Устройство для цифровой обработки линейно-частотномодулированных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01S3/74 

ных регистров соединены с соответствующими входами блока вычисления дискретного преобразования фурье, введены генератор-синтезатор и после довательно соединенные форьшрователь коэффициента умножения, умножитель и сумматор с памятью, первый и второ выходы которого соединены с входом обнаружителя и вторым входом интерполятора соответственно, причем первый и второй входы формирователя коэ фициента умножения соединены соответственно с первыми выходами интерполятора и буферного запоминающего устройства, второй выход которого соединен с вторым входом умножителя, вход генератора-синтезатора соединен с вторым выходом интерполятора, а М выходов генератора-синтезатора соеди нены с соответствующими входами блока вычисления дискретного преобразования Фурье, На чертеже представ/гена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство содержит М преобразова телей 1 сигналов, квадратурный генератор 2 ЛМЧ колебаний, генератор 3 сигналов дискретизации, N буферных регистров 4, блок 5 вычисления дискретного преобразования Фурье, квадратоп 6, буферное/запоминающее уст.ройство 7, умножитель 8, формирователь 9 коэффициента умножения, сумматор 10 с памятью, обнаружитель 11, интерполятор 12 и генератор-синтезатор 13. Устройство работает следующим образом. На сигнальные входы всех Ni преобразователей 1 сигналов подается сигнал, имеющий вид: U(.tbl5-,(.tH, Ve(o,T)iV(); (1 ,.,г..., min max где - амплитуда сигнала от i-й - значение частоты сигнала от 1-й цели в момент - значение производной частот сигнала от-1-й цели на интервале наблюдения te(0. Т) На управляющие входы каждого из М преобразователей 1 подаются колеба кя местного ква,цратурного генератор 2, сдвинутые друг относительно друга на угол /2, линейно модулированные по частоте колебаний: U,-sinan(VP).(f.. и .cos2K()(f.. ,l..,M-l, при t 6(О, Т) в каждом из М преобразователей 1 сигнал подвергается квадратурному гетеродинированию колебаниями (2) и низкочастотной фильтоации, что позволяет сформировать на базе принятого сигнала низкочастотный аналитический сигнал, спектр которого сосредоточен в области f е (0,2F), при этом составляющие сигнала за счет ускорения разных цепей оказываются в большей или меньшей степени скомпенсированными в разных каналах линейно модулированными по частоте составляющими г:етеродинирующих колебаний. Далее низкочастотные аналитические колебания в каждом, из М преобразователей 1 дискретизируются по времени с шагом дt J., определяемым генератором 3 сигналов дискретизации, и подвергаются аналогово-цифровому преобразованию. За время Т в регистрах преобразователей 1 накапливается дискретных отсчетов указанных сигналов. По окончании интервала наблюдения за время crt«T производится перезапись информации из регистров преобразователей 1 в буферные регистры 4. Сразу же после этого начинается повторное заполнение регистров преобра зователей 1 новой информацией. Блок 5 вычисления дискретного преобразования Фурье по дискретным отсчетам низкочастотного аналитического сигнала из т-го буферного регистра вычисляет 2N отсче-тов его Фурье-спектра в диапазоне f6(0,2F) с шагом л . Квадратор б путем нахождения квадратов модуле; отсчетов Фурье-спектра формирует 2N отсчетов энергетического спектра, которые помещаются в т-ю строку запоминающего устройства 7 хранения промежуточных результатов. После завершения цикла вычисления всех М энергетических спектров информация из запоминающего устройства 7, имеющего объем М строк по 2N ячеек для хранения действительных чисел, переписывается в умножитель 8, по второму входу которого подсоединен формирователь 9 коэффициента умножения. В начальный момент обработки формирователь 9 коэффициента умножения имеет на выходе коэффициент умножения, равный единице. Поэтому информация из умножителя 8 переписывается в сумматор 10 такого же объема, как и запоминающее устройство 7, без изменений. Обнаружитель 11, согласно заданному алгоритму обнаружения, путем анализа дискретных отсчетов энергетического спектра сигнала в спектре обзора fe(0,2F); fe.f,f производит грубую оценку частоты и ее

производной наиболее интенсивной сигнальной составляюией. Интерполятор 12, используя информацию, заложенную в амплитуде отсчетов энергетического спектра, формирует точные оценки частоты и ее производной. Интерполяток. 12 может обеспечить получение теоретически предельной точности оценок частоты и ее производной для любой из сигнальных состаляющих. Действительно,, при дискретизации энергетического спектра в секторе обзора fe(0,2F); е(, f,) с шагом дискретизации соответственно Л и uf : возможно точное восстановление спектра в интервале между вычисленными спектральными отсчетами по теореме Котельникова,

Далее после нахождения уточненной оценки частоты и производной частоты наиболее мощной спектральной составляющей исследуемого сигнала необходимо компенсировать спектр уже изме,ренной составляющей. Для этого с выхода интерполятора 12 оценочное значение частоты и ее произвоной поступает на вход формирователя 9 коэффициента умножения, который формирует коэффициент умножения К, Коэффициент вырабатывается из условия точной компенсаций максимального отсчета измеренной составляющей и принимается равным К.,-. (Fg. /Fj . ) f где F. - интенсивность максимальной спектральной составляющей сформированного компенсирующего спектра. Компенсирующий спектр формируется следующим образом. Со второго выхода интерполятора 12 указанные значения частоты и её производной поступают на вход генераторасинтезатора 13 линейно модулированных по частоте колебаний, выходные сигналы которого подаются на соответствующие входы блока 5 вычисления дискретного преобразования Фурье Генератор-синтезатор 13 формирует на выходе сигналы, которые по .своему спектру наиболее точно соответствуютспектру наиболее интенсивной составляющей от принятой преализации. Зла е этот сформированный сигнал подвергается дискретному преобразованию Фурь в блоке 5, в квадраторе 6 осуществляется формирование его энергетического спектра и перезапись значений этого спектра в запоминающее устройство 7, из которого отсчеты энергетического компенсирующего спектра поступают в умножитель 8, где умножаются на коэффициент К,-+ц и складываются с содержимым 2N соответствующих ячеек сумматора 10, Повторение процедуры поиска максимального спектрального отсчета и интерполяции позволяет оценить параметры спёдующей (несколько менее мощной по. сравнению с предыдущей) составляющей измеряемого сигнала.

Очевидно, что количество составляющих измерительного сигнала, частоты и производные частот которых могут быть измерены в реальном масщтабе времени с помощью предлагаемого устройства для цифровой обработки сигналов, определяется в основном быстродействием блока 5 вычисления дискретного преобразования Фурье. Для измерения п частот (разнесенных на интервал, в несколько раз превышающий

0 релеевский предел разрешения), необ.ходимо за время, равное интервалу наблюдения, вычислить (п + 1) М. дискретных преобразований Фурье.

Таким образом, проведение проце5дуры компенсации спектра наиболее мощной спектральной составляющей измеряемого сигнала позволяет понизить порог обнаружения ниже уровня первого бокового лепестка указанной

0 составляющей, так как в противном случае уровень этого лепестка может быть принят за главный максимум менее интенсивных спектральных состав ляющих.

25

Формула изобретения

Устройство для цифровой обработки линейно-частотно-модулированных (ЛЧИ)

0 сигналов, содержащее М преобразователей сигналов, входы которых соединены между собой, квадратурный генератор ЛЧМ колебаний, выходы которого соединены с первыми и вторыми управ5ляющими входами М преобразователей, сигналов соответственно, генератор сигналов дис:.ретизаци11 / выходы которого соединены с третьими и четвертыми управляющими входами К преобра0зоваселей сигналов соответственно, М буферных регистров, входы которых соединены с выходами соответствующих М преобразователей сигналов, последовательно соединенные блок вычисления дискретного-преобразования Фурье,

5 квадратор и буферное запоминающее устройство и последовательно соединенные обнаружитель и интерполятор, причем выходы И буферных регистров соединены с соответствующими входа0ми блока вычисления дискретного преобразования Фурье, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при измерении частоты и первой производной часто5ты нескольких одновременно действующих ;ЛЧН сигналов, введены генераторсинтезатор и последовательно соединенные формирователь коэффициента умножения, умножитель и сумматор с памятью,.первый и второй выходы ко0торого соединены с входом обнаружителя и вторым входом интерполятора, соответственно, причем первый и второй входы формирователя коэффициента умножения соединены соответственно с

5

первыми выходами интерполятора и буферного запоминающего устройства, второй выход которого соёдинен с вторым входом умножителя, вход генератора-синтезатора соединен с вторым выходом интерполятора, а М выходов генератора-синтезатора соединены с соответствующими входами блока вычисления дискретного преобразования Фурье.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2433528/09, кл. G 01 S 3/74, 23.06.77 г.