Устройство обнаружения сигнала и определения его частоты Советский патент 1980 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для быстрого обнару жения сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценки этой частоты. Известны устройства, позволяющие производить обнаруже1ше сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценку этой частоты, содержащие набор узкополосных: аналоговых или цифровых фильтров, гетеродин, пороговый блок, блок задержки и преобразователь 1. Наиболее близким к предлагаемол1у является устройство, содержащее полосовой фильтр, смеситель-преобразователь, гетеродин с линейно меняющейся частотой, первьш и второй блоки возведения в квадрат, сумматор и пороговый блок 2. Недостатки известных устройств состоят & их низком быстродействии. Цель изобретения - повыщение быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее гетеродин с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смеситель-преобразователь, второй вход которого подключен к выходу гетеродина с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные первый блок возведешш в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведения в квадрат, выход которого подключен к второму входу сумматора, введены две резистивные матрицы, последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига, последовательно соединенные триггер, блок совпадения и счетчик импульсов, при этом первые п выходов регистра сдвига подключены к п входам первой резистивной матрицы, выход которой соединен с входом первого блока возведения в квадрат, вторые п выходов регистра сдвига подключены к п входам второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго блока возведешш в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с вьь ходом гетеродина линейно меняющейся частоты, вторые входы квантователя и блока совпад.ения соединены с входной пдогай устройства. а выход смесителя-преобразователя подключен к входу фильтра низких частот. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит полосовой фильтр I, смеситель-преобразователь 2 частоты входного сигнала, гетеродин 3 с линейно меняющейся частотой, фильтр 4 нижних частот, квантовател1 5, регистр 6 сдвига, первую резистииную мат|)иду 7, вторую резистивную матрицу 8, блоки 9 и 10 возведения в квадрат, сумматор И, |пороговый блок 12, триггер 13, блок 14 совладения и счетчик 15 импульсов. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал , пройдя через полосовой фильтр 1, полоса пропускания которого согласована с селектируемым диапазоном dfразностных частот, преобразуется на смесителе преобразователе 2 с помощью сигнала гетерод на 3 в сигнал разностной частоты. Диапазон перестройки по частоте гетеродина Af j, больше диапазона неопределенности частотьг сигнала Af „, а значение верхней частоты гетеродина отл 1чается от нижнего ожидаемого значе1гия ч тоты сигнала на небольшую величину Afj для облегчения фильтрации шумов после гетеродинирОвания по зеркальному каналу (в случае хорошей прямоугольности характеристики пол сового фильтра можно выбрать Afa О и даж Afai 0). Как видно из фиг.. 2, разностная частота может изменяться в диапазоне .(Af + Af + С + Afa) - Afs, причем в селектируемом диапазоне частот (Af ) - (Afj, + Afa) разностная частота изменяется по одному и тому же закону при каждом пробеге частоты гетеродина 3. В зависимости от значения исходной частоты меняется лишь временной сдвиг пробега селектируемого диапазона по отношению к началу изменения частоты гетеродина. Работа устройства основана на накоплении с пбмо согласованных фильтров синусной и косинусн компонент гетеродинированного сигнала за вр мя пробега разибЬтной частотой селектируемог диапазона. Сигнал разностной частоты с выхода смесителя-преобразователя 2 проходит через фил 4 нижних частот, который служит для подавления колебания с суммарной частотой (f, + и полоса пропускания которого перекрывает селектируемый диапазон частот Af Af, - после чего подается на квантователь 5, осуществляющий двухуровневое квантование (с левым порогом) сигнала разностной частоты, причем частота квантования м тованные отсчеты преобразованного сигнала поступают на общий вход дискретных согласованных фильтров, которые включают регис 4 сдвига, куда производи гея запись квантованых отсчетов преобразовашсого сигнала разностной частоты, и д)зе резнстивные матрицы 7 и 8. Объем регистра б, т.е. число разрядов N, опрееляется частотой квантования fj и временем накопления сигнала Tjj, т.е. временем пробега разностной частотой селектируемого диапазона N ;вТ , первая к вторая резистивные матрицы 7 и 8 производят взвешенное суммирование квантованных отсчетов преобразованного сигнала, формируя тем самым импульсные переходнью характеристики согласованных фильтров. Для этого с прямого или инверсного выхода каждого разряда регистра 6 сдвига через резистор соответствующего номинала снимается потенциал на общую нагрузку. Закон подключения резисторов в разряде регистра б сдвига, т.е. проводимость резистора н прямой или инверсный выход разряда регистра, определяющий знак сигнала, соответствуют зеркальному отображению закона изменегшя разностной, частоты, причем в первой резистивной матрице 7 он соответствует синусу разностной частоты, а второй резистивной матрице 8 - косинусу. В блоках 9 и 10 нроизводится возведение в квадрат выходных напря ений дискретных согласованных фильтров. Возведение .в квадрат можно заменить оцера1щей взятия модуля выходного напряжения, однако параметры схемы при зтом несколько)Т удшаются. Возведенные в квадрат выходные напряжения дискретнь1Х согласованных фильтров складываются в сумматоре 11 и подаются на пороговьш блок 12. Принятие решения о наличии сигнала производится в пороговом, блоке 12 по превышению порога, причем величина порога, т.е. уровень опорного напряже1дая , определяет вероятность ложной Tj)eBorH или пропуска цели. При уменылегши U увеличивается вероятность ножной тревоги и уменьшается вероятность пропуска цели, при увеличении 1 - наоборот. Оценки частоты входного сигнала производится в устройстве, состоящем из триггера 13, блока 14 совпадения и счетчика 15 импульсов по ве;шчине времешюй задержки момента срабатывания порогового устройства. В момент начала генерации гетеродина 3 на триггер 13 поступает и.шульс, который опрокидывает триггер 13, в результате чего открывается блок 14 совпадения и через него на счетчик 15 начинают поступать импульсы квантования до тех пор, пока триггер 13 не возвращается в исходное состояние импульсом с порогового блока 12. Так как гцш реализации предлагаемого устройства требуются элементы с относительно низким быстродействием и небольшим потреблением мощности, уменьшаются габаритно ве(ювые характеристики аппаратуры и расширяется область применения устройства по сравне 1ию с известными. Формула изобретения Устройство обнаружения сигнала и определения его частоты, содержащее гетеродин с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смесительпреобразователь, второй вход которого подключен к выходу тетеродииа с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные первый блок возведения в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведения в квадрат, выход которого подключен к второму входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены две резистивные матрицы, последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига. 86 последовательно соединенные триггер, блок совпадения и счетчик и тульсов, при этом первые п выходов регистра сдвига подключены к п входам первой резистивной матри1Д, выход которой соединен с входом первого блока возведения в квадрат, вторые п выходов регистра сдвига подключены к п входам второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго блока возведения в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом гетеродина линейно меняющейся частоты, вторые входы квантователя и блока совпадения соединены с входной щиной устройства, а выход смесителя-преобразователя подключен к входу фильтра низких частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе -1- Болд В., Рейдер И. Цифровая обработка сигналов, М., Сов.радио, 1973. 2. Витерби Э. Д. Принципы KorepeimJoA связи. М., Сов. радио, 1970, с. 347.

ФИГЛ

yiV-Wt)