Устройство для определения класса радио-СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис пользовано в качестве составной час устройств для приема радиосигналов. Известен цифровой фазометр, содержащий преобразователь .фазового сдвига, первый и второй элементы совпадения, счетчик импульсов, гене ратор импульсов, блок управления, делитель и триггер 1 . Это устройство рассчитано на циф ровую обработку сигналов и требует достаточно сложной и дорогой аппаратур Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения класса рсодиосигналов, содержащее фазовращатель и электроннолучевую трубку. Кроме того, это устройство содер жит также и фотометрический блок. Принятый сигнал подается на фазовра щатель и на одну из пар отклоняющих пластин электроннолучевой трубки, в фотометрическом же блоке анализируется изображение на экране эл троннолучевой трубки и затем вырабатывается решение о классе принято го сигнала (помехи). Это устройство позволяет различать (классифицироватЬ) три .класса сигналов; 5 - достаточно широкополосная флюктуационная помеха - на экране засвеченная область в-центре экрана,S.ji гармоническое колебание - на экране высвечивается окружность, S - аддитивная смесь гармонического колебания и флюктуационной помехи - на экране некоторое размытое кольцо 2J. Однако при приеме сигналов с тем или иным видом модуляции или манипуляции данное устройство не сможет классифицировать такие сигналы. Поскольку в реальных условиях работы многих радиотехнических систем возможно присутст-вие сигналов с различной модуляцией, то примене.ние этого устройства неэффективно. Цель изобретения - повышение точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения класса радиосигналов, содержащее фазовращатель и электроннолучевую трубку, введены элемент задержки и первый и второй фазовые детекторы, входустройства подключен ко входу фазовращателя, ко входу элемента задержки и к первому входу первого фазового детектора, выход элемента за;9бржки соединен со вторым входом первого фазового детектора, и с первым входом второго фазового детектора второй вход которого подключен к выходу фазо вращателя, выход первого фазового детектора соединен с вертикально отклоняющей пластиной электроннолучевой трубки, горизонтально отклоняющая пластина которой подключена к выходу второго фазового детектора. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для определения класса радиосигналов; на фиг. 2 - усеченный вектор -Стока, на фиг. 3 -.изображения на экране электроннолучевой трубки устройства для определения класса радиосигналов} на фиг. 4 - амплитудно-модуляционный сигнал с четырехкратной фазовой телеграфией с паузой и соответствующее изображение на экране электроннолучевой трубки; на фиг , 5 работа устройства при приеме сигнала ЧТ2. Устройство для определения класса радиосигналов содержит фазовращатель 1( элемент 2 задержки, первый фазовый детектор 3, второй фазовый детектор 4 и электроннолучевую трубку 5. Устройство для определения класса радиосигналов работает следующим образом. Принятый сигнал поступает на первый вход первого фазового детектора 3,, тот же сигнал, но с поворотном фа зы на 90° в фазовращателе 1 поступае на второй вход второго фазового детектора 4, а на остальные входы .первого и второго фазовых детекторов 3 и 4 поступает принятый сигнал, задер жанный в элементе 2. задержки на некоторый временной интервал С. Напряжение с выходов первого и второго фа зовых детекторов 3 и 4 поступает на вертикально и горизонтально отклоняющие гшастины электроннолучевой тр трубк - 5, формируя на ее экране изоб ражение/ особенности которого путем визуального наблюдения используются для определения класса принятого радиосигнала. Прицип работы устройства состоит в следующем. Предположим, что на вход устройст ва поступает некоторый произвольный сигнал и (-t) : u(i)--v(i)e:(, (i) где V(t) - огибающая, 4(t) - фаза, ш -. средняя частота принятого сигнала. Задачу классификации сигнгшов рас сматриваем как задачу определения ха рактера функций V(t) и H(t), которые, в зависимости от способа кодиро вания передаваемой информации, могут иметь как непрерывный, так и дискрет ный характер. Двум различным моментам времени t и -С в общем случае соответствуют различные значения огибающей У(ц)У , V(t2).V2 и два различHtix значения фазы С Ч(t ) f(t2) ifj. Составим следующий комплексный вектор --lliL. (jU ). ) Известно, что для исчерпывающей оценки двумерного комплексного вектора. Можно применять параметры Стокса. Это следующие четыре параметра ачу.( . Q/-2 |V -V2lc05(4,-Ma:i .Vj|sin (ч,) Дос оинство па)аметров Стокса в том, что они вещественные в одинаковой размерности. Анализ показывает, что для решения поставленной нами задачи можем Ограничиться двумя , последними параметрами (i и Q, поскольку в них содержится информация как о значениях огибающей, так и о разности фаз .принятых колебаний в двух различных моментах времени. Сл овательно, от комплексного вектора переходят к вещественному вектору f, + Qg , где усеченный вектор Стокса fS , произвольный вещественный ортонормированный базис. Вектор представлен на плоскости (фиг. 2),. Из (3) видно, что положение Q в выбранном базисе зависит от г начения Vi, модуль равен l(,-V2. Следовательно, если с течением времени разность фаз колебаний, сдвинутых относительно друг друга на некоторый временной интервалС , неизмегша c(t)const и огибшощая (t) V( t-C) cons t, то вектор Q неподвижен, поэтому для гармонического колебания с произвольными частотой, амплитудой и начальной фазой BekTopy соответствует в плоскости + 2. некоторая фиксированная точка, положение которой определяется амплитудой и частотой данных колебаний . Если с течением времени происходят изменения в .огибающей V(t) или фазе f(t), то соответствующие изменения происходят и с вектором Q, при этом изменения V(t) приводят к изменению длины О,, т.е. к радиальному относительно начала координат смещению точки, соответствующей концу вектора, а изменения разности фаз ci(t) . ((t)(t-t;) приводят к повороту этой точки По окружности вокруг центра координат. На фиг. 3 приведены изображения на экране электроннолучевой трубки 5, характерные для различных классов сигналов. 5-) - флюктуационная помеха, S, гармоническое колебание, . В отЛичие от известного в устройстве для определения класса радиосигналов гармоническое колебание изображается одной точкой,.смешанной относительно центра координат, а аддитивная смесь этого колебания с шумом - засвеченной областью .с центром, соответствующим гармоническому колебанию.

S -сигнал с фазовой телеграфией i-ой кратности (), т.е. сигнал, у которого фазы колебаний отдельных элементарных посылок отличаются на

ID т/- 2К тг П ч о С сС

угол , ,1,2,,., Sg ,-«-55 сигнал с п-частотной телеграфией ST - частотно-модулированный сигнал ), Sfe - сигнал с амплитудной телеграфией (AT), Sg - амплитудно-модулированНый сигнал (AM).

Устройство позволяет классифицировать сигналы и с более сложной модуляционной характеристикой. На фиг. 4 показан сигнал с четырехкратной фазовой телеграфией с паузой и амплитудной модуляцией и соответствующее изображение на экране электроннолучевой трубки.

Поясним полученные результаты на, примере двухчастотной телеграфии (472). На входе устройства присутствует сигнал 0(t) с 4Т (фиг. 4). Значения длительностей участков сигнала с частотами Си и CU2 - произвольные и амплитуды колебаний разных частот в общем случае могут быть различны. На выходе элемента задержки 2 (фиг. l) получаем тот же сигнал, но задержанный на некоторый временной интервал .-Г : и (t-ir). На фиг. 4 показаны соответствующие значения (l(t) и Q t)I поступающие с фазами детекторов на электроннолучевую трубку 5. Видно, что в интервале t f t,(Q(t)l V(t)i V(t-tr)-ll const и ot(t) «p(t)-(t-C)const d, следовательно, в этом интервале вектор f неподвижен и ему соответствует некоторая точка СУ. В интервале t i (t) const, a разность фаз ot( t) непрерывно изменяется с частотой Si-lw - иУйI, следовательно, в этом интервале конце вектора описывает окружность с адиусом Rg- интервале Ц ) R const и oC(t)oi4 const, и следовательно, вектор Q, неподвижен и ему соответствует некоторая точка и т.д. Если амплитуды колебаний разных частот одинаковы, то соответствующие им точки лежат на одной окружности, как показано на фиг. 3 для сигнала 5.

Таким образом с помощью устройства для-определения класса радиосигналов получают значения двух параметров Стокса, которые подаются на вертркал14но и горизонтально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки 5,

благодаря чему обеспечивается независимое отображение информации о фазовых амплитудных характеристиках принятых колебаний, что позволяет различать большее число классов сигналов и, тем самым, более точно определять класс принимаемого радиосигнала.

Преимуществом устройства для определения класса радиосигналов является независимость правильной клас 0 сификации от несущей частоты скорости передачи конкретного передаваемого сообщения, которое может быть как детерминированным, так и случайным.

15 Независимость от несущей частоты выполняется для тех частот, на кото-: рых фазовращатель 1 обеспечивает фазовый сдвиг, незначительно отличающийся от 90. Это легко обеспечить

20 достаточно широком диапазоне частот. Независимость правильной классификации от скорости передачи и конкретного передаваемого сообщения выполняется, если время задержки f удовлетворяет неравенство «Т. /

где ДР - полоса частот, зaнимae влx сигналом, TC - минимальная длительность сигнала.

Устройство для определения класса

30 радиосигналов может найти широкое применение во многих радиотехнических системах, в которых решаются задачи обнаружения и классификации сигналов по виду модуляции.

Формула изобретения

Устройство для определения класса радиосигналов, содержащее фазовращатель и электроннолучевую трубку,

отличающееся тем, что, с целью повьвяения точности устройства, в него введены элемент задержки и первый и второй фазовые детекторы,

5- вход устройства подключен ко входу фазовращателя, ко входу.элемента задержки и к первому входу первого фазового детектора, выход элемента задержки соединен со вторым входом

Q первого фазового детектора и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя, выход первого фазового детектора соединен с вертикально отклоняющей пластиной

электроннолучевой трубки, горизонтёшьно отклоняющая пластина которой подключена к выходу второго фазового детектора.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР I 607164, кл. G 01 R 25/08, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР

347677, кл. G 01 R 23/16, 10.08.72 5 (прототип).