Устройство обнаружения радиосигналов Советский патент 1982 года по МПК G01S7/30 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может использоваться в гидролокации для обнаружения эхо-сигналов.

Известно устройство обнаружения радиосигналов, содержащее приемник и последовательно соединенные электронное реле, накапливающий сумматор и решающий блок 1 .

Однако известное устройство обнаружения радиосигналов обладает низкой помехоустойчивостью при воздействии нестационарной помехи.

Цель изобретения - повьлюние помехоустойчивости при воздействии нестационарной помехи.

Поставленная цель достиг.ается тем, что в устройство обнаружения радиосигналов, содержащее приемник и последовательно соединенные электронное реле, накапливающий сумматор и решающий блок, введены генератор гармонических колебаний, переключатель, блок сравнения и два параллельных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор, амплитудный ограничитель, узкополосный фильтр и фильтр нижних частот, а также полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя, при этом йЦходы фильтров нижних частот каждого из каналов подключены к соответствующим входам блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам переключателя, третий и четвертый входы которого соединены с выходами полосовых фильтров первого и второго ка10налов соответственно, а выход переключателя подключен к входу электрон- ного реле, при этом выход приемника подключен к первым входам сушла-горов первого и второго каналов, вторые

15 входы которых соединены соответственно с косинусным и синусным выходами генератора гармонических колебаний.

На чертеже приведена структурная 20 электрическая схема предлагаемого

устройства.

Устройство обнаружения радиосигналов содержит приемник 1, электронное реле 2, накапливающий сумматор 3,

25 решающий блок 4, генератор 5 гармонических колебаний, переключатель 6, блок 7 сравнения и два параллельных канала 8 и 9, каждый из которых содержит сумматор 10, амплитудный ограничитель 11, узкополосный фильтр 12, фильтр 13 нижних частот, и поло совой фильтр 14. Устройство работает следующим об разом. С выхода приемника 1 случайный процесс, представляющий собой либо одну шумовую помеху, либо аддитивную смесь полезного радиосигнала и помехи, поступает на первые входы сумматора 10 первого канала 8 и сум матора 10 второго канала 9. , На вторые входы этих сумматоров Ю подаются в квадратуре вырабатыва емые генератором 5 гармонических ко лебаний синусоидальные напряжения V(t) с постоянной частотой ajy const лежащей в пределах полосы пропускания приемника 1. Для стабилизации нормированного уровня на заданном оптимальном значении после сумматоров 10 первого канала второго канала 9 случайные процессы подгиотся На двухсторонние амплитудные ограничители 11 первого канала 8 и второго канала 9. Ограничение по ам плитуде случайного колебания приводит к изменению его энергетического спектра, появлению дополнительных высокочастотных и низкочастотных составляющих. Нагрузками амплитудных ограничителей 11 служат полосовые фильтры 1 первого канала 8 и второго канала 9 полосы пропускания которых одинаковы с полосой пропускания приемника вследствие чего первоначальная форма спектра помехи восстанавливается а ее дисперсия сохраняется практиче ки неизменной при увеличении мощнос ти помехи на входе. Действительно, если уровень ограничения значительно (допустим в 2 раза) превышает среднеквадратическое значение помехи (э , то ограничение практически отсутствует. Если же среднеквадрати ческое значение помехи возрастет в 2 раза и станет близко к уровню ограничения, то мощность помехи на входе полосового фильтра 14 уменьшится приблизительнов2 раза, всле ствие чего на выходах полосовых фильтров 14 эффективное напряжение помехи останется практически неизменным. При появлении полезного радиоси нала напряжение на выходе сумматор 10 первого канала 8 запишется в вид Vlt))(t)V-COSuJ i , И) где Uc.(t) - полезный сигнал; ) - помеха. Напряжение на выходе сумматора второго канала 9 аналогично выраже нию (1), исключай последний член, так как вместо него на сумматор 10 подается напряжение V-SIri ujyji . Поскольку полезный сигнал Uc,(t) и помеха n(t) узкополосные, то выражение (1) можно преобразовать ult)Uj,.e -c3siuj t if)+A(t) UjJ+v-cosujyi, коэффициент, определяющий форму огибаис:щей сигнала; ui - несущая частота сигнгша; Ч - начальная фаза сигнала; . WQ - средняя частота полосы пропускания приемника 1; flfc) - начальная фаза помехи. Выберем амплитуду гармонического колебания V больше и предположим, что амплитуда сигнала и, большей . Рассмотрим воздействие колебания, в котором в отличие от (2) отсутствует полезный сигнал, на амплитудные ограничители 11. Напряжение на выходе амплитудного ограничителя 11 при подаче на его вход суммы двух квазигармонических колебаний примет вид (W- УО cos ( - у tos ((iui,-ut5)i+ |-COSvOoi, где Vo амплитуда выходного напряжения гар(онического колебания, определяемая параметрами нелинейного элемента и избирательной нагрузки; ms (- отношение эффективных напряжений помехи и гармонического колебания. Из выражения (3) следует, что энергетический спектр выходного напряжения состоит из трех компонент с частотами (2(JJ.(Ug), oiy и Шц . При этом эффективное напряжение колебаний со средними частотами () и - составляет всего от амплитуды колебаний с частотой ш. Таким образом, в амплитудном ограничителе 11 подавляется более слабое, колебание, являющееся в данном случае мешающим, причем это справедливо для обоих каналов. Однако не один эффект подавления не является определяющим в данном случае. Число выбросов флуктуации на выходе электронного реле 2 с порогом срабатывания Vi упорядочивается так, что их дисперсия в на интервале длительности полезного сигнала Т значительно уменьшается за счет присутствия в спектре помехи дискретной компоненты Vjj.d () . Поскольку в сумматорах 10 гармонические колебания суммируются со случайным сигналом, фаза которого распределена равномерно в интервале (0,2Г)/ сигналы, .вьшеляемые на выхоя х уэхополосных фильтров 12 первого канала 8 и второго канала 9 на частотёос (2«)у-Ыд), дадут одинаковый эффект после их низкочастотной филь рации На выходах фильтров нижних частот 13 первого канала 8 и второго канала 9. Иначе говоря, усредненные за некоторый интервал времени в мен ше TC. амплитуды огибающих будут оди наковыми при отсутствии полезного сигнала Ug,(t) в шуме. В этом случае блок 7 сравнения подключает с помощью переключателя б к электронному реле 2 с порогом срабатывания либо полосовой фильтр 14 первого канала либо полосовой фильтр 14 вторю го ка нала 9. Предположим, что на выходе прием ника 1 появился полезный сигнал U5.( и напряжение представляется в виде выражения (2). Пусть при этом фаза полезного сигнала Чс совпадает с фа зой напряжения V-tosw t, а значит, напряжение ) будет находиться в квадратуре с напряжением VSinujyt. Тогда на выходе амплитудного ограничителя 11 первого канала 8 гарадоническая составляющая (t) усиливается по амплитуде за счет сигнала Ug(t), а на выходе амплитудного ограничителя 11 второго канала 9 гармоническая составляющая v(t) ослабляется по амплитуде. В результате на выходе узкополосного фильтра 12 первого канала 8 и далее, фильтра нижних частот 13 первого кангша получаем усредненное напряжение Кф . , , меньшее усредненного напряжения на выходе фильтра нижних частот 13 второго канала 9, равного (: ( Y т,е. ) liN-Ut) В этом случае блок сравнения 7 вырабатывает сигнал на переключател 6 для подключения к электронному ре ле 2 полосового фильтра 14 первого канала 8 на время анализа Т с.. В слу чае, когда фаза полезного сигнала совпадает с фазой напряжения V-Siniw к электронному реле 2 подключается переключателем 6 полосовой фильтр 1 второго канала 9. В случае промежуточных значений фазы сигнала с, относительно колебаний Vс.05 uJvjt и V-9(«w)v к электронному реле 2 будет подключен тот полосовой фильтр 14, на выходе которо го происходит наименьшее взаимное ослабление гармонического колебания и полезного радиосигнала. На выходе электронного реле 2 с порогом срабатывания появляется последовательность стандартных по амп туде, длительности и полярности импульсов , соответствующих выбросам флуктуации, превышающих заданный по роговый уровень и. С выхода электронного реле 2 последовательность стандартных, но случайно расположенных во времени импульсов подается на накапливёиощий сукматор 3 числа выбросов, превьаиающих нормированный порог h т г за время, равное длительности полезного радиосигнала Т, в течение всего заданного времени наблюдения Тц, который можно выполнить по методу скользящей рамки , например, сложением импульсов потока и вычитанием задержанных на врем. Tjj импульсов того же потока на реверсивном счетчике или другими методами. Факт обнаружения полезного радиосигнала устанавливается реиающим блоком 4 в том случае, когда в скользящем интервале (t - Т, t) окажется число импульсов, большее или равное критическому порогу Np, т.е. N(t - Те ,t)No. 1 на малых нормированных уровнях h О и 1,0 среднеквадратичное отклонение числа выбросов i, меньше, чем при 0. На уровне h 2,0-(4ц увеличивается, но отношение (/VS. все равно остается меньшим того же отношения при.действии одной компоненты n(t). При j 3 как (абсолютные iv, так и относительные значения ii(isi/NU) среднеквадратического отклонения на порядок и более меньше соответствующих величин при -- 0. итсюда видно, что добавление гармонической составляющей V(t) уменьшает среднеквадратическое отклонение числа выбросов флуктуации бц и отношение ( (t) . Таким образом, использование предлагаемого устройства дает возможность повысить его помехоустойчивость, при воздействии нестационарной помехи. Формула изобретения Устройство обнаружения радиосигналов, содержащее приемник и последовательно соединенные электронное реле, накапливающий сумматор и решающий блок,отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при воздействии нестационарной помехи, в него введены генератор гармонических колебаний, переключатель, блок сравнения и два параллельных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные сулийатор, амплитудный ограничитель, узкополосный фильтр и фильтр нижних частот, а также полосовой фильтр, вход которого соединен с вьв4одом амплитудного ограничителя, при этом выходы фильтров нижних частот каждого из каналов подключены к соответствующим входам блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам переключателя, третий и четвертый входы которого соединены с выкосами полосовых фильтров первого и второго каналов соответственно, а выход переключателя подключей к входу электронного реле, при этом выход приемника подключен к первым входам сукматоров первого и второго каналов, вторые входы которых соед нены соответственно с косинусным и синусным выходами генератора гармонических колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Соколов О.Л., Шамаур В.Б. Обнаружение допплеровских радиосигналов приемником со счетчиком числа выбросов аддитивного шума.-Ргщиотехника, 1972,т. 27, 6, с, 1 (прототип).

н

/

а

к