Аналоговый накопитель Советский патент 1982 года по МПК G11C27/00 

1

Изобретение относится к аналоговым ЗУ и радиолокации и предназначено для накопления И1ипульсов сигнала на фоне шума, оно может быть использовано для защиты радиолокгвдяонных станций (РЛС) от несинхронных импульсных помех.

Известны различные аналоговые устротства когерентного и некогерентного накопления импульсов.

Из когерентных накопителей одним из наиболее перспективных представляется рециркулятор на лннин задержки с частотным сдвигом в цепи обратной связи. В таком когерентном накопителе суммируются по амплитуде импульсы сигнала с различными доплеровскимн сдвигами частоты 1 .

Однако устройства когерентного накопления предъявляют жесткие требования к стабильности приемо-передающей аппаратуры. Для нормальной работы накопителя на рециркуляторе со сдвигом частоты необходимо, «ггобы набег фазы колебаний сдвигающего гетеродина за период повторения накапливаемых импульсов (время задержки в линии) был кратен 360. Практически это требование вьшолняется применением цепи синхронизации или автоподстройкн, существенно усложняющей накопитель .

Среди некогерентных аналоговых {гакопителей наибольшее распространенне нашли накопителн с динамической памятью на ультразвуковых линиях задержки (УЛЗ). Для переноса спектра сигнала в полосу пропускания УЛЗ применяется модуляция снгнала с поtoмощью гетеродина. После задержкн сигнал детектируется 2.

Сравнительный анализ известных устройств некогерентного накопнтеля с амплитудной частотой и фазовой модуляцией позволяет лать следующие вьгаоды: требования к полосе пропускания цепи обратной связи являются наиболее жесткими при частотной модуляции и наименее жесткими при амплитудной модуляции несушей; с точки зрения стабильности

20 коэффициента усиления элементов .кольца реци1жулятора худшим является накопитель с амплитудной модуляцией; наиболее сложной является схема накопнтеля с частотной моду390ляцией; наибольшая эффективность всех пере численных выше некогерентных накопителей, оцениваемая отношением сигнал/шум на выходе, достигается при определенном коэффициенте передачи петли обратной связи. Наиболее близким по технической сущнос ти к предлагаемому является аналоговый накопитель, содержащий два детектора, сумматор, умножитель (модулятор), гетеродин и ли нию задержки. Наличие умножителя в цепи обратной связи обусловлено использованием в качестве элемента памяти ультразвуковой линии задержки. Видеоимпульсы ойгнала длительностью Ту с выхода первого детектора поступают через сумматор на модулятор. В M дуляторе сигнал переносится с помощью гетеродина на рабочую частоту УЛЗ. После задер ки в ней на период повторения Т сигнал переносится детектором снова на видеочастоту В результате многократной задержки и сложе ния с последующими импульсами пачки сигнала осуществляется накопление видеоимпульсов сигнала в сумматоре 3. Основнылй недостатками известного накопителя являются жесткие требования к стабилыюсти элементов схемы, а также наличие потерь в отношении сигнал/шум, вьпванное отлишем формы огибающей импульсной характеристики и огибающей пачки сигнала. Первый недостаток обусловлен необхо/шмостью постоянства коэффициента усиления в цепи обратной . Как показано в источнике (1, даже небольщое увеличе1гие коэффициента усиления одного из усилителей, ком пенсируюишх ослабление сигиала в УЛЗ. может нарушить условия устойчивости и вызвать самовозбуждение. Уменьшение же коэффициента передачи одного из элементов накопителя может привести к резкому падению выи рыша, т.е. к снижению его эффективности. Так, например, если это уменьшение вызо вет изменение коэффициента передачи цепи обратной связи с 0,95 до 0,9, т.е. всего на 5,8%, то максимальный выигрыш упадет с 39 до 19, т.е. более, чем вдвое. Если первый недостаток известного накопителя может быть еще ослаблен за счет автоматической регулировки усиления в цепи обратной связи, что существенно усложняет схему, то второй его недостаток в данной схеме практически неустраним. Огибающая им пульсной характеристики накопителя имеет экспоненциальную форму, а огибающая naifKH полезного сигнала совпадает с формой диаграммы направленности РЛС. Как известно, это несовпадение приводит к несогласованной фильтрации сигнала, т.е. к потерям в отноигепии сигнал/шум на выходе накопителя. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости накопителя. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговый накопитель, содержащий сумматор, накопительный элемент, например элемент задержки, генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом умножителя частоты, детектор, введены высокочастотный фильтр, фазосдвигатель и низкочастотный фильтр, выход которого является выходом накопителя, выход детектора соединен с входом низкочастотного фильтра, вход фазосдвигателя и первый вход сумматора являются входом накопителя , второй вход сумматора соединен с выходом фазосдвигателя, выход сумматора соединен с входом высокочастотного фильтра, выхо;,1 которого соединен с входом детектора и с входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу умножителя частоты, выход которого соединен с третьим входом сумматора. На чертеже изображена функциональная схема предла1аемого накопителя. Накопитель содержит детектор 1, сумматор 2, умножитель 3 частоты, генератор 4 высокой частоты, элемент 5 задержки, высокочастотный фильтр 6, низкочастотный фильтр 7 и фазос.авигатель 8. Сумматор 2, высокочастотный фильтр 6, генератор высокой частоты 4 умножитель частоты 3 и элемент за.ержки 5 образуют рециркулятор. Предлагаемый накопитель функционирует следующим образом. Сигнал с выхода усилителя промежуточной частоты (УПЧ) подается на сумматор 2 непосредственно на радиочастоге (а не через детектор, как в известном). (Три этом отпадает необходимость двойного переноса спектра сигнала с видеочастоты на радио, а затем вновь па видеочастоту, как это делается в известном. Кроме того, в преллагаемом накопителе появляется возможность использовать умножитель и гетеродин пля слвита сигнала но частоте примерно на ширину спектра одиночного импульса Af(.. Такой сдриг производится в цепи обратной связи рециркуиятора за счет выбора частоты П- гетеродина, равной Р-г 27r.Afj . Разнос по частоте и.мпульсов пачки сигнала и совмещение их во времени позволяют осуществить согласованную фильтрацию импульсов пачки. Действительно, благодаря включению в цепь рециркулятора высокочастотного фильтра, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) которого может быть легко согласована с формой огибающей пачки сигнала, на выходе рециркулятора (на выходе фильтра 6) получается взвешенная сумма рашоимпульсов Uj,(t) |2д.: f). (cosCwj, -ь iOpJt + + .} + sin((ojo + ifiplt + у ) , 590 где d, - весовые коэффициенты, определяемые формой АЧХ высокочастотного фильтра 6; U.(t) - амплитуда i-ro импульса на входе сумматора 2; f . - начальная фаза i-ro импульса на выходе УПЧ. Суммирование производится в течение длительности импульса t у( l/Afg. Разнос каждого из импульсов суммы по спектру на вепкчику Пг 27Г-Af, приводит к тому, что в сумматоре 2 радиоимпульсы оказываются ортогональными, т.е. не взаимодействуют точно так же, как не взаимодействуют дв импульса длительностью t, рассбвмвщенные по времени не менее, чем на t j . Таким образом, роль рециркулятора со сдвигом частоты состоит в том, чтобы совмес тить во времени ортогональные импульсы пачки и придать им вес, соответствующий весу импульсов в пачке. С выхода фильтра 6 вапряжение Uv(t) подается на вход детектора 1. При квад рвтмчном детектировании каждое из слагаемых сум мы возводатся в квадрат. Фильтр детектора 1 не пропускает еоставляйшяе низкой частоты tfif./2. При этом, благодаря фазосдвигателю 8, огибающая каждого импульса га выходе филь тра 6 не зависит от его нячапытой фазы и|; (t) d. .V (t) (cos (( - )t + V,.) + sin {(wo Vtnp)t + . d,V( Поэтому Ш выходе низкочастотмого фильтра 7 выделяется налряжеййе иф(0 . (t). 2 ISO Это напряжение отличается от напряжения на выходе известного накопителя только зта1чеииями весовых коэффивиеитов d , которые в известном уменьшатотся по экспоненциальному закону, а в предлагаемом накопителе соответствуют форме пачки радиоислпульсов. Таким образом, в преюгагаемом такопителе обеспечивается большое отношение сигнал /шум, чем в известных, в которых весовые коэффипиенты не согласованы с формой пачки. Одновременно, благодаря частотному сдви гу сигнала , в предлагаемом накопителе существенио снижаются требования к стабильнос ти коэффициента усиления элементов цепи об ратной связи. Действительно, полоса пропуска НИН П рециркулятора ограничена. Частотный сдвиг импульсов генератора 4 приводит к тому, что количество N импульсов суммы ограничено величиной N FI/At- . Остальные импульсы не попадают в полосу пропускания рециркулятора. В результате этого значительные изменения коэффициента усиления его элементов (при наличии частотного сдвига) не нарушают устойчивой работы рециркулятора. В предложенном накопителе нет необходимости в использовании цепей синхронизации или автоподстройки генератора 4, характерных для когерентного накопителя, так как интегрирование совмещен{ ых во времени импульсов происходит в фильтре нижних частот после детектора, т.е. без учета начальных фаэ. Формула изобретения Аналоговый накопитель, содержаший сумматор, накопительный злемент, например элемент задержки, генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом умножителя частоты, детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости накопителя, в него введены высокочастотный фильтр, фазосдвигатель и низкочастотный фильтр, выход которого является выходом накопителя, выход детектора соединен с входом низкочастотного фильтра, вход фазосдвигателя и первый вход сумматора являются входом накопителя, второй вход сумматора соединен с выходом фазосдвигателя, выход сумматора соединен с входом высокочастотного фильтра, выход которого соединен с входом детектора и с входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу умножителя частоты, выход которого соединен с третьим входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лезин Ю. С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. Накопитель с экспоненциально весовой функцией. М., Советское радио, 1969. 2.Патент США N 3201705, кл. G 11 С 27/00. опублик. 1965. 3.Труды РКИИГА им. Ленинского комсомола. Вьш. 186, Рига, 1971, с. 61 (прототип).