Устройство поиска шумоподобных сигналов Советский патент 1982 года по МПК H04L7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ

.1

Изобретение относится к устройст вам обнаружения, распознавания и приема сложных шумоподобных сигналов (ШПС) и может быть использовано для поиска сложных шумоподобных сигналов в радиолокационных, телеметрических и связных системах.

Известно устройство поиска шумо- . подобных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель, широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен, к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к. второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ к,.входу генератора псевдослучай2

ных сигналов (поп), выходы которого подключены к первым .входам коммутаторных вентилей и опорным входам, канальных коррелятрров, к сигнальным входам которых, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных коррелятороа и первому входу блока сканирования , подключен выход первого ключа, к пер

10 вому входу которого через формирователь временных интервалов подключен, выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом оснЬвного порогового бло15ка, выход которого подключен к второму входу первого ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам 20 первого элемента ИЛИ, при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к пер вому входу второго вентиля и непосрэдственн о к второму входу блока сканирован, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу пер во го вентиля и через второй вентиль к второму входу второго элемента ИЛИ U Известное устройство обладает большим временем поиска в условиях нестационарных и зависимых помех Цель изобретения - уменьшение вре мени поиска. Для достижения поставленной цели в устройство поиска шумоподобных сиг налов, содержащее последовательно соединенные -смеситель,, широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен к первому входу смесителя, , второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход.которого подключен к второму входу демодулятора и Lepe3 последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, , управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ-к входу генератора псевдослучайных сиг налов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутдаторных вентилейИ опорным входам каналь ных корреляторов, к сигнальным входам KOTopblx, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и пер вому входу блока сканирования подклю чен выход первого ключа, к первому входу которого через формирователь временных интервалов подключен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым вхо дом основного порогового блока, выход которого подключен к второму вхо ду первого ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили .подключены к входам первого элемента ИЛИ, при этом выход управля «емого. тактового генератора через эле мент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу перво го вентиля и через второй вентиль к второму входу второго элемента ИЛИ, введены блок выбора максимального сигнала, делитель частоты, второй ключ и последовательно соединенные третий ключ, регистр сдвига, дополнительный формирователь временных интервалов и управляемый ключ, а также первый дополнительный элемент задержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешифратор, второй дополнительный элемент задержки и счетчик импульсов, прямой выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, при этом выход управляемого тактового генератора через делитель частоты подключен к информационному входу второго ключа и второму входу счетчика импульсов, инверсный выход которого подключен к второму входу управляемого ключа, управляющему входу дополнительного порогового блока и первому .входу блока совпадения, к второму,третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешифратора, первый выход регистра сдвига и вь|ход первого дополнительного элемента задержки, а выход блока совпадения подключен к первому входу блока сканирования, входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра Сдвига, второй выход которого подключен к входу дешифратора, при этом выход второго ключа подсоединен к первому входу блока сканирования, четвертый выход которого подключен к третьему вхору управляемого ключа, выход которого подключен к второму входу основного порогово.- го блока, выход дополнительного порогового блока подключен к информационному входу третьего ключа, причем выходы канальных корреляторов через блок выбора максимального си|- нала подключены к объединенным входам основного и дополнительного пороговых блоков На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства. Устройство поиска шумоподобных сигналов содержит смеситель 1, широкополосный усилитель 2, демодулятор 3 узкополосный усилитель , детектор 5 с фильтром низкой частоты (фНЧ), управляемый гетеродин 6, дискримина-. тор 7 корректирующий усилитель 8, управляемый тактовый генератор 9 пер5978377

вый вентиль 10, первый элемент ИЛИ 11, Первый цикл поиска задается наэлемент 12 задержки, второй вентиль чальным состоянием счетчика 2б им13, генератор 1 псевдослучайной по следовательности (ПСП), коммутаторные вентили 15, второй элемент ИЛИ 1б,5 навливается после подачи на его

канальные корреляторы 17, основной пороговый блок 18, дополнительный пороговый блок 19, формирователь 20 временных интервалов, первый ключ 21, блок 22 сканирования, блок 23 выбора максимального сигнала, делитель 24 частоты, второй ключ 25, счетчик 26 импульсов,третий ключ 27, регистр 28 сдвига, первый дополнительный элемент 29 задержки, блок 3 совпадения, управляемый ключ 31, До полнительный формирователь 32 временных интервалов, дешифратор 33, в рой дополнительный элемент З задержкиоУстройство работает следующим об разом. Приходящий сигнал через смесител 1 и широкополосный усилитель 2 пост пает на входы канальных корреляторов 17, в которых осуществляется вы числение функции взаимной корреляции приходящего сигнала и опорных сигналов, поступающих с выхода гене ратора 14 ПСПо По величине напряже.ний на выходах канальных корреляторов 17, пропорциональных коэффици1ентам взаимной корреляции принимаемого и опорных сигналов, принимает ся решение о наличии или отсутствии сигнала в анализируемой области„ К выходам канальных корреляторов 17 подключен блок ЯЗ выбора максимального сигнала, который пропускает на свой вход максимальное напряжение на любом из п канальных корреляторов. Это максимальное напряжение по ступает на входы основного порогово го блока 18 и дополнительного поро гового .блока 19с Весь процеЪс поиска сигнала разделяется на 3 цикла: на первом цикл осуществляется быстрый просмотр всех ячеек тела (области)неопределенности сигнала и производится отбор ячеек по величине максимального корреляционного отклика, на втором цикле осуществляетсядвухэтапный поиск сигнала среди отобранных групп ячеек, на третьем цикле осуществляется двухэтапный поиск сигнала путем поочередного просмотра всех ячеек.

пульсов с защелкой о Начальное состояние счетчика 26 импульсов устапервый вхОд импульса сброса. При -ЭТОМ на прямом выходе счетчика 26 имп льсов устанавливается высокий потенциал, открывающий второй и третий ключи 25 и 27, а на инверсном выходе счетчика 26 импульсов устанавливается низкий потенциал, закрывающий блок 30 совпадения, упраапяемый ключ 31 и понижающий порог в дополнительном пороговом блоке 19. При этом с выхода делителя 2 частоты импульсы проходят через открытый второй ключ 25 на вход блока 22 сканирования, второй вход регистра 28 сдвига, а также на сбросовые вхоцы канальных корреляторов 17, осуществляя быстрое сканирование об- ласти неопределенности сигнала, . Выходное напряжение с блока 23 выбора максимального сигнала сравнивается с порогом в дополнительном пороговом блоке 19, если максимальное напряжение больше порога, то в регистр 28 сдвига записывается О в виде низкого потенциала, если максимальное напряжение не превышает порогового уровня, то в регистр 28 сдвига записывается 1 в виде высокого потенциала. Импульсы с выхода дополнительного порогового блока 19 проходят на вход регистра 28 сдвига через открытый третий ключ 27. В течение первого цикла поиска на блок 22 сканирования проходит - импульсов, где m - общее , количество ячеек, п - число параллельно анализируемых ячеек в устройстве. Емкость регистра 28 сдвига также составляет двои.чных разрядов. После прохождения импульсив срабатывает счетчик 25 импульсов, прохождение импульсов на его вход прекращается, т.ео срабатывает схема защелка, и устройство переходит к второму циклу поиска, К началу второго цикла по иска в регистре 28 сдвига записаны номера тех групп ячеек, в которых нахождение сигнала наиболее вероятно, Номера этих прупп отражены нулевыми состояниями разрядов регистра 28 сдвига. Второй цикл поиска определяется другим состоянием счетчика 2б импуль сов, при этом на его прямом выходе

устанавливается нулевой потенциал, закрывающий второй и третий ключи 25 и 27, а на инверсном выходе устанавливается высокий потенциал, открывающий блок 30 совпадения по 5 одному из входов, при этом открывается также управляемый ключ 31 и повышается порог в дополнительном пороговом блоке 19 прохождение импульсов с выхода делителя 2k частотына бло- О ки устройства прекращается, дополнительный пороговый блок 19 отключается от регистра- 28 сдвига, восстанавливается цепь прохождения им пульсов сканирования с выхода блока 15 22 сканирования через открытый управляемый ключ 31 на основной пороговый блок 18,

Импульс сканирования с выхода блока 22 сканирования проходит через 20 открытый управляемый ключ 31 на основной пороговый блок 18, который пропускает его на выход, при условие, что сигнал с анализируемой области не присутствует. Этот импульс прохо- 25 дит через первый ключ 21 на вход блока 22 сканирования, на сбросовые входы канальных корреляторов 17, а также на второй вход регистра 28 сдвига и первого дополнительного мента 29 задержки. При этом осуществляется продвижение информации, записанной в регистре 28 сдвига,на один вправо. Если на втором выходе регистра 28 сдвига при этом 35 появляется потенциал высокого уровня 1,-то это соответствует тому, что следующая группа ячеек не должна анализироваться, при этом на всех входах блока 30 совпадения присутству- 40 ют высокие потенциалы, I По истечении времени задержки t на выходе первого дополнительного элемента 29 задержки появляется импульс, который проходит на вход бло- 45 ка 30 совпадения и осуществляет продвижение информации в регистре 28 сдвига ни 1 разряд вправо, сброс канальных корреляторов 17 и вводится в блок 22 сканирования, переводя уст-до роиство к анализу другой группы ячеек а также вновь поступает в первый дополнительный элемент 29 задержки, Время задержки 141 в первом дополнительном элементе 29 задержки выбира- jj ется минимально возможным с учетом переходных процессов в блокахустройства, что позволяет сократить время поиска

Далее процесс вновь повторяется, Если на втором выходе регистра 28 сдвига вновь появляется 1, импульс через время задержки в первом дополнительном элементе 29 задержки проходит на вход блока 30 совпадений, продвигает содержимое регистра 28 сдвига, вводится в блок 22 сканирования, разряжает канальные корреляторы 17,ВНОВЬ вводится в первый дополнительный элемент 29 задержки. Процесс ускоренного сканирования продолжается до тех пор, пока на втором выходе регистра 28 не появится О низкий потенциал, соответствующий возможному нахождению сигнала в этой группе ячеек области неопределенности сигнала При этом блок 30 совпадения закрывается по одному из входов и цикуляция импульса по цепи первый дополнительный элемент 29 задержки.блок 30 совпадения прекращается

Устройство переходит к более длительному анализу сигнала, В канальных корреляторах 17 накапливаются корреляционные эффекты, максимальный из них проходит на выход блока 23 выбора максимального сигнала и сравнивается с высоким порогом в основном пороговом блоке 18 и с низким порогом в дополнительном пороговом блоке 19. Нсли на первом этапе об наружения сигнал превь1сил низкий порог, то срабатывает формирователь 20 временных интервалов, который закрывает первый ключ 21 на время, равное длительности второго этапа, Если к концу второго этапа сигнал превышает высокий порог а основном пороговом блоке 18, то прохождение импульсов сканирования прекращается и устройство переходит к режиму слежения и выделения информации.

Если же на начальном цикле обнаружения была отобрана ложная группа ячеек, то тем не менее на втором выходе регистра 28 сдвига появляется О низкий потенциал, и устройство переходит к двухэтапному режиму обнаружения сигнала. Однако, поскольку процесс быстрой циркуляции импульсов продолжается в течение времени, сравнимого с длительностью 1 этапа на втором цикле поиска, то это может привести к тому, что времягедлительности 1-го этапа окажется случайной величиной, которая может принят,ь малые значения, при этом будут возможны пропуски сигнала. Чтобы исключить

это вредное явление, к первому выходу регистра 28 сдвига подключен дополнительный формирователь 32 временых интервалов, который закрывает уравляемый ключ 31 на время tg, приближенно равное (0,6-0i7) , где время анализа 1 этапа. Ввёде- . ние дополнительного формирователя 32 временных интервалов увеличивает время длительности 1 этапа незначительно (на 10-20), однако гарантирует сохранение высокой вероятности обнаружения сигнала для любого цикла поиска сигнала.

Таким образом, при появлении 1 на первом выходе регистра 28 сдвига срабатывает дополнительный формирователь 32 временных интервалов и появление импульсов сканирования на выходе первого ключа 21 задерживается до того момента, как будет открыт вновь управляемый ключ 31 о

. Если обнаружение сигнала происходит, то устройство срабатывает, как было описано. Если же обнаружение сигнала на 1 или 2 этапе не происходит, то импульс сканирования с четвертого выхода блока 22 сканирования пройдя управляемый ключ 31 и первый ключ 21, входит в блок 22 ска нирования, а также поступает на второй вход регистра 28 и первого дополнительного элемента 29 задержки, содержимое регистра 28 сдвига продвигается на 1 разряд вправо, процесс повторяется вновь в зависимости от того, какой потенциал появляется на выходе регистра 28 сдвига Процесс поиска продолжается либо до обнаружения сигнала, либо до полного очищёния регистра 28сдвига, когда из него будут выписаны все Q состояния и во всех разрядах регистра 28 сдвига окажутся 1. Это соответствует тому случаю, когда сигнал, например, не присутствует на входе устройства поиска либо когда сигнал не был обнаружен на втором цикле поиска Когда в регистре 28 ,сдвига оказываются 1., то срабатывает дешифратор 33 и на его выходе появляется низкий потенциал, закрывающий блок 30 совпадения по одному из входов. Устройство переходит к третьему циклу поиска, когда все элементы области неопределенности анализируются в порядке поочередного просмотра. При этом перепад потенциала (фро напряжения) на выходе дешифратора 33

поступает на вход второго дополнительного элемента 3 задержки с временем задержки 1;,,,которое .определяет длительность ретьего цикла поиска и вь1бирается в зависимости от требований к системе поиска в интервале от Т„.рдо ,где среднее время поиска при поочередном последовательном способе обзораj максимальное время поиска при поочередном последовательномспособе обзора.

На третьем цикле поиска импульсы сканирования проходят с четвертого выхода блока 22 сканирования .через постоянно открытый управляемый ключ 31 на вход основного порогового блока 18о Напряжение с выхода блока 23 выбора максимального сигнала поступает на основной пороговый блок

18и дополнительный пороговый блок

19о Импульсы сканирования поступают с периодом повторения, равным длительности 1 этапам Если к концу первго этапа превышен порог в дополнительном пороговом блоке 19, то срабатывает формирователь 20 временных интервалов, который закрывает первый ключ 21 и удлиняет время анализа данной группы ячеек на время длительности 2 этапа. Если к концу второго этапа будет превышен порог в основном пороговом блоке 18, то импульс сканирования не проходит через основной пороговый блок 18 и устройство переходит к режиму слежения за сигналом.

Если на этапе не будет превышен порог в дополнительном пороговом блоке. 19 о импульс сканирования пройдет через открытый основной пороговый блок 18, на вход бл.ока 22 сканирования и переведет устройство к анализу следующей группы ячеек, Если на 2 этапе не будет превышен порог в основном пороговом блоке 18, то также произойдет переход к анализу следующей группы ячеек.

Но истечении времени задержки t во втором дополнительном элементе 4 З задержки при условии, что за это время сигнал не будет обнаружен, на выходе второго дополнительного элемента З задержки появится импульб, который осуществитсброс счетчика 2б импульсов с за11.(елкой и устройство вновь перейдет к начальному первому циклу поиска Переход.к анализу другой области неопределенности на 2 и 3 циклах поиска осуществляется прохождением импульса сканирования на первый вход 6fioKa 22 сканирования, при этом производится сдвиг опорных последовательностей по фазе, что осуществляется либо закрыванием первого вентиля 10 (в нормальном состоянии открыт), либо открыванием второго вентиля 13 (в нормальном состоянии закрыт) на время прохождения необходимого числа импульсов тактовой частоты (величину сдвига). Блок 22 сканирования управляет также перестрой кой частоты.Управляемого гетеродина 6 по заданной программе перестрой ки. Работа сх.емы автоматической подстройки частоты, состоящей из после довательно соединенных смесителя 1, широкополосного усилителя 2, демоду лятора 3, узкополосного усилителя it, детектора 5 с ФНЧ и управляемого гетеродина, осуществляется обычным образом, выходной сигнал детектора 5 с фильтром низких частот подстраивает частоту управляемого гетеродина 6, которая поступает на первый вход смесителя 1. Таким образом, в устройстве с целью сокращения времени поиска используется рациональный метод обзора ячеек fctaхождения сигнала, когда в первую очередь просматриваются ячейки с максимальной вероятностью нахождения в них сигнала, а во вторую очередь - оставшиеся ячейки. На начальном цикле определяются вероят ности нахождения сигнала в ячейках и производится отбор ячеек путем быстрого просмотра всех ячеек или области неопределенности сигнала и сравнения максимального корреляционного отклика с порогом. На втором цикле поиска просматриваются только те ячейки, в которых /максимальный корреляционный отклик, пропорциональный вероятности наличия сигнала в этой группе ячеек, больше порога. На третьем цикле просматриваются все ячейки подряд. Устройство обеспечивает сокращение среднего времени поиска. Формула изобретения Устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательн соединенные смеситель, широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ к входу генератора псевдослучайных сигналов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутаторных вентилей и опорным входам канальных корреляторов, к сигнальным входам которых, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого ключа,, к первому входу которого через формирователь временных интервалов подключен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового блока, выход которого подключен к второму входу первого ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам первого элемента ИЛИ, при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу первого вентиля и через второй вентиль к второму вхог ду второго элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени поиска, введены блок выбора максимального сигнала, делитель частоты, второй ключ и последовательно соединенные третий ключ, регистр сдвига, дополнительный формирователь временных интервалов и управляемый ключ, а также первый дополнительный элемент задержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешифратор, второй дополнительный элемент задержки и счетчик импульсов, прямой выход которого 13 подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, при этом выход управляемого тактового генератора через делитель частоты подключен к информационному входу второго ключа и второму входу счетчика импульсов, инверсный выход которого подключен к второму входу управляемого ключа, управлящему входу дополнительйого порогового блока и первому входу блока совпадения, к второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешифратора, первый выход регистра сдвига и выход первого дополнительного элемента задержки, а выход блока совпадения подключен к пер .вому входу блока сканирования, входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра сдви 7 га, второй выход котгрого подключен к входу дешифратора, при этом выход второго ключа подсоединен к первому входу блока сканирования, четвертый выход которого подключен к третьему входу управляемого ключа, выход которого подключен к второму входу основного порогового блока, а выход дополнительного порогового блока . подключен к информационному входу третьего ключа, причем выходы канэЛь ных корреляторов через блок выбора максимального сигнала подключены,к объединенным входам основного и дополнительных пороговых блоков. Источники информации., принятые во внимание при экспертизе, 1, Авторское свидетельство СССР № k35773, кл, Н 0 В 1/10, 1973 (прототип).