Частотно-временной дискриминатор Советский патент 1983 года по МПК G01S13/66 

(5) ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОЙ ДИСКРИМИНАТОР

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в следящих измерителях дальности и скорости, входящих в радиолокационные станции с частотно-модулированным сигналом с нечетным законом частотной модуляции (;линейным, кубическим и т.п для формирования сигналов рассогласования по частоте и задержке при наличии/помех, обусловленных собствен- JQ ными шумами приемника.

Известен частотно-временной диск- , риминатор содержащий блок опорных сигналов, частотный и временной дискриминаторы, первые входы которых со- ,, единены между собой, второй, третий и четвертый входы частотного дискриминатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, второй, тре- 20 тий и четвертый входы временного дискриминатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причем частотныи и временной дискриминаторы содержат первый, второй и третий корреляторы, первый и ВТОРОЙ фазовые детекторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый фазовый детектор соединен с первым входом делителя, выход второго коррелятора через второй фазовый детектор соединен с вторым входом делителя, а выход третьего коррелятора соединен с вторыми входами первого и второго фазошзу детекторов, первым входом частотного и временного дискриминаторов являются соединенные между собой первые входа всех корреляторов данного дискриминатора, вторым, третьим и четвертым вxoдa и частотного и временного дискриминаторов соответственно являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а выходом частотного и временного дискриминаторов является выход делителя данного дйс1фииинэтора 11 j. 3ЭЗ Однако известное устройство имеет низкую точность оценки частоты и задержки частотно-модулированнылс сигналов с нечетным законом частотной модуляции, что обусловлено наличием взаимной зависимости между частотой и задержкой при использовании зондир ющих радиосигналов указанного вида. Цель изобретения - увеличение точ ности совместной оценки частоты и задержки частотно-модулированных сиг налов с нечетным законом частотной модуляции. Поставленная цель достигается тем ЧТО в частотно-временной дискриминатор, содержащий блок опорных сигна лов, частотный- и временной дискриминаторы, первые входы которых соединены между собой, второй, третий и четвертый входы частотного дискриминатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами бл ка опорных сигналов, второй, третий и четвертый входы временного дискриминатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причем частотный и временной дискриминаторы со держат первый, второй и третий корреляторы, первый и второй фазовые де текторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый фаз вый детектор соединен с первым входо делителя, выход второго коррелятора через второй фазовый детектор соединен с вторым входом делителя, а выход третьего коррелятора соединен с вторыми входами первого и второго фа зовых детектора, первым входом частотного и временного дискриминаторов являются соединенные между собой пер вые входы всех корреляторов данного дискриминатора, вторым, третьим и четвертым входами частотного и временного дискриминаторов соответствен но являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а выходом частотного и временного дискриминаторов является выход делителя данного дискриминатора, введены последовательно включенные коррелятор и функциональный преобразователь, последовательно включенные первый управляемый усилитель, первый блок сложения и первый усилитель и последовательно включенные второй управляем 1Й уси литель , второй блок сложения и второи усилитель, причем вход коррелятора соединен с первыми входами частотного и временного дискриминаторов, выход функционального преобразователя соединен с управляющими входами i первого и второго управляемых усилителей, седьмой выход блока опорных сигналов соединен с вторым входом коррелятора, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом первого блока сложения, выход временного дискриминатора соединен с вторым входом второго блока сложения, дополнительный выхоо частотного дискриминатора соединен с сигнальным входом второго управляемого усилителя, дополнительный выход временного дискриминатора соединен с сигнальным входом первого управляемого усилителя, при этом дополнительным выходом частотного и временного дискриминаторов является выход первого фазового детектора данного дискриминатора. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенно.го устройства; на фиг. 2 а,б,в.- структурные электрические схемы соответственно коррелятора, формирователя производной опорного линейно-частотномодулированного ( ЛЧМ) сигнала по задержке и формирователя второй смешанной производной опорного ЛЧМ сигнала по частоте и задержке; на фиг. 3 эпюры, поясняющие работу предложенного устройства. Частотно-временной дискриминатор содержит блок 1 опорных сигналов, временной дискриминатор 2, частотный дискриминатор 3, коррелятор Ц, функциональный преобразователь 5 первый и второй управляемые усилители 6 и 7 первый и второй блоки 8 и 9 сложения, первый и второй усилители 10 и 11, а временной и частотный дискриминаторы 2 и 3 содержат каждый) первый, второй и третий корреляторы 12-14, первый и второй фазовые детекторы 1.S и 16 и делител.ь 17о Частотно-временной дискриминатор работает следующим образом. Принятый радиосигнал (фиг. 3) поступает на первые входы временного и частотного дискриминаторов 2 и 3 и первый вход коррелятора Ц, Центральная частота спектра сигнала смещена относительно своего номинального значения допплеровский сдвиг Рд(1) и рйвна fnp 59 Во временном дискриминаторе 2 Hiпряжение Ц. поступает на первые входы первого, второго и третьего корре ляторов 12-1Л, ,(фиг. 2а), содержащих смеситель 18 и полосовой (рильтр 1 настроенный на частоту . где f - частота опорного напряжения На второй вход третьего коррелятора }k поступает опорное напряжение Ujj, которое имеет тот же закон модуляции, что и сигнал U , и задержано на интервал, равный оценке задержки t(t). Центральная частота напряжения - ....л 0,2 равна j. -E+fj,() где р(4)- оценка допплеровского смещения приш емого сигнала. На выходе третьего коррелятора k временного дискримина тора 2 формируется напряжение U (фиг. 3), представлякмцее собой сверт ку во времени сигналов U и U . Све нутый импульс заполнен частотой iiM f пр г ftipitcTF C-t), где )- погрешность оценки допплеровского смещения частоты. На второй вход первого корреля тора 12 временного дискриминатора 2 с четвертого выхода блока 1 опорных сигналов подается опорное напряжение и (фиг. 3) U4 (fUi/t,%)/(rr, которое представляет собой первую прогз водную по оценке вре(«(ени задержки сигнала U и формируется с помощью формирователя {фиг. 26), содержащего линию 20 задержки и блок 21 вычитания. На выходе первого коррелятора 1 формируется напряжение U (фиг. З) представляющее собой свертку по времени сигналов и и UA . Свернутый импульс заполнен частотой 0 пр г- начальной фазой, что и напряжение Уъ. Напряжения Uj и Uc поступают на соответствующие входы первого фазового детектора 15 временного дискриминатора 2, в котором осуществляется синхронное детектирование синфазных сигналов UT, и UgНа выходе первого фазового детектора 15 формируется видеонапряжение Ug (фиг. 3), величина и знак которого определяются погрешностью оценки задержки cf Т .На второй вход второго коррелятора 13 временного дискримина тора 2 с пятого выхода блока 1 опорных сигналов поступает опорное напряжение и ,4/dr(фиг. 3) которое представляет собой вторую про

изводную по оценке времени задержки if сигнала U, , комплексно сопряженналаг. Напряжения с выходов второго и третьего корреляторов 13 и 1 час1 6 него с зондирующим сигналом и может быть реализовано каскадным включением двух формирователейХФиг. 2б). На выходе коррелятора 13 временного дискриминатора 2 формируется напряжение (J (фиг. 3), представляющее собой свертку во времени сигналов (J и U , импульс заполнен частотой $пр inp г ° начальной фазой, что и напряжение (j Напряжения U-, и UQ поступают на соответствующие входы второго фазово ° детектора 16 временного дискриминатора 2, который осуществляет синхронное детектирование синфазных сигналов Do, и Ug . На выходе второго фазового детектора 16 временного дискриминатора 2 выделяется видеонапряжение Uq (фиг. 3/. В частотном дискриминаторе 3 напряжение Уц поступает на первые входы первого, второго и третьего корреляторов (фиг. 2а). Опорное напряжение у (фиг. 3 ) поступает на второй вход третьего коррелятора , на выходе которого формируется напряжение и (.фиг. 3), представляющеесобой свертку по спектру сигналов U и U Свернутый сигнал U является гармоническим колебанием с частотой ff,p - fj-. упорное напряжение U dU( с первого выхода бло-. ка 1 опорных сигналов поступает на второй вход первого коррелятора 12, на выходе которого формируется сигнал С той же структурой, что и U , но отличающийся начальной фазой, когерентно связанной с фазой сигнала U-ii Опорное напряжение dU, (&) где € оценка текущего значения фазы (допплеровского смещения частоты) принимаемого сигнала U с второго выхода блока 1 опорных сигналов, поступает на второй вход второго коррелятора 13, на выходе которого формируется сигнал с той же структурой, что и Ц , но отличающийся начальной фазой когерентно связанной с фазой сигнала и . Напряжения с выхода первого и третьего корреляторов 12 и 1 частотного дискриминатора 3 подаются на соответствующие .входы первого фазового детектора 15, на выходе которого выделяется видеонапряжение (фиг.З) значение которого зависит от рассогласования по фазе между указанными сиг7. 9 тотного дискриминатора 3 поступают на соответствующие входы второго Фазового детектора 16, на выходе которого формируется видеонапряжеиие.-и. , зави сящее от рассогласования.по фазе между поступающими на этот детектйр сигналами. На выходе делителя 17 частотного дискриминатора 3 формируется дискриминационная характеристика U (фиг, 3). На второй вход коррелятора 4 подается опорное напряжение d- и(г)(Аиг.З) .которое может быть сформировано с помощью формирова теля (фиг. 2б), содержадего линию 22 задержки, блок 23 вычитания, усилитель 2 и фазовращатель 25 на . Полосовой фильтр 19 (фиг. 2С() коррелятора настраивается на видеосигнал, так как частота принимаемого и опорного сигналов для коррелятора 4 одинаковы. Значение сигнала на выходе коррелятора + зависит от рассогласования по задержке опорного сигнала относительно принимаемого при различ ных погрешностях оценки допплеровского сдвига сигнала Г FQ(t) (напряжение Un, фиг. 3) и от рассогласования по оценке, допплеровского сдвига опорного сигнала относительно принимаемого при различных погрешностях оценки задержки (f (напряжение , фиг.З). Напряжение 7. с выхода коррелятора 13 с помощью функционального преобразователя 5 приводится к виду Значение нормированного коэффициента корреляции о между параметрами сигнала Си f зависит от конкретного вцда сигнала и определяется зара нее до начала измерения„ Напряжение ра -,- определяет коэффициентпередачи первого и второго управляемых усилителей 6 и 7, которые регулируют уровень сигнала с выхода nepBbfx фазовых детекторов 15 временного и частотного дискриминаторов 2 и 3 в зависимости от корреляционных свойств параметров 1; и зондирующего сигнала, Си1- нал с выхода второго управляемого уси лителя 7 корректирует с помощью второ го блока 9 сложения сигнал временного рассогласования с выхода временного дискриминатора 2 на величину , а сигнал с выхода первого уп равляемого усилителя 6 корректирует с помощью первого блока 8 сложения 8 сигнал частотного рассогласования с выхода частотного дискриминатора 3 на вели чину .p , Выходные сигналы первого и второго блоков.8 и 9 сложения усиливаются в А гТлг рзз с помощью первого и второго усигмтелей 10 и 11 и являются выходными си|- налами частотно-временного дискриминатора. Сравнительный анализ известного и предложенного устройств показал, что использование предложенного устройства позволяет увеличить точность совместной оценки частоты и задержки частотно-модулированных сигналов с нечетным законом частотной (одуляции на величину f ktt; 9 /1-f)(.-,..) и ).:ь),с° « г венно. Формула изобретения Частотно-временной дискриминатор, содержащий блок опорных сигналов, частотный и временной дискриминаторы, первые входы которых соединены между собой, второй, третий и четвертый входы частотного дискриминатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, второй, третий и четвертый входы временного дискриминатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причём частотный и временной дискриминаторы содержат первый, второй и третий корреляторы, первый и второй фазовые детекторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый фазовый детектор соединен с первым входом делителя, выход второго коррелятора через второй фазовый детектор соединен с вторым входом делителя, а выход третьего коррелятора соединен с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, первым входом частотного и временного дискриминаторов являются соединенные между собой первые входы всех корреляторов данного дискриминатора, вторым, третьим и четвертым входами частотного и временного дискриминаторов соответственно являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а выходом частотного и временного дискриминаторов является выход делителя данного дискриминатора, отлича1ощийся тем, что, с целаЮ увеличения точности совмест ной О1«енки частоты и задержки частотно-модулированных сигналов с нечетным законом частотной модуляции, в него введены последовательно включенные коррелятор и функциональный преобразователь, последовательно вклю 4енные первый управляемый усилитель, Ьервый блок сложения и первый усилитель, и последовательно включенные второй управляемый усилитель, второй блок сложения и второй усилитель, причем вход коррелятора соединен с первыми входами частотного и временного дискриминаторов, выход функционального преобразователя соединен с управляющими входами первого и второго управляемых.усилителей, седьмой выход блока опорных сигналов соединен с вторым входом коррелятора, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом первого блока сложения, выход временного дискриминатора соединен с вторым входом второго блока сложения, дополнительный выход частотного дискриминатора соединен с сигнальным входом втсрого управляемого усилителя, дополнительный выход временного дискриминатора соежнен с сигнальным входом первого управлаемого усилителя, при этом дополнительным выходом частотного и временного дискриминаторов является шйход первого фазового детектора данного дискриминатора. HcTO4Hvu M информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича, М,, Советское радио, 1978, с. 295, рис. 10.4 А (.прототип). ;

//,r/

/ЛГ/

дТ

л л.

.в

Фиг. If

Фе/г. 6