Устройство для распознавания импульсных частотно- модулированных сигналов

Устройство для распознавания импульсных частотно- модулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение отцосч /. с я i; радиотехнике , может быть использовано в радиолокации и связи при построении распознакяцих автоматов. Расширяются функциональные поэможногти по отношению к а.с. № 1113760 путем распознанания сигналов с опг-арлой фазоной манипуляцией и простых сигиапон С)ез внутриимпульсной модуляции. Устройство содержит УВЧ 1, преобраопатель частоты 2, перемножитель 3, линию задержки 4, УПЧ 5, амплитудный детектор 6, формирователь пог-1,и i елъных импульсов 7, интегрптор 8, noporonstfi блок 9, вьшислитель модуля 10, накопитель 11, блок с Ti i i и;)ования 12, формирователь двух- 1 ;:ягных тмпульсоп 13, частотный лшектор 14, триггер 15. Цель дости- llвeдeниe усилитсля-огряничиг .,,i I i), полосо11О1 о фильтра 17, баок.ч стробирояания 18, уякополос-, 41 к фильтров 19, 25, амплитудных детекторов 20, 26, пороговых блоков 2,27, блоков совпадений 22,28, TinirrepoB 23,29, квадратора 24, ин- Bei)Topa 30. 1 ил, 1 табл. (Л

СО!0Э СОВЕТСЯИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1ч! (в

А2 (5!)4 G 01 $7 36

ГОСУДАРСТВЕНИЫИ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1113760 (2l) 3868977/24-09 (22) 19,03.85 (46) 23,08.86. Бюл. Ф 3! (7!) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмьп<оиа (72) А.П.Дятлов и Г.И."i,iпенгп (53) 621.396.621 (n88.83 (56) Авторское свидетельство СССР

У 1113760, кл.С 01 $ 7/(6, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАГ!!(; !!(АВАНИЯ

ИМЛУЛЬСНЙХ ЧАСТОТНО-NOjl. J В! РОВАН! 1МХ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение oòí с . " > i: адиотехнике, может быть использовано в радиолокации и связи при построении распознавав!их автоматов. Расширяются

Функциональные возмо ности по отношению к а.с. !! 1113760 путем распознавания сигналов с б и:.ариой фазоной манипуляцией и простых сигналов (>ез виутриимпульсной модуляции.

4 "!ðîéñTâî содержит УВЧ 1, преобразователь частоты ?, перемножитель

3, линию задержки 4, У?1Ч 5, ампли1удиый детектор 6, формирователь поп .и ельиых импульсов 7, интегратор 8, пороговый блок 9, вычисли т .и модуля 10, накопитель 11, блок с, ирования 12, формирователь двух: pHbLx импульсов 13р частотный

i"iектор 14, триггер !5. .!(ель достия гизедением усилителя-аграиичиг .„1 ), полосового фильтра 17, бп ка стробирования 18, узкополос-.

«гх фильтров 19, 25, амплитудных де.iекгоров 20, 26, пороговых блоков

21,.".7, блоков совпадений 22,28, триггеров 23,29, квадратора 24, инн.:ртора 30. 1 ил 1 табл.!

252748!

0 !

A(t) cos(24 f t +P(t))

0, 30

40

А(1!А(+ л )соз(2ь 1рр+ 2 ыо "л Ф(+) Ф(+ < л г>ри „< t с 7 пч (2) 0

Изобретение относится к радиотехнике, может использоваться в радиолокации и связи при построении распознающих автоматов и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. !Р !113760.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем распознавания сигналов с бинарной фаэовой манипуляцией и простых сигналов без внутриимпульсной модуляции а

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит усилитель 1 высокой частоты, преобразователь 2 частоты, перемножитель 3, линию 4 задержки, усилитель 5 промежуточной частоты, первый амплитудный детектор 6, формирователь 7 положительных импульсов, интегратор 8, первый где A(t) — огибающая сигнала;

P (t) — функция угловой (фазовой) модул я ции; несущая частота; Π— длительность сигнала, причем функция Ф(t), а также длительность сигнала -ц и несущая частота априорно неизвестны.

После усиления в усилителе 1 сигнал S(t) поступает одновременно на входи преобразователя 2 частоты

% и линии 4 задержки. Величина задерж" ки с в линии 4 задержки выбирается так, чтобы с„ была много меньше ожидаемой минимальной длительности сигнала S(t). В преобразователе 2 частоти сигнал S(t) сдвигается по спектру на частоту Е f + f где 1„ промежуточная частота, совпадающая с центральной частотой настройки усилителя 5 промежуточной частоты.

С выхода преобразователя 2 частоты сигнал S„„ (t) поступает на

Выходной сигнал S „„„(t) одновременно поступает на входы амплитудного детектора 6, частотного детектопороговый блок 9, вычислитель 10 модуля, накопитель 11, первый блок !

2 стробнрования, формирователь 13 двухполярних импульсов, частотный детектор 14, первый триггер 15, усилитель-ограничитель 16, полосовой фильтр 17 второй блок 18 стробирования, первый узкополосный фильтр 19, второй амплитудный детектор 20, второй пороговый блок 21, первый блок 22 совпадений, второй триггер 23, квадратор 24, второй узкополосный фильтр 25, третий амплитудный детектор 26, третий пороговый блок 27, второй блок 28 совпадений, третий триггер 29 и инвертор 30.

Устройство работает следующим образом.

На вход усилителя (вход устройства) поступает импульсный сигнал с угловой модуляцией вида при 0 t <„ при t < 0 и Й (у (l)

I первый вход перемножителя 3, а задержанн..й линией 4 задержки сигнал

Б„(t) = S(t —

На виходе усилителя 5 промежуточной частоты независимо от значения несущей частоты f выделяется компонента со спектром, сосредоточенным в окрестности частоты 1„ .

ВЫХОДНОЙ СИГНаЛ S ч„ч (,С) УСИЛИТЕЛЯ

5 промежуточной частоты имеет вид ра 14 и усилителя-ограничителя 16.

На выходе амплитудного детектора 6 выделяется огибающая сигнала S (t) Я Ч

1252748

f(t) Г р t) n

1 d 9(t) где )c(t)

2» dt. текущая скорость изменения часто1 ы сигнала

S„„„(t) . Так клк при S„„(t) скорость ) (t) не изменяет эилкл за время действия сигнала S»„„(t), мгновенная часгота f (t) имеет расстройку g f (t) одного знака относительно Г„Р, равнуи bf (t) = ) (t) cn>

В зависимости от знака скорости

)) (t) расстрс йка может быть как.положительной, тлк и отрипатель ой. которая с помощью формирователя 7 гтоложительиых импульсов преобразуется в положительный прямоугольный импульс единигной амплитуды с длительно(тыл <,, = г Π— (., 1 у раяногг длительности сигнала S, „„(t) . Этот импульс используется для управления работой триггеров 15, 23 и 29, для формирования порогового напряжения U (t) = U„„ (t) пороговых блоков 9,21 и 27 путем интегрирования импульса в интегрлторе 8, а также для управления блоками 12 и 18 стробирования.

У сигнала S „„„ (t), поступающего на входы амплитудного детектора 6, частотного детектора 14, усилителяограничителя 16 мгновенная частота представляется как

1 а К)-ж(- .,l)

i(t) = — 2" 1 +

2 " 3t л р(1 361t-<„,l

2 "P df p

„2 1„

Закон изменения f (t) зависит от типа входного сигнала S(t). Для различных типов входных сигналов

S(t), которые способно распознавать предлагаемое устройстве, используются следующие обозначения: S„(t) простой импульсный сигнлл беэ внутриимиульсной модуляции с постоянной несущей частотои; Б„„„(t) — частот- но-модулированный сигнал с плавным монотонным законом ччстотной модуляции (ЧМ); Яь„,„(t) — сигнал с бинарной флзовой манипуляцией с сос/ тояииями флэы 0 и

Ф зле S (t) мгновенная часПри сигнале и еделах длитота f (t) лостояннл в ир д ..

S,(t) н равна пьности сигнал л я.,... Г

„р П1 и„„( для f (t) имеет вид и (s>Qn gUga Uo) +1 1 гни ьг 2, sipn+U )- )

I прих 0

r>ie sign (х) = 0 при х 0 — эна-1 прих(0

40 ков ля функция U фиксированный уровень.

Формирователь 13 имеет зону нечувствительности, т.е. когда вход45 пое напряжение находится н пределах от — 11 до + Цо выходное напряжение равно нули.

Величина уровня (1 выбирается из следующего. Так как простой сигнал

50 S „(c) представляет собой частиьгй случай частотно-модулированного сигнала S„(t) когда модуль 11 (4) равен нулю, то необходимо задать некоторый минимальный модуль() м„„), 55 характериэу|ощий факт принадлежности анализируемого сигнала к классу сигналов с частотной модуляцией. В качестве критерия принадлежности моПри сигнале S (t) мгновенная частота f(t) в течение больщей части длительности сигнала Я,„„ (t) совпадает с величиной 2„, и только в

5 моменты времени t; и t + n> (t; моменты скачка фазы на н сигнале

Б „(t), i — порядковый нОмер скачка фазы в S„ „ (t) в f(t) ПОявляются кО роткие выбросы частоты относитель10 но К„ .1

Нлпряжение, пропорциональное величине рлсстройки д f (t), формируется на выходе частотного детектора ) 4, имеющего дискриминационную характе15 ристику вида

U„u (t) = S„ (f-f ) ° где S„„ — крутизна дискриминационной характеристики.

Работу блоков 9 — 15 рассмотрим при входном сигнале Я„„(ь ), а блоков 16 — 30 — при сигналах S „(t) и

Sb+M(t)

В случае воздействия на входе

25 устройства сигнала S„ (c) выходное

1мм напряжение час готного детектора 14 представляется в виде

11цв (1-) 8 чв J (t ) " э

11лиряжение 11,ц,() поступает на вход формирователя 13 двухполярных

30 импульсов с амплитудной характеристикой вида!

25?748 жет бить использована величина ! !! сии /.

"чгГ = S„в / 3 миг / л>

Эту величину и следует задавать в !5 качестве уровня 0,, а величину

/ „„„ / можно выбирать, например, равной (О О! Оь05ймакс/.

Если на вход устройстна воздействует сигнал S„ „(t) с y (t) О, причегл f /f,/ > / g д„ /, то выходное напряжение частотного детектора 14 превышает уровень Оа, » на ньгходе формироиателя 1 3 двухполярных иггпульсон вырабатывается положительный 25 импульс, который после стробирования блоком 12 стробирования поступает на накопитель 11. При этом и пределах длительности г, сигггала S, „ (t) !!юг

Выходное напряжение U„ „(t) накопи- Зо теля 1 и выходное напряжение

U (t) интегратора 8 изглепяютcÿ по инг линейному закону и к моменту окончания сигнала имеют одну» ту же величину, пропорциональную длительности, Лалее напряжение U„„„(t) проходит без изменения величины » з»ака через вычислитель 10 модуля и поступает на один из входов порогового 0 блока 9.

При равенстве напряжений Ь „„. (t) и U (t) noporosbN блок 9 срабатыинг вает и Формирует гла своем вьгходе сигнал единичного уРовня, который 45 подается на информационный вход выходного триггера 15. По заднему фронту выходного импульса форм»ро нателя 7 положительных имлульсон сигнал единичного УРовня с ннформа- 0 ционного входа триггера 15 переписывается на его вьгход.

Появление едипигног-о урон»л на выходе триггера 15 свидетельствует

О Ом, чтО сиг нал S (t) имеет ИОКО- 5 тонный закон изменения час таты.

При поступлении иа вход устройства сигнала с монотонным y6bIIIafoi«III

Если для всех C E (О, „) модуль

/ i! (С )/ /f / ТО следует c 4итать что у сигнапа S (t) частотная модуляция отсутствует.

Минимальному модулю скорости изменения частоты /r „„„ /соответствует величина напряжения на выходе час- !О тотного детектора 14, ранная законом ЧМ (f (t) с О» /y ()/-g /)

»а выходе Формирователя 13 днухполяр«гых »мпульсои вырабатывается импульС отрицательн 1й полярности, который после стробирон аггия н накопления поступает на вход вычислителя 10 модуля, где преобразуется в напряжение положительной полярности. Так как и при гларастающем монотонном законе Ч!! к моменту окончания сигнала S „„„ (,t) выходное напряжение вычислителч 10 модуля равно выходному напряжению интегратора 8, при этом пороговый блок 9 срабатывает, на выходе триггера 15 появляется сигнал единичного уровня, т.е. принимается решение о присутствии на входе устройства сигнала с плавным могготоггггым законом ЧМ . Знак с корости изменения частоты при монотонном законе М! определяется по закону выходного »а»ря кен»я накопителя 1!.

Если на вход устройства поступают сигналы с немонотонным законом !M, и том числе сигналы с дискретной угловой ггоГгулягг ггей (фаз омаггипулированные сигналы S,„(t), с»гнилы св ступенчатым законом измерения частотьг), у которых скорость f (t) отлична от нуля только и моменты скачков Фазы или частоты; сигналы с

Ч-образной »л» параболической ЧИ, у которых в течение длительности скорость 1 !.! Мeiгяeт знак; простые

t»I HBJlh1 S (t), у которьгх (!.) = О и течение всей длительности, то на ггыходе Форм»рователя !3 диухполярньгх импульсон вырабатываются либо разнополярные импульc»f, либо импульсы одной погтяр»ости с сугяларггой,п;гителг

HocTbY) ггеньшей дл»телг.ности Гг, а и случае сигнапа Sz(t) импульсы на выходе Форм»роиателя 13 иообше отсутствуют. П,:л этол к могг: гг гу окончания г«f Ifaza 8

jдц накопите.пя ! по модулю меньше, чем г ь!хоцное напряжение интег ратора 8, в результате пороговьвг блок 9 не срабатьгвает и на выходе илеет нулевой уровень, ф»ксируемый триггером 15.

Пулевое с гстоян»г. тр»ггера 15 сн»детепьстнует о том, что на входе устройства присутствовал сигнал с немо»отонным законом Е"!.

Если на вход устройства поступает иллпульсный сигнал S (t) с бинарной

q>« фазоггогл ман»пуляп»еff, T o ff момент Е;

1? 52748 ласованного фильтра для прямоугольного радиоимлульса. При такой структуре фильтра 25 и его входном сигнале вида /3/, согласонанным с импульсной характеристикой h 5(t) амплитуда напряжения на выходе фильтра 25 из,, ляется по линейному закону от нуля в момент 1 = <„щ л

h С А, до величины — л- в момент

4 соответствующий концу сипнала 8(г.), Закон изменения амплитуды выходного напряжения фильтра 25 фиксируется с помощью амплитудного детектора 26. При входном сигнале фильтра

25 вида (3) подбором величины h достигается равенство изменения текущих выходных напряжений интегратора 8 и амплитудного детектора 26.

Эти напряжения поступают на соответствующие нходы порогового блока

27. При равенстве входных напряжений пороговый блок 27 срабатывает и формирует на выходе сигнал единичного уровня (единицу). Также единица на

«ыходе порогового блока 27 присутствует, если на входе устройства простой сигнал S „(t). Это обусловлено тем, что как при сигнале Б«<р,„(t) тлк и при сигнлле S„(t) выходной сигнал кплдратора 24 имеет один и тот же же вид (выражение 3) и оказывается согласованным с импульсной характеристикой фильтра 25. Следовательно, наличие единицы на выходе порогового блока 27 свидетельствует о том, что на входе устройства присутствует либо сигнал S (t), либо сигнал S„(t). ь<рм

В данном случае необходимо решить какой из двух типов сигналов фактически присутствует на входе устройства. Для этого в предлагаемом устройстве используется узкополосный фильтр 19, амплитудный детектор 20, пороговьв< блок 21, два блока 22 и 28 совпадения, два триггера 23 и 29 и инвертор 30. Узкополо<ньн". Фильтр 19 выполняется по той же структурной схеме и имеет ту же длительность импульсной характеристики Т ь, что и фильтр 25, а отличается от фильтра 25 только центральной частотой настройки, равной

Импульсная характеристика фильтра 19 описывается выражением

0

<<3 << < где ˄— нормированная амплитуда на входе квлдрлтора 24; (1„= Nf — углов ля промежуточная час«р «р тота;

< — произвольная начальная фаза.

Входной сигнал квадратoj)il 24 Iloc тупает на узкополосный фильтр 25 с импульсной характеристикой

1 р с л (2 «з « () <1 ð 4 0 - - I Il p рр«1О«1 Т, 50 где Т1, — длительность импульсной характеристики;

<<„ — постоянный коэффициент.

Величина Т<, выбирается равной или больше максимально возможной

55 длительности распознаваемьи сигналов скачка Фазы па «в сигнале S (t) б<РМ скачок фазы появляется и в сигнале

S<„„(t) . Скачок фазы н Sz „,(t), проходя через линию 4 задержки, нызывает скачок фазы íà Ii и в сигна- 5 ле SI1„„(t) s момент времени $, + i„>

Число скачков фазы на << в Я„(t) у< оказывается н два раза больше, чем

S (t) . Неэа<висимо от несущей частоты сигнала S, (t) в сигнале

Бфм t0 6< м

8 „„(t) несущая частота точно из-, вестна и равна f„ . В усилителе-ограничителе 16 сигнал 8„„„ (t) HopMH руется по амплитуде и далее подается на полосовой фильтр 17 ° Центральная частота настройки полосового фильтра 17 совладает с 1„, а полоса пропускания равна полосе пропускания усилителя 5 промежуточной частоты. Сигнал S (t) с выхода поло- 20

<< ф сового фильтра !7 подается на вход стробирующего блока 18. На выходе стробирующего блока 18 Формируется фазоманипулированный сигнал S, (с) постоянной амплитуды с несут ей частотой 1„ и длительностью «. = <„ — <, .

Этот сйгнал поступает на квадратор

24 и на вход узкополосного фильтра 19.В результате возведения в квадрат в выходном сигнале S „ (t) кнадрлтора 24 несущая частота удваивается и становится равной 2 f„ а фазовая манипуляция исчезает, При входном сигнале S. (t) сиг бфм нал Я „6 (t) имеет вид 2 срэ 2й ррах +<(р) 1ри < i с <, 5„(t) =

Узкополосный фильтр 25 может бйть реализован ло структурной схеме согГ

Ь, — C05((

)чрИ 2 " „,, (., „t,ò„

1252748

Сигнал

9 1 21 27 30 22 28 is J 23

0 1 0 0

1 0 1 0

1 l 0 1

0! 0

Я„(t) 0 1

0 0

50

В случае присутствия на входе устройства простого сигнала S„(t) работа блоков 19 — 21 аналогична соответствующим одноименным блокам 25—

27, т.е. амплитуда выходного напряжения фильтра 19 и выходное напряжение амплитудного детектора 20 изменяются по линейному закону и по величине совпадают с выходным напряжением U„„, (t) интегратора 8. !Î

Совпадение величин выходных напряжений интегратора 8 и амплитудного детектора 20 имеет место только, при простом сигнале S„(t) .

Во всех других случаях, например, 35 пРи сигналах Б м(t) Н33Н Б„„м( ь м. возникает рассогласование между импульсной характеристикой h y(t) фильтра 19 и сигналом, поступамцим на его вход, выраженное .пибо в нали 2о чии *азовой манипуляции (при сигнале S (t)), либо появлении расстso1ie ройки частоты gf (t) (при сигналах с частотой модуляции) . В силу указанного рассогласования при сиг- 25 напах, отличных от S„(t), 33 момент окончания сигнала S (t) выходное

Таблица составлена с учетом логи ки работы блоков 22 и 28 совпадения, инвертора 30 для описанных величии выходных уровней пороговых блоков

9, 21 и 27 при каждом из сигналов

S „(t), S „(t),,ч„„(t), ет Н3 Tàáëè3333, едишггное состояние триггера 15 и нулевые состояния триггеров 23 и 29 имеют место при сигнале Sö (t) с монотонным зако 4мм ном ЧМ, единичное состояние триггера 23 и нулевые состояния триггеров 15 и 29 — при простом сигнале

S„(t), единичное состояние триггера

29 и нулевые состояния триггеров 15 и 23 — при сигнале с бинарной фазопой манипуляцией Я„ „(!.). Кроме тонапряжение амплитудного детектора

20 всегда меньше выходного напряжения интегратора 8, в резупьтате чего пороговый блок 21 вырабатывает единицу на выходе только при сигнале S> (t) и нуль при других сигналах.

Сформированные пороговыми блоками 21 и 27 сигналы поступают непос!Зедственно и через инвертор 30 на входы блоков 22 и 28.

В момент окончания сигнала S(t) по заднему фронту импульса, поступающего с выхода формирователя 7 на управляющие входы триггеров 23 и 29, выходнь3е уровни блоков 22 и 28 совпадений фиксируются соответственно триггерами 23 и 29. Вы— ходы триггеров 23 и 29, а также выход триггера 15 являются одновременно выходами всего устройства.

Выходнь|е состояния пороговых блоков 9,21 и 27, инвертора 30, блоков 22 и 28 совпадения и триггеров

15,23 и 29 при различных входных сигналах S(t) в момент их окончания представлены в таблице. го, если на входе устройства присутст уют сигналы, отличные от S„(t), S„(t) и Sь,,,„„„„(r ), выходные уровни триггеров !5, 23 и 29 нулевые °

Таким образом, принятие решения о типе входного сигнала в предлаt-а:емом устройстве осуществляется по состоянию триггеров 15, 23 и 29, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Ус.i ройство для распознавания импульсных частотно-модулированных сигналов по авт.св. !!i 1!13760, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширенил функциональных возможностей путем распознавания

Составитель E.Погиблова

Редактор О.Бугир Техред И.Верес Корректор В.Синицкая

Заказ 4619/47 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

11 12 сигналов с бинарной фаэовой манипуляцией и простых сигналов беэ внутрие пульсной модуляции, в него введены инвертор, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, полосовой фильтр, второй блок стробироваиия, первый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, второй пороговый блок, первый блок совпадений и второй триггер, последовательно соединенные квадратор, вход которого соединен с выходом второго бло. ка стробирования, второй узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, третий пороговый блок, второй блок совпадений и третий триггер, 52 748

12 вход усилителя-ограничителя соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, выход второго порогового блока через инвертор соединен с вторым входом второго блока совпадения, выход третьего порогового блока сое инеи = вторым входом первого блока совпадений, вторые входы второго и третьего пороговых блоков объединены и подключены к выходу интегратора, а вторые входы второго блока стробирования второго и третьего триггеров обьндинены и подключены к выходу формнрова— теля положительных импульсов.