Устройство для определения класса радио-сигналов
Патент 832492
Авторы
Классы МПК
Устройство для определения класса радио-сигналов
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Рвспублик
«»832492
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 190679 (21) 2781659/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпубликовано 230581 Бюллетень и 19
Дата опубликования описания 230581 (51)М. Кл з
G 01 R 23/16
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 317. . 772(088. 8) (72) Автор изобретения
Л.A. Животовский
Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ KJIACCA
РАДИОСИГНАЛОВ
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис пользовано в качестве составной части устройств для приема радиосигналов.
Известен цифровой. фазометр, содержащий преобразователь .фазового сдвига, первый и второй элементы совпадения, счетчик импульсов, генератор импульсов,, блок управления, делитель и триггер (11.
Это устройство рассчитано на цифровую обработку сигналов и требует достаточно сложной и дорогой аппаратуры.
Наиболее бЛизким по технической сущности к предлагаемому является 15 устройство для определения класса радиосигналов, содержащее фазовращатель и электроннолучевую трубку.
Кроме того, это устройство содержит также и фотометрический блок. 20
Принятый сигнал подается на фазовращатель и на одну из пар отклоняющих пластин электроннолучевой трубки, в фотометрическом же блоке анализируется изображение на экране элек- троннолучевой трубки и затем вырабатывается решение о классе принятого сигнала (помехи ). Это устройство позволяет различать (классифицировать) три класса сигналов. 30 достаточно широкополосная флюктуационная помеха — на экране засвеченная область в центре экрана, 5 — гармоническое колебание — на экране высвечивается окружность, S> — аддитивная смесь гармонического колебания и флюктуационной помехи — на экране некоторое размытое кольцо (2).
Однако при приеме сигналов с тем или иным видом модуляции или манипуляции данное устройство не сможет классифицировать такие сигналы. Поскольку в реальных условиях работы многих радиотехнических систем возможно присутствие сигналов с различной модуляцией, то применение этого устройства неэффективно.
Цель изобретения — повышение точности устройства.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения класса радиосигналов, содержащее фаэовращатель и.злектроннолучевую трубку, введены элемент задержки и первый и второй фазовые детекторы, вход устройства подключен ко входу фазовращателя, ко входу элемента задержки и к первому входу первого фазового детектора, выход элемента задержки
832492 = /V»/ +1 4/, Ч= !iq/ - l,/22 няющие пластины электроннолучевой труб50
65 соединен со вторым входом первого фазового детектора, и с первым входом второго фазового детектора второй вход которого подключен к выходу фазовращателя, выход первого фазового детектора соединен с вертикально откло-. няющей пластиной электроннолучевой трубки, горизонтально отклоняющая пластина которой подключена к выходу второго фазового детектора.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для определения класса радиосигналов на фиг. 2 — усеченный вектор .Стока, на фиг. 3 — изображения на экране электроннолучевой трубки устройства для определения класса радиосигналов, на фиг. 4 — амплитудно-модуляционный сигнал с четырехкратной фазовой телеграфией с паузой и соответствующее изображение на экране электроннолучевой трубки на фиг.."-> — работа устройства при приеме сигнала ЧТ2.
Устройство для определения класса радиосигналов содержит фазовращатель
1, элемент 2 задер>кки, первый фазо-. вый детектор 3, второй фазовый детектор 4 и электроннолучевую трубку 5.
Устройство для определения класса радиоcèãíàëoâ работает следующим образом.
Принятый сигнал поступает на первый вход первого фазового детектора
3,, тот же сигнал, но с поворотном фазы на 90 в фазовращателе 1 поступает на второй вход второго фазового детектора 4, а на остальные входы первого н второго фазовых детекторов 3 и 4 поступает принятый сигнал, задержанный в элементе 2. задержки на некотор >и временной интервал . Напряжение с выходов первого и второго фазовых детекторов 3 и 4 поступает на вертикально и горизонтально отклотрубк-":. 5, формируя на ее экране изобра>кение, особенности которого путем визуального наблюдения используются для определения класса принятого радиосигнала.
Прицип работы устройства состоит в следующем.
Предположим, что на вход устройства поступает некоторый произвольный сигнал 0(t) v(e> =«К>е " e> Я где V(t) - огибающая, p(t) — Фаза Π— средняя частота принятого сигнала.
Задачу классификации сигналов рассматриваем как задачу определения характера функций Ч(t) и g(t), которые, в зависимости от способа кодиро вания передаваемой информации, могут иметь как непрерывный, так и дискрет« ный характер.!
О
4
Двум различным моментам времени и С =С„+ С в общем случае соответствуют различные значения огибающей (V (t» ) =V», V (t z) =V< J и два различйМх значения ф азы t, » (Ф„) V„y (t ) = 1. Составим следующий комплексный вектор
V =Ц «1Д, «„:v„e p (j%), «,==«,e p(jv,) <>>
Известно, что для исчерпывающей оценки двумерного комплексного вектора
Можно применять параметры Стокса. Это следующие четыре параметра
Я» = 2 /u» Ч2/СО9 (Ч>»- Р 2
Я "- 2 / Ч» Ч / 1И (Y Р2 ) ДосТоинство параметров Стокса в том, что они вещественные в одинаковой размерности. Анализ показывает, что для решения поставленной нами задачи можем ограничиться двумя: последними параметрами Q» и Q, посколь ку в них содержится информация как о значениях огибающей, так и о разности фаз .принятых колебаний в двух различных моментах времени. Сл,довательно, от комплексного вектора V переходят к вещественному вектору =Я„- + Qz. 7д, где усеченный вектор Стокса (e 6,)произвольный вещественный ортонормированный базис. Вектор представлен на плоскости фиг. 2),. Из (3) видно, что положение (в выбранном базисе зависит от значения >(.= 9„- g<, à его модуль равен IQ/.=2V - Ч . Следовательно, если с течением времени разность фаз колебаний, сдвинутых относительно друг друга на некоторый временной интервал, неизменна d(t)=const и огибающая Ч (t) V(t-Г) const, то вектор Q неподвижен, поэтому для гармонического колебания с произвольными частотой, амплитудой и начальной фазой веКтору ф соответствует в плоскости е» + e> некоторая фиксированная точка, положение которой определяется амплитудой и частотой данных колебаний. Если с течением времени происходят изменения в .огибающей Ч(t) или
Фазе 9(t), то соответствующие изменения происходят и с вектором g, при этом изменения V(t) приводят к изменению длины Q т.е. к радиальному относительно начала координат смещению точки, соответствующей койцу вектора, а изменения разности фаз с((С)=
= ()-Y(t- С) приводят к повороту этой точки По окружности вокруг центра координат. На фиг. 3 приведены изображения на экране электроннолучевой трубки 5, характерные для различных классов сигналов. S» — флюктуацион832492 ная помеха, S гармоническое колебание, S =S +S . В отЛичие от известного в устройстве для определения класса радиосигналов гармоническое колебание изображается одной точкой, смешанной относительно центра координат, а аддитивная смесь этого колебания с шумом — засвеченной областью с центром, соответствующим гармоническому колебанию.
Я-сигнал с фаэовой телеграфией
i-ой кратности (РТ1 ), т.е. сигнал, у которого фазы колебаний отдельных элементарных посылок отличаются на .Ж, (и) 01 угол к=К, К=0,1,2,, S,+S> сигнал с и-частотной телеграфией 15
Sg — частотно-модулированнйй сигнал (4Тд), Ьь — сигнал с амплитудной те - леграфией (AT), Sg — амплитудно-модулированиый сигнал (AN).
Устройство позволяет классифициро- 2О вать сигналы и с более сложной модуляционной характеристикой. На фиг. 4 показан сигнал с четырехкратной фазовой телеграфней с паузой и амплитудной модуляцией и соответствующее изображение на экране электроннолучевой трубки.
Поясним полученные результаты на примере двухчастотной телеграфии (4Т ) . На входе устройства присутствует сигнал 0 (t) с 4Т2 (фиг. 4) .
Значения длительностей участков сигнала с частотами (й и <в — произвольные и амплитуды колебаний разных частот в общем случае могут быть различны. На выходе элемента задержки 2 (фиг. 1) получаем тот же сигнал, но задержанный на некоторый временной интервал С:U (t-ч). На фиг. 4 показаны соответствующие значения „() и Q<(t), поступающие с фазами детек- 40 торов на электроннолучевую трубку 5.
Видно, что в интервале й„ t< fQ(t)I =
=V(t) V(й-Ф)=Q =сОпзt и сА(й)= p(t)-t((t-С)=соп с= с(, следовательно, в этом интервале вектор ч неподвижен и 45 ему соответствует некоторая точка
Щ(. В интервале t й. 0.()(=В
=const а разность фаз <(t) непрерывно изменяется с частотой R=-I ®<— — uugj, следовательно, в этом интервале конце вектора Q описывает окружность с радиусом R<. В интервале
t -. t4 Q(t)t =R>=const и 3(t)=0( const, и следовательно, вектор Q неподвижен и ему соответствует неко« торая точка uD и т.д. Если амплитуды колебаний разных частот одинаковы, то соответствующие им точки лежат на одной окружности, как показано иа фиг. 3 для сигнала S(Таким образом с пбмощью устройст- d0 ва для определения класса радиосигналов получают значения двух параметров Стокса, которые подаются на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки 5, 65 благодаря чему обеспечивается независимое отображение информации о фазовых амплитудных характеристиках принятых колебаний, что позволяет различать большее число классов сигналов и, тем самым, более точно определять класс принимаемого радиосигнала.
Преимуществом устройства для определения класса радиосигналов является независимость правильной классификации от несущей частоты скорости передачи конкретного передаваемого сообщения, которое может быть как детерминированным, так и случайным.
Независимость от несущей частоты выполняется для тех частот, на кото-. рых фазовращатель 1 обеспечивает фа- зовый сдвиг, незначительно отличающийся от 90 . Это легко обеспечить в достаточно широком диапазоне частот. Независимость правильной классификации от скорости передачи и конкретного передаваемого сообщения выполняется, если время задержки С удовQ5 летворяет неравенство << < б «Тс, где ьà — полоса частот, занимаемых сигналом, Тс — минимальная длительность сигнала.
Устройство для определения класса радиосигналов может найти широкое применение во многих радиотехнических системах, в которых решаются задачи обнаружения и классификации сигналов по виду модуляции.
Формула изобретения
Устройство для определения кЛасса радиосигналов, содержащее фазовращатель и электроннолучевую трубку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены элемент задержки и первый и второй фазовые детекторы, вход устройства подключен ко входу фазовращателя, ко входу. элемента задержки и к первому входу первого фазового детектора, выход элемента задержки соединен со вторым входом первого фазового детектора и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя, выход первого фазового детектора соединен с вертикально отклоняющей пластиной электроннолучевой трубки, горизонтально отклоняющая пластина которой подключена к выходу второго фазового детектора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Ю 607164, кл. G 01 R 25/08, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
9 347677, кл. 6 01 R 23/16, 10.08.72 (прототип).
832492
I
I
,1
Заказ 3745/74 Тираж 732 Подписное
ВНИИПИ государственного комитата СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с
Составитель 1 . Пластинин
Редактор Н. Пушненкова Техред Н. Граб Корректор Н. Стец
4 °