Устройство для обработки многолучевого широкополосного сигнала

Устройство для обработки многолучевого широкополосного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор, изобретения

Ю.Г. Кулешов

Л >

Киевский ордена Ленина политехническ им. 50-летия Великой Октябрьской соц революции (21) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНОГОЛУЧЕВОГО

ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к радиотехнике и .предназначено для когерентного сложения полезных эффектов от каждой из множества однолучевых компонент принимаемого импульсного сигнала, который в процессе распространения приобрел многолучевой характер.

Известно устройство-конвольвер, содержащее линию задержки, на противоположные выводы которой подаются

tO соответственно входной сигнал и опорное колебание, встречные волны которых перемножаются в каждой точке за счет нелинейности ее погонных параметров а также из распределеи15 ного вдоль линии интегрирующего внешнего электрода, нагруженного на резонансный контур Ю .

Недостатками устройства являются усложняющее конструкцию наличие

20 распределенного вдоль всей линии интегрирующего электрода и функциональная применимость лишь для обработки или одного из .лучей

2 пришедшего сигнала, или такой компактной их группы, время многолучевого растяжения которой достаточно мало по сравнению с периодом несущего колебания и поэтому еще не приводит к взаимному интерференционному гашению компонент группы при интегрировании вдоль линии посредством ее электрода.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при сигнале с неразрешимой за время его растяжения многолучевостью.

Для этого в устройстве для обработки многолучевого широкополосного сигнала, содержащем линию задержки, первый вход которой соединен с источником опорного сигнала, а второй вывод с противоположной стороны ее является входом для входного сигнала, и резонансную нагрузку, к .третьему выводу линии задержки со стороны второго ее ввода подключена резонансная нагрузка.

3 902268

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для обработки многолучевого широкополосного сигнала; на фиг. 2 - частотные спектры колебаний.

Устройство содержит линию 1 задержки, с одной стороны которой имеется вывод 2 для подключения принимаемого и подлежащего корреляционной обработке сигнала, а с дру- 1О гой - вывод для колебаний местного опорного источника 3. Кроме того, со стороны вывода 2 имеется также-вывод, предназначенный для подключения к устройству резонансной нагрузки 4. 1З

Устройство работает следующим образом.

Поступивший с радиотрассы многолучевой сигнал, однолучевую компоненту которого запоздавшую на время 20 относительно ожидаемого момента прихода, обозначим выражением

L) ЬИ -7) соь Mq(<

25 имеет несущую частоту 0) и модулиро-. ван по амплитуде в соответствии с известными также и на приеме адресными (не содержащими информации) признаками S(t), чему в его спектре

30 соответствует наличие двух симметричных боковых полос. Этот сигнал подается на вывод 2 линии 1 задержки, в которой указанная компонента образует бегущую волну

S (t - Т вЂ” ) = 5 И вЂ” L — ) cos сс4 О - с — 7, Я а где C - продольная координата произвольной точки длинной линии;

Ч вЂ” скорость распространения в ней волновых процессов в отсутствие дисперсии (последнее усилие равнозначно линейности фазовой характеристики линии).

С противоположной стороны на линию

1 задержки от источника 3 подают местное опорное колебание, в котором содержатся все известные заранее S0 адресные параметры ожидаемого сигнала, Это . колебание получают в резуль" тате амплитудной балансной модуляции, имеющейся на приеме копией сигнала местных гармонических колебаний более высокой (по сравнению с сигналом) спорной частоты (d . Этому пРоцессу соответствует спектр из двух боковых

4 полос (уже без упомянутой опорной частоты, т.е. без несущей) со средними поднесущими частотами 04 -Иь ии ц+и, имеющими, в свою очередь, по две боковые полосы, обусловленные упомянутой адресной модуляцией.

В линию 1 задержки такое опорное колебание образует встречную по отношению к сигналу волну а (C -„) = А()+А ) Icos (id+- mls)(S+ „))

+coo((Woo WS)(C „))I .

Нелинейность погонных параметров распределенной системы приводит квозникновению в каждой ее точке колебаний, которые пропорциональны произведению выражений (1) и {2), возведенному в общем случае в некоторую степень

) ($ (с) (д(t+ — ), g(t ()) где показатель степени может принимать значения n=0,1,2 ..., значение п=0 связано с появлением в линии 1 задержки постоянной составляющей тока (нулевая частота) и соответст- вует детекторному эффекту,что не представляет в данном случае интереса.

Случай п=1 соответствует простому перемножению, в котором интерес могли бы представлять лишь колебания со средней частотой Ис,образование которых иллюстрируется (фиг.2) двумя сплошными наклонными стрелками

Колебания этой частоты td являются суммарной частотой по отношению к нижней поднесущей и частоте сигнала, но разностной по отношению к верхней поднесущей и частоте сигнала.

Они образуют волну, бегущую совместно с волной опорного колебания навстречу волне сигнала, не зависимо от значения отклонения от среднего значения момента времени прихода рассматриваемой однолучевой его компоненты (обозначенного буквой . не вошедшей поэтому в аргумент ко902268 6 синуса, возникающий в устройстве". волны этого высоКочастотного колебания М » ).

Действие данного устройства основано на использовании случая и 2, для реализации которого требуется наличие квадратичной зависимости. погонных реактивных параметров линии от напряжения распространяющихся в ней волн, что обычно имеет 10 место.

Этот случай позволяет выделить иэ выражения (3) колебание частоты

2 И»», численное значейие которого может быть описано величиной, про- s5 порциональной выражению

«.С

„ „„. >.„,,-, .. .+.С) 20

» И»;»- »Щ + (» 1а <5) М»

Для волны этого колебания удвоенной опорной частотой, место спектра которого (Фиг. 2) показано дугообразной стрелкой, также характерна инвариантность по отношению к разбросу моментов прихода отдельных однолучевых компонент сигнала. Однако в отличии от предыдущего случая (п=l) фаза этого колебания при перемещении.вдоль линии не претерпевает скачкообразных перемен на 180 изменяясь только в соответствии с требуемым законом бегущей волны и совместно с бегущей волной опорного колебания.

Благодаря этому, в устройстве возникает полезный процесс накопления когерентного суммирования эффектов от каждой из множества корреляционно обработанных однолучевых компонент приходящего сигнала, начинающегося обработкой наиболее раннего луча вблизи входа источника

3 и кончающегося обработкой наиболее позднего луча, только поступившего сигнала на вывод 2 линии 1 задержки.

Окончательно обработка всей суммы результатов перемножения и возведения в квадрат встречных парциальных волн многолучевого сигнала и опорного колебания завершается в соответствии с требованиями корреляци« онной обработки, усреднением во времени (интегрированием), которая и осуществляется в резонансной нагрузке 4 настроением на частоту выде55 ляемых колебаний 2»4».

Сумма как по всему множеству однолучевых компонент сигнала, характеризуемому. некоторой весомой функцией их распределения по раэбросу моментов прихода)Ч(»), так и по всей длине L линии задержки, с учетом выполнения фазирования колебаний (5) по закону бегущей волны, при условном приведении начала отсчета фазы к средине линии задержки, может быть представлена выражением

R(t). cos2»»1a t, где весьма медленная функция времени описывает амплитудное значение образующихся в устройстве полезных колебаний частоты 2tda, оптимально суммируемым "с весом".

Максимально достижимое значение амплитуды (6) этих колебаний, селектируемых в резонансной нагрузке 4 на частоте 2»д», зависит от выбора закона адресной амплитудной модуляции сигнала S(t), степени соответствия ему закона А(а) местных опорных колебаний при.заданном времени многолучевого растяжения сигнала на трассе, равной 2Х »ц, Выделение в резонансной нагрузке

4 описанных полезных колебаний часто ты 2М затруднено тем, что в ней же имеют место относительно интенсивные колебания этой же частоты,. образующиеся как колебание на суммаркой частоте обеих поднесущих

На фоне этого колебания полезные колебания проявляются в виде неглубокой амплитудной модуляции при условии импульсного характера работы всей системы (связи, локации и т.д.).

Для выделения этих полезных колебаний, проявляющихся в виде упомянутой огибающей, целесообразно использовать принцип синхронного детектирования, практическая реализация которого легко осуществима именно в предлагаемом устройстве ввиду наличия на приеме источника опорных колебаний частоты u)»», а значит и 2сд„

Линия 1 задержки устройства является наиболее существенной его частью и практически может быть выполнена на базе технически поверхност268. формула изобретения лЬ.

Составитель Т. Афанасьева

Редактор А. Мотыль Техред Т.Маточка

Корректор О. билак, е

Заказ 12428/71 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,I-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

? 902 ных акустических волн или же в виде полосковой. линии, например, с диэлектрическим заполнением типа титаната бария, имеющего огромное значение диэлектрической проницаемости, а также в виде кабеля с заполнением любым материалом, намного замедляющим распространение в нем волн.

Время задержки при этом должно соответствовать времени многолучевого растяжения сигнала на трассе, .которая обычно составляет единицы или десятки микросекунд и должно учитывать также время взаимной корреляции огибающих сигнала для опорного колебания.

Отмеченное в связи с выражением

{1) требование отсутствия в линии 1 задержки явления дисперсии должно выполняться во всем используемом диапазоне частот ot uJ< и до 2M< что может соответствовать перекрытию в несколько октав.

Среднюю частоту опорных колебаний (О„ следует выбирать по возможности выше частоты сигнала Мз из сообра" жений обеспечения попутного полезного параметрического усиления в распределенном варианте и при нетрадиционном использовании опорных коле-, баний для адресной накачки.

Устройство для обработки многолучевого широкополосного оигнала, 10 содержащее линию задержки, первый вывод которой соединен с источником рпорного сигнала, а второй вывод с противопЬложной стороны ее является выходом для входного сигнала, и ре1$ зонансную нагрузку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при сигнале с неразрешимой за время

его растяжения многолучевостью к рв третьему выводу линии задержки со стороны второго ее вывода подключена резонансная нагрузка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе уу 1. Каринский С.С. Устройства обработки сигналов на ультразвуко" вых поверхностных волнах. M., "Советское радио", 1975 с. 217, рис. 78.