Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала (его варианты)

 

1. Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала, содержащий генератор опорных колебаний , первый преобразователь частоты , N перемнсзжителей, N весовых усилителей и последовательно соединённые сумматор с N входами и интегратор , выход которого является выходом коррелятора для обработки частотномодулированного сигнала, причем выход первого преобразователя частоты соединен с первьйм входом первого перемножителя, а выходы N перемножителей соединены через соответствующие весовые у сшштели с входами сумматора с N входами, о т л и ч а ю.щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности подавления бокоBbtx лепестков выходного сигнала, в него введены синтезатор опорных частот с N выходами и (N-1) преобразователей частоты, причем выходы (N-1) введенных преобразователей частоты соединены с первыми входами соответствующих перемножителей, выход генератора опорных колебаний соединен с вторьвда входами N перемножителей , а N выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих Ы преобразователей частоты, объединенные первые входы которых являются входом коррелятора для обработки частотномодулированного сигнала. 2. Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала. Содержащий генератор опорных колебаний, СО первьй преобразователь частоты, N перемножителей, N весовых усилителей с: и последовательно соединенные сумматор с N входаю и интегратор, выход которого явяяетея выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, причем выход о: генератора ояорш ж колебаний соединен с первым входом первого преобразоо сд вателя частоты, а выходы N перемножителей соединены через соответст-vl вукщие весовые усшштели с входами сумматора с Н входами, отличающийся тем, что, с целыо повышения эффективности подавления боковых. ленестков выкодного сигнала, в ; него введены синтезатор опорных частОт с N выходами и (Я-1) преобразователей частоты, причем объединенные первые гходы N пёремноокителей являются входом коррелятора для обработки частотно-моду шррванного сигнала, выкод генератора опорных колебаний соединен с первыш входами

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) 0)) А

4(51) 4 В 1 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3589635/24-09 (22) 05.05.83 (46) 07.06.85.,Бюл. Н 21! (72) Б.А. Дубинский (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (53) 621 ° 396-96(088.8) (56) 1 Кук Ч. Бернфельд М.Радиолокационные сигналы, теория и применение. М., "Советское радио", 1971, э 7, 8, с. 235, з 4, 8, с. 92.

2. Остроухов В.С. и Тузов Г.И.

Коррелятор с подавлением боковых лепестков функций корреляции. - "Радиотехника",1975, Р 4, с. 19. (54) КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА (ЕГО

ВАРИАНТЫ) (57) 1. Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала,. содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, И перемножителей, N весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с N входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотномодулированного сигнала, причем выход первого преобразователя частоты соединен с первь)м входом первого перемножителя, а выходы И перемножителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с Н входами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьяаения эффективности подавления боковых лепестков выходного сигнала, в него введены синтезатор опорных частот с N выходами и (И- l) преобраэователей частоты, причем выходы (N-1) введенньи преобразователей частоты соединены с первыми входами соответствующих перемножителей, выход генератора опорных колебаний соединен с вторыми входами Н перемножителей, а И выходов синтезатора

1 опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих Ы преобразователей частоты, объединенные первые входы которых являются входом

:коррелятора для обработки частотномодулированного сигнала.

2. Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала, содер" ф жащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, N перемножителей, И весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с И входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, причем выход генератора опорных колебаний соединен с первым входом первого преобразователя частоты, а выходы М пере- (д множителей соединены через соответст. вующие весовые усилители с входами сумматора с И входами, о т л и ч а— ю шийся тем„ m o c целью повышения з4фективиости подавления боковых леиеатков выходного сигнала, в него введены синтезатор опорных частот с N выходами и (И-1) преобразователей частоты, причем объединенные первые входы И перемножителей являются входом коррелятора для

: обработки частотно-моду)ырованного сигнала, выход генератора опорных колебаний соедииеи с первыми входамй (М-1) введенных преобразователей частоты, а N выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих

N преобразователей частоты, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих N перемножителей.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемных устройствах частотно-модулированных сигналов.

Известно приемное устройство частотно-модулированных (ЧИ)- сигналов с подавлением боковых лепестков откликов, содержащее дополнительные каналы додетекторной обработки и сумматор откликов всех додетекторных каналов с весовыми усилителями на входах (1J .

Однако это устройство мало эффективно в случае, когда отклики отдельных каналов имеют большие и медленно спадающие боковые лепестки, обусловленные пульсациями амплитуды спектра сигнала, доходящими до нулевого уровня.

Известен коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала, содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, N перемножителей, М весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с N входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки ЧМ-сигнала, причем выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом первого перемножителя, а выходы N перемножителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с N входами 2 .

Известен также коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала, содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, N перемножителей, N весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с М входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки ЧИ-сигнала, причем выход генератора опорных колебаний

2 соединен с первым входом первого преобразователя частоты, а выходы

М перемножителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с N входами 21 .

Однако известные корреляторы имеют низкую эффективность подавления боковых лепестков введенного сигнала.

10 Цель изобретения — повышение эффективности подавления боковых лепестков выходного сигнала, Для достижения этой цели коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала по первому варианту, содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, N перемножителей, М весощ вых усилителей и последовательно соединенные сумматор с М входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, р5 причем выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом первого перемножителя, а выходы N перемножителей соединены через соответствующие веЗО совые усилители с входами сумматора с М входами, введены синтезатор опорных частот с N выходами и (N-1) преобразователей частоты, причем выходы (N-1) введенных преобразователей частоты соединены с первыми входами соответствующих перемножителей, выход генератора опорных колебаний соединен с вторыми входами N перемножителей, à N выходов ,О синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствую, щих М преобразователей частоты, объединенные первые входы которых являются входом коррелятора для об. работки частотно-модулированного сигнала.

3 160570

В коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала по второму варианту, содержащий генератор опорных колебаний, первые преобразователь частоты N перемножиУ 5 телей, N весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с N входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного !О сигнала, причем выход генератора опорных колебаний соединен с первым входом первого преобразователя частоты, а выходы N перемножителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с N входами, введены синтезатор опорных частот с N выходами и (N 1) преобразователей частоты, причем объеди— ненные первые входы N переножителей являются входом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, выход генератора опорньп колебаний соединен с первыми входами (И-1) введенных преобразователей д частоты, а.N выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих N преобразователей частоты, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих И перемножителей.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала по первому варианту; на фиг. 2 — то же, по второму вари35 акту; на фиг. 3 — амплитуда отклика.

Корреляторы (фиг. 1 и 2) содержат И перемножителей 1, N весовых усилителей 2, сумматор 3 с N входами 40

У интегратор 4, N преобразователей 5 частоты, генератор 6 опорных колебаний и синтезатор 7 опорных частот.

Коррелятор по первому варианту. работает следующим образом. 45

Узкополосный ЧИ-сигнал заданного вида модуляции поступает одновременно на входы И преобразователей

5 частоты, на выходах которых он получает различные относительные сдвиги заданной .величины и общий для всех каналов сдвиг, приводящий несущую частоту сигнала в канале с нулевым относительным сдвигом к значению несущей частоты опорного 55

ЧМ-колебания. При этом начальные фазы всех преобразованных колебаний одинаковы, что достигается прецизионностью и идентичностью характеристик всех преобразователей 5 или формированием колебаний гетероцинов в одном синтезаторе 7 от общего задающего генератора. Допускает ся синхронизация синтезатора 7 с генератором 6 опорных колебаний. С выходов преобразователей 5 преобразованные сигналы поступают на сигнальные входы соответствующих перемножителей 1, на другие входы которых с выхода генератора 6 параллельно поступает узкополосное опорное

ЧИ-колебание заданного вида модуляции. Перемножители 1 работают в полосе частот опорного колебания. С их выходов произведения колебаний поступают на входы соответствующих весовых усилителей 2, коэффициенты усиления которых постоянны в полосе частот огибающей опорного колебания и пропорциональны заданным весам каналов. Отрицательный знак веса обеспечивается либо фазоинверторной схе-.

-мой усилителя, либо обратной коммутацией его выходных выводов. С выходов весовых усилителей 2 произведения колебаний поступают на соответствующие входы сумматора 3 с И входами, работающего также в полосе частот огибающей опорного колебания.

Суммарное колебание с его выхода поступает на вход интегратора 4, выход которого является откликом коррелятора. Время интегрирования зависит от требований конкретной задачи, но не может быть меньше одного периода повторения сигнала. Значение отклика зависит от относительного запаздывания сигнала и опорного колебания. Эта зависимость в случае одиночного сигнала имеет вид высокочастотного импульса, амплитуда имеет главный и боковые лепестки заданной формы. Частота заполнения равна несущей частоте опорного колебания.

Огибающая отклика выделяется при последующей нелинейной обработке детектором (ну, фиг. 1 не показан). с

Коррелятор по второму варианту (фиг. 2) работает следующим образом..

Узкополосный ЧИ-сигнал заданного вида модуляции поступает одновременно на сигнальные входы И перемножителей 1. На другие входы перемножителей

1 с выхода генератора 6 опорных колебаний поступают узкополосные опорные

ЧИ-колебания заданного вида модуляции, 1 160570 предварительно прошедшие через соответствующие преобразователи 5 частоты, в которых они получают различные относительные частоты сдвиги заданной величины и общий для всех каналов 5 сдвиг, приводящий несущую .частоту опорного колебания в канале с нулевым относительным сдвигом к значению несущей частоты сигнала. При этом на" чальные фазы всех преобразовательных опорных колебаний одинаковы, что достигается прецизионностью и идентичностью всех преобразователей 5 частоты или формированием колебаний гетеродинов в одном синтезаторе 7 от общего задающего генератора. Допускается синхронизация синтезатора 7 с генератором б опорных колебаний.

Перемножители 1 работают в полосе частот сигнала. С их выходов произве- 26 дения колебаний поступают на входы соответствующих весовых усилителей

2, коэффициенты усиления которых постоянны в полосе частот огибающей сигнала и пропорциональны заданным весам каналов. Отрицательный знак веса обеспечивается либо фазоинвер торной схемой усилителя, либо обратной коммутацией его выходных выводов.

С выходов весовых усилителей 2 произ- 30 ведения колебаний поступают на соответствующие входы сумматора 3 с Н входами, работающего также в поло- се частот огибающей сигнала. Сумматорное колебание с его выхода И поступает на вход интегратора 4, выход которого является откликом коррелятора. Время интегрирования зависит от требований конкретной задачи, но не может быть меньше 49 одного периода повторения сигнала.

Значение отклика коррелятора зависит от относительного запаздывания сигнала и опорного колебания. Зта зависимость в случае одиночного 4$ сигнала имеет вид высокочастотного импульса, амплитуда которого имеет главный и боковые лепестки заданной формы. Частота заполнения равна несущей частоте сигнала, Огибающая 59 (амплитуда) отклика выделяется при последующей нелинейной обработке детектором (на фиг. 2 не показан).

При практической реапиэации предлагаемого коррелятора допускается 55 в обоих вариантах включать интеграторы между выходами перемножителей и сумматором, прн этом отдельные цепи, состоящие из перемножителя с соответствующими преобразователем частоты, интегратором и опорным колебанием, допускается заменять эквивалентным согласованным фильтром, центральная частота которого соответственно отстроена от центральной частоты сигнала.

Пример. ЧМ-сигнал модулирован по синусоидальному закону с индексом модуляции m и частотой модуляции (повторения) F. Опорное колебание имеет тот же закон модуляции.

Огибающая отклика оптимального коррелятора имеет вид функции Бесселя первого рода нулевого порядка—

3 (2 и mFz), где х — относительное запаздывание сигнала и опорного колебания. Этот отклик имеет аномальные (большие и медленно спадающие) боковые лепестки (фиг. 3, кривая м ), обусловленные глубокими пульсациями амплитуды частотного спектра сигнала. Форма огибающей отклика коррелятора с подавлением боковых лепестков (по любому иэ предлагаемых вариантов) задана в виде ь„«{ )" 0>Л„{2«m

Зта огибающая имеет боковые лепестки меньше 27 от величины главного лепестка (фиг. 3, кривая д ).

ЕЕ выражение может быть представлено взвешенной суммой взаимных функций корреляции сигналов со сдвинутыми относительно друг друга спектрами - аппроксимирующим многочленом.

Амплитуды взаимных функций корреляции при сдвиге спектров на величину kF в данном случае имеют вид

g„(4 = {.- ) 3Ä(27iе Гх), где j — функция Бесселя первого

К рода k-ro порядка (k =

0„1,2...).

Аппроксимирующий многочлен описывает заданную огибающую, если значения весовых коэффициентов равны. Ыо 1; М = -1,35; Ч+ 0,42;

М6 -0,07„ а при всех остальных

k - М = О. Таким образом, заданное

4 лах (включая канал с нулевым сдвигом): 0,2 F, 4F, 6F; соответствующие весовые коэффициенты каналов:

11 1э351 +Оэ42g -Ое07 °

7 1160570 подавление боковых лепестков отклика коррелятора происходит при, следующих значениях параметров: число каналов — 4; частотные сдвиги в кана1160570

Фис

Составитель В. Калмыков

Редактор Н. Егорова Техред И.Пароцай Корректор В. Бутяга

Заказ 3843/54 Тирж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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