Устройство выделения квадратурных составляющих радиосигнала

 

Устройство выделения квадратурных составляющих радиосигнала. Использование: в системах селекции движущихся целей. Сущность изобретения: содержит 1 гетеродин (1), 2 фазовращателя (2, 9), 4 смесителя (3, 4, 10, 11), 2 сумматора (7, 8), 2 фильтра нижних частот (5, 6), что позволяет обеспечить компенсацию низкочастотных ложных составляющих. 1-2-4-8-6, 1-11-8, 1-3-7, 9-10- 7-5,9-11-8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 $13/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4938358/09 (22) 20.05.91 (46) 23.04.93. Бюл.. М 15 (72) А. А. Киселев (56) Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. — M. С. р. 1977, с. 469-470. (54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ КВАДРАТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ РАДИОСИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиолокации и может найти применение в устройствах защиты от радиопомех, использующих на входах квадратурное детектирование помеховых колебаний, а именно в системах селекции движущихся целей (СДЦ}, Цель изобретения — повышение точности выделения квадратурных составляющих радиосигнала за счет уменьшения ошибок разбаланса каналов квадратурного ФД.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство выделения квадратурных составляющих радиосигнала содержит гетеродин 1, фазовращатель 2, первый 3, второй

4 смесители, первый 5 и второй 6 фильтры нижних частот, первый 7 и второй 8 сумматоры, дополнительный фазовращатель 9, третий 10 и четвертый 11 смесители, вход 12 устройства соединен с первыми входами первого 3 и второго 4 смесителей, выход гетеродина 1 соединен со вторым входом первого смесителя 3 непосредственно, а со вторым входом второго смесителя 4 через фаэовращатель 2, выходы первого 5 и второго 6 ФНЧ являются соответствующими вы». Ы 1810860 А1 (57) Устройство выделения квадратурных составляющих радиосигнала, Использование: в системах селекции движущихся целей.

Сущность изобретения: содержит 1 гетеродин (1), 2 фазовращателя (2, 9), 4 смесителя (3, 4, 10, 11), 2 сумматора (?, 8), 2 фильтра нижних частот (5, 6), что позволяет обеспечить компенсацию низкочастотных ложных составляющих. 1-2-4-8-6, 1-11-8, 1-3-7, 9-107-5, 9-11-8. 1 ил, ходами устройства, первые входы третьего

10 и четвертого 11 смесителей соединены через дополнительный фазовращатель 9 со

Сходом 12 устройства, второй вход третьего смесителя 10 соединен со вторым входом второго смесителя 4 непосредственно, а со вторым входом четвертого смесителя 11 че- . рез фазовращатель 2, выходы первого 3 и третьего 10 смесителей соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора 7, выход которого соединен с входом первого фильтра 5 нижних частот, выходы второго 4 и четвертого 11 смесителей соединены с первым и вторым входами второго сумматора 8, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот 6.

Устройство работает следующим образом. На вход 12 устройства и на первые входы первого 3 и второго 4 смесителей непосредственно, а на первые входы третьего 10 и четвертого 11 смесителей через дополнительный фазовращатель 9 поступает радиосигнал (3):

Щт)=Юсов(вы+ р (т)) ° (1) где U(t) — огибающая радиосигнала;

1810860 (2) 10

Uon(t)=Uon co$ во t, 15

В выражении (7) в первом и четвертом

20 слагаемых произведение высокочастотных комплексносопряженных множителей равно единице, в следствие чего они являются низкочастотными составляющими; причем первое слагаемое является полезной, а четвертое — ложной.

На втором и третьем слагаемых остановимся более подробно. В (7) второе слагаемое в соответствии с алгоритмом перемножения комплексных чисел, записанных в алгебраической форме, принимает вид:

A1(j в)=А1(в)е "

A2(j m ) А2(в )е

А1 (В) - (соз А(в))2+ (д„(в) з1п д1(в)) 40 (8) 50 о — опорная частота (частота гетеродина); р (t) — фаза радиосигнала.

С.выхода гетеродина 1 на вторые входы первого 3 и четвертого 11 смесителей непосредственно, а на вторые входы второго 4 и третьего 10 смесителей через фазовраща.тель 2 подается опорный сигнал где Uon — амплитуда опорного сигнала.

Пары сигналов на первых и вторых входах первого 3 и третьего 10, второго 4 и четвертого 11 смесителей можно записать в комплексной форме.и трактовать их как физический процесс, Кроме того, учитывая технологический разброс параметров элементов до входов смесителей 3, 4, 10 и 11 включительно, эти сигналы можно записать: на первых входахсмесителейзи 10 (4 и

10}:

Usx(t)-А1дф(д) < U,x(t}е + )А2дф(т) 9 IJ*sx(t)e (3) на вторых входах смесителей 3 и 10 (4 и

1 1):

Оопи(т)==А1ф(т)ФОоп Е" +

+ )А2ф(1) Оопе, (4) где А1лф(ф А2дф(т) и А1ф(т), А2ф(т)— импульсные характеристики гипотетических искажающих фильтров, комплексные . коэффициенты передачи которых имеют одинаковый вид:

А2 (в) — ($! и Лp(e)) + (дк(в) cos Лср(в)) (5)

1/л(в) = агсщ (д.(в) tg Ap(в)) ф (в) = arctg (дк(в) ctg Л р (в)) Ф вЂ” знак свертки;

* — знак комплексного сопряжения; .

j — означает поворот фазы на угол я/2; . индексы "ДФ" и "Ф" означают соответственно "дополнительный фазовращатель

"9", "фаэовращатель 2"

U (t)= 108 (t) k e "":

Upn=1 (смотри выражение (2)), Вследствие монохроматичности -колебаний (2) гетеродина выражение (4) запишется более просто: д

Uon и (t)=A1y((do(Uon е" ()+

+ )А2ф(Яо)0опе ". (6)

Часть устройства, состоящая иэ смесителей 3, 4, 10. 11 и сумматоров 7, 8 осуществляет алгоритм перемножения сигналов (3) и (6) по алгоритму перемножения комплексных чисел, В результате имеем;

0 åûõ(t)=0exè(t) Uon(t)=

=,(д1дф(фбвхфе ")* (А1ф(во)0опе )+

+ (А1дф(ф0 (1)е "," )* ()А2ф()Uone 1"".)+

+ (jA2py(tPUsi (t) Е ) (А1ф(в,)0«е" " )+

+ (jA2,4,(tPU* x(t)e "") (jA24>(@do)Uone ) (А1дф(1)Ебену(т)Е "" )* (jA2y(W)Uone

= Re(A 1py(tpU*sxe1"")

НЕ(ЗА2ф(Во)ОопЕ™)- Jm(A1pyft)8U*exe "")

j(Re(A1p4(tPU*sxe " )

JтОА2ф(в.)О..Ф }+

Jm(A1p@(tW*sxe }

ВеОА2ф{ )Uone )) Рассмотрим (8) процесс формирования реальной части (первые два слагаемые). Для этого запишем ее в явном виде;

-A1qy(t)@Uex(t)COS(Впту(1)) Х х А2ф()U,.sing+ (в,))— А1 ф(1)1ВО (т)$1п(Wt- ф (t)) х

Х А2ф(Во)0опСОЗ(йЮ- ф2(Вэ))= (9)

=+ 2 А1дф(1 0вх(1) А2ф(o)o)Upn X х (-sin(+@(t)+ ф(во))+$1п(2 not +

+@Й)-Й ())) 2 А1лф(1) @

Usx(t)A2y(Во)0оп (sin(+@(t)+ (10)

+ Я (в))+з!п(+2 ал,(1)+ p (t) - ф(в))) 1810860

Видно, что в (10) низкочастотная ложная составляющая (первое слагаемое), обусловленная разбалансом цепей по входу опорного сигнала (о чем говорит множитель

Мф(й ) и формируется в результате первого перемножения (см, первое слагаемое в (9), компенсируется с помощью другой противофазной ложной составляющей (третье слагаемое в (10), обусловленной разбалансом тех же цепей и формируемой с помощью другого перемножения (см, второе слагаемое в (9).

Вследствие этого выражение для реальной составляющей (10) запишется более просто:

-А1дф(1) б 0„(т)А2ф(В o)Uon S in(2 Во t+

+ р(т)- ф(в,)) которое идентично реальной части второго слагаемого в (7).

Проведя аналогичные вычисления можно показать, что и в мнимой (квадратурной) составляющей во втором, а также и в третьем слагаемых в (7) в реальной и мнимой его частях низкочастотные составляющие скомпенсируются и останутся только составляющие на двойной высокой частоте.

Реальная и мнимая части комплексного сигнала (7) поступают соответственно на первый 5 и второй 6 ФНЧ. Вследствие того, что первое и четвертое слагаемое не содержат высокочастотного множителя они проходят на выход фильтров 5 и 6 беэ ослабления. Второе и третье слагаемые, включают быстроосциллирующий множитель е "о (или е о ) и подавляются фильтрами 5 и 6.

В следствие этого комплексный сигнал на выходе фильтров 5 и 6 имеет вид:

Ueasx(t)=(A1gl+(tj®Uex(t))* х А1ф(М))0оп+(А2дф(т)ЙЗ*вх(т))* х х А2ф(во)Ооп.

В (11) множители А1дф(т) и A>y(t) при малом уровне ошибок раэбалэнса Л p (в) и д, (в) с точностью до ошибки второго порядка малости равны единице. Это непосредственно следует из (5). Действительно, выражения для А1(в) и ф (в) с учетом (4) преобразуются к виду:

А1(в) 1 — ht/) /2 ф1(в) .= дк hp, (12)

С учетом (12)

A30 N) 1 с точностью До величин Ь 1/У и дх h P втоРого порядка малости.

Аналогично можно показать, что в (11) множители А дф(е) и А ф(т) при малом уровне ошибок разбаланса являются величинами первого порядка малости по отношению к

А1дф(т) и А1ф(т), Это непосредственно следует из (5).

Действительно выражения для Ар(в) с учетом (4) преобразуется к виду

Ар(в) Ад + 81

Т.к. величина Az(t) во втором слагаемом в (11) входит дважды, то второе слагаемое является величиной второго порядка малости по отношению к первой.

Вследствие этого выражение (11) запишется в виде:

Ueux(t) U "Вх(т) с точностью до величины второго порядка малости (а не первого по сравнению с прототипом).

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность выделения квэдратурных составляющих радиосигнала, Формула изобретения

Устройство выделения квадратурных составляющих радиосигнала, содержащее гетеродин, фазовращатель, первый и второй смесители, первый и второй фильтры нижних частот, при атом вход устройства соединен с первыми входами первого и второго смесителей, выход гетеродина соединен с вторым входом первого смесителя непосредственно, а с вторым входом второго смесителя — через фазовращатель, выходы первого и второго фильтров нижних частот являются соответствующими выходами устройства,отл и ча ю щее с я тем, что, с целью повышения точности выделения квадратурных составляющих эа счет уменьшения ошибок рээбаланса каналов, введены первый и второй сумматоры, дополнительный фазовращатель и третий и четвертый смесители, первые входы третьеr0 и четвертого смесителей через дополнительный фазовращатель соединены с входом устройства. вторые входы третьего и . четвертого смесителей соединены с выходом гетеродина, выходы первого и третьего смесителей соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого соединен с выходом первого фильтра нижней частоты, выходы второго и четвертого смесителей соединены с первым и вторым входами второго сумматора соответственно, выход которого соединен с входом второго фильтра нижней частоты.

1810860

Составитель А. Киселев

Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101. Заказ 1445 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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