Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией
Использование: в радиотехнике в системах радиосвязи и радиометрии, где широко применяются широкополосные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Сущность изобретения: устройство содержит первый, второй приемники 1,22, первый , второй смесители 2,3, первый, второй гетеродины 4, 5, первый, второй сжимающие фильтры 6,7, решающий блок 8. частотный детектор 9, первый, второй дифференцирующие блоки 10,34, формирователь 11 импульсов, первый, второй широкополосные фильтры 12. 13. первый, второй, третий амплитудные детекторы 14, 15, 31, первый, второй элементы И 16. 33, первый, второй, третий, четвертый ключи 17, 18, 21, 27, коррелятор 19, пороговый блок 20, первый, второй , третий перемножители 23, 25, 37, первый, второй, третий узкополосные фильтры 24,26,30, фазовый детектор 28, первый, второй индикаторы 29, .41. генератор 32 счетных импульсов, однополярный вентиль 35, счетчик 36, усилитель низкой частоты 38. электронно-счетный частотомер 39, арифметический блок 40. Устройство обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучения широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией . 6 ил. (/ С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУбЛИК (я)5 Н 04 L 27/14
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОддСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ф
ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИР "".t
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4944732/09 (22) 14.06.91 (46) 30.05,93. Бюл.М 20 (72) Г.Ф,Грачев, В.И.Дикарев. Б.В.Койнаш и
С.Г.Смоленцев (56) Авторское свидетельство СССР
М 1626436, кл. Н 04 К 27/14, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Использование: в радиотехнике в системах радиосвязи и радиометрии, где широко применяются широкополосные сигналы с лиНейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
Сущность изобретения: устройство содержит первый, второй приемники 1,22, первый, второй смесители 2,3, первый, второй гетеродины 4, 5, первый, второй сжимающие фильтры 6,7, решающий блок 8, частотПредлагаемое устройство относится к радиотехнике и может использоваться в системах радиосвязи и радиотелеметрии, где широко применяются широкополосные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), Целью изобретения является устранение неоднозначности пеленгации источника излучения широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1; временные и частотная диаграммы работы устройства изображены на фиг.2.,4,5 и 6; принцип пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигна„„5U „„1818704 А1 ный детектор 9, первый, второй дифференцирующие блоки 10,34, формирователь 11 импульсов, первый, второй широкополосные фильтры 12. 13, первый, второй, третий амплитудные детекторы 14, 15, 31, первый. второй элементы И 16, 33, первый, второй, третий, четвертый ключи 17, 18, 21, 27, коррелятор 19, пороговый блок 20, первый, второй, третий перемножители 23, 25, 37. первый, второй, третий узкополосные фильтры 24,26,30, фазовый детектор 28, первый, второй индикаторы 29, 41, генератор 32 счетных импульсов. однополярный вентиль
35, счетчик 36, усилитель низкой частоты 38. электронно-счетный частотомер 39, арифметический блок 40, Устройство обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучения широкопо- (/ лосных сигналов с линейной частотной модуляцией. 6 ил.
° аий лов в одной плоскости фазовым методом (@ иллюстрируется фиг,3.
Устройство содержит первый приемник
1, первый смеситель 2, второй смеситель 3, первый и второй гетеродины 4 и 5, первый и еторои сжимающие фильтры 8 и 7, решающие блок 8, кастотныи детектор 8, лереыи дифференцирующии блок 10 формироаа- а тель 11 импульсов, первый и второй широкополосный фильтры 12 и 13, первый и второй амплитудные детекторы 14 и 15, первый элемент И 16, первый и второй ключи 17 и 18, коррелятор 19, пороговый блок 20, третий ключ 21, второй приемник 22, первый перемножитель 23, первый узкополосный фильтр 24, второй перемножитель 25, вто1818704 рой узкополосный фильтр 26. четвертый ключ 27, фазовый детектор 28, первый индикатор 29, третий узкополосный фильтр 30, третий амплитудный детектор 31, генератор
32 счетных импульсов, второй элемент И 33, второй дифференцирующий блок 34, одно полярный вентиль 35, третий перемножитель 37, усилитель 38 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 39, арифметический блок 40 и второй индикатор 41, Причем к выходу антенны А последовательно подключены приемник 1. смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом гетеродинв 4, ключ 17, сжимающий фильтр б и решающий блок 8. К выходу антенны В последовательно подключены приемник 22, смеситель 3, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 5, ключ 18 и сжимающий фильтр 7, выход которого соединен с вторым входом решающего блока 8. К выхо- 20 ду ключа 18 последовательно подключены частотный детектор 9. дифференцирующий блок 10 и формирователь 11 импульсов, выход которого соединен с третьим входом решающего блока 8. К выходу смесителя 2 последовательно подключены широкополосный фильтр 12, амплитудный детектор
14, элемент И 16, второй вход которого через последовательно включенный широкополосный фильтр 13 и амплитудный детектор 15 соединен с выходом смесителя
3, и ключ 21, второй вход которого через последовательно включенные корректор 19 и пороговый блок 20 соединен с выходами широкополосных фильтров 12 и 13, а выход 35 подключен к вторым входам ключей 17 и 18.
К выходу гетеродина 4 последовательно подключены перемножитель 23. второй вход которого соединен с выходом гетеродина 5, узкополосный фильтр 24, фазовый 40 детектор 28 и индикатор 29. К выходу широкополосного фильтра 12 последовательно подключены перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом широкополосного фильтра 13, узкополосный 45 фильтр 26 и ключ 27, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 20, а выход соединен с вторым входом фаэовЬго детектора 8. К выходу приемника 22 последовательно подключены узкополосный 50 фильтр 30, амплитудный детектор 31, элемент И 33. второй вход которого соединен с выходом генератора 32 счетных импульсов, счетчик 36, второй вход которого через последовательно включенные дифференциру- 55 ющий блок 34 и однополярный вентиль 35 соединены с выходом ампли1удного детектора 31, арифметический блок 40 и индикатор 41. К выходу приемника 22 последовательно подключены перемножитель 37, второй вход которого соединен с выходом приемника 1, усилитель 38 низких частот и электронно-лучевой частотомер 39, выход которого соединен с вторым входом арифметического блока 40.
Устройство работает следующим образом. Принимаемые широкополосные ЛЧМсигналы
U1(t)=uc c0s(2лfct+лУt +Р1), U2(t)=uc соэ(2 л 1ст + ту 12 + щ),0 т Т, ГдЕ исА,Tc, у1, pZ — аМПЛИтуда, НаЧаЛЬНая частота, длительность и начальные фазы сигналов;
Л9
y = — — скорость изменения частоты
1с внутри импульса;
Ы3 — девиация частоты, с выходов антенн через приемники 1 и
22 поступают на первые входы смесителей
2 и 3, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 4 и 5:
Ur1(t)=ur1 COS(2 Ь+ УИ), Ur2(t)=urc COS(2 fr2t+ РЮ), ГдЕ ur1,иаЛг1 fr2. pм, pa — аМПЛИтудЫ, ЧаСтОты и начальные фазы напряжений гетеродинов; fr2 fr1=2fnp
Причем частоты гетеродинов fr1 и fr2 выбраны симметричными относительно несущей частоты основного канала приема с-fr1=fr2 fc=fnp.
ЧаСтОта НаСтРОйКИ 4п1 И ПОЛОСа ПРОПУскания hfn широкополосных фильтров 12 и
13 выбираются следующим образом:., fn1=fnp, Жп= 2fnp.
Частота настРойки fn2 и полоса пРопУскания Жф узкополосных фильтров 24 и 26 выбираются следующим образом:
fn2=2fnp Уф= 8 fnp
На выходах смесителей 2 и 3 образуются напряжения следующих частот (фиг.2а):
f01=fc+ у т г t=fnp+
f02 fr2 тс- yt тпр )4, где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал: второй индекс обозначает номер гетеродина, участвующего в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала.
Указанные напряжения попадают в полосу пропускания hfn широкополосных фильтров 12 и 13.
Опр1(1)=опр1 СОВ (2 Л прт+ Л y t + Ър1), Unp2(tt=unp2.СО$(2 7Efnpt Kyt - Pnp2), 0 1 1 где unp1= K1UcUr1, 0пр= К20 0г2, К1 — коэффициент передачи смесителей, 1818704 fnp=fc-fr1=fa-fc — ПрОМЕжутОЧНая ЧаСтата rIPnp1= 01" г1, Pnp2=ф - ф . НаПряжЕНИЕ Unp1(t) И Unp2(t) С ВЫХОДОВ широкополосных фильтров 12 и 13 одновременно поступают на два входа коррелятора 19 и на вход амплитудных детекторов 14 и 15. Амплитудные детекторы 14 и 15 выделяют их огибающие, которые одновременно поступают на два входа элемента И 16. Последний срабатывает, его выходное напряжение поступает на первый вход ключа 21. Один и тот же полезный ЛЧМ сигнал, преобразованный по частоте в двух каналах, поступает на два входа коррелятора 19. В этом случае между канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 19 превышает пороговый уровень Unnp, пороговый блок 20 срабатывает и своим выходным напряжением открывает ключи 21 и 27, Напряжение с выхода элемента И 16 через открытый ключ 21 поступает на управляющие входы ключей 17 и 18, открывая их. Ключи 17, 18, 21, 27 в исходном состоянии всегда закрыты. При этом преобразованные по частоте ЛЧМ-сигналы с выходов смесителей 2 и 3 через открытые ключи 17 и 18 соответственно поступают на сжимающие фильтры 6 и 7. Одновременно ЛЧМ-сигнал на частоте f2o с выхода смесителя 3 через открытый ключ 18 поступает на частотный детектор 9 и преобразуется им в напряжение соответствующей формы. Это напряжение подается на вход дифференцирующего блока 10, на выходе которого образуются прямоугольные импульсы в моментам времени, соответствующие моменты смены знака наклона функции частотной модуляции ЛЧМ-сигналов. Эти импульсы вместе с информационными импульсами с выходов сжимающих фильтров 6 и 7 поступают на соответствующие входы решающего блока 8, обеспечивая,тактовую синхронизацию при приеме решения. Одновременно напряжения Unp1(t) и Unp2(t)c выхоДов tiJMPoKofloflocHblx фильтРов 12 и 13 поступают на два входа перемножителя 25, на выходе которого образуется гармоническое колебание U3(t)=u3cosf2 ф г-fr1)t+ Ьр+ Ьр)= = изсоз(4л fnpt+ ЬРг+ AP), О< 1<Тс, 1 ГДЕ u3=- — k2unp1 Опрг. К2- коэффициент передачи перемножителя, hp= фа- р-1, Ьр = p1- p2 — фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения; 55 в котором линейная частотная модуляция уже отсутствует. Гармоническое колебание U3(t) выделяется узкополосным фильтром 26 и через открытый ключ 27 поступает на первый вход фазового детектора 27. Напряжение Url(t) и Ua(t) с выходов гетеродинов 4 и 5 одновременно поступают на два входа перемножителя 23, на выходе которого образуется гармоническое колебание 04(1)=и4 соз12,7г(тг-f«)t+ hp,)= = Uu4 соз(4 л fnpt+ dpi). ГдЕ U4- — Кгиг1 иа, 2 Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 24 и подается на второй вход фазового детектора 27, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение U<(p=u< cos hp, 1 где un = —,Кзu3 и4, 2 К3 — коэффициент передачи фазового детектора, Ьр = p1 — pz = 2 л б/1 соз р, Напряжение Ua(P ), пропорциональное фазовому сдвигу hp, определяющему направление на источник излучения, фиксируется индикатором 28. Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема ЛЧМ сигналов по основному каналу на частоте 1с(фиг.2.а). Если ложный ЛЧМ сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте f t (фиг.2,б), то в смесителях 2 и 3 он преобразуется в сигналы следующих частот: 11=1г1-41 P=fnp ), т12=fr2 fç1 Однако только сигналы с частотой fll попадают в полосу пропускания Ю„широкополосного фильтра 12. Укаэанный сигнал поступает на вход амплитудного детектора 14 и на первый вход коррелятора 19. Амплитудный детектор l4 выделяет огибающую сигнала, которая поступает на первый вход элемента И 16. Элемент И 16 не срабатывает, так как на выходе широкополосного фильтра 13 напряжение отсутствует, выходное напряжение коррелятора 19 равно нулю. Поэтому ключи 17, 18, 21 и 27 не открывают и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте f31, пОдавляЕтся. Если ложный ЛЧМ-сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте f32 (фиг.2в), то в смесителях 2 и 3 он преобразуется в сигналы следующих частот: 1818704 f22=fs2+ rt fr2=fnp+ rt. f21=fs2 rt тг1 ° Однако только сигнал с частотой 1гг попадает в полосу пропускания Ж широкополосного фильтра 13. В этом случае элемент И 16 также не срабатывает. Выходное напряжение коррелятора 19 также равно нулю. Ключи 17, 18, 21 и 27 не открываются и ложный сигнал ЛЧМ (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте f>z, подавляется. Если ложные ЛЧМ-сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому и второму зеркальным каналам на частотах f>1 и fez (фиг.2г), то в паласу пропускания hf> широкополосных фильтров 12 и 13 попадают сигналы на частотах f11 и f22. Эти же сигналы поступают на дав входа коррелятора 19. В этом случае элемент И t6 срабатывает, ега выходное напряжение поступает на первый вход ключа 21, однако ключ 21 не открывается. Это обьясняется тем, что разные ложные ЛЧМ-сигналы (йомехи). принимаемые на разных зеркальных частотах 41 и 4г, имеют слабую корреляционную связь. Поэтому выходное напряжение коррелято.ра 19 не превышает порогового. уровня валс р, пороговый блок 20 не срабатывает и ключи 17, 18, 21 и 27 не открываются. Следовательно, ложные ЛЧМ-сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому и второму зеркальным.каналам на частотах f>i и f 2, подавляются. Пааналагичным причинам подавляются и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема на частотах 41, 1кг, flu 4а (фиг.4). Напряжение Uz(t) с выхода приемника 22 одновременна поступает на вход узкополосного фильтра 30 (фиг.5,а), на выходе которого образуется радиоимпульс длительностью t = Afp Указанный радиоимпульс поступает на вход амплитудного детектора 31, который выделяет его огибающую (фиг.5в). Последняя подается на первый вход элемента И 33, на второй вход которого поступают счетные импульсы с выхода генератора 32 (фиг.5r). На выходе элемента И ЗЗ образуется количество импульсов N1, пропорциональное временному интервалу 1(й1=Ь). Видеаимпульс (фиг.5,в) с выхода амплитудного детектора 31 поступает на вход дифференцирующего блока 34, на выходе которого образуются два разнаполярных коротких импульсов (фиг.5, е), Однополярный вентиль 35 пропускает на свой выход только положительный короткий импульс (фиг.5,ж), который поступает на вход сброса счетчика 36 и приводит его в исходное (ну- левое) состояние. Счетчик 36 подсчитывает количество импульсов N1, которое поступа5 ет на первый вход арифметического блока 40. Принимаемые широкополосные ЛЧМ сигналы можно представить в следующем виде: U1(t)=uc cos(2 л с(1 + гл) (t + z) + р ), Uz(t}=u< соз(2 лгст +луР + рД, О» т»Т ЛР где х = — С- — время запаздывания ЛЧМ-сиг15 нала, приходящего на антенну А, по отношению к сигналу, приходящему на антенну В; С вЂ” скорость распространения света, Эти сигналы поступают на два входа 20 перемножителя 37. на выходе которого образуется напряжение биений: Ue(t)=ue cos(2 ztfet + 1бб), О» t - Д с, где Ue= — Кги с, г fe= y t - частота биений (фиг.ба); фь = 2 л ст + луР—. начальная фаза биений, Указанное напряжение выделяется уси30 лителем 38 низкой частоты и поступает на вход электронно-счетного частотомера 39. Из непрерывного переменного напряжения Ue(t) частоты fe формируется короткие импульсы, частота следования которых астает35 ся равной fe. В частотомере 39 сосчитывается число импульсов N2 за известный интервал времени ht: Йг fe= л40 В частности, если ht=1c, та измеренное количество импульсов Иг численно равно неизвестной частоте биений fe. Измеренное количество импульсов Мг поступает на второй вход арифметического блока 40, на вы45 ходе которого образуется значение временной задержки в цифровой форме (ф иг.бб) fe Гч1 Йг T E которое регистрируется индикатором 41. Следовательно, P - =are cos d c fe Поскольку при изменении угла р меняется и величина частоты биений fe, то она будет однозначно определять угол прихода радиоволны. Частота биений fe и скорость 1818704 5 25 40 50 изменения частоты внутри импульса измеряется в цифровой форме, по их значению определяется угол прихода радиоволны Р только в цифровом коде. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучения широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией. Это достигается использованием частоты биений Гь, которая однозначно связана с пеленгом на источник излучения ЛЧМ-сигналов. При этом индикатор 41 формирует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а индикатор 29 — точную, но неоднозначную шкалу отсчета.. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет представить результаты пеленгации в цифровом коде. что обеспечивает возможность для их длительного хранения, передачи на большие расстояния по каналам связи и сопряжения с вычислительной техникой, Формула изобретения устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией, содержащее последовательно соединенные первый приемник. первый смеситель, к второму входу которого подключен выход первого гетеродина, первый ключ, к второму входу которого подключен выход второго ключа, первый сжимающий фильтр и решающий блок, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выход формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом первого дифференцирующего блока, и выход второго сжимающего фильтра, вход которого соединен с входом частотного детектора, выход которого подключен к входу первого дифференцирующего блока, и с выходом третьего ключа, управляющий и сигнальный входы которого соединены соответственно с выходом второго ключа, к управляющему входу которого подключен выход порогового блока, и с выходом второго смесителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго приемника и выходОм второго гетеродина. который подключен к первому входу первого перемножителя, второй .вход и выход которого соединены соответственно с вторым входом первого смесителя, выход которого через первый широкополосный фильтр подключен к входу первого амплитудного детектора, и с входом первого узкополосного фильтра, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом первого индикатора и выходом четвертого ключа, управляющий и сигнальный входы которого соединены соответственно с выходом порогового блока, к входу которого подключен выход коррелятора, и с выходом второго узкополосного фильтра, к входу которого подключен выход второго перемножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого широкополосного фильтра, который подключен к первому входу коррелятора, и с выходом второго широкополосного фильтра, который подключен к второму входу коррелятора, при этом выход второго смесителя через последовательно соеди не нн ые вто рой широкополосный фильтр и второй амплитудный детектор подключен к второму входу первого элемента И, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого амплитудного детектора и сигнальным входом второго ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью устранения неоднозначности пеленгации источника излучения широкополосных сигналов с линейной частотной .модуляцией, введены последовательно соединенный третий узкополосный фильтр, к входу которого подключен выход второго приемника, третий амплитудный детектор, второй элемент И, счетчик, арифметический блок и второй индикатор, последовательно соединенные второй дифференцирующий блок, к входу которого подключен выход третьего амплитудного детектора. и однополярный вентиль, выход которого подключен к второму входу счетчика, последовательHo соединенные третий перемножитель, к входам которого подключены выходы первого и второго приемников, усилитель низкой частоты и электронно-счетный частотомер, выход которого подключен к второму входу арифметического блока, и генератор счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И. 1818704 1818704 г2 3 пр Хар Фиг. 2 "иг. 3 f3) Q fe г jsa 1к 2 f„ кз 21Га кч Фиг. 4 напр 18 t8704 Фиг.6 Составитель В.Смирнова Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор И. Шулла Редактор А.Горячева Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 1942 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
