Пространственно-частотный анализатор спектра радиосигналов

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системе радиоконтроля и в пассивной радиолокации для обнаружения и определении пространственных координат источников излучения. В состав устройства входит четное количество изотропно расположенных на ней антенных элементов, квадратурный автокомпенсатор, генератор качающейся частоты, спецвычислитель с индикатором. Принцип работы устройства заключается в том, что за счет соединения выходов двух центральных элементов решетки с входами корреляционного автокомпенсатора в нем производится вычисление разности фаз их выходных сигналов, которое в дальнейшем за счет соединения балансного усилителя автокомпенсатора с шиной управления балансными усилителями антенных элементов использовано для последовательного суммирования выходных сигналов остальных элементов решетки всех элементов в целом, и формирование таким образом в спецвычислителе результирующей диаграммы всей решетки в направлении источник сигнала. Процессы поиска источников по частоте за счет перестройки частоты в генераторе качающейся частоты и в пространстве за счет когерентного суммирования выходных откликов антенных элементов оказываются взаимоувязаны, что проявляется в том, т.е. в ходе накопления энергии сигнала в частотном фильтре анализатора одновременно производится формирование диаграммы направленности антенны на источник. В свою очередь формирование ДНА повышает уровень энергии сигнала в частотном фильтре. Технический результат заключается в сокращении времени поиска источника сигнала. 3 ил.

 

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение

Изобретение относится к области радиотехники, класс устройств по МПК G01R 23/00, и может использоваться для радиотехнических измерениях и при поиске источников сигналов в системах радиоконтроля и радиоразведке (источник: A.M. Рембовский и др., Радиомониторинг, М., Горячая линия - Телеком, 2006, [1]).

Уровень техники

Известные схемы анализаторов спектра (Фиг. 1, источник) за счет изменения частоты гетеродина последовательно перемещает спектр исследуемого сигнала по оси частот относительно узкополосного фильтра ПЧ и отображает амплитудный спектр исследуемого сигнала на дисплее. Это позволяет измерить параметры сигнала и классифицировать его по типу излучения. Поэтому одной из области применения анализаторов являются станции радиотехнической разведки типа «Валерия» (источник: rusarmy.com>pvo/pvo_ws/rtr_valeria.html, [2]), «Вега» и других станциях пассивной разведки (источник: сайт «Российская военная техника», [3]). Структура современного анализатора, которая выбрана в качестве прототипа (источник: В. Дьяконов. Современные цифровые анализаторы спектра. Компоненты и технологии. №5, 2010), представлена на Фиг. 2. На фигуре приведены выполняемые им функции. Функция определения направления (пространственных координат) на анализируемые источники сигналов в прототипе отсутствует. Поэтому для решения задач идентификации источников радиоизлучений, кроме последовательного поиска источников по частоте, необходимо за счет перемещения диаграммы направленности антенны (ДНА) производить поиск в пространстве. Данное обстоятельство не отвечает требованию оперативности.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей анализаторов спектра за счет введения в анализ спектра принимаемого сигнала дополнительной функции - при перестройке частоты автоматически производится формирование ДНА на источник сигнала и определение таким образом его угловых координат.

Техническим результатом (и тактическим) такого совмещения является:

1. Сокращение времени общего частотно-пространственного анализа сигналов.

2. Повышение энергетического потенциала анализатора. Этот результат реализуется за счет взаимной связи накопления энергии сигнала в частотном фильтре анализатора с формированием на источник ДНА диаграммы направленности антенны (ДНА).

3. Повышение точности измеряемых пространственных координат за счет использования в предлагаемом анализатора наиболее точного фазового метода пеленгации источника.

Сущность изобретения поясняется чертежами

На Фиг. 1 и Фиг. 2 сохранены наименования элементов (так в оригиналах).

Фиг.3: Am - приемные элементы АР, 1 - балансные усилители квадратурных составляющих выходных сигналов антенных элементов, 4 - генератор качающейся частоты, 10 - спецвычислитель, 3 - смесители, 5 - частотные фильтры, АК - корреляционный автокомпенсатор, 6 - вычитающее устройство АК, 7 - коррелятор АК, 8 - балансный усилитель АК, 9 - комплексный преобразователь.

Осуществление изобретения

Предлагаемый пространственно-частотный анализатор содержит линейную антенную решетку с 2*m (A1, A2, … A2m) эквидистантно расположенными в ней элементарными антеннами, балансные усилители 1, генератор качающейся частоты 4, спецвычислитель с индикатором 10, смесители 3, частотные фильтры 5 и квадратурный корреляционный автокомпенсатор (АК) с собственными блоком вычитания 6, коррелятором 7 и балансным усилителем 8, отличающийся тем, что выход квадратурных составляющих сигнала первого антенного элемента А1 антенной решетки и аналогично выход последнего антенного элемента A2m через идентичные регулируемые балансные усилители 1 соединены с соответствующими сигнальными выходами смежных с ними антенных элементов и далее через аналогичные балансные усилители 1 соединены с выходами всех последующих антенных элементов вплоть до двух центральных антенных элементов Am и Am+1, выход одного из них Am через смеситель 3 и частотный фильтр 5 соединен с одним из входов (Вход 1) спецвычислителя 10 и параллельно соединен с основным "а" входом корреляционного автокомпенсатора и далее соединен с блоком вычитания 6 автокомпенсатора, выход которого в свою очередь соединен с одним из входов коррелятора 7 автокомпенсатора, а выход второго центрального элемента антенны Am+1 через аналогичные свои смеситель 3 и частотный фильтр 5 соединен с вторым (Вход 2) входом спецвычислителя и с компенсационным входом автокомпенсатора АК и через него параллельно соединен с входами штатного для автокомпенсатора балансного усилителя 8 и вторым входом упомянутого коррелятора 7 автокомпенсатора, выход балансного усилителя автокомпенсатора 8 соединен с вторым входом вычитающего устройства автокомпенсатора 6, выход коррелятора автокомпенсатора 7 соединен с управляющим входом балансного усилителя автокомпенсатора 8 и параллельно соединен с шинами управления балансными усилителями антенных элементов "d" и "с", причем с шиной управления антенными элементами одной группы соединен непосредственно, а с шиной управления балансными усилителя другой группы через блок комплексного преобразователя 9, а выход генератора качающейся частоты 4 соединен с гетеродинными входами смесителей 3.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Радиосигналы с выхода обоих центральных элементов антенны поступают соответственно на основной "a" и компенсационный "b" входы автокомпенсатора (АК) и после понижения частоты в смесителе 3 и выделения в фильтре 5 через вычитающее устройство 6, а в компенсационном канале после смесителя и фильтра оба сигнала поступают на коррелятор 7. На выходе коррелятора автокомпенсатора 7 за счет обратной связи через балансный усилитель 8 и вычитающее устройство 6 вырабатывается нормированные квадратурные составляющие пропорциональные разности фаз сигналов центральных антенных элементов. Значения этих квадратурных составляющих подаются на спецвычислитель, где вычисляется пеленг на сигнал и производится индикация данных об источнике сигнала, и по той же шине управления подаются на балансные усилители 1, включенные между парциальными антеннами решетки. Балансные усилители выполняют роль фазовращателей и устраняют сдвиги фаз между антенными элементами, вследствие чего производится синфазное суммирование сигналов обеих групп антенных элементов и в спецвычислителе 10 формируется сумма и разность сигналов, вычисляются его пространственные координаты и принимается решение о принадлежности сигнала к тому или иному классу.

Все элементы, используемые в предлагаемом устройстве, известны и широко используются в антенной технике. Функционирование устройства с 40 антенными элементами (по 20 в каждой из подгрупп) подтверждено результатами математического моделирования в динамическом диапазоне входных сигналов 20 дБ. С уменьшением количества обрабатываемых антенных элементов динамический диапазон работы антенны возрастает до 30 дБ. Отметим, что в предлагаемой решетке осуществляется последовательное когерентное суммирование сигналов, что повышает надежность обнаружения сигналов по сравнению с параллельным, в которых начальное отношение сигнал-шум за счет суммирования шумов всех элементов всегда ниже, чем на выходах каждого элемента в отдельности.

Пространственно-частотный анализатор, содержащий линейную антенную решетку с 2*m эквидистантно расположенными в ней элементарными антеннами, балансные усилители, генератор качающейся частоты, спецвычислитель с индикатором, смесители, частотные фильтры и квадратурный корреляционный автокомпенсатор с собственными блоками вычитания, коррелятором и балансным усилителем, отличающийся тем, что выход квадратурных составляющих сигнала первого антенного элемента антенной решетки и аналогично выход последнего антенного элемента через идентичные регулируемые балансные усилители соединены с соответствующими сигнальными выходами смежных с ними антенных элементов и далее через аналогичные балансные усилители соединены с выходами всех последующих антенных элементов вплоть до двух центральных антенных элементов, выход одного из них через смеситель и частотный фильтр соединен с одним из входов спецвычислителя и параллельно соединен с основным входом корреляционного автокомпенсатора и далее соединен с блоком вычитания автокомпенсатора, выход которого в свою очередь также соединен с одним из входов коррелятора автокомпенсатора, а выход второго центрального элемента антенны через аналогичные свои смеситель и частотный фильтр соединен с вторым входом спецвычислителя и компенсационным входом автокомпенсатора и через него параллельно соединен с входами штатного для автокомпенсатора балансного усилителя и вторым входом упомянутого коррелятора автокомпенсатора, выход балансного усилителя автокомпенсатора соединен с вторым входом вычитающего устройства автокомпенсатора и параллельно соединен с вторым входом спецвычислителя, выход коррелятора автокомпенсатора соединен с управляющим входом балансного усилителя автокомпенсатора и параллельно соединен с шинами управления балансными усилителями антенных элементов, причем с шиной управления антенными элементами второй группы соединен непосредственно, а с шиной управления балансными усилителями первой группы - через блок комплексного преобразователя, выход генератора качающейся частоты соединен с гетеродинными входами обоих смесителей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в измерительной технике, в системах передачи данных и системах радиолокации для оценки частоты принимаемого сигнала.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам опознавания характерных признаков дисторсии. Система для учета электромагнитной (ЭМ) дисторсии с использованием системы ЭМ слежения содержит матрицу датчиков, сконфигурированную с возможностью измерения ЭМ энергии в заданном объеме, и модуль коррекции ЭМ измерений, сконфигурированный с возможностью анализа данных из матрицы датчиков для обнаружения и идентификации вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в том числе неотслеживаемых вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в заданном объеме, причем модуль коррекции ЭМ измерений дополнительно сконфигурирован с возможностью сравнения характерных признаков дисторсии, хранящихся в базе данных, для идентификации источника дисторсии.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для оперативного измерения эффективной ширины спектра частот узкополосных радиосигналов и определения скорости передачи элементов сигналов в радиомодемах.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть применено для обработки сигнала ионизационных камер, регистрирующих уровень ионизирующего излучения. Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов содержит разравниватель импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель, генератор тактовых импульсов, управляющий блок, блок памяти, сумматор-вычитатель и счетчик адреса памяти.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нелинейных искажений частотно-модулированного (ЧМ) сигнала. Способ измерения нелинейных искажений ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, состоит в измерении анализатором спектра изменений параметров центральной и первой боковой составляющей спектра ЧМ сигнала при введении модуляции и расчете коэффициента гармоник частотной модуляции по результатам измерений.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Сигналы , где , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при этом амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям и , где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj, получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала и суммирования его дискрет.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при сравнении близких частот в широком частотном диапазоне и определении начальной разницы этих частот и нестабильности (и флуктуаций) частоты колебаний сравниваемых источников.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных устройствах для измерения частоты гармонических сигналов прецизионных кварцевых и квантовых стандартов частоты.

Изобретение относится к радиотехнической области промышленности и может быть использовано при приеме нескольких совмещенных по времени разночастотных сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системе радиоконтроля и в пассивной радиолокации для обнаружения и определении пространственных координат источников излучения. В состав устройства входит четное количество изотропно расположенных на ней антенных элементов, квадратурный автокомпенсатор, генератор качающейся частоты, спецвычислитель с индикатором. Принцип работы устройства заключается в том, что за счет соединения выходов двух центральных элементов решетки с входами корреляционного автокомпенсатора в нем производится вычисление разности фаз их выходных сигналов, которое в дальнейшем за счет соединения балансного усилителя автокомпенсатора с шиной управления балансными усилителями антенных элементов использовано для последовательного суммирования выходных сигналов остальных элементов решетки всех элементов в целом, и формирование таким образом в спецвычислителе результирующей диаграммы всей решетки в направлении источник сигнала. Процессы поиска источников по частоте за счет перестройки частоты в генераторе качающейся частоты и в пространстве за счет когерентного суммирования выходных откликов антенных элементов оказываются взаимоувязаны, что проявляется в том, т.е. в ходе накопления энергии сигнала в частотном фильтре анализатора одновременно производится формирование диаграммы направленности антенны на источник. В свою очередь формирование ДНА повышает уровень энергии сигнала в частотном фильтре. Технический результат заключается в сокращении времени поиска источника сигнала. 3 ил.

Наверх