Цифровой обнаружитель сигнала с неизвестной частотой

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социелистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24.Ч.1971 (№ 1663109/26-9) с присоединением заявки № 1663108/26-9)

Приоритет

Опубликовано 29.Ч.197I3. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 20,Х.1973

М. Кл. Н 030 3/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.376. 332(088.8) Авторы изобретения

В. В. Шкирятов и A. Д. Подлиннов

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ СИГНАЛА

С НЕИЗВЕСТНОЙ ЧАСТОТОЙ

Известньi цифровые обнаружители сигнала с неизвестной частотой, используемые в радиоизмерительной технике, в частности, в радиолокации и радиосвязи.

Первым нелинейным элементом, преобразующим аналоговый синусоидальный сигнал в последовательность импульсов, является практически идеальный ограничитель, потери на котором в отношении сигнал/шум не превышают порядка 1 — 2 дб при любом отношении сигнал/шум на входе.

Поскольку идеальный ограничитель является единственным .нелинейным элементом, преобразующим синусоидальный сигнал в параметр (фазу или приращение фазы) практически без потерь при любых слабых сигналах, выделяемых на фоне шумов, целесообразно использовать устройства выборки разности фаз смеси сигнала и шума (цифровые частотные дискриминаторы) для реализации обнаружителей, близких к оптимальным.

Известное устройство содержит пороговый каскад, формирователь мерных интервалов, один выход которого через первый вентиль соединен со входом информационного счетчика, а другой выход через второй вентиль— со входом буферного каскада. Входы обоих вентилей подключены также к выходу генератора счетных импульсов.

Цель изобретения — повышение надежности обнаружения слабого сигнала с неизвестной частотой.

Предлагаемый цифровой обнаружитель сигнала отличается тем, что в него дополнительно введены вентиль, вспомогательный счетчик, накапливающий сумматор, блок образования модуля выходного числа, схемы «И» и

«НЕ», причем вход вспомогательного счетчи10 ка через дополнительный вентиль соединен с выходами формирователя мерных интервалов и генератора счетных импульсов, а выход вспомогательного счетчика через последовательно соединенные схемы «НЕ» и «И» под15 ключен к установочному входу информационного счетчика, выход которого через последовательно соединенные блок образования модуля выходного числа и накапливающий сумматор подключен к первому входу порого20 ного каскада, а к его второму входу подключен выход делителя, вход которого соединен с выходом буферного каскада, подключенного также ко второму входу блока образования модуля выходного числа.

25 Для повышения надежности обнаружения слабого сигнала с неизвестной изменяющейся частотой в него дополнительно введен блок образования вторых разностей приращений фаз, состоящий из оперативного сумматора, 30 схем «И» и схемы «НЕ», причем первый вход

385387

3 оперативного сумматора через одну схему «И» подключен к выходу информационного счетчика, второй через последовательно соединенные схему «НЕ» и другую схему «И» — к выходу информационного счетчика, выход оперативного сумматора подключен ко входу блока образования модуля выходного числа, а вторые входы схем «И» подключены к выходу буферного каскада.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Обнаружитель сигнала содержит формирователь мерных интервалов 1, генератор счетных импульсов 2, вентили 3 — б, буферный каскад б, вспомогательный счетчик 7, схему

«НЕ» 8, схему «И» 9, информационный счетчик 10, блок образования модуля выходного числа 11, накапливающий сумматор 12, пороговый каскад 13, делитель 14, блок образования вторых разностей приращений фаз 15, в который входят схема «И» lб, оперативный сумматор 17, схема «НЕ» 18 и схема «И» 19

Входной сигнал f поступает на вход формирователя 1 импульсов, соответствующих переходу синуооидальной смеси сигнала и шума через нулевой уровень. Эти импульсы, разделенные на число К, попадают:на нулевой вход статического триггера формирователя 1:и устанавливают его в состояние «О», после чего открывают вентиль буферного каскада б, который объединяет их в группы по два синхроимпульса СН< и СН2, управляющие работой обнаружителя в каждом цикле и опрашивающие пороговый каскад через каждые m циклов измерений. Перед каждым циклом измерений в счетчик 10 с помощью схем «НЕ» 8 и «И» 9 записывается из счетчика 7 число N; в обратном коде, в результате чего по окончании счета в счетчике 10 образуется число

ANi=N,— Ni ь модуль которого (ANi), образованный в блоке 11, заносится в накапли вающий сумматор.

Накопленные за т циклов измерений числа

И2

Ni=ZANi из сумматора 12 сравниваются в пороговом каскаде,13 с пороговым числом Nn с помощью синхроимпульсов СИ, разделенных в делителе 14 на т.

Сравнение выход ного числа накапливающего сумматора 12 с пороговым У„показывает наличие сигнала при Nim(N или отсутствие сигнала при У;)У,. Выходное число сумматора зависит от скорости изменения неизвестной частоты сигнала. Поскольку скорость изменения частоты в общем случае неизвестна, установить порог обнаружителя оптимальным образом невозможно, поэтому его использование становится неэффективным.

В предлагаемом устройстве дополнительный блок образования вторых разностей приращений фаз образует вторые разности приращения фаз входной смеси сигнала и шума. Если частота сигнала изменяется линейно, вторые разности постоянны на любом интервале времени. При квадратичном изменении этой ча5

65 стоты интервал накопления ограничивается ошибкой аппроксимации параболы линейноломаной кривой, Рассмотрим процесс образования вторых разностей приращения фаз. В этом случае буферный каскад в начале каждого цикла измерений, определяемого периодами входной

К смеси сигнала и шума Т = —, вырабатывает

i — . четыре синхроимпульса СИ вЂ” СИ4.

Синхроимпульс СИ записывает число AA из счетчика 10 через схему «И» 1б в оперативный сумматор 17, в котором образуются вторые разности 6Ni=AAi — AA; ь поскольку. в этом сумматоре хранилась первая разность

ЛУ; < от предыдущего замера.

Синхроимпульс СН2 списывает модуль второй разности (оУ;) из блока 11 в накапливающий сумматор 12, обнуляет сумматор 17 и поступает на вход делителя 14 для формирования импульса опроса порогового каскада 13.

Третий синхроимпульс СН> через последовательно соединенные схему «НЕ» 18 и схему

«И»,19 записывает в сумматор 17 число AA

:из счетчика 10, которое хранится там до + 1-го цикла образования второй разности

AN; ь и обнуляет счетчик 10.

Синхроимпульс СН4 через последовательно соединенные схему «НЕ» 8 и схему «И» 9 переписывает из счетчика 7 в счетчик 10 в обратном коде число N;, которое хранится там до 1+1-го цикла измерений, обнуляет счетчик

7:и формирует начало мерного интервала. Далее процесс повторяется, Вторые разности приращений фазы 6Ni складываются в соответствии с весовой функцией в сумматоре 12, в котором через каждые

m циклов измерений образуется число N,=

= Хб Ni.

i=1

При наличии во входной смеси сигнала и шума с линейно изменяющейся частотой среднее значение вторых приращений разности фазы в каждом цикле стремится к нулю, поэтому по окончании накапливания в сумматоре 12 число N также близко к нулю.

В случае отсутствия во входной смеси регулярной составляюц.ей сигнала вторая разность приращения фазы имеет случайное распределение, поэтому модуль средней второй разности приращения фазы имеет вполне определенную величину, например Уь и в сумматоре 12 образуется число, близкое к mNi.

Таким образом, число в сумматоре 12 в моменты опроса каждым синхроимпульсом пропорционально отношению шум/сигнал на входе обнаружителя. Сравнение этого числа с пороговым У, в каскаде 13 показывает наличие сигнала при Nm(N„или отсутствие сигнала при У,„)У.

Предмет изобретения

1. Цифровой обнаружитель сигнала с неизвестной частотой, содержащий пороговый каскад, формирователь мерных интервалов, один

385381

Составитель Е. Семенова

Корректор В Жочудева

Редактор Б. Федотов

Техред.Т. Курилко

Заказ 2807/4 . Изд. Ив 736 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/6

Типография, пр. Сапунова, 2 выход которого через первый вентиль соединен со входом:и нформационного счетчика, а другой выход через второй вентиль — со входом буферного каскада, входы обоих вентилей подключены также к выходу генератора счетных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения слабых сигналов, в него дополнительно введены вентиль, вспомогательный счетчик, на капливающий сумматор, блок образования модуля выходного числа, схемы «И» и «НЕ», причем вход вспомогательного счетчика через дополнительный вентиль соединен с выходами формирователя мерных .интервалов и генератора счетных импульсов, а выход вспомогательного счетчика через последовательно соединенные схемы «НЕ» и «И» подключен к установочному входу информационного счетчика, выход которого через последовательно соединенные блок образования модуля выходного сигнала и накапливающий сумматор подключен к первому входу порогового каскада, а к его второму входу подключен выход делителя, вход которого соединен с выходом буферного каскада, подключенного также ко второму входу блока образования модуля вы5 ходного числа .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения слабого сигнала с неизвестной изменяющейся частотой, в него дополнительно вве10 ден блок образования вторых разностей приращений фаз, состоящий .из оперативного сумматора, схем «И» и схемы «НЕ», причем первый вход оперативного сумматора через одну схему «И» подключен к выходу информаци15 онного счетчика, второй вход через последовательно соединенные схему «НЕ» и другую схему «И» — к выходу, информационного счетчика, выход оперативного сумматора подключен ко входу блока образования модуля вы20 ходного числа, а вторые входы схем «И» подключены к выходу буферного каскада.