Аналоговый накопитель

 

(72) Автор изобретения

А. В. Ульянов (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВЫЙ НАКОПИТЕЛЪ

Изобретение относится к аналоговым ЗУ и радиолокации и предназначено для накопления импульсов сигнала на фоне шума, оно может быть использовано для зашиты радиолокационных станций (РЛС) от несинхронных импуль5 сных помех.

Известны различные аналоговые устройства когерентного и некогерентного накопления импульсов.

Из когерентных накопителей одним иэ наиболее перспективных представляется рециркулятор на линии задержки с частотным сдвигом в цепи обратной связи. В таком козерентном накопителе суммируются по амплитуде импульсы сигнала с различными доалеров}5 скими сдвигами частоты (1).

Однако устройства когерентного накопления предъявляют жесткие требования к стабильности приемо-передающей аппаратуры. Для нормальной работы накопителя на рециркулято20 ре со сдвигом частоты необходимо, чтобы набег фазы колебаний сдвигающего гетеродина за период повторения накапливаемых импульсов (время задержки в линии) был кратен 360 . Практически зто требование выполняется применением цепи синхронизации или автоподстройкн, существенно усложняющей накопитель, Среди некогерентных аналоговых накопителей наибольшее распространение нашли накопители с динамической памятью на ультразвуковых линиях задержки (УЛЗ). Для переноса спектра сигнала в полосу пропускания

УЛЗ применяется модуляция сигнала с помощью гетеродина. После задержки сигнал детектируется (2) .

Сравнительный анализ известных устройств некогерентного накопителя с амплитудной частотой и фазовой модуляцией позволяет сделать следующие выводы: требования к полосе процускания цепи обратной связи являются наиболее жесткими при частотной модуляции и наименее жесткими при амплитудной модуляции несущей; с точки зрения отабильности коэффициента усиления элементов, кольца рециркулятора худшим является накопитель с амплитудной модуляцией; наиболее сложной является схема накопителя с частотной моду.

3 907585 ляцией; наибольшая эффективность всех перечисленных выше некогерентных накопителей, оцениваемая отношением сигнал/шум на выходе, достигается при определенном коэффициенте передачи петли обратной связи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналоговый накопитель, содержащий два детектора, сумматор, умножитель (модулятор), гетеродин и линию задержки. Наличие умножителя в цепи щ обратной связи обусловлено использованием в качестве элемента памяти ультразвуковой линии задержки. Видеоимпульсы сигнала длительностью т„с выхода первого детектора поступают через сумматор на модулятор. В мо.1 дуляторе сигнал переносится с помощью гетеродина на рабочую частоту УЛЗ. После задержки в ней на период повторения Т сигнал переносится детектором снова на видеочастоту.

В результате многократной задержки и сложения с последующими импульсами пачки сигнала осуществляется накопление видеоимпульсов сигнала в сумматоре (3).

Основными недостатками известного накопителя являются жесткие требования к стабилыгости элементов схемы, а также наличие потерь в отношении сигнал/шум, вызванное отличием формы огибающей импульсной характеристики и огибающей пачки сигнала.

Первый недостаток обусловлен необходимостью постоянства коэффициента усиления в цепи обратной связи. Как показано в источнике (1), лаже небольцгое увеличение коэффициента усиления одного из усилителей, ком. иенсируюших ослабление сигнала в УЛЗ. мо35 жст наруи ить условия устойчивости и вызвать самовозбужденне. Уменьшение же коэффициента передачи одного нз элементов накопителя может привести к резкому падению выигрыша, т.е. к снижению его эффективнос40 тн. Так, например, если это уменьшение вызовет изменение коэффициента передачи цепи обратной связи с 095 до 09, т.е. всего на

5,8%, то максимальный выигрыш упадет с

39 до 19, т.е. более, чем вдвое.

Если первый недостаток известного накопителя может быть еше ослаблен за счет автоматической регулировки усиления в пепи обратной связи, что существенно усложняет схему, то второй его недостаток в данной схеме практически неустраним. Огибающая импульсной характеристики накопителя имеет зксионенциальную форму, а огибающая пачки полезного сигнала совпадает c формой диаграммы направленности РЛС. Как известно, это несовпадение приводит к несогласованной фильтрации сигнала, т,е. к потерям в отношении сигнал, шум на выходе накопителя.

Цель изобретения -- повышение помехоустойчивости накопителя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговый накопитель, содержащий сумматор, накопительный элемент, например элемент задержки, генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом умножителя частоты, детектор, введены высокочастотный фильтр, фазосдвигатель и низкочастотный фильтр, выход которого является выходом накопителя, выход детектора соединен с входом низкочастотного фильтра, вход фазосдвигателя и первый вход сумматора являются входом накопителя, второй вход сумматора соединен с выходом фазосдвигателя, выход сумматора соединен с входом высокочастотного фильтра, выхоз) которого соединен с входом детектора и с входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу умножителя частоты, выход которого соединен с третьим входом сумматора.

На чертеже изображена функциональная схе. ма предлагаемого накопителя.

Накопитель содержит детектор 1, сумматор, умиожитель 3 частоты, генератор 4 высокой частоты, элемент 5 задержки, высокочастотный фильтр 6, низкочастотный фильтр 7 и фазосдвигатель 8. Гумматор 2, высокочастотный фильтр 6, генератор высокой частоты 4> умиожитель частоты 3 и элемент задержки 5 образуют рециркулятор.

Предлагаемый накопитель функционирует следующим образом.

Гигиал с выхода усилителя промежуточной частоты (УПЧ) подается на сумматор непосредственио на радиочастоте (а ие через детектор, как в известном). При этом отпадает необходимость двойного переноса спектра сигнала с видеочастоты иа радио, а затем вновь на вндеочастоту, как это делается в известном.

Кроме того, в предлагаемом накопителе появляется возможность испольэовать умножнтель и гетеролин для сдв и а сигнала но ча стоте и римерно на ширину сЪектра одиночного импульса 5f . Такой сдвиг производится в цепи обратной связи рециркуинтора за сче| выбора частоты Я . гетеродииа, равной .". = 2я 5f .

Разнос пь частоте импульсов пачки сигнала и совмещение их во времени позволяют осуществить согласованную фильтрацию импульсов пачки. Действительно, благодаря включению в цепь рециркулятора высокочастотного фильтра, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) которого может быть легко согласована с формой огибающей пачки сигнала, на выходе рециркулятора (на выходе фильтра 6) получается взвешенная сумма палиоимпульсов и

О (т) = g d, V (t), (со (+ К1 )т ,=о р, ) + м((ы + iB<)t, )

907585 где d, 35

5 — весовые коэффициенты, определяемые формой АЧХ высокочастотного фильтра 6;

О (t) — амплитуда i-ro импульса на вхо1 де сумматора 2; 5 — начальная фаза i-го импульса на выходе УПЧ.

Суммирование производится в течение длительности импульса t „= 1/М . Разнос каждого из импульсов суммы по спектру на ве- 10 личину юг = 2я. М приводит к тому, что в сумматоре 2 радиоимпульсы оказываются ортогоналънымн, т.е. не взаимодействуют точно так же, как не взаимодействуют два импульса длительностью t<, рассбвмещенные по времени не менее, чем на

Таким образом, роль рециркулятора со сдвигом частоты состоит в том, чтобы совместить во времени ортогоиаяьные импульсы пачки и придать им вес, соответствующий весу импульсов в пачке.

С выхода фильтра 6 напряжение U (t) подается на вход детектора 1. При квадратичном детектировании каждое из слагаемых суммы возводится в квадрат. Фильтр детектора 1 э5 не пропускает составляющие низкой частоты

Юг/2. При этом, благодаря фазосдвигателю 8, огибающая каждого импульса на выходе фильтра 6 не зависит от его начальной фазы

11 (t) = d2 „V2 (t) (сов ((ы +;P„)t+

+Ф,) sin ((Mo+ )т+Ф,)) =dt V (, Поэтому на выходе низкочастотного фильтра 7 выделяется напряжение

U (t) = 1 Х d ...V .(t)

Ф 210 !

Это напряжение отличается от напряжения на выходе известного накопителя только значениями весовых коэффициентов d; котог рые в известном уменьшаются по экспоненци40 альному закону, а в цредлагаемом накопителе соответствуют форме пачки радноимпульсов.

Таким образом, в предлагаемом накопителе обеспечивается большое отношение сигнал/

/шум, чем в известных. в которых весовые

45 коэффициенты не согласованы с формои пачки.

Одновременно, благодаря частотному сдвигу сигнала, в предлагаемом накопителе существенно снижаются требования к стабильности коэффициента усиления элементов цепи об- 50 ратной связи. Действительно, полоса пропуска6 ния П рециркулятора ограничена, Частотный сдвиг импульсов генератора 4 приводит к тому, что количество N импульсов суммыограничено величиной N = П/Ь,. Остальные имнульсы не попадают в полосу пропускания рециркулятора. В результате этого значительные изменения коэффициента усиления его элементов (при наличии частотного сдвига) не нарушают устойчивой работы рециркулятора.

В предложенном накопителе нет необходимости в использовании цепей синхронизации нли автоподстройки генератора 4, характерных для когерентного накопителя, так как интегрирование совмещенных во времени импульсов происход3гт в фильтре нижних частот после детектора, т.е. беэ учета начальных фаэ.

Формула изобретения

Аналоговый накопитель, содержащий сумматор, накопительный элемент, например элемент задержки. генератор высокой частоты, выход которого соединен с первым входом умножителя частоты, детектор, о т л и ч аю шийся тем. что, с целью повышения помехоустойчивости накопителя, в него введены высокочастотный фильтр, фаэосдвигатель и низкочастотный фильтр, выход которого является выходом накопителя. выход детектора соединен с входом низкочастотного фильтра, вход фазосдвигателя и первый вход сумматора являются входом накопителя, второй вход сумматора соединен с выходом фазосдвнгателя, выход сумматора соединен с входом высокочастотного фильтра, выход которого соединен с входом детектора и с входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу умножителя частоты, выход которого соединен с третьим входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лезин Ю. С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. "Накопитель с экспоненциально весовой функцией". М., "Советское радио", 1969.

2. Патент США 11 320l705, кл. 6 l l С 27/00, опублик. 1965.

3. Труды РКИИГА им. Ленинского комсомола. Вып. 186, Рига, 1971, с. 61 (прототип).

907585

Типаж 624 Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 601/60

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

Составитель А. Воронин

Редактор В. Лазаренко Техред Е. Харитончик Корректор М. Коста