Частотно-временной дискриминатор

 

ОП ИСАН И Е (п>995041

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцмапистических республик

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. свищ-ву (22) Заявлено 03. 03. 81 (21) 3254515/18-09 (Sl)M. Кл.

G 01 S 13/66 с присоединением заявки ¹

Гесударстаеккый кюэтитат (23) П риоритет

Опубликовано 07. 02. 83. Бюллетень № 5 пе деизм кэобретеккй и аткрытнй (53) УДК 621. 396. ..96(088.8)

Дата опубликования описания 09.02,83 ;Ф,, Б.Г. Мельников, В.И. Андриано yQ.В.: ФрЫ(ов, j

С (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО" ВРЕМЕННОЙ ДИСКРИМИНАТОР

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в следящих измерителях дальности и скорости, входящих в радиолокационные станции с частотно-модулированным сигна5 лом с нечетным законом частотной модуляции (линейным, кубическим и т.п.) для формирования сигналов рассогласования по частоте и задержке при на. личии помех, обусловленных собственными шумами приемника.

Известен частотно" временной дискриминатор, содержащий блок опорных сигналов, частотный и временной дискриминаторы, первые входы которых соединены между собой, второй, третий и четвертый входы частотного дискриминатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, второй, тре- эп тий и четвертый входы временного дискриминатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причем час

2 тотный и временной дискриминаторы содержат первый, второй и третий корре" ляторы, первый и второй фазовые де" текторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый фазовый детектор соединен с первым входом.делителя, вь|ход второго коррелятора через второй фазовый детектор соединен с вторым входом делителя, а выход третьего коррелятора соеди-. нен с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, первым входом частотного и временного дискриминаторов являются соединенные между собой первые входы всех корреляторов данного дискриминатора, вторым, третьим и четвертым входами частот« ного и временного дискриминаторов со" ответственно являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а вы" ходом частотного и временного дискриминаторов является выход делителя данного дискриминатора f1).

3 99504

Однако известное устройство имеет низкую точность оценки частоты и за" держки частотно-модулированных сигналов с нечетным законом частотной модуляции, что обусловлено наличием взаимной зависимости между частотой и задержкой при использовании зондирующих радиосигналов указанного вида.

Цель изобретения - увеличение точности совместной оценки частоты и 10 задержки частотно-модулированных сиг" налов с нечетным законом частотной модуляции °

Поставленная цель достигается тем, 15 что в частотно-временной дискриминатор, содержащий блок опорных сигна", лов, частотный и временной дискриминаторы, первые входы которых соединены между собой„ второй, третий и четвертый входы частотного дискримииа натора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, второй, третий и четвертый входы временного дискри25 минатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причем частотный и временной дискриминаторы содержат первый, второй и третий корреляторы, первый и второй фазовые де30 текторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый фазовый детектор соединен с первым входом делителя, выход второго коррелятора через второй фазовый детектор соеди" нен с вторым входом делителя, а вы-" ход третьего коррелятора соединен с

1 вторыми входами первого и второго фазовых детектора, первым входом частотного и временного дискриминаторов являются соединенные между собой пер" вые входы всех корреляторов данного дискриминатора, вторым, третьим и четвертым входами частотного и временного дискриминаторов соответствен- 15 но являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а выходом частотного и временного дискриминаторов является выход делителя данного дискриминатора, введены последовательно включенные коррелятор и функциональный преобразователь, последовательно включенные первый управляе", мый усилитель, первый блок сложения и первый усилитель и последователь" но включенные второй управляемый уси" литель, второй блок сложения и вто1 4 рой усилитель, причем вход коррелятора соединен с первыми входами частотного и временного дискриминаторов, выход функционал ьного преобразователя соединен с управляющими входами, первого и второго управляемых усилителей, седьмой выход блока опорных сигналов соединен с вторым входом коррелятора, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом первого блока сложения, выход временного дискриминатора соединен с вторым входом второго блока сложения. аопопнительный яыхоа частотного лискриминвтора соединен с сигнальным входом второго управляемого усилителя, дополнительный выход временного дискриминатора соединен с сигнальным входом первого управляемого усилите" ля, при этом дополнительным выходом частотного и временного дискриминаторов является выход первого фазового детектора данного дискриминатора.

На фиг. 1 приведена структурная электр ическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 а,б,в.- структурные электрические схемы соответственно коррелятора, формирователя производной опорного линейно-частотномодулированного { ЛЧМ ) сигнала по задержке и формирователя второй смешанной производной опорного ЛЧИ сигнала по частоте и задержке; на фиг. 3 « эпюры, поясняющие работу предложенного устройства.

Частотно-временной дискриминатор содержит блок 1 опорных сигналов, временной дискриминатор 2, частотный дискриминатор 3, коррелятор 4, функциональный преобразователь, первый и второй управляемые усилители 6 и 7, первый и второй блоки 8 и 9 сложения, первый и второй усилители 10 и 11, а временной и частотный дискриминаторы 2 и 3 содержат (каждый) первый, второй и третий корреляторы 12-14, первый и второй фазовые детекторы 15 и 16 и делитель 17.

Частотно-временной дискриминатор работает следующим образом.

Принятый радиосигнал (фиг. 3) поступает на первые входы временного и частотного дискриминаторов 2 и 3 и первый вход коррелятора 4. Центральная частота спектра сигнала U< смещена относительно своего номинального значения 1„ на допплеровский сдвиг Fp (t) и р еНа 1 пР fnpo+ A(t

5 99504

Во временном дискриминаторе Z на" пряжение О . поступает на первые входы первого, второго и третьего корре" ляторов 12-14, (фиг. 2а), содержа-. щих, смеситель 18 и полосовой рильтр 19,3 настроенный на частоту f594 = -fï Ф1г, где 1 - частота опорного напряже0ния .

Г

На второй вход третьего коррелято ра 14 поступает опорное напряжение

U, которое имеет тот же закон иоду- . 0 ляции, что и сигнал U<, и задержано на интервал, равный оценке задержки р(1). Центральная частота напряжения

Uq p»» E<= + «„+Fbi) где F>(4оценка допплеровского смещения принимаемого сигнала. На выходе третьего коррелятора 14 временного дискриминатора 2 формируется напряжение 03. (фиг. 3), представляющее собой свертку во времени сигналов U< и Ц . СверФ у( нутый импульс заполнен частотой*, =

= пр-%Г = 4Р1+сГГФЬ), где сВФ(О- погрешность оценки допплеровского смещения частоты.

На второй вход первого коррелятора 12 временного дискриминатора 2 с четвертого выхода блока 1 опорных сигналов подается опорное напряжение

U (фиг, 3 U4 tgU tâ,+ ) /d ý кото 3Q рое представляет со3ой первую произ" водную по оценке времени задержки сиги ала Ц и формируется с помощью формирователя (фиг. 2б), содержащего линию 20 задержки и блок 21 вычита33 ния. На выходе первого коррелятора 12 формируется напряжение Ц (Фиг. 3) представляющее собой свертку по времени сигналов Ц и Ц . Свернутый

1 импульс заполнен частотои fäð =

- г с той же начальной Фазой, что и напряжение U . Напряжения Ц3 и Ц поступают на. соответствующие входы первого фазового детектора l5 временного дискриминатора 2, в котором осуществляется синхронное детектирование синфазных сигналов 0 и Ц

На выходе первого фазового детектора 15 формируется видеонапряжение Ug (фиг. 3), величина и знак которого определяются погрешностью оценки задержки О g . На второй вход второго коррелятора 13 временного дискриминатора 2 с пятого выхода блока 1 опорных сигналов поступает опорное напряжение U7 = d U /t, ю /d (Фиг. 3), которое представляет собой вторую про- изводную по оценке времени задержки

t сигнала U, комплексно сопряжен"

1 б ного с зондирующим сигналом и может быть реализовано каскадным включением двух Формирователей.(фиг. 2б),. На выходе коррелятора 13 временного дискриминатора 2 формируется напряжение () (фиг. 3 1, представляющее собой свертку во времени сигналов 11, и 0.,.

Свернутый импульс заполнен частотойс той же начальной фазой, «qp r что и напряжение ц .

Напряжения Ц и Ц поступают на соответствующие входы второго фазового детектора 16 временного дискриминатора 2, который осуществляет синхронное детектирование синфазных сигна-лов U и 0 . На выходе второго Фазового детектора 16 временного дискриминатора 2 выделяется видеонапряжение Оо (Фиг. 3)

В частотном дискриминаторе 3 напряжение Ц поступает на первые входы первого, второго и третьего корреля" . торов 12-14 (Фиг. 2а). Опорное напря" жение 0 (Фиг. 3 ) поступает на второй вход третьего коррелятора 14, на выходе которого формируется напряжение. (Фиг. 3), представляющее собой

М свертку по спектру сигналов U и И

<о

Свернутый сигнал U«является гармоI ническим колебанием с частотой fop =

Опорное напряжение U<<-= лр „г ° „

= dU (g) Jgg с первого выхода бло-.

<о ка 1 опорных сигналов поступает на второй вход первого коррелятора 12, на выходе которого формируется сигнал с той же структурой, что и 0„„, но отличающийся начальной фазой, когерентно связанной с фазой сигнала Ц

Опорное напряжение Ц = д0 (д)/dP, где g - оценка текущего значения фазы (допплеровского смещения частоты) принимаемого сигнала U с второго вы" хода блока l опорных сигналов, посту" пает на второй вход второго корреля" тора 13, на выходе которого формирует" ся сигнал с той же структурой, что и U, но отличающийся начальной фазой, 2 когерентно связанной с фазой сигнала 0 . Напряжения с выхода первого и третьего корреляторов 12 и 14 час" л тотного дискриминатора 3 подаются на соответствующие, входы первого фаэово" го детектора 15, на выходе которого выделяется видеонапряжение U< (фиг. 3), значение которого зависит от рассогласования по фазе между указанными сигналами. Напряжения с выходов второго и третьего корреляторов 13 и 14 час"

Р9504 тотного дискриминатора 3 поступают на соответствующие входы второго Фазового детектора 16, на выходе которого формируется видеонапряжение.-Ц, зависящее от рассогласования по фазе меж" ду поступающими на этот детектдр сигналами. На выходе делителя 17 частотного дискриминатора 3 формируется .дискриминационная характеристика U (Фиг. 3) °

На второй вход коррелятора 4 пода" ется опорное напряжение U >

=d 0 ()ОЮ с1&(фиг, 3), которое может быть сформировано с помощью формирова« теля (фиг. 28), содержащего линию 22 задержки, блок 23 вычитания, усилитель 24 и фазовращатель 25 на 90

Полосовой фильтр 19 (фиг, 2с1) коррелятора настраивается на видеосигнал, так как частота принимаемого и опорного сигналов для коррелятора 4 одинаковы. Значение сигнала на выходе коррелятора 4 зависит от рассогла» сования по задержке опорного сигнала

4 относительно принимаемого при различных погрешноСтях оценки допплеровского сдвига сигналаД 3 (t) (напряжение О, фиг. 3) и от рассогласования по оценке. допплеровского сдвига опор30 ного сигнала относительно принимаемого при различных погрешностях оценки задержки д <- (напряжение О,, фиг.3).

Напряжение Х, с выхода коррелятора 13 с помощью функционального пре-; образователя 5 приводится к виду

J) Х

Значение нормированного коэффи"

2ЕХ циента корреляции между параметрами сигнала Г и» зависит от конкретного вида сигнала и определяется зара40 нее до начала измерения. Напряжение

J) 2. определяет коэффициент передачи

Zft перво го и второго упр а вляемых усилителей 6 и 7, которые регулируют уровен ь си гнала с выхода пер вых фазовых детекторов 15 временного и частотного дискриминаторов 2 и 3 в зависимос" ти от корреляционных свойств параметров г и $ зондирующего сигнала, Сигнал с выхода второго управляемого уси" лителя 7 корректирует с помощью второго блока 9 сложения сигнал временного рассогласования с выхода временно-, го дискриминатора 2 на величину

y Z (7 <,à сигнал с выхода первого управляемого усилителя 6 корректирует с помощью первого блока 8 сложения

1 8 сигнал частотного рассогласования с выхода частотного дискриминатора 3 на величину Л /у . Выходные сигна" лы первого и второго блоков.8 и 9

4 сложения усиливаются в A = „ раз с помощью первого и второго усилителей 10 и 11 и являются выходными сигналами частотно-временного дискриминатора, Сравнительный анализ известного и предложенного .устройств показал, что использование предложенного устройства позволяет увеличить точность совместной оценки частоты и задержки частотно-модулированных сигналов с нечетным законом частотной модуляции на величину Ы-- =(9 J3-g )(I2,)

), соответственно.

Формула изобретения

Частотно-временной дискриминатор, ° содержащий блок опорных сигналов, частотный и временной дискриминаторы, первые входы которых соединены между собой, второй, третий и четвертый входы частотного дискриминатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока опорных сигналов, второй, третий и четвертый входы временного дискриминатора соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока опорных сигналов, причем частотный и временной дискриминаторы содержат первый, второй и третий корреляторы, первый и второй фазовые детекторы и делитель, при этом выход первого коррелятора через первый Фазовый детектор соединен с первым входом делителя, выход второго коррелятора через второй фазовый детектор соединен с вторым входом делителя, а выход третьего коррелятора соединен с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, первым входом частотного и временного дискриминаторов яв" ляются соединенные между собой первые входы всех корреляторов данного дискриминатораа, вторым, третьим и четвертым входами частотного и временного дискриминаторов соответственно являются вторые входы первого, второго и третьего корреляторов данного дискриминатора, а выходом частотного и временного дискриминаторов является Bbl» ход делителя данного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности совместной оценки частоты и задержки частотно-модулированных сигналов с нечетным законом частотной модуляции, в . него введены последовательно включенные коррелятор и функциональный преобразователь, последовательно включенные первый управляемый усилитель, первый блок сложвния и первый усилитель, и последовательно включенные второй управляемый усилитель, второй блок сложения и второй усилитель, причем вход коррелятора соединен с первыми входами частотного и временного дискриминаторов, выход функционального преобразователя соединен с управляющими входами первого и второго управляемых, усилителей, седьмой 20 выход блока-опорных сигналов соединен с вторым входом коррелятора, выход

1 10 частотного дискриминатора соединен с вторым входом первого блока сложения, выход временного дискриминатора соединен -с вторым входом второго блока сложения, дополнительный выход частотного дискриминатора соединен с сигнальным входом второго управляемого усилителя, дополнительный выход временного дискриминатора соединен с сигнальным входом первого управлеемоt.o.усилителя, при этом дополнительным выходом частотного и временного дискриминаторов является выход первого фазового детектора данного дискриминатора.

Источники информации, при няне во внимание при з кспер тиэе

1, Теоретические основы радиола" кации. Под ред. В,Е. Дулевича, И., "Советское радио", 1978, -с. 295, рис, 10.4 А (прототип).

995041

Составитель В. Иванов

Редактор А. Шишкина Text@ А.Бабинец . рр р

Ко екто В. Б тяга .

Заказ 63С/31 Тираж 706 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11/0)5 Москва Ж-Я Раушская на . д. Д б .ЙД

Филиал Illlll "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, Г