RU2165627C1 - Doppler phase-meter of multifrequency signals - Google Patents

Doppler phase-meter of multifrequency signals Download PDF

Info

Publication number
RU2165627C1
RU2165627C1 RU2000101967A RU2000101967A RU2165627C1 RU 2165627 C1 RU2165627 C1 RU 2165627C1 RU 2000101967 A RU2000101967 A RU 2000101967A RU 2000101967 A RU2000101967 A RU 2000101967A RU 2165627 C1 RU2165627 C1 RU 2165627C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
unit
inputs
channel
outputs
Prior art date
Application number
RU2000101967A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.И. Попов
А.Г. Белокрылов
Original Assignee
Рязанская государственная радиотехническая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рязанская государственная радиотехническая академия filed Critical Рязанская государственная радиотехническая академия
Priority to RU2000101967A priority Critical patent/RU2165627C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2165627C1 publication Critical patent/RU2165627C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of radial velocity of object in multifrequency radars of simultaneous radiation, radiolocation and navigation systems for unambiguous determination of Doppler velocity. SUBSTANCE: Doppler phase-meter of multifrequency signals has two frequency channels which process initial readings on basis of units of delay, complex ganging, complex multiplication, averaging and modulus computation, circuit computing evaluation of Doppler velocity on basis of units computing phase, correction of measurement limits connected in series and of additional multiplier and two circuits of integration of frequency channels on basis of additional adder and additional complex multiplier together with unit of complex ganging whose usage makes it feasible to raise detection efficiency and to ensure required range of unambiguously measured Doppler velocities which is technical result of invention. EFFECT: raised detection efficiency and ensured range of unambiguously measured Doppler velocities. 10 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения разности доплеровских набегов фаз (радиальной скорости объекта) многочастотных радиоимпульсных периодических сигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного определения доплеровской скорости. The invention relates to measuring technique and is intended for measuring the difference of Doppler phase incursions (radial velocity of an object) of multi-frequency radio-pulse periodic signals against a background of noise; can be used in radar and navigation systems to uniquely determine the Doppler speed.

Известен фазометр среднего значения набега фазы [1], содержащий последовательно соединенные фазометр мгновенного значения, блок памяти, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом фазометра мгновенного значения, блок свертки, тригонометрический преобразователь, два выхода которого соединены с двумя одинаковыми каналами, состоящими из последовательно соединенных перемножителя и блока усреднения, выходы блока усреднения каждого канала соединены с соответствующими входами блока вычисления фазы, вторые входы перемножителя через блок вычисления модуля соединены со входом фазометра мгновенного значения, являющимся входом устройства. Однако данное устройство из-за двойного тригонометрического преобразования обладает большой аппаратурной погрешностью, имеет малые пределы измерения фазы [-π/2;π/2].
Известен также фазометр [2], содержащий два сумматора, входы которых являются входами фазометра, к ним также подключены детекторы огибающих, выходы сумматоров соединены через последовательно включенные усилители с АРУ, линии задержки и ключи со вторыми входами сумматоров, вторые входы ключей соединены с выходами детекторов огибающих, а вторые входы усилителей с АРУ подключены к выходам источника опорных напряжений, выходы сумматоров соединены со входами смесителей, выходы которых через последовательно соединенные фильтры нижних частот и избирательные усилители подключены ко входам фазоиндикатора, выход одного из фильтров нижних частот соединен со входом системы ФАПЧ, выходы которой соединены со вторыми входами смесителей. Однако данное устройство имеет низкую точность измерения и, кроме того, из-за наличия в нем системы ФАПЧ обладает повышенной инерционностью.
Known phase meter of the average phase incursion value [1], containing series-connected instantaneous phase meter, memory unit, subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the instantaneous phase meter, convolution unit, trigonometric converter, two outputs of which are connected to two identical channels consisting of connected in series multiplier and averaging unit, the outputs of the averaging unit of each channel are connected to the corresponding inputs of the phase calculation unit, the second inputs of the multiplier h Through the module calculation unit, they are connected to the input of the instantaneous phase meter, which is the input of the device. However, this device, due to the double trigonometric transformation, has a large hardware error and has small measurement limits for the phase [-π / 2; π / 2].
Also known is a phase meter [2], which contains two adders, the inputs of which are the inputs of the phase meter, envelope detectors are also connected to them, the outputs of the adders are connected through series-connected amplifiers with AGCs, delay lines and keys with the second inputs of the adders, the second inputs of the keys are connected to the outputs of the detectors envelopes, and the second inputs of the amplifiers with AGC are connected to the outputs of the reference voltage source, the outputs of the adders are connected to the inputs of the mixers, the outputs of which are through series-connected low-pass filters and selective amplifiers are connected to the inputs of the phase indicator, the output of one of the low-pass filters is connected to the input of the PLL system, the outputs of which are connected to the second inputs of the mixers. However, this device has low measurement accuracy and, in addition, due to the presence of a PLL in it, it has increased inertia.

Наиболее близким к изобретению является фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов [3], выбранный в качестве прототипа, содержащий блок задержки, выходы которого соединены со входами блока комплексного сопряжения (на основе инвертора), выходы которого соединены со вторыми входами блока комплексного умножения, первые входы которого объединены со входами блока задержки, являющимися входами фазометра, выходы блока комплексного умножения соединены со входами блока усреднения, выходы которого соединены со входами блока вычисления модуля и входами блока вычисления фазы, а также со вторыми входами блока коррекции пределов измерения, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления фазы; выход блока коррекции пределов измерения соединен со входом ключа, управляющий вход которого подключен через пороговый блок к выходу блока вычисления модуля, второй вход порогового блока соединен с выходом блока памяти. Однако данное устройство обладает невысокой эффективностью обнаружения и ограниченным диапазоном измерения доплеровской (радиальной) скорости. Closest to the invention is a phase meter of the Doppler phase advance of radio pulse signals [3], selected as a prototype, containing a delay unit, the outputs of which are connected to the inputs of the complex conjugation unit (based on an inverter), the outputs of which are connected to the second inputs of the complex multiplication block, the first inputs which are combined with the inputs of the delay unit, which are the inputs of the phase meter, the outputs of the complex multiplication unit are connected to the inputs of the averaging unit, the outputs of which are connected to the inputs of the unit the numbers of the module and the inputs of the phase calculation unit, as well as with the second inputs of the measurement range correction unit, the first input of which is connected to the output of the phase calculation unit; the output of the block for correction of the limits of measurement is connected to the input of the key, the control input of which is connected through the threshold block to the output of the unit for calculating the module, the second input of the threshold block is connected to the output of the memory block. However, this device has a low detection efficiency and a limited measurement range of Doppler (radial) speed.

Задачей, решаемой в изобретении, является повышение эффективности обнаружения и расширение диапазона однозначно измеряемых радиальных скоростей. The problem solved in the invention is to increase the detection efficiency and expand the range of uniquely measured radial velocities.

Для решения поставленной задачи в доплеровский фазометр многочастотных сигналов, содержащий I-й канал, блок памяти, пороговый блок, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, ключ и синхрогенератор, причем I-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения и блока вычисления модуля, введены дополнительно II-й канал, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный блок умножения, дополнительный блок памяти, дополнительный сумматор, причем II-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения и блока вычисления модуля. To solve the problem, a Doppler phase meter of multi-frequency signals containing the I-th channel, a memory block, a threshold block, a phase calculation block, a block for correcting the measurement limits, a key and a clock generator, the I-th channel consists of a delay block, a complex pairing block, a block complex multiplication, averaging unit and module calculation unit, the 2nd channel, an additional complex conjugation unit, an additional complex multiplication unit, an additional multiplication unit, an additional memory block are introduced , an additional adder, and the 2nd channel consists of a delay block, a complex conjugation block, a complex multiplication block, an averaging block, and a module calculation block.

Дополнительные блоки, введенные в предлагаемое устройство, являются известными. Так, соединенные вместе блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения и блок вычисления модуля, составляющие I-й (II-й) канал, совместно с пороговым блоком образуют инвариантную систему обработки радиосигналов и применяются для их обнаружения, однако неизвестно совместное применение I-го и II-го каналов, объединенных дополнительным сумматором. Новыми являются связи между блоком дополнительного комплексного умножения и блоком дополнительного комплексного сопряжения, связи между блоком усреднения I-го канала и блоком дополнительного комплексного умножения, связи между блоком дополнительного комплексного сопряжения и блоком усреднения II-го канала, связи между блоком дополнительного комплексного умножения и блоками вычисления фазы и коррекции пределов измерения, а также связи между дополнительным блоком умножения и блоком коррекции пределов измерения, что обеспечивает повышение эффективности обнаружения и расширение диапазона однозначно измеряемых радиальных скоростей. Связи между синхрогенератором и всеми блоками доплеровского фазометра многочастотных сигналов обеспечивают согласованную обработку многочастотной последовательности радиоимпульсов. Additional blocks introduced into the proposed device are known. Thus, the delay unit, the complex conjugation unit, the complex multiplication unit, the averaging unit, and the module calculation unit that make up the I (II) channel, connected together with the threshold block form an invariant system for processing radio signals and are used to detect them, but it is not known combined use of the 1st and 2nd channels, combined by an additional adder. New are the links between the block of additional complex multiplication and the block of additional complex conjugation, the connection between the block of averaging of the 1st channel and the block of additional complex multiplication, the connection between the block of additional complex conjugation and the block of averaging of the 2nd channel, the connection between the block of additional complex multiplication and blocks calculation of the phase and correction of the limits of measurement, as well as the relationship between the additional unit of multiplication and the block of correction of the limits of measurement, which provides ix detection efficiency and range extension unambiguously measured radial velocity. Communications between the clock and all blocks of the Doppler phase meter of multi-frequency signals provide consistent processing of the multi-frequency sequence of radio pulses.

Сравнение с техническими характеристиками, известными из опубликованных источников информации, показывает, что заявляемое решение обладает новизной и имеет изобретательский уровень. Comparison with the technical characteristics known from published sources of information shows that the claimed solution has novelty and has an inventive step.

Заявляемое решение носит технический характер, осуществимо, воспроизводимо и, следовательно, является промышленно применимым. The claimed solution is technical in nature, feasible, reproducible and, therefore, is industrially applicable.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема доплеровского фазометра многочастотных сигналов; на фиг. 2 - блока задержки; на фиг. 3 - блока комплексного сопряжения; на фиг. 4 - блока комплексного умножения; на фиг. 5 - блока усреднения; на фиг. 6 - блока вычисления модуля; на фиг. 7 - блока вычисления фазы; на фиг. 8 - блока коррекции пределов измерения; на фиг. 9 - блока присвоения знака; на фиг. 10 изображены характеристики обнаружения прототипа и предложенного устройства. In FIG. 1 is a structural electrical diagram of a Doppler phase meter of multi-frequency signals; in FIG. 2 - delay unit; in FIG. 3 - block complex conjugation; in FIG. 4 - block complex multiplication; in FIG. 5 - averaging unit; in FIG. 6 - module calculation unit; in FIG. 7 - phase calculation unit; in FIG. 8 - block correction of measurement limits; in FIG. 9 - block assignment of a sign; in FIG. 10 shows the detection characteristics of the prototype and the proposed device.

Доплеровский фазометр многочастотных сигналов содержит два канала (I-й, II-й), каждый из которых включает блок 1 задержки, блок 2 комплексного сопряжения, блока 3 комплексного умножения, блок 4 усреднения и блок 5 вычисления модуля, при этом выходы блока 1 задержки соединены со входами блока 2 комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока 3 комплексного умножения, выходы которого соединены со входами блока 4 усреднения, выходы которого соединены со входами блока 5 вычисления модуля, входами I-го (II-го) канала являются объединенные между собой одноименные входы блока 1 задержки и вторые входы блока 3 комплексного умножения, а первыми и вторым выходами I-го (II-го) канала являются соответственно выходы блока 4 усреднения и выход блока 5 вычисления модуля, блок 6 вычисления фазы, блок 7 коррекции пределов измерения, ключ 8, пороговый блок 9, блок 10 памяти, синхрогенератор 11, дополнительный блок 12 комплексного сопряжения, дополнительный блок 13 комплексного умножения, дополнительный блок 14 умножения, дополнительный блок 15 памяти, дополнительный сумматор 16. The Doppler phase meter of multi-frequency signals contains two channels (I-I, II-I), each of which includes a delay unit 1, complex conjugation unit 2, complex multiplication unit 3, averaging unit 4 and module calculation unit 5, while the outputs of delay unit 1 connected to the inputs of the complex conjugation unit 2, the outputs of which are connected to the first inputs of the complex multiplication unit 3, the outputs of which are connected to the inputs of the averaging unit 4, the outputs of which are connected to the inputs of the module calculation unit 5, the inputs of the I (II) channel are The interconnected inputs of the delay unit 1 and the second inputs of the complex multiplication unit 3 are interconnected, and the first and second outputs of the I (II) channel are respectively the outputs of the averaging unit 4 and the output of the module calculation unit 5, phase calculation unit 6, block 7 correction of measurement limits, key 8, threshold block 9, memory block 10, clock generator 11, additional complex conjugation unit 12, additional complex multiplication unit 13, additional multiplication unit 14, additional memory unit 15, additional adder 16.

Выход блока 6 вычисления фазы соединен с первым входом блока 7 коррекции пределов измерения, управляющий вход ключа 8 соединен с выходом порогового блока 9, первый вход которого соединен с выходом блока 10 памяти, первые выходы II-го канала соединены со входами дополнительного блока 12 комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами дополнительного блока 13 комплексного умножения, вторые входы которого соединены с первыми выходами I-го канала, выходы дополнительного блока 13 комплексного умножения соединены с одноименными входами блока 6 вычисления фазы и вторыми входами блока 7 коррекции пределов измерения, выход которого соединен с первым входом дополнительного блока 14 умножения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного блока 15 памяти, выход дополнительного блока 14 умножения соединен со входом ключа 8, вторые выходы I-го и II-го каналов соединены со входами дополнительного сумматора 16, выход которого соединен со вторым входом порогового блока 9, выход синхрогенератора 11 соединен с синхровходами всех блоков доплеровского фазометра многочастотных сигналов, первыми и вторыми входами которого являются соответственно входы I-го и II-го каналов, а первым и вторым выходами - соответственно выходы ключа 8 и порогового блока 9. The output of the phase calculation unit 6 is connected to the first input of the measurement limits correction unit 7, the control input of the key 8 is connected to the output of the threshold unit 9, the first input of which is connected to the output of the memory unit 10, the first outputs of the second channel are connected to the inputs of the additional complex interface unit 12 the outputs of which are connected to the first inputs of the additional complex multiplication block 13, the second inputs of which are connected to the first outputs of the 1st channel, the outputs of the additional complex multiplication block 13 are connected to the same the inputs of the phase calculation unit 6 and the second inputs of the measurement limits correction unit 7, the output of which is connected to the first input of the additional multiplication unit 14, the second input of which is connected to the output of the additional memory unit 15, the output of the additional multiplication unit 14 is connected to the key 8 input, the second outputs I of the second and second channels are connected to the inputs of the additional adder 16, the output of which is connected to the second input of the threshold unit 9, the output of the clock generator 11 is connected to the clock inputs of all blocks of the Doppler phase meter multipart signals, the first and second inputs of which are the inputs of the 1st and 2nd channels, respectively, and the first and second outputs are the outputs of the key 8 and threshold block 9, respectively.

Блоки 1 задержки (I-го (II-го) канала) содержат две линии задержки 17 на интервал T, входами блоков задержки являются входы линии задержки 17, выходы которых являются выходами блоков задержки. Blocks 1 delay (I-th (II-th) channel) contain two delay lines 17 for the interval T, the inputs of the delay blocks are the inputs of the delay line 17, the outputs of which are the outputs of the delay blocks.

Блок 2 комплексного сопряжения (I-го (II-го) канала) и дополнительный блок 12 комплексного сопряжения содержат инвертор 18, первый вход блока комплексного сопряжения является его первым выходом, вторым входом является вход инвертора 18, выход которого является вторым выходом блока комплексного сопряжения. Block 2 complex conjugation (I-th (II-th) channel) and an additional block 12 complex conjugation comprise an inverter 18, the first input of the complex conjugation block is its first output, the second input is the input of the inverter 18, the output of which is the second output of the complex conjugation block .

Блок 3 комплексного умножения (I-го (II-го) канала) и дополнительный блок 13 комплексного умножения содержат два канала (I, II), каждый из которых включает первый перемножитель 19, последовательно включенные второй перемножитель 20 и сумматор 21, выход первого перемножителя 19 одного канала соединен со вторым входом сумматора 21 другого канала, а первыми и вторыми входами блока комплексного умножения соответственно являются объединенные между собой первые входы первого и второго перемножителей 19, 20 каждого из каналов, объединенные вторые входы вторых перемножителей 20 и объединенные вторые входы первых перемножителей 19, а выходами блока комплексного умножения являются выходы сумматоров 21 каналов. Block 3 complex multiplication (I-th (II-th) channel) and an additional block 13 complex multiplication contain two channels (I, II), each of which includes the first multiplier 19, the second multiplier 20 and the adder 21 connected in series, the output of the first multiplier 19 of one channel is connected to the second input of the adder 21 of the other channel, and the first and second inputs of the complex multiplication block, respectively, are the first inputs of the first and second multipliers 19, 20 of each channel, the combined second inputs of the second second multipliers 20 and the combined second inputs of the first multipliers 19, and the outputs of the complex multiplication block are the outputs of the adders 21 channels.

Блок 4 усреднения I-го (II-го) канала содержит два канала (I, II), каждый из которых состоит из N-1 последовательно включенных линий задержки 22 на интервал T и N-1 сумматоров 23, входами блока усреднения являются объединенные входы первой линии задержки 22 и первого сумматора 23 каждого канала (I, II), а выход K-й (K=2,(M-1)) линии задержки 22 соединен со вторым входом K-го (K=2,(N-1)) сумматора 23 каждого канала (I, II), выходами блока усреднения служат выходы (N-1)-го сумматора. Block 4 averaging of the I (II) channel contains two channels (I, II), each of which consists of N-1 series-connected delay lines 22 to the interval T and N-1 of adders 23, the inputs of the averaging block are the combined inputs the first delay line 22 and the first adder 23 of each channel (I, II), and the output of the Kth (K = 2, (M-1)) delay line 22 is connected to the second input of the Kth (K = 2, (N- 1)) of the adder 23 of each channel (I, II), the outputs of the averaging block are the outputs of the (N-1) -th adder.

Блок 5 вычисления модуля I-го (II-го) канала содержит два блока 24 умножения и сумматор 25, входами блока вычисления модуля являются входы блоков 24 умножения, выходы которых соединены с первым и вторым входами сумматора 25, выход которого является выходом блока вычисления модуля. Block 5 of the calculation module of the I-th (II-th) channel contains two blocks 24 multiplication and an adder 25, the inputs of the block calculation module are the inputs of the blocks 24 multiplication, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the adder 25, the output of which is the output of the module calculation unit .

Блок 6 вычисления фазы содержит последовательно соединенные делитель 26 и функциональный преобразователь 27, входами блока вычисления фазы являются входы делителя 26, а выходами блока вычисления фазы являются выходы функционального преобразователя 27. The phase calculation unit 6 comprises a series-connected divider 26 and a functional converter 27, the inputs of the phase calculation block are the inputs of the divider 26, and the outputs of the phase calculation block are the outputs of the functional converter 27.

Блок 7 коррекции пределов измерения содержит последовательно включенные модульный блок 28, сумматор 29, блок 30 присвоения знака, первый ключ 31, сумматор 32, при этом первый вход блока коррекции пределов измерения через второй ключ 33 соединен со вторым входом сумматора 32, выход блока памяти 34 соединен со вторым входом сумматора 29, третий вход блока коррекции пределов измерения соединен с управляющими входами первого 31 и второго 33 ключей, первый вход блока 30 присвоения знака является вторым входом блока коррекции пределов измерения, выход сумматора 32 является его выходом. Block 7 correction of measurement limits contains sequentially connected modular block 28, adder 29, block 30 of the assignment of the character, the first key 31, adder 32, while the first input of the block correction of the limits of measurement through the second key 33 is connected to the second input of the adder 32, the output of the memory unit 34 connected to the second input of the adder 29, the third input of the block for correcting the limits of measurement is connected to the control inputs of the first 31 and second 33 keys, the first input of the block 30 character is the second input of the block for correcting the limits of measurement, the output is the sum torus 32 is its output.

Блок 30 присвоения знака содержит блоки 35, 38 умножения, блок 36 памяти, ограничитель 37, причем первый вход блока присвоения знака является первым входом блока 35 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 36 памяти, выход блока 35 умножения соединен со входом ограничителя 37, выход которого соединен с первым входом блока 38 умножения, второй вход которого является вторым входом блока присвоения знака, выходом блока присвоения знака служит выход блока 38 умножения. The character assigning unit 30 comprises multiplication units 35, 38, a memory unit 36, a limiter 37, the first input of the character assigning unit being the first input of the multiplying unit 35, the second input of which is connected to the output of the memory unit 36, the output of the multiplying unit 35 is connected to the input of the limiter 37 whose output is connected to the first input of the multiplication unit 38, the second input of which is the second input of the character assignment unit, the output of the character assignment unit is the output of the multiplication unit 38.

Доплеровский фазометр многочастотных сигналов работает следующим образом. The Doppler phase meter of multi-frequency signals operates as follows.

Многочастотный сигнал, состоящий из двух частотных компонент, поступает на вход каждого частотного канала приемника, где последовательно проходит каскады усиления, преобразуется в квадратурных фазовых детекторах в видеочастоту и через аналого-цифровые преобразователи (перечисленные блоки на фиг. 1 не показаны) поступает на входы заявляемого устройства. При этом квадратурные составляющие сигнала в каждом частотном канале описываются в одном элементе разрешения по дальности последовательностью комплексных величин

Figure 00000002

где Uj (k) - j-й отсчет последовательности комплексных величин в k-м частотном канале;
xj (k) и yj (k) - соответственно действительная и мнимая части комплексного отсчета;
k - номер частотного канала, причем k = 1, 2;
φ ( 0 k) - начальная фаза в k-м частотном канале;
φ(k) - доплеровские сдвиги фаз сигнала за период повторения T в k-м частотном канале, равный
Figure 00000003

где F ( k) - доплеровская частота в k-м канале;
T - период повторения импульсов;
fн (k) - k-я несущая частота, причем fн (1) больше fн (2);
vr -радиальная скорость цели.A multi-frequency signal, consisting of two frequency components, is fed to the input of each frequency channel of the receiver, where amplification stages are successively converted into a video frequency in quadrature phase detectors and, through analog-to-digital converters (the listed blocks in Fig. 1 are not shown), are fed to the inputs of the claimed devices. In this case, the quadrature components of the signal in each frequency channel are described in a single range resolution element by a sequence of complex quantities
Figure 00000002

where U j (k) is the jth sample of the sequence of complex quantities in the kth frequency channel;
x j (k) and y j (k) are the real and imaginary parts of the complex reference, respectively;
k is the number of the frequency channel, and k = 1, 2;
φ ( 0 k) is the initial phase in the k-th frequency channel;
φ (k) - Doppler phase shifts of the signal during the repetition period T in the k-th frequency channel, equal to
Figure 00000003

where f ( k) is the Doppler frequency in the kth channel;
T is the pulse repetition period;
f n (k) is the k-th carrier frequency, and f n (1) is greater than f n (2) ;
v r is the radial velocity of the target.

Отсчеты Uj (1) и Uj (2) поступают соответственно на входы I-го и II-го канала (фиг. 1), где в блоках 1 задержки (фиг. 2) задерживаются на период повторения Т. После этого в блоке 2 комплексного сопряжения (фиг. 3) осуществляется комплексное сопряжение задержанного отсчета. Далее в блоке 3 комплексного умножения (фиг. 4) осуществляется обработка отсчетов в соответствии с алгоритмом

Figure 00000004

С выхода блоков 3 комплексного умножения отсчеты поступают в блоки 4 усреднения (фиг. 5), осуществляющие с помощью элементов 22 задержки и сумматоров 23 скользящее вдоль азимута суммирование, что приводит к образованию на выходах блоков 3 усреднения величин
Figure 00000005

С первых выходов I-го и II-го каналов (фиг. 1) отсчеты поступают соответственно на второй вход дополнительного блока 13 комплексного умножения и через дополнительный блок 12 комплексного сопряжения на первый вход дополнительного блока 13 комплексного умножения, где осуществляется обработка отсчетов в соответствии с алгоритмом, аналогичным выражению (3), что приводит к образованию на его выходе величины
X = a+ib = X(1)X(2)* = |X(1)||X(2)|exp(iΔφ), (5)
где Δφ = φ(1)(2) - разность доплеровских сдвигов фаз сигнала между двумя частотными каналами.The samples U j (1) and U j (2) are respectively received at the inputs of the 1st and 2nd channels (Fig. 1), where in blocks 1 the delays (Fig. 2) are delayed by the repetition period T. After that, in the block 2 complex conjugation (Fig. 3) is a complex conjugation of the delayed reference. Next, in block 3 of complex multiplication (Fig. 4), the processing of samples is carried out in accordance with the algorithm
Figure 00000004

From the output of the complex multiplication blocks 3, the samples arrive at the averaging blocks 4 (Fig. 5), which, using the delay elements 22 and the adders 23, carry out summing along the azimuth, which leads to the formation of averaging values at the outputs of the blocks 3
Figure 00000005

From the first outputs of the first and second channels (Fig. 1), the samples are respectively sent to the second input of the additional complex multiplication block 13 and, through the additional complex conjugation block 12, to the first input of the additional complex multiplication block 13, where the samples are processed in accordance with an algorithm similar to expression (3), which leads to the formation at its output of a quantity
X = a + ib = X (1) X (2) * = | X (1) || X (2) | exp (iΔφ), (5)
where Δφ = φ (1)(2) is the difference of the Doppler phase shifts of the signal between two frequency channels.

Величины а и b поступают на соответствующие входы блока 6 вычисления фазы (фиг. 7), где вычисляется оценка Δφ = arctg(b/a). Последующие преобразования величины Δφ происходят в блоке 7 коррекции пределов измерения (фиг. 8) и зависят от знака a. При а ≥ 0 открыт второй ключ 33, и величина через сумматор 32 непосредственно поступает на выход блока коррекции пределов измерения. При a < 0 открыт первый ключ 31, а второй ключ 33 закрыт. При этом в модульном блоке 28 образуется

Figure 00000006
вычитаемый в блоке 29 из величины π, поступающей от блока 34 памяти. Полученной разности в блоке 30 присваивается знак величины b.Values a and b are supplied to the corresponding inputs of the phase calculation unit 6 (Fig. 7), where the estimate Δφ = arctg (b / a) is calculated. Subsequent conversions of Δφ occur in block 7 correction limits of measurement (Fig. 8) and depend on the sign of a. When a ≥ 0, the second key 33 is open, and the value through the adder 32 directly goes to the output of the correction unit of the measurement limits. When a <0, the first key 31 is open, and the second key 33 is closed. Thus in the modular block 28 is formed
Figure 00000006
subtracted in block 29 from the value of π coming from the block 34 of the memory. The resulting difference in block 30 is assigned the sign of b.

Блок 30 присвоения знака (фиг. 9) работает следующим образом. На первый вход блока присвоения знака поступает величина b (соотношение (5), где в блоке 35 умножения производится ее умножение на постоянный множитель из блока 36 памяти с целью масштабирования и дальнейшего ограничения в ограничителе 37 по уровню ± 1. Таким образом, после ограничения величина на выходе ограничителя 37 имеет смысл знака величины b, который, поступая на первый вход блока 38 умножения, присваивается разности π-|Δφ|, поступающей на второй вход блока присвоения знака, то есть на второй вход блока 38 умножения с выхода сумматора 29. Block 30 character assignment (Fig. 9) works as follows. The value b (ratio (5), where it is multiplied by a constant factor from the memory unit 36 for the purpose of scaling and further restriction in the limiter 37 by the level of ± 1, is supplied to the first input of the sign assignment unit. Thus, after the limitation, the value at the output of the limiter 37 it makes sense to sign the quantity b, which, entering the first input of the multiplication unit 38, is assigned the difference π- | Δφ | supplied to the second input of the sign assignment unit, that is, to the second input of the multiplication unit 38 from the output of the adder 29.

Рассмотренные операции позволяют найти в блоке 6 вычисления фазы оценку разности фаз, находящуюся в пределах [-π/2,π/2], а затем в блоке 7 коррекции пределов измерения расширить пределы ее однозначного измерения [-π,π], в соответствии с алгоритмом

Figure 00000007

Дополнительный блок 14 умножения (фиг. 1) осуществляет умножение найденной оценки разности фаз на коэффициент d, хранящейся в дополнительном блоке 15 памяти, что позволяет найти однозначную оценку радиальной скорости в соответствии с алгоритмом
Figure 00000008

Таким образом, соответствующим выбором разноса несущих частот обеспечивается необходимый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей, который расширяется по сравнению с одночастотным сигналом в fн/(fн (1) - fн (2)) раз. При этом сохраняется однозначность измерения дальности, которая обеспечивается соответствующим выбором периода повторения импульсов T.The operations considered make it possible to find in phase calculation block 6 an estimate of the phase difference that is within [-π / 2, π / 2], and then expand the limits of its unambiguous measurement [-π, π] in block 7 of the measurement limits correction, in accordance with an algorithm
Figure 00000007

The additional block 14 multiplication (Fig. 1) multiplies the found estimates of the phase difference by the coefficient d stored in the additional block 15 of the memory, which allows you to find a unique estimate of the radial velocity in accordance with the algorithm
Figure 00000008

Thus, by the appropriate choice of the carrier frequency spacing, the necessary range of unambiguously measured Doppler velocities is provided, which expands in comparison with a single-frequency signal by f n / (f n (1) - f n (2) ) times. This preserves the uniqueness of the range measurement, which is ensured by the appropriate choice of the pulse repetition period T.

Для уменьшения вероятности работы устройства по шумам в нем исключается выдача полученной оценки на выход в отсутствие отраженного от цели сигнала. С выходов блоков 4 усреднения I-го и II-го каналов (фиг. 1) величины a(k) и b(k) (соотношение (4)) поступают на входы блоков 5 вычисления (фиг. 6) модуля I-го и II-го каналов, где осуществляется обработка отсчетов в соответствии с алгоритмом
z(K) = |X(k)|2 = (a(k))2+(b(k))2. (8)
Далее отсчеты z(k) с выходов блоков 5 вычисления модуля I-го и II-го каналов поступают на входы дополнительного сумматора 16, с выхода которого величина, равная
z = z(1) + z(2) ≥ z0,
поступает на второй вход порогового блока 9. Если происходит превышение над величиной порога z0, записанной в блоке 10 памяти, то с выхода порогового блока 9 поступает сигнал разрешения прохождения результата вычисления с выхода дополнительного блока 14 умножения через ключ 8 на первый выход доплеровского фазометра многочастотных сигналов. В противном случае ключ 15 разомкнут. Кроме того, выход порогового блока 9, являющийся вторым выходом доплеровского фазометра многочастотных сигналов, может быть использован для отсчета других координат, например дальности.
To reduce the likelihood of the device working by noise, it excludes the issuance of the obtained estimate for output in the absence of a signal reflected from the target. From the outputs of the averaging blocks 4 of the 1st and 2nd channels (Fig. 1), the quantities a (k) and b (k) (relation (4)) are fed to the inputs of the calculation blocks 5 (Fig. 6) of the 1st and II channel, where the processing of samples in accordance with the algorithm
z (K) = | X (k) | 2 = (a (k) ) 2 + (b (k) ) 2 . (8)
Next, the samples z (k) from the outputs of blocks 5 for calculating the module of the first and second channels are fed to the inputs of an additional adder 16, the output of which is equal to
z = z (1) + z (2) ≥ z 0 ,
arrives at the second input of the threshold unit 9. If an excess occurs over the threshold value z 0 recorded in the memory unit 10, then the output of the threshold unit 9 receives a signal allowing the calculation result to pass from the output of the additional multiplication unit 14 via key 8 to the first output of the multi-frequency Doppler phase meter signals. Otherwise, key 15 is open. In addition, the output of the threshold unit 9, which is the second output of the Doppler phase meter of multi-frequency signals, can be used to read other coordinates, such as range.

Синхронизация доплеровского фазометра многочастотных сигналов осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов, вырабатываемых синхрогенератором 11 (фиг. 1), с периодом повторения tk, определяемым из условия обеспечения требуемой разрешающей способности по дальности.Synchronization of the Doppler phase meter of multi-frequency signals is carried out by applying to all blocks of the claimed device a sequence of synchronizing pulses generated by the synchro-generator 11 (Fig. 1), with a repetition period t k determined from the conditions for ensuring the required resolution in range.

На фиг. 10 изображены зависимости характеристик обнаружения D предложенного устройства (кривая 1) и прототипа (кривая 2) от отношения сигнал/шум на входе устройства. Характеристики получены методом статистического моделирования на ЭВМ при условии равных мощностей одночастотного и многочастотного сигналов, т. е. q(1) = q(2) = q/2, где q - отношения сигнал/шум для одночастотного сигнала. Сравнение характеристик обнаружения D проводилось для случая экспоненциальной функции корреляции сигнала, вероятности ложной тревоги F = 10-3, количества импульсов в пачке N = 20. Как видно, предложенное устройство по уровню 0.9 выигрывает у прототипа 2 дБ.In FIG. 10 shows the dependences of the detection characteristics D of the proposed device (curve 1) and the prototype (curve 2) on the signal-to-noise ratio at the input of the device. The characteristics are obtained by the method of statistical computer simulation under the condition of equal powers of single-frequency and multi-frequency signals, i.e., q (1) = q (2) = q / 2, where q is the signal-to-noise ratio for a single-frequency signal. Comparison of the detection characteristics D was carried out for the case of the exponential function of signal correlation, the probability of false alarm F = 10 -3 , the number of pulses in the packet N = 20. As can be seen, the proposed device at a level of 0.9 outperforms the prototype 2 dB.

Таким образом, доплеровский фазометр многочастотных сигналов позволяет повысить эффективность обнаружения без увеличения энергии сигнала и получить требуемый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей при сохранении однозначного измерения дальности. Thus, the Doppler phase meter of multi-frequency signals allows to increase the detection efficiency without increasing the signal energy and to obtain the required range of unambiguously measured Doppler speeds while maintaining an unambiguous range measurement.

Библиография
1. А. С. N 737860 (СССР), МКИ G 01 R 25/00. Фазометр среднего значения набега фазы. / Э. В. Арбенин, А.В. Касаткин и В.А. Острожинский. Опубл. 30.05.1980. - Изобретения. - 1980. - N 20.- 226 с.
Bibliography
1. A. S. N 737860 (USSR), MKI G 01 R 25/00. Phase meter of the mean phase incursion. / E.V. Arbenin, A.V. Kasatkin and V.A. Ostrozhinsky. Publ. 05/30/1980. - Inventions. - 1980. - N 20.- 226 s.

2. А.С. N 1195279 (СССР), МКИ G 01 R 25/00. Радиоимпульсный фазометр. / В. Я. Cуньян и Э.Е. Пашковский. Опубл. 30.11.1985. - Изобретения. - 1985. N 44. - 204 с. 2. A.S. N 1195279 (USSR), MKI G 01 R 25/00. Radio pulse phase meter. / V. Ya. Sunyan and E.E. Pashkovsky. Publ. 11/30/1985. - Inventions. - 1985. N 44. - 204 p.

3. А.С. N 1748086 (СССР), МКИ G 01 R 25/00. Фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов. / Д.И. Попов, С.В. Герасимов и Е.Н. Матаев. Опубл. 15.07.92. - Изобретения. - 1992. N 26. -6 с. 3. A.S. N 1748086 (USSR), MKI G 01 R 25/00. Phase meter of the Doppler phase advance of radio pulse signals. / D.I. Popov, S.V. Gerasimov and E.N. Mataev. Publ. 07/15/92. - Inventions. - 1992. N 26. -6 p.

Claims (1)

Доплеровский фазометр многочастотных сигналов, содержащий I-й канал, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, блок памяти, пороговый блок, ключ и синхрогенератор, причем I-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения и блока вычисления модуля, при этом выходы блока задержки соединены со входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, выходы которого соединены со входами блока усреднения, выходы которого соединены со входами блока вычисления модуля, входами I-го канала являются объединенные между собой одноименные входы блока задержки и вторые входы блока комплексного умножения, а первыми и вторыми выходами I-го канала являются соответственно выходы блока усреднения и выход блока вычисления модуля, выход блока вычисления фазы соединен с первым входом блока коррекции пределов измерения, управляющий вход ключа соединен с выходом порогового блока, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, выход синхрогенератора соединен с синхровходами блока задержки I-го канала, блока комплексного сопряжения I-го канала, блока комплексного умножения I-го канала, блока усреднения I-го канала, блока вычисления модуля I-го канала, блока памяти, порогового блока, блока вычисления фазы, блока коррекции пределов измерения и ключа, отличающийся тем, что введены дополнительно II-й канал, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный блок умножения, дополнительный блок памяти, дополнительный сумматор, причем II-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения и блока вычисления модуля, при этом выходы блока задержки соединены со входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, выходы которого соединены со входами блока усреднения, выходы которого соединены со входами блока вычисления модуля, входами II-го канала являются объединенные между собой одноименные входы блока задержки и вторые входы блока комплексного умножения, а первыми и вторым выходами II-го канала являются соответственно выходы блока усреднения и выход блока вычисления модуля, вторые выходы I-го и II-го каналов соединены со входами блока дополнительного сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового блока, первые выходы I-го канала соединены со вторыми входами дополнительного блока комплексного умножения, первые входы которого соединены с выходами дополнительного блока комплексного сопряжения, входы которого соединены с первыми выходами II-го канала, выходы дополнительного блока комплексного умножения соединены с одноименными входами блока вычисления фазы и вторым и третьим входами блока коррекции пределов измерения, выход блока коррекции пределов измерения соединен с первым входом дополнительного блока умножения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного блока памяти, выход дополнительного блока умножения соединен со входом ключа, выход синхрогенератора соединен с синхровходами блока задержки II-го канала, блока комплексного сопряжения II-го канала, блока комплексного умножения II-го канала, блока усреднения II-го канала, блока вычисления модуля II-го канала, дополнительного блока комплексного сопряжения, дополнительного блока комплексного умножения, дополнительного блока умножения, дополнительного блока памяти, дополнительного сумматора, причем первыми и вторыми входами доплеровского фазометра многочастотных сигналов являются соответственно входы I-го и II-го каналов, а первым и вторым выходами - соответственно выходы ключа и порогового блока. A Doppler phase meter of multi-frequency signals containing the 1st channel, a phase calculation unit, a measurement limit correction unit, a memory unit, a threshold unit, a key and a clock generator, the 1st channel comprising a delay unit, a complex conjugation unit, a complex multiplication unit, an averaging unit and a module calculation unit, while the outputs of the delay unit are connected to the inputs of the complex conjugation unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the complex multiplication unit, the outputs of which are connected to the inputs of the averaging unit, the odes of which are connected to the inputs of the module calculation unit, the inputs of the I-th channel are interconnected inputs of the delay unit and the second inputs of the complex multiplication unit, and the first and second outputs of the I-channel are the outputs of the averaging unit and the output of the module calculation unit, output the phase calculation unit is connected to the first input of the measurement range correction unit, the control input of the key is connected to the output of the threshold unit, the first input of which is connected to the output of the memory unit, the output of the clock it is one with the sync inputs of the delay block of the I-th channel, the complex conjugation block of the I-th channel, the complex multiplication block of the I-th channel, the averaging block of the I-th channel, the calculation block of the I-th channel module, the memory block, the threshold block, the phase calculation block , a unit for correction of the limits of measurement and a key, characterized in that the second channel is additionally introduced, an additional complex conjugation block, an additional complex multiplication block, an additional multiplication block, an additional memory block, an additional adder, and the second channel consists of a delay block, a complex conjugation block, a complex multiplication block, an averaging block, and a module calculation block, while the outputs of the delay block are connected to the inputs of the complex conjugation block, the outputs of which are connected to the first inputs of the complex multiplication block, the outputs of which are connected to the inputs of the averaging block, the outputs of which are connected to the inputs of the module calculation unit, the inputs of the second channel are interconnected inputs of the delay unit of the same name and the second inputs of the complex multiplication block, and the first and second outputs of the second channel are respectively the outputs of the averaging block and the output of the module calculation unit, the second outputs of the I and II channels are connected to the inputs of the additional adder block, the output of which is connected to the second input of the threshold block, the first outputs of I- of the first channel are connected to the second inputs of the additional unit of complex multiplication, the first inputs of which are connected to the outputs of the additional unit of complex conjugation, the inputs of which are connected to the first outputs of the second channel, the outputs of the additional unit the complex multiplication windows are connected to the inputs of the phase calculation unit and the second and third inputs of the measurement limits correction unit, the output of the measurement limits correction unit is connected to the first input of the additional multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the additional memory unit, the output of the additional multiplication unit is connected to the input the key, the output of the sync generator is connected to the sync inputs of the delay unit of the II channel, the complex conjugation unit of the II channel, the complex multiplication block of the II channel, the averaging block of the second channel, the calculation block of the module of the second channel, an additional complex conjugation block, an additional complex multiplication block, an additional multiplication block, an additional memory block, an additional adder, the first and second inputs of the Doppler phase meter of multi-frequency signals are respectively inputs I- of the second and second channels, and the first and second outputs are the outputs of the key and threshold block, respectively.
RU2000101967A 2000-01-24 2000-01-24 Doppler phase-meter of multifrequency signals RU2165627C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101967A RU2165627C1 (en) 2000-01-24 2000-01-24 Doppler phase-meter of multifrequency signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101967A RU2165627C1 (en) 2000-01-24 2000-01-24 Doppler phase-meter of multifrequency signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165627C1 true RU2165627C1 (en) 2001-04-20

Family

ID=20229837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000101967A RU2165627C1 (en) 2000-01-24 2000-01-24 Doppler phase-meter of multifrequency signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2165627C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535487C1 (en) * 2013-11-01 2014-12-10 Георгий Галиуллович Валеев Method of measuring radial velocity of object (versions)
RU2547159C1 (en) * 2013-12-30 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Phase indicator of radio pulse signals
RU2550315C1 (en) * 2014-04-01 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Doppler phase meter of passive noise
RU2574079C1 (en) * 2014-10-30 2016-02-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации Method for unambiguous measurement of radial velocity of target in coherent-pulse radar station
RU2661065C1 (en) * 2017-09-19 2018-07-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Digital phasemeter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535487C1 (en) * 2013-11-01 2014-12-10 Георгий Галиуллович Валеев Method of measuring radial velocity of object (versions)
RU2547159C1 (en) * 2013-12-30 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Phase indicator of radio pulse signals
RU2550315C1 (en) * 2014-04-01 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Doppler phase meter of passive noise
RU2574079C1 (en) * 2014-10-30 2016-02-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации Method for unambiguous measurement of radial velocity of target in coherent-pulse radar station
RU2661065C1 (en) * 2017-09-19 2018-07-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Digital phasemeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1145084B1 (en) Time delay determination and determination of signal shift
EP0131260B1 (en) An arrangement to provide an accurate time-of-arrival indication for a received signal
US3925650A (en) Method and apparatus for detecting a repetitive signal in a noisy background
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
US4071821A (en) Quadrature correlation phase determining apparatus
US6753803B2 (en) Signal detection
RU157108U1 (en) PASSIVE INTERFERENCE PHASE COMPENSATION DEVICE
RU2582877C1 (en) Adaptive compensator of passive interference phase
EP1777547A1 (en) Signal processing and time delay measurement based on combined correlation and differential correlation
RU2560130C1 (en) Pulsed radio signal detection and measurement device
US4559607A (en) Arrangement to provide an accurate time-of-arrival indication for a plurality of received signals
RU2165627C1 (en) Doppler phase-meter of multifrequency signals
US4020283A (en) MSK digital data synchronization detector
RU161949U1 (en) COMPUTER FOR AUTO COMPENSATION OF SHIFT PHASE SHIFTS
RU2166772C1 (en) Detector-measuring instrument of multifrequency signals
RU2559750C1 (en) Calculator of doppler phase of passive interference
RU2513656C2 (en) Phase meter of coherent-pulse signals
RU2583537C1 (en) Auto-compensator for doppler phase of passive interference
SU1748086A1 (en) Radio pulsed signal doppler phase incursion phase meter
RU158719U1 (en) DEVICE FOR ADAPTIVE COMPENSATION OF PASSIVE INTERFERENCE PHASE
RU150201U1 (en) RADIAL SPEED MEASURER
RU2629642C1 (en) Doppler speed calculator of object movement
RU2546988C1 (en) Pulsed radio signal detector-measuring device
RU2117954C1 (en) Signal-to-noise ratio meter
RU2550315C1 (en) Doppler phase meter of passive noise