RU2166772C1 - Detector-measuring instrument of multifrequency signals - Google Patents

Detector-measuring instrument of multifrequency signals Download PDF

Info

Publication number
RU2166772C1
RU2166772C1 RU2000105563A RU2000105563A RU2166772C1 RU 2166772 C1 RU2166772 C1 RU 2166772C1 RU 2000105563 A RU2000105563 A RU 2000105563A RU 2000105563 A RU2000105563 A RU 2000105563A RU 2166772 C1 RU2166772 C1 RU 2166772C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
unit
inputs
multiplication
outputs
Prior art date
Application number
RU2000105563A
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 RU2000105563A priority Critical patent/RU2166772C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2166772C1 publication Critical patent/RU2166772C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radiolocation. SUBSTANCE: invention is meant for detection of multifrequency radio pulse periodic signals and for measurement of radial velocity of object. It can find use in radar identification systems, in radars controlling air traffic to detect and measure velocity of aircraft. Detector-measuring instrument of multifrequency signals has two frequency channels processing initial readings with the aid of delay units, complex interface, complex multiplication, averaging, computation of modulus, two dividers, two multipliers and adder, circuit computing evaluation of Doppler velocity based on units computing phase and multiplier connected in series, and two circuits of integration of frequency channels on basis of additional adder and additional unit of complex multiplication together with unit of complex interface. EFFECT: increased efficiency of detection and precision of measurement thanks to reduced number of functional transformations. 9 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для обнаружения многочастотных радиоимпульсных периодических сигналов и измерения радиальной скорости объекта; может быть использовано в радиолокационных системах распознавания, а также радиолокационных станциях управления воздушным движением для обнаружения и измерения скорости летательных аппаратов. The invention relates to the field of radar and is intended to detect multi-frequency radio-pulse periodic signals and measure the radial velocity of the object; It can be used in radar recognition systems, as well as in air traffic control radar stations for detecting and measuring the speed of aircraft.

Известен фильтровой не следящий многоканальный измеритель [1], каждый канал которого содержит последовательно соединенные согласованный фильтр и детектор, выходы каналов объединены решающим устройством. Однако это устройство обладает невысокой эффективностью обнаружения и точностью измерения, а также сложностью реализации многоканальной обработки. Known filter non-tracking multi-channel meter [1], each channel of which contains a matched filter and a detector connected in series, the outputs of the channels are combined by a resolver. However, this device has low detection efficiency and measurement accuracy, as well as the complexity of implementing multi-channel processing.

Известно также радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели [2] , содержащее последовательно включенные блоки задержки, умножитель комплексных чисел и вычитатель. Однако это устройство обладает низкой точностью и неоднозначностью измерения. Also known is a radar device for detecting a moving target [2], containing sequentially included delay units, a complex number multiplier and a subtractor. However, this device has low accuracy and ambiguity of measurement.

Наиболее близким к изобретению является обнаружитель-измеритель доплеровских сигналов [3], выбранный в качестве прототипа, содержащий блок задержки, выходы которого соединены со входами блока комплексного сопряжения (на основе инвертора), выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, вторые входы которого объединены со входами блока задержки, являющимися входами обнаружителя-измерителя, выходы блока комплексного умножения соединены со входами блока усреднения, выходы которого соединены со входами блока вычисления модуля и входами блока вычисления фазы, выход блока вычисления модуля соединен со вторым входом порогового блока, первый вход которого соединен со вторым блоком памяти, управляющий вход ключа соединен с выходом порогового блока, являющегося первым выходом обнаружителя-измерителя, вторым выходом которого является выход блока умножения, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом первого блока памяти и выходом ключа. Однако данное устройство обладает невысокой эффективностью обнаружения и точностью измерения за счет наличия большого числа функциональных преобразований, связанных с обработкой сигнала, использующего вобуляцию периода повторения. Closest to the invention is a Doppler signal detector-meter [3], selected as a prototype, comprising 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 first inputs of the complex multiplication block, the second inputs of which combined with the inputs of the delay unit, which are the inputs of the detector-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 module and inputs of the phase calculation unit, the output of the module calculation unit is connected to the second input of the threshold unit, the first input of which is connected to the second memory unit, the control input of the key is connected to the output of the threshold unit, which is the first output of the detector-meter, the second output of which is the output of the unit multiplication, the first and second inputs of which are respectively connected to the output of the first memory block and the output of the key. However, this device has low detection efficiency and measurement accuracy due to the presence of a large number of functional transformations associated with signal processing using wobble of the repetition period.

Задачей, решаемой в изобретении, является повышение эффективности обнаружения и точности измерения за счет меньшего числа функциональных преобразований при применении совместной обработки многочастотного сигнала. The problem to be solved in the invention is to increase the detection efficiency and measurement accuracy due to fewer functional transformations when using multi-frequency signal processing together.

Для решения поставленной задачи в обнаружитель-измеритель многочастотных сигналов, содержащий I-й канал, блок вычисления фазы, блок умножения, первый блок памяти, пороговый блок, второй блок памяти, ключ и синхрогенератор, причем I-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения, блока вычисления модуля, введены дополнительно II-й канал, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный сумматор, причем II-й канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения, блока вычисления модуля, помимо этого в I-й канал дополнительно введены два блока деления, два блока умножения и сумматор, во II-й канал дополнительно введены два блока деления, два блока умножения и сумматор. To solve the problem in the detector-meter of multi-frequency signals, containing the I-th channel, the phase calculation unit, the multiplication unit, the first memory unit, the threshold unit, the second memory unit, the key and the clock generator, and the I-th channel consists of a delay unit, a unit complex conjugation, complex multiplication block, averaging block, module calculation block, the 2nd channel is added, an additional complex conjugation block, an additional complex multiplication block, an additional adder, and the 2nd channel h delay block, complex conjugation block, complex multiplication block, averaging block, module calculation block, in addition, two division blocks, two multiplication blocks and an adder are additionally introduced into Channel I, two division blocks, two are added to Channel II multiplication block and adder.

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 и I-й и II-й каналы, 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, также неизвестно применение в I-м и во II-м канале дополнительно введенных блоков деления, умножения и сумматора, обеспечивающих в каждом канале адаптивную к доплеровской фазе сигнала обработку входных отсчетов сигнала, что обеспечивает повышение эффективности обнаружения. Неизвестным также является применение схемы объединения частотных каналов на основе дополнительных блоков комплексного сопряжения и умножения, кроме того наличие новых связей между блоками обеспечивает повышение точности измерения за счет меньшего числа функциональных преобразований при применении совместной обработки многочастотного сигнала. 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. So, the delay unit, the complex conjugation unit, the complex multiplication unit, the averaging unit, and the module calculation unit, which are components of both the I and II channels, connected together with the threshold block form an invariant system for processing radio signals and are used to detect them. However, the combined use of the I and II channels combined by an additional adder is unknown, and the use of the additionally introduced dividing, multiplication, and adder blocks in each channel providing the Doppler phase-adaptive signal processing signal samples, which provides increased detection efficiency. It is also unknown to use the scheme of combining frequency channels on the basis of additional blocks of complex conjugation and multiplication, in addition, the presence of new connections between the blocks provides increased measurement accuracy due to fewer functional transformations when using joint processing of a multi-frequency signal. 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 обнаружителя-измерителя 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 присвоения знака; на фиг. 9 изображены характеристики обнаружения прототипа и предложенного устройства. In FIG. 1 is a structural electrical diagram of a detector-meter of multi-frequency signals; figure 2 - block delay; figure 3 - block complex conjugation; figure 4 - block complex multiplication; in FIG. 5 - averaging unit; figure 6 - unit calculation module; in FIG. 7 - phase calculation unit; in FIG. 8 - character assignment unit; in FIG. 9 shows the detection characteristics of the prototype and the proposed device.

Обнаружитель-измеритель многочастотных сигналов содержит два канала (I, II), каждый из которых включает блок 1 задержки, блок 2 комплексного сопряжения, блок 3 комплексного умножения, блок 4 усреднения, 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 канала и II-го канала являются объединенные между собой одноименные входы блока 1 задержки и вторые входы блока 3 комплексного умножения соответствующих каналов, блок 6 вычисления фазы, блок 7 умножения, первый блок 8 памяти, пороговый блок 9, второй блок 10 памяти, ключ 11, синхрогенератор 12, дополнительный блок 13 комплексного сопряжения, дополнительный блок 14 комплексного умножения, дополнительный сумматор 15, выход первого блока 8 памяти соединен с первым входом блока 7 умножения, выход которого соединен со входом ключа 11, управляющий вход которого соединен с выходом порогового блока 9, первый вход которого соединен с выходом второго блока 10 памяти, выходы дополнительного блока 13 комплексного сопряжения соединены с первыми входами дополнительного блока 14 комплексного умножения, выходы которого соединены со входами блока 6 вычисления фазы, выход которого соединен со вторым входом блока 7 умножения, выход дополнительного сумматора 15 соединен со вторым входом порогового блока 9, кроме того, I-й и II-й каналы дополнительно содержат два блока 16, 17 деления, два блока 18, 19 умножения и сумматор 20, при этом выход блока 5 вычисления модуля соединен с первыми входами блоков 16, 17 деления, выходы блока 5 усреднения соединены с объединенными между собой одноименными вторыми входами блоков 16, 17 деления и 18, 19 умножения, выходы блоков 18, 19 умножения соединены со входами сумматора 20, первым выходом I-го канала является выход сумматора 20 I-го канала, первым выходом II-го канала является выход сумматора 20 II-го канала, выходы блоков 16, 17 деления I-го канала соответственно соединены с первыми входами блоков 18,19 умножения I-го канала и являются его вторыми выходами, выходы блоков 16, 17 деления II-го канала соответственно соединены с первыми входами блоков 18, 19 умножения II-го канала и являются его вторыми выходами, первый выход I-го и первый выход II-го канала соединены со входами дополнительного сумматора 15, вторые выходы I-го канала соединены со вторыми входами дополнительного блока 14 комплексного умножения, вторые выходы II-го канала соединены со входами дополнительного блока 13 комплексного сопряжения, выход синхрогенератора 12 соединен с синхровходами всех блоков обнаружителя-измерителя многочастотных сигналов, первыми и вторыми входами которого являются соответственно входы I-го и II-го каналов, а первым и вторым выходами - соответственно выходы порогового блока 9 и ключа 11. The multi-frequency signal detector-meter contains two channels (I, II), each of which includes a delay unit 1, complex conjugation unit 2, complex multiplication unit 3, averaging unit 4, module calculation unit 5, while the outputs of the delay unit 1 are connected to the inputs 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 channel I and channel II are the combined inputs of the same name of the delay block 1 and the second inputs of the complex multiplication block 3 of the corresponding channels, the phase calculation block 6, the multiplication block 7, the first memory block 8, the threshold block 9, the second memory block 10, the key 11, the clock generator 12, an additional block 13 complex conjugation, additional complex multiplication unit 14, additional adder 15, the output of the first memory unit 8 is connected to the first input of the multiplication unit 7, the output of which is connected to the input of the key 11, the control input of which is connected to the output of the pores unit 9, the first input of which is connected to the output of the second memory unit 10, the outputs of the additional complex conjugation unit 13 are connected to the first inputs of the additional complex multiplication unit 14, the outputs of which are connected to the inputs of the phase calculation unit 6, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit 7 , the output of the additional adder 15 is connected to the second input of the threshold block 9, in addition, the I-th and II-th channels additionally contain two blocks 16, 17 division, two blocks 18, 19 multiplication and the adder 20, while the output of block 5 the calculation of the module is connected to the first inputs of the division blocks 16, 17, the outputs of the averaging block 5 are connected to the same second inputs of the division blocks 16, 17 and 18, 19 of the multiplication, the outputs of the multiplication blocks 18, 19 are connected to the inputs of the adder 20, the first output I of the 1st channel is the output of the adder 20 of the 1st channel, the first output of the 2nd channel is the output of the adder of the 2nd 2nd channel, the outputs of the blocks 16, 17 of the division of the 1st channel are respectively connected to the first inputs of the 18,19 multiplication blocks of the 1st channel and are its second outputs, outputs are Ovs 16, 17 of the division of the second channel are respectively connected to the first inputs of the blocks 18, 19 of the multiplication of the second channel and are its second outputs, the first output of the first and the first output of the second channel are connected to the inputs of the additional adder 15, the second outputs Channel I is connected to the second inputs of the additional complex multiplication block 14, the second outputs of Channel II are connected to the inputs of the additional complex conjugation block 13, the output of the clock generator 12 is connected to the clock inputs of all the blocks of the detector-meter of multi-frequency signals, ervymi and second inputs which are respectively input I-st and the II-th channel, and first and second output - outputs, respectively, the threshold unit 9 and a key 11.

Блоки 1 задержки I-го и II-го каналов содержат две линии задержки 21 на интервал Т, входами блоков задержки являются входы линии задержки 21, выходы которых являются выходами блоков задержки. The delay units 1 of the 1st and 2nd channels contain two delay lines 21 per interval T, the inputs of the delay units are the inputs of the delay line 21, the outputs of which are the outputs of the delay units.

Блоки 2 комплексного сопряжения I-го, II-го каналов и дополнительный блок 13 комплексного сопряжения содержат инвертор 22, первый вход блока комплексного сопряжения является его первым выходом, вторым входом является вход инвертора 22, выход которого является вторым выходом блока комплексного сопряжения. The blocks 2 complex conjugation of the 1st and 2nd channels and the additional block 13 complex conjugation comprise an inverter 22, the first input of the complex conjugation block is its first output, the second input is the input of the inverter 22, the output of which is the second output of the complex conjugation block.

Блоки 3 комплексного умножения I-го, II-го каналов и дополнительный блок 14 комплексного умножения содержат два канала (I, II), каждый из которых включает первый перемножитель 23, последовательно включенные второй перемножитель 24 и сумматор 25, выход первого перемножителя 23 одного канала соединен со вторым входом сумматора 25 другого канала, а первыми и вторыми входами блока комплексного умножения соответственно являются объединенные между собой первые входы первого и второго перемножителей 23, 24 каждого из каналов, объединенные вторые входы вторых перемножителей 24 и объединенные вторые входы первых перемножителей 23, а выходами блока комплексного умножения являются выходы сумматоров 25 каналов. The blocks 3 of the complex multiplication of the 1st and 2nd channels and the additional block 14 of the complex multiplication contain two channels (I, II), each of which includes the first multiplier 23, the second multiplier 24 and the adder 25 connected in series, the output of the first multiplier 23 of one channel connected to the second input of the adder 25 of another channel, and the first and second inputs of the complex multiplication block, respectively, are the combined first inputs of the first and second multipliers 23, 24 of each channel, the combined second inputs of the second th multipliers 24 and the combined first inputs of the second multipliers 23 and the output unit are complex multiplication outputs of adders 25 channels.

Блоки 4 усреднения I-го и II-го каналов содержат два канала (I, II), каждый из которых состоит из N-1 последовательно включенных линий задержки 26 на интервал Т и N-1 сумматоров 27, входами блока усреднения являются объединенные входы первой линии задержки 26 и первого сумматора 27 каждого канала (I, II), а выход К-й (K=2,(N-l)) линии задержки 26 соединен со вторым входом K-го (K=2,(N-1)) сумматора 27 каждого канала (I, II), выходами блока усреднения служат выходы (N-1)-го сумматора. Blocks 4 of averaging of the 1st and 2nd channels contain two channels (I, II), each of which consists of N-1 series delay lines 26 for the interval T and N-1 of adders 27, the inputs of the averaging block are the combined inputs of the first the delay line 26 and the first adder 27 of each channel (I, II), and the output of the Kth (K = 2, (Nl)) delay line 26 is connected to the second input of the Kth (K = 2, (N-1)) the adder 27 of each channel (I, II), the outputs of the averaging block are the outputs of the (N-1) -th adder.

Блоки 5 вычисления модуля I-го и II-го каналов содержат два блока 28 умножения, сумматор 29 и блок 30 извлечения квадратного корня, входами блока вычисления модуля являются входы блоков 28 умножения, выходы которых соединены с первым и вторым входами сумматора 29, выход которого соединен со входом блока 30 извлечения квадратного корня, выход которого является выходом блока вычисления модуля. The calculation blocks 5 of the module of the first and second channels contain two multiplication units 28, an adder 29 and a square root extraction unit 30, the inputs of the module calculation unit are the inputs of the multiplication units 28, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the adder 29, the output of which connected to the input of the square root extraction unit 30, the output of which is the output of the module calculation unit.

Блок 6 вычисления фазы состоит из последовательно включенных делителя 31, функционального преобразователя 32, модульного блока 33, сумматора 34, блока 35 присвоения знака и первого ключа 36, выход функционального преобразователя 32 соединен со входом второго ключа 37, второй вход сумматора 34 соединен с выходом блока 39 памяти, управляющие входы первого и второго ключей 36,37 соединены со входом делителя 31, соответствующим входу действительной части комплексного числа, первый вход блока 35 присвоения знака соединен со входом делителя 31, соответствующим входу мнимой части комплексного числа, выходы первого и второго ключей 36,37 соединены со входами сумматора 37, выход которого является выходом блока вычисления фазы, входами которого являются входы делителя 31. The phase calculation unit 6 consists of a series-connected divider 31, a functional converter 32, a modular block 33, an adder 34, a character assignment unit 35 and a first key 36, the output of the functional converter 32 is connected to the input of the second key 37, the second input of the adder 34 is connected to the output of the unit 39, the control inputs of the first and second keys 36.37 are connected to the input of the divider 31 corresponding to the input of the real part of the complex number, the first input of the character assignment unit 35 is connected to the input of the divider 31, corresponding m input the imaginary part of a complex number, the outputs of the first and second switches 36,37 are connected to inputs of an adder 37, whose output is the output of the phase computation unit whose inputs are the inputs of the divider 31.

Блок 35 присвоения знака содержит блоки 40, 43 умножения, блок 41 памяти и ограничитель 42, причем первый вход блока присвоения знака является первым входом блока 40 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 41 памяти, выход блока 40 умножения соединен со входом ограничителя 42, выход которого соединен с первым входом блока 43 умножения, второй вход которого является вторым входом блока присвоения знака, выходом блока присвоения знака служит выход блока 43 умножения. The character assigning unit 35 comprises multiplication units 40, 43, a memory unit 41 and a limiter 42, the first input of the character assigning unit being the first input of the multiplying unit 40, the second input of which is connected to the output of the memory unit 41, the output of the multiplying unit 40 is connected to the input of the limiter 42 whose output is connected to the first input of the multiplication unit 43, 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 43.

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 на 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 U(k) j - j-й отсчет последовательности комплексных величин в k-м частотном канале;
x(k) j и y(k) j - 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 Т в k-м частотном канале, равный
Figure 00000003

где F ( k) - доплеровская частота в k-м канале;
Т - период повторения импульсов;
f(k) н - k-я несущая частота, причем f(1) н 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 quadrature phase detectors at a video frequency 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 (k) j is the jth sample of the sequence of complex quantities in the kth frequency channel;
x (k) j and y (k) j are the real and imaginary parts of the complex reference, respectively;
k is the number of the frequency channel, with 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 (k) n is the kth carrier frequency, and f (1) n is greater than f n (2) ;
v r is the radial velocity of the target.

Отсчеты U(1) j и U(2) j 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 блоках 2 комплексного сопряжения (фиг. 3) осуществляется комплексное сопряжение задержанного отсчета. Далее в блоках 3 комплексного умножения (фиг. 4) осуществляется обработка отсчетов в соответствии с алгоритмом

Figure 00000004

С выходов блоков 3 комплексного умножения отсчеты поступают в блоки 4 усреднения (фиг. 5), осуществляющие с помощью элементов 26 задержки и сумматоров 27 скользящее вдоль азимута суммирование, что приводит к образованию на выходах блоков 4 усреднения величин:
Figure 00000005

Далее величины a(k) и b(k) поступают на входы блоков 5 вычисления модуля (фиг. 6), где в соответствии с его структурой вычисляется модуль входной величины X(k)
Figure 00000006

Величины
Figure 00000007
и X(k) в соответствующих каналах поступают соответственно на первый и второй входы блоков 16, 17 деления, на основе которых вычисляется величина, равная:
Figure 00000008

Оценки exp(iΦ(k)) и величины X(k) поступают соответственно на первый и второй входы блоков 18, 19 умножения I-го и II-го канала, результаты вычисления с выхода этих блоков поступают на входы сумматора 20. На основе блоков 18, 19 умножения и сумматора 20 I-го канала, блоков 18,19 умножения и сумматора 20 II-го канала при условии, что оценка exp(iΦ(k)) равна истинному значению exp(iΦ(k)), реализуется алгоритм:
Figure 00000009

Отсчеты z(1) и z2 (выражение 8) с первых выходов I-го и II-го канала поступают на входы дополнительного сумматора 15, с выхода которого величина, равная
z=z(1)+z(2)≥z0, (9)
поступает на второй вход порогового блока 9. Если происходит превышение над величиной порога zo, записанной во втором блоке 10 памяти, то с выхода порогового блока 9, который является первым выходом обнаружителя-измерителя многочастотных сигналов, поступает сигнал, используемый для отсчета других координат, например дальности.The samples U (1) j and U (2) j are respectively received at the inputs of the first and second channels (Fig. 1), where in blocks 1 the delays (Fig. 2) are delayed by the repetition period T. After that, in the blocks 2 complex conjugation (Fig. 3) is a complex conjugation of the delayed reference. Further, in blocks 3 of complex multiplication (Fig. 4), the processing of samples is carried out in accordance with the algorithm
Figure 00000004

From the outputs of the complex multiplication blocks 3, the readings are sent to the averaging blocks 4 (Fig. 5), which, using the delay elements 26 and the adders 27, carry out summing along the azimuth, which leads to the formation of values averaging at the outputs of the blocks 4:
Figure 00000005

Next, the values a (k) and b (k) are supplied to the inputs of the module calculation blocks 5 (Fig. 6), where, in accordance with its structure, the module of the input quantity X (k) is calculated
Figure 00000006

Quantities
Figure 00000007
and X (k) in the respective channels respectively enter the first and second inputs of the division blocks 16, 17, on the basis of which a value equal to:
Figure 00000008

The estimates exp (iΦ (k) ) and the quantities X (k) are respectively supplied to the first and second inputs of the multiplication blocks 18, 19 of the first and second channels, the calculation results from the output of these blocks go to the inputs of the adder 20. Based on the blocks 18, 19 of multiplication and adder 20 of the I-th channel, blocks of 18.19 multiplication and adder 20 of the II-th channel, provided that the estimate exp (iΦ (k) ) is equal to the true value of exp (iΦ (k) ), the algorithm is implemented:
Figure 00000009

The samples z (1) and z 2 (expression 8) from the first outputs of the I and II channels go to the inputs of the additional adder 15, the output of which is equal to
z = z (1) + z (2) ≥z 0 , (9)
arrives at the second input of the threshold unit 9. If an excess occurs over the threshold value z o recorded in the second memory unit 10, then the output of the threshold unit 9, which is the first output of the detector-meter of multi-frequency signals, receives a signal used to read other coordinates, for example range.

Оценка exp(iΦ(1)) непосредственно, а оценка exp(iΦ(2)) через дополнительный блок 13 комплексного сопряжения (фиг. 3) поступают соответственно на вторые и первые входы дополнительного блока 14 комплексного умножения (фиг. 4), на выходе которого образуется величина, равная:
exp(iΔΦ) = a+ib = exp(i(Φ(1)(2))). (10)
Величины a и b поступают на соответствующие входы блока 6 вычисления фазы (фиг. 7), где на основе блока 31 деления и функционального преобразователя 32 вычисляется оценка ΔΦ = arctg(b/a). Последующие преобразования величины ΔΦ зависят от знака а. При а ≥ 0 открыт второй ключ 37 и величина через сумматор 38 непосредственно поступает на выход блока 6 вычисления фазы. При а < 0 открыт первый ключ 36, а второй ключ 37 закрыт. При этом в модульном блоке 28 образуется

Figure 00000010
вычитаемый в блоке 34 из величины π, поступающей от блока 39 памяти. Полученной разности в блоке 35 присваивается знак величины b.The estimate exp (iΦ (1) ) directly, and the estimate exp (iΦ (2) ) through the additional complex conjugation block 13 (Fig. 3) are supplied respectively to the second and first inputs of the additional complex multiplication block 14 (Fig. 4), at the output which produces a value equal to:
exp (iΔΦ) = a + ib = exp (i (Φ (1)(2) )). (10)
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 based on the division unit 31 and the functional converter 32. Subsequent conversions of ΔΦ depend on the sign of a. When a ≥ 0, the second key 37 is open and the value through the adder 38 directly goes to the output of the phase calculation unit 6. When a <0, the first key 36 is open, and the second key 37 is closed. Thus in the modular block 28 is formed
Figure 00000010
subtracted in block 34 from the value of π coming from the block 39 of the memory. The resulting difference in block 35 is assigned the sign of b.

Блок 35 присвоения знака (фиг.8) работает следующим образом. На первый вход блока присвоения знака поступает величина b (соотношение (10)), где в блоке 40 умножения производится ее умножение на постоянный множитель из блока 41 памяти с целью масштабирования и дальнейшего ограничения в ограничителе 42 по уровню ±1. Таким образом, после ограничения величина на выходе ограничителя 42 имеет смысл знака величины b, который, поступая на первый вход блока 43 умножения, присваивается разности

Figure 00000011
поступающей на второй вход блока 35 присвоения знака, то есть на второй вход блока 43 умножения с выхода сумматора 34.Block 35 character assignment (Fig) works as follows. The value b (ratio (10)) is supplied to the first input of the sign-assigning unit, where in the multiplication unit 40 it is multiplied by a constant factor from the memory unit 41 in order to scale and further limit the limiter 42 to a level of ± 1. Thus, after the restriction, the value at the output of the limiter 42 has the meaning of the sign of the quantity b, which, arriving at the first input of the multiplication block 43, is assigned the difference
Figure 00000011
arriving at the second input of the character assignment unit 35, that is, at the second input of the multiplication unit 43 from the output of the adder 34.

Рассмотренные операции позволяют в блоке 6 вычисления фазы сначала найти оценку разности фаз, находящуюся в пределах [-π/2, π/2], а затем при помощи преобразований расширить пределы ее однозначного измерения [-π, π], в соответствии с алгоритмом:

Figure 00000012

Блок 7 умножения (фиг. 1) осуществляет умножение найденной оценки разности фаз на коэффициент d, хранящейся в первом блоке 8 памяти, что позволяет найти однозначную оценку радиальной скорости в соответствии с алгоритмом:
Figure 00000013

Таким образом, соответствующим выбором разноса несущих частот обеспечивается необходимый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей, который расширяется по сравнению с одночастотным сигналом в fн/(f(1) н=f(2) н) раз. При этом сохраняется однозначность измерения дальности, которая обеспечивается соответствующим выбором периода повторения импульсов Т.The operations considered allow, in block 6 of the phase calculation, first to find an estimate of the phase difference within [-π / 2, π / 2], and then using the transformations to expand the limits of its unambiguous measurement [-π, π], in accordance with the algorithm:
Figure 00000012

Block 7 multiplication (Fig. 1) multiplies the found estimates of the phase difference by the coefficient d stored in the first block 8 of the memory, which allows you to find a unique estimate of the radial velocity in accordance with the algorithm:
Figure 00000013

Thus, the appropriate choice of carrier frequency spacing provides the necessary range of unambiguously measured Doppler velocities, which expands in comparison with a single-frequency signal by f n / (f (1) n = f (2) n ) times. In this case, the uniqueness of range measurement is maintained, 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 отсутствии отраженного от цели сигнала. Если происходит превышение над величиной порога 20, то с выхода порогового блока 9 поступает сигнал разрешения прохождения результата вычисления с выхода блока 7 умножения через ключ 11 на второй выход обнаружителя-измерителя многочастотных сигналов. В противном случае ключ 15 разомкнут. 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. If there is an excess over the value of threshold 20, then the output of the threshold unit 9 receives a signal allowing the passage of the calculation result from the output of the multiplication unit 7 through the key 11 to the second output of the detector-meter of multi-frequency signals. Otherwise, key 15 is open.

Синхронизация обнаружителя-измерителя многочастотных сигналов осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов, вырабатываемых синхрогенератором 12 (фиг. 1), с периодом повторения tk, определяемым из условия обеспечения требуемой разрешающей способности по дальности.The synchronization of the detector-meter of multi-frequency signals is carried out by supplying to all the blocks of the claimed device a sequence of synchronizing pulses generated by the sync generator 12 (Fig. 1), with a repetition period t k determined from the conditions for ensuring the required resolution in range.

На фиг. 9 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 медленных флюктуаций сигнала, вероятности ложной тревоги F=10-3, количества импульсов в пачке N= 20. Как видно, предложенное устройство по уровню 0.9 выигрывает у прототипа 4 дБ.In FIG. 9 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 modeling on a computer 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 slow signal fluctuations, 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 4 dB prototype.

Таким образом обнаружитель-измеритель многочастотных сигналов позволяет повысить эффективность обнаружения без увеличения энергии сигнала и точность измерения за счет меньшего числа функциональных преобразований. Thus, the detector-meter of multi-frequency signals allows to increase the detection efficiency without increasing the signal energy and measurement accuracy due to fewer functional transformations.

Библиография:
1. Ширман Я.Д. и Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. Москва. Радио и связь. - 1981. - 204 с. - Рис. 14.2.
Bibliography:
1. Shirman Y.D. and Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. Moscow. Radio and communication. - 1981. - 204 p. - Fig. 14.2.

2. Патент N 63-49193 (Япония), МКИ G 01 S 13/52. Радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели / К.К. Тосиба. Опубл. 03.10.1988 - Изобретения стран мира - 1989. - выпуск 109. - N 15. - 52 с. 2. Patent N 63-49193 (Japan), MKI G 01 S 13/52. Radar device for detecting a moving target / K.K. Toshiba. Publ. 10/03/1988 - Inventions of the countries of the world - 1989. - Issue 109. - N 15. - 52 p.

3. Патент N 2017167 (Россия), МКИ G 01 S 13/58. Обнаружитель-измеритель доплеровских сигналов / Д. И. Попов, С.В. Герасимов и Е.Н. Матаев. Опубл. 30.07.1994 - Изобретения - 1994. - N 14. - 121 с. Ыд 3. Patent N 2017167 (Russia), MKI G 01 S 13/58. Detector-meter of Doppler signals / D.I. Popov, S.V. Gerasimov and E.N. Mataev. Publ. 07/30/1994 - Inventions - 1994. - N 14. - 121 s. Id

Claims (1)

Обнаружитель-измеритель многочастотных сигналов, содержащий первый канал, блок вычисления фазы, блок умножения, первый блок памяти, пороговый блок, второй блок памяти, ключ и синхрогенератор, причем первый канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения, блока вычисления модуля, при этом выходы блока задержки соединены с входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, выходы которого соединены с входами блока усреднения, выходы которого соединены с входами блока вычисления модуля, входами первого канала являются объединенные между собой входы блока задержки и вторые входы блока комплексного умножения, выход первого блока памяти соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с входом ключа, управляющий вход которого соединен с выходом порогового блока, первый вход которого соединен с выходом второго блока памяти, выход синхрогенератора соединен с синхровходами блока задержки первого канала, блока комплексного сопряжения первого канала, блока комплексного умножения первого канала, блока усреднения первого канала, блока вычисления модуля первого канала, блока вычисления фазы, блока умножения, первого и второго блоков памяти, порогового блока, и ключа, отличающийся тем, что введены дополнительно второй канал, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный сумматор, причем в первый и второй каналы дополнительно введены по два блока деления, по два блока умножения и сумматор, второй канал состоит из блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения, блока вычисления модуля, при этом выходы блока задержки соединены с входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, выходы которого соединены с входами блока усреднения, выходы которого соединены с входами блока вычисления модуля, входами второго канала являются объединенные между собой входы блока задержки и вторые входы блока комплексного умножения, выходы дополнительного блока комплексного сопряжения соединены с первыми входами дополнительного блока комплексного умножения, выходы которого соединены с входами блока вычисления фазы, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, выход дополнительного сумматора соединен со вторым входом порогового блока, выход блока вычисления модуля первого канала соединен с первыми входами блоков деления первого канала, выход блока вычисления модуля второго канала соединен с первыми входами блоков деления второго канала, выходы блока усреднения первого канала соединены с объединенными между собой вторыми входами блоков деления и умножения второго канала, выходы блока усреднения второго канала соединены с объединенными между собой вторыми входами блоков деления и умножения второго канала, выходы блоков умножения первого канала соединены с входами сумматора первого канала, выход которого является первым выходом первого канала, выходы блоков умножения второго канала соединены с входами сумматора второго канала, выход которого является первым выходом второго канала, выходы блоков деления первого канала соединены с первыми входами блоков умножения первого канала и являются его вторыми выходами, выходы блоков деления второго канала соединены с первыми входами блоков умножения второго канала и являются его вторыми выходами, первый выход первого канала и первый выход второго канала соединены с входами дополнительного сумматора, вторые выходы первого канала соединены со вторыми входами дополнительного блока комплексного умножения, вторые выходы второго канала соединены с входами дополнительного блока комплексного сопряжения, выход синхрогенератора соединен с синхровходами блока задержки второго канала, блока комплексного сопряжения второго канала, блока комплексного умножения второго канала, блока усреднения второго канала, блока вычисления модуля второго канала, дополнительного блока комплексного сопряжения, дополнительного блока комплексного умножения, дополнительного сумматора, двух блоков деления первого канала, двух блоков деления второго канала, двух блоков умножения первого канала и сумматора первого канала, двух блоков умножения второго канала и сумматора второго канала, причем первыми и вторыми входами обнаружителя-измерителя многочастотных сигналов являются соответственно входы первого и второго каналов, а первым и вторым выходами - соответственно выходы порогового блока и ключа. A multi-frequency signal detector-meter, comprising a first channel, a phase calculation unit, a multiplication unit, a first memory unit, a threshold unit, a second memory unit, a key and a clock generator, the first channel consisting of a delay unit, complex conjugation unit, complex multiplication unit, averaging unit , module calculation unit, while the outputs of the delay unit 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 block averaging, the outputs of which are connected to the inputs of the module calculation unit, the inputs of the first channel are the combined inputs of the delay unit and the second inputs of the complex multiplication unit, the output of the first memory unit is connected to the first input of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the key, the control input of which is connected with the output of the threshold block, the first input of which is connected to the output of the second memory block, the output of the clock is connected to the sync inputs of the delay block of the first channel, the complex pairing unit the first channel, the complex multiplication unit of the first channel, the averaging unit of the first channel, the calculation unit of the first channel module, the phase calculation unit, the multiplication unit, the first and second memory blocks, the threshold block, and the key, characterized in that an additional second channel, an additional block, are introduced complex conjugation, an additional block of complex multiplication, an additional adder, moreover, two division blocks, two multiplication blocks and an adder are added to the first and second channels, the second channel consists of b eye delay, complex conjugation unit, complex multiplication unit, averaging unit, 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 outputs of which connected to the inputs of the module calculation unit, the inputs of the second channel are interconnected inputs of the delay unit and the second inputs of the complex multiplication unit, the outputs of the additional unit complex conjugation are connected to the first inputs of the additional complex multiplication block, the outputs of which are connected to the inputs of the phase calculation unit, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the output of the additional adder is connected to the second input of the threshold block, the output of the calculation unit of the module of the first channel is connected to the first inputs the division blocks of the first channel, the output of the calculation unit of the module of the second channel is connected to the first inputs of the division blocks of the second channel, the outputs of the averaging block of the first channel and connected to the interconnected second inputs of the division and multiplication units of the second channel, the outputs of the averaging unit of the second channel are connected to the interconnected second inputs of the units of division and multiplication of the second channel, the outputs of the multiplication units of the first channel are connected to the inputs of the adder of the first channel, the output of which is the first the output of the first channel, the outputs of the multiplication units of the second channel are connected to the inputs of the adder of the second channel, the output of which is the first output of the second channel, the outputs of the division blocks p the first channel are connected to the first inputs of the multiplication blocks of the first channel and are its second outputs, the outputs of the division blocks of the second channel are connected to the first inputs of the multiplication blocks of the second channel and are its second outputs, the first output of the first channel and the first output of the second channel are connected to the inputs of the additional adder, the second outputs of the first channel are connected to the second inputs of the additional complex multiplication block, the second outputs of the second channel are connected to the inputs of the additional complex multiplication block the output of the sync generator is connected to the sync inputs of the delay unit of the second channel, the complex conjugation unit of the second channel, the complex multiplication unit of the second channel, the averaging unit of the second channel, the calculation unit of the second channel module, the additional complex conjugation unit, the additional complex multiplication unit, the additional adder, two blocks division of the first channel, two division blocks of the second channel, two multiplication blocks of the first channel and the adder of the first channel, two multiplication blocks of the second Nala adder and the second channel, wherein the first and second inputs of the detector-meter multifrequency signals are respectively inputs of the first and second channels, and first and second output -, respectively, and outputs the threshold block key.
RU2000105563A 2000-03-06 2000-03-06 Detector-measuring instrument of multifrequency signals RU2166772C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105563A RU2166772C1 (en) 2000-03-06 2000-03-06 Detector-measuring instrument of multifrequency signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105563A RU2166772C1 (en) 2000-03-06 2000-03-06 Detector-measuring instrument of multifrequency signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2166772C1 true RU2166772C1 (en) 2001-05-10

Family

ID=20231517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000105563A RU2166772C1 (en) 2000-03-06 2000-03-06 Detector-measuring instrument of multifrequency signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2166772C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535929C1 (en) * 2013-08-08 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of processing multicarrier signal in radar stations with external illumination
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535929C1 (en) * 2013-08-08 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of processing multicarrier signal in radar stations with external illumination
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0131260B1 (en) An arrangement to provide an accurate time-of-arrival indication for a received signal
EP1596220B1 (en) Determination of time-difference of arrival and angle of arrival
EP1098206A2 (en) Radar system and coherent integrating method therefor
RU2642418C1 (en) Interference reject filter
RU2634190C1 (en) Interference rejecting counter
RU2674468C1 (en) Interference rejection filter
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
EP1777547A1 (en) Signal processing and time delay measurement based on combined correlation and differential correlation
RU2582877C1 (en) Adaptive compensator of passive interference phase
RU157108U1 (en) PASSIVE INTERFERENCE PHASE COMPENSATION DEVICE
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
RU2166772C1 (en) Detector-measuring instrument of multifrequency signals
RU154313U1 (en) MOVING OBJECT SPEED CALCULATOR
RU2165627C1 (en) Doppler phase-meter of multifrequency signals
RU2017167C1 (en) Pulse doppler locator
RU2629642C1 (en) Doppler speed calculator of object movement
RU2559750C1 (en) Calculator of doppler phase of passive interference
RU150201U1 (en) RADIAL SPEED MEASURER
RU2513656C2 (en) Phase meter of coherent-pulse signals
RU2546988C1 (en) Pulsed radio signal detector-measuring device
RU172503U1 (en) LIABILITY COMPUTER-REDUCER
RU2641647C1 (en) Rejection filter
RU2646330C1 (en) Computer for rejective interference filtration
RU172404U1 (en) PASSIVE INTERFERENCE MANAGER