RU1818704C - Устройство дл приема широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией - Google Patents

Abstract

Использование: в радиотехнике в системах радиосв зи и радиометрии, где широко примен ютс  широкополосные сигналы с линейной частотной модул цией (ЛЧМ). Сущность изобретени : устройство содержит первый, второй приемники 1,22, первый , второй смесители 2,3, первый, второй гетеродины 4, 5, первый, второй сжимающие фильтры 6,7, решающий блок 8. частотный детектор 9, первый, второй дифференцирующие блоки 10,34, формирователь 11 импульсов, первый, второй широкополосные фильтры 12. 13. первый, второй, третий амплитудные детекторы 14, 15, 31, первый, второй элементы И 16. 33, первый, второй, третий, четвертый ключи 17, 18, 21, 27, коррел тор 19, пороговый блок 20, первый, второй , третий перемножители 23, 25, 37, первый, второй, третий узкополосные фильтры 24,26,30, фазовый детектор 28, первый, второй индикаторы 29, .41. генератор 32 счетных импульсов, однопол рный вентиль 35, счетчик 36, усилитель низкой частоты 38. электронно-счетный частотомер 39, арифметический блок 40. Устройство обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучени  широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией . 6 ил. (/ С

Description

Предлагаемое устройство относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в системах радиосв зи и радиотелеметрии, где широко примен ютс  широкополосные сигналы с линейной частотной модул цией (ЛЧМ).

Целью изобретени   вл етс  устранение неоднозначности пеленгации источника излучени  широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией.

Структурна  схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1; временные и частотна  диаграммы работы устройства изображены на фиг.2,4,5 и 6; принцип пеленгации источника излучени  ЛЧМ-сигналов в одной плоскости фазовым методом иллюстрируетс  фиг.З.

Устройство содержит первый приемник 1, первый смеситель 2, второй смеситель 3, первый и второй гетеродины 4 и 5, первый и второй сжимающие фильтры 6 и 7, решающий блок 8, частотный детектор 9, первый дифференцирующий . формирователь 11 импульсов, первый и второй широкополосный фильтры 12 и 13, первый и второй амплитудные детекторы 14 и 15, первый элемент И 16, первый и второй ключи 17 и 18, коррел тор 19, пороговый блок 20, третий ключ 21, второй приемник 22, первый перемножитель 23, первый узкополосный фильтр 24, второй перемножитель 25, втоСО

2

4.

рой узкополосный фильтр 26, четвертый ключ 27, фазовый детектор 28, первый индикатор 29, третий узкополосный фильтр 30, третий амплитудный детектор 31. генератор 32 счетных импульсов, второй элемент И 33, второй дифференцирующий блок 34. одно- пол рный вентиль 35, третий перемножитель 37, усилитель 38 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 39, арифметический блок 40 и второй индикатор 41. Причем к выходу антенны А последовательно подключены приемник 1. смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 4, ключ 17, сжимающий фильтр 6 и решающий блок 8. К выходу антенны В последовательно подключены приемник 22, смеситель 3, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 5, ключ 18 и сжимающий фильтр 7, выход которого соединен с вторым входом решающего блока 8. К выходу ключа 18 последовательно подключены частотный детектор 9, дифференцирующий блок 10 и формирователь 11 импульсов, выход которого соединен с третьим входом решающего блока 8. К выходу смесители 2 последовательно подключены широкополосный фильтр 12. амплитудный детектор 14, элемент И 16. второй вход которого через последовательно включенный широкополосный фильтр 13 и амплитудный детектор 15 соединен с выходом смесител  3, и ключ 21. второй вход которого через последовательно включенные корректор 19 и пороговый блок 20 соединен с выходами широкополосных фильтров 12 и 13, а выход подключен к вторым входам ключей 17 и 18. К выходу гетеродина 4 последовательно подключены перемножитель 23. второй вход которого соединен с выходом гетеродина 5, узкополосный фильтр 24, фазовый детектор 28 и индикатор 29. К выходу широкополосного фильтра 12 последовательно подключены перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом широкополосного фильтра 13, узкополосный фильтр 26 и ключ 27, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 20, а выход соединен с вторым входом фазового детектора 8. К выходу приемника 22 последовательно подключены узкополосный фильтр ЗО, амплитудный детектор 31, элемент И 33. второй вход которого соединен с выходом генератора 32 счетных импульсов, счетчик 36, второй вход которого через последовательно включенные дифференцирующий блок 34 и однопол рный вентиль 35 соединены с выходом амплитудного детектора 31, арифметический блок 40 и индикатор 41. К выходу приемника 22 последовательно подключены перемножите ь 37, второй вход которого соединен с выходом приемника 1, усилитель 38 низких частот и электронно-лучевой частотомер 39, выход которого соединен с вторым входом арифметического блока 40.

Устройство работает следующим образом . Принимаемые широкополосные ЛЧМ- сигналы

Ul(t)UcCOS(23rfct -f jryt2 ),

U2(t)uc eos(2 ж fct + тгу t2-f #)/) t T, где Uc.fc.Tc, p, pi амплитуда, начальна  частота, длительность и начальные фазы сигналов;

..

У

скорость изменени  частоты

внутри импульса;

A id - девиаци  частоты, с выходов антенн через приемники 1 и 22 поступают на первые входы смесителей 2 и 3, на вторые входы которых подаютс  напр жени  гетеродинов 4 и 5:

Url(t)Ur1 COS(2 fr1+ #Ґ1), Ur2(t)Urc-COS(2 fr2t+# r2),

где Uri.Ur2,fri,fr2, fr, рл - амплитуды, частоты и начальные фазы напр жений гетеродинов; fr2-fr1 2fnp.

Причем частоты гетеродинов fn и fr2 выбраны симметричными относительно несущей частоты основного канала приема

fc-fr1 fr2-fc fnp.

Частота настройки fHt и полоса пропускани  Afn широкополосных фильтров 12 и 13 выбираютс  следующим образом:.

., .

Частота настройки fHz и полоса пропускани  узкополосных фильтров 24 и 26 выбираютс  следующим образом:

. т fnp.

На выходах смесителей 2 и 3 образуютс  напр жени  следующих частот (фиг.2а): yt-fri fnp+ yt ,

f02 fr2-fc- -yt,

где первый индекс обозначает канал, по которому принимаетс  сигнал; второй индекс обозначает номер гетеродина, участвующего в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала,

Указанные напр жени  попадают в полосу пропускани  Ztfn широкополбсных фильтров 12 и 13.

Unpl(tHir pl COS (2 л:ут2+ pnpi), Unp2(t Unp2-COS(2 JTfnpt- ЛГут2- pnpj),

.

где ипр1 2 KiUcUrt, Unp KzUcUrtt,

Ki - коэффициент передачи смесителей,

fnp fc-fri fra-fc - промежуточна  частота; (рг (рг-, рпр2 pl- рЛ.

Напр жение Unpi(t) и Unpaft) с выходов широкополосных фильтров 12 и 13 одновременно поступают на два входа коррел тора 19 и на вход амплитудных детекторов 14 и 15. Амплитудные детекторы 14 и 15 выдел ют их огибающие, которые одновременно поступают на два входа элемента И 16. Последний срабатывает, его выходное напр жение поступает на первый вход ключа 21.

Один и тот же полезный ЛЧМ сигнал, преобразованный по частоте в двух каналах , поступает на два входа коррел тора 19. В этом случае между канальными напр жени ми существует сильна  коррел ционна  св зь. Выходное напр жение коррел тора 19 превышает пороговый уровень Unop, пороговый блок 20 срабатывает и своим выходным напр жением открывает ключи 21 и 27. Напр жение с выхода элемента И 16 через открытый ключ 21 поступает на управл ющие входы ключей 17 и 18, открыва  их. Ключи 17, 18, 21, 27 в исходном состо нии всегда закрыты.

При этом преобразованные по частоте ЛЧМ-сигналы с выходов смесителей 2 и 3 через открытые ключи 17 и 18 соответственно поступают на сжимающие фильтры 6 и 7. Одновременно ЛЧМ-сигнал на частоте fao с выхода смесител  3 через открытый ключ 18 поступает на.частотный детектор 9 и преобразуетс  им в напр жение соответствующей формы. Это напр жение подаетс  на вход дифференцирующего блока ТО, на выходе которого образуютс  пр моугольные импульсы в моментам времени, соответствующие моменты смены знака наклона функции частотной модул ций ЛЧМ-сигналов. Эти импульсы вместе с информационными импульсами с выходов сжимающих фильтров 6 и 7 поступают на соответствующие входы решающего блока 8, обеспечива „так- товую синхронизацию при приеме решени .

Одновременно напр жени  Unpi(t) и Unp2(t)c выходов широкополосных фильтров 12 и 13 поступают на два входа перемножител  25, на выходе которого образуетс  гармоническое колебание

Us(t)U3 z(tr2-fri)t+ Дрг+ fxplr из cos(4 к fnpt+ ДА-+ Ар), 0 t Tc,

1 где из 2 k2Unpi Unp2.

Ка - коэффициент передачи перемножител , рл- . &р pi- - фазовый сдвиг, определ ющий направление на источник излучени ;

в котором линейна  частотна  модул ци  уже отсутствует. Гармоническое колеба- ние Кз(х) выдел етс  узкополосным фильтром 26 и через открытый ключ 27 по- 5 ступает на первый вход фазового детектора 27.

Напр жение Uri(t) и Draft) с выходов гетеродинов 4 и 5 одновременно поступают на два входа перемножител  23, на выходе ко- 0 торого образуетс  гармоническое колебание

U4(t)U4 X{fra-frl)t+ /tyVH

Uu4 cos(4 л fnpt+ Apr).

5 гдеУ4 2 Ur2Это напр жение выдел етс  узкополосным фильтром 24 и подаетс  на второй вход фазового детектора 27, на выходе которого образуетс  низкочастотное напр жение 0 UH(/)UHCOS Л/,

где ин тгКз из U4 ,

Кз - коэффициент передачи фазового детектора,

5Дер (pi - pi - 2 л d/A cos Д

Напр жение }н$), пропорциональное фазовому сдвигу Др, определ ющему направление на источник излучени , фиксируетс  индикатором 28.

0 Описанна  выше работа устройства соответствует случаю приема ЛЧМ сигналов по основному каналу на частоте (фиг.2.а). Если ложный ЛЧМ сигнал (помеха) принимаетс  по первому зеркальному каналу

5 на частоте fsi (фиг.2,6), то в смесител х 2 и 3 он преобразуетс  в сигналы следующих частот;

fl1 fr1-f3l-yt fnp-yt, fl2 fr2-fs1-yt.

0Однако только сигналы с частотой fn попадают в полосу пропускани  Afn широкополосного фильтра 12. Указанный сигнал поступает на вход амплитудного детектора 14 и на первый вход коррел тора 19. Ампли5 тудный детектор 14 выдел ет огибающую сигнала, котора  поступает на первый вход элемента И 16. Элемент И 16 не срабатывает , так как на выходе широкополосного фильтра 13 напр жение отсутствует, выход0 нов напр жение коррел тора 19 равно нулю . Поэтому ключи 17, 18, 21 и 27 не открывают и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте fai, подавл етс .

5Если ложный ЛЧМ-сигнал (помеха) принимаетс  по второму зеркальному каналу на частоте fsa (фиг.2в), то в смесител х 2 и 3 он преобразуетс  в сигналы следующих частот:

yt-fr2 fnp+ yt, yt-fr1.

Однако только сигнал с частотой f22 попадает в полосу пропускани  Afn широкопо лосного фильтра 13. В этом случае элемент И 16 также не срабатывает. Выходное напр жение коррел тора 19 также равно нулю . Ключи 17, 18, 21 и 27 не открываютс  и ложный сигнал ЛЧМ (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на час- тоте f32, подавл етс ,

Если ложные ЛЧМ-сигналы (помехи) одновременно принимаютс  по первому и второму зеркальным каналам на частотах fat и fa2 (фиг.2г), то в полосу пропускани  Afn широкополосных фильтров 12 и 13 попадают сигналы на частотах fit и f22. Эти же сигналы поступают на два входа коррел тора 19. В этом случае элемент И 16 срабатывает , его выходное напр жение поступает на первый вход ключа 21, однако ключ 21 не открываетс . Это объ сн етс  тем, что разные ложные ЛЧМ-сигналы (помехи), принимаемые на разных зеркальных частотах f3i и f32, имеют слабую коррел ционную св зь. Поэтому выходное напр жение коррел тора 19 не превышает порогового уровн  Unop, пороговый блок 20 не срабатывает и ключи 17,18,21 и 27 не открываютс . Следовательно , ложные ЛЧМ-сигналы (помехи), прини- маемые одновременно по первому и второму зеркальнымханалам на частотах f3t и f32, подавл ютс .

Поаналогичным причинам подавл ютс  и другие дополнительные (комбинацион- ные) каналы приема на частотах fKi, fe, fa и Гк4 (фиг.4).

Напр жение U2(t) с выхода приемника 22 одновременно поступает на вход узкополосного фильтра 30 (фиг.5,а), на выходе ко- торого образуетс  радиоимпульс

Afp длительностью tn -т/ .

Указанный радиоимпульс поступает на вход амплитудного детектора 31, который выдел ет его огибающую (фиг.Бв). Последн   подаетс  на первый вход элемента И 33, на второй вход которого поступают счетные импульсы с выхода генератора 32 (фиг.Вг). На выходе элемента И 33 образуетс  коли- чество импульсов N.i, пропорциональное временному интервалу tn(Nistn).

Видеоимпульс (фиг.б.в) с выхода амплитудного детектора 31 поступает на вход дифференцирующего блока 34. на выходе которого образуютс  два разнрпол рных коротких импульсов (фиг.Б. е), бднопол р- ный вентиль 35 пропускает на свой выход только положительный короткий импульс

(фиг.5,ж), который поступает на вход сброса счетчика 36 и приводит его в исходное (нулевое ) состо ние. Счетчик 36 подсчитывает количество импульсов NI, которое поступает на первый вход арифметического блока

40.

Принимаемые широкополосные ЛЧМ сигналы можно представить в следующем виде:

Ui(t)uc (Т + г лу (t + г)2 4- pd

U2(t)uc + щ + pc, 0 t TC

A R где т -r-i- - врем  запаздывани  ЛЧМ-сигнала , приход щего на антенну А, по отношению к сигналу, приход щему на антенну В;

С - скорость распространени  света.

Эти сигналы поступают на два входа перемножител  37, на выходе которого образуетс  напр жение биений:

U6(t)u6 Cos(2 iftfet ), 0 t TC, где Ue 2 .

f6 у г -частота биений (фи г.ба);

б 2 3ifcr + луг2 - начальна  фаза биений ,

Указанное напр жение выдел етс  усилителем 38 низкой частоты и поступает на вход электронно-счетного частотомера 39. Из непрерывного переменного напр жени  Ue(t) частоты fe формируетс  короткие импульсы , частота следовани  которых остаетс  равной fg. В частотомере 39 сосчитываетс  число импульсов N2 за известный интервал времени At:

fK N2

f6-aiВ частности, если At 1с, то измеренное количество импульсов Na численно равно неизвестной частоте биений fe. Измеренное количество импульсов N2 поступает на второй вход арифметического блока 40, на выходе которого образуетс  значение временной задержки в цифровой форме (фиг.бб)

Nr -N2

У ДГф которое регистрируетс  индикатором

41. Следовательно,

/3 arcGos|-|

Поскольку при изменении утла ft мен етс  и величина частоты биений fe, то она будет однозначно определ ть угол прихода радиоволны. Частота биений fe и скорость

изменени  частоты у внутри импульса измер етс  в цифровой форме, по их значению определ етс  угол прихода радиоволны ft только в цифровом коде.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучени  широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией. Это достигаетс  использованием частоты биений f6, котора  однозначно св зана с пеленгом на источник излучени  ЛЧМ-сиг- налов. При этом индикатор 41 формирует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а индикатор 29 - точную, но неоднозначную шкалу отсчета.

Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет представить результаты пеленгации в цифровом коде, что обеспечивает возможность дл  их длительного хранени , передачи на большие рассто ни  по каналам св зи и сопр жени  с вычислительной техникой.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  приема широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией , содержащее последовательно соединенные первый приемник; первый смеситель, к второму входу которого подключен выход первого гетеродина, первый ключ, к второму входу которого подключен выход второго ключа, первый сжимающий фильтр и решающий блок, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выход формировател  импульсов, вход которого соединен с выходом первого дифференцирующего блока, и выход второго сжимающего фильтра, вход которого соединен с входом частотного детектора, выход которого подключен к входу первого дифференцирующего блока, и с выходом третьего ключа, управл ющий и сигнальный входы которого соединены соответственно с выходом второго ключа, к управл ющему входу которого подключен выход порогового блока , и с выходом второго смесител , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго приемника и выходом второго гетеродина, который подключен к первому входу первого перемножител , второй вход и выход которого

   соединены соответственно с вторым входом первого смесител , выход которого через первый широкополосный фильтр подключен к входу первого амплитудного двтекто- 5 ра, и с входом первого узкополосного фильтра, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом первого индикато0 ра и выходом четвертого ключа, управл ющий и сигнальный входы которого соединены соответственно с выходом порогового блока, к входу которого подключен выход коррел тора, и с выходом второго

   5 узкополосного фильтра, к входу которого подключен выход второго перемножител , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого широкополосного фильтра, который подключен к

   0 первому входу коррел тора, и с выходом

   второго широкополосного фильтра, который

   подключен к второму входу коррел тора,

   - при этом выход второго смесител  через

   последовательно соединенные второй ши5 рокополосный фильтр и второй амплитудный детектор подключен к второму входу первого элемента И, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого амплитудного детектора и сиг0 нальным входом второго ключа, отличающеес  тем, что, с целью устранени  неоднозначности пеленгации источника излучени  широкополосных сигналов с линейной частотной модул цией, введены

   5 последовательно соединенный третий узкополосный фильтр, к входу которого подключен выход второго приемника, третий амплитудный детектор, второй элемент И. счетчик, арифметический блок и второй ин0 дикатор. последовательно соединенные второй дифференцирующий блок, к входу которого подключен выход третьего амплитудного детектора, и однопол рный вентиль , выход которого подключен к второму

   5 входу счетчика, последовательно соединенные третий перемножитель, к входам которого подключены выходы первого и второго приемников, усилитель низкой частоты и электронно-счетный частотомер, выход ко0 торОго подключен к второму входу арифметического блока, и генератор счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И.

   Фиг. I

   Зпр

   2

   Кие

   „ 2Ј 2/лр

   jnp

   Л, « Я fч 2fr, fKa |КА 2$га ч Фиг. 4

   Фиг. 2

   2/п,

   .. М

   L/

   2fr, fKa |КА 2$га ч

   Н

   П

   ишшнш шшшшптииштииГ

   1Й | |)И1П|

   i i

   i-i

   н

   Фиг.. 5

   f

   t

   , j

   Г I

   t

   Фиг. 6

   .