RU1823137C - Автокоррел ционный измеритель параметров псевдослучайного фазоманипулированного сигнала - Google Patents

Abstract

Использование: радиосв зь. Сущность изобретени : устройство содержит 3 блока умножени , элемент задержки, полосовой фильтр, нелинейный элемент, 4 фильтра нижних частот, генератор, 2 измерител  частоты , 5 вентилей, 5 счетчиков, измеритель базы сигнала, измеритель длительности посылок , арифметический блок, блок регистрации , фазовращатель, 2 квадратора, 3 сумматора, блок извлечени  квадратного корн , пороговый блок, 2 ключа, 2 детектора огибающей, 6 дифференциальных цепей, 8 триггеров, 10 элементов И, генератор счетных импульсов, 2 делител , умножитель, усилитель, ограничитель, регистр, 2 элемента И-НЕ. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к радиосв зи и может использоватьс  как устройство обработки фазоманипулированных (ФМ) сигналов в системах передачи дискретной информации, в совмещенных системах св зи и в радиолокации, где широко примен ютс  псевдослучайные ФМ-сигналы с линейной частотной модул цией (ЛМЧ).

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет определени  закона линейной частотной модул ции.

На фиг.1 приведена структурна  электрическа  схема измерител : на фиг.2 - эпюры , по сн ющие его работу.

Устройство содержит: 1, 10, 19 - блоки умножени ; 2 - элемент задержки; 3 - полосовой фильтр; 4 - нелинейный элемент; 5, 7, 11, 20 - фильтры нижних частот; 6 - генератор скорости перестройки; 8.9 - измерители частоты; 12. 29. 40, 44. 54 - вентили; 13, 33, 50. 61, 62 - счетчики импульсов; 14 - измеритель базы сигнала; 15 - измеритель длительности посылок; 16 - арифметический

блок; 17 - блок регистрации; 18 - фазовращатель; 21, 22 - квадраторы; 23, 51. 65 - сумматоры; 24 - блок извлечени  квадратного корн ; 25 - пороговый блок; 26, 37 - ключи; 27, 38 - детекторы огибающей; 28, 39, 43, 47, 53, 58 - дифференциальные цепи; 30, 46, 48, 52. 55. 57, 59, 66 - триггеры; 31, 45, 49, 56, 60, 64, 69, 70, 71, 72 - элементы И; 32 - генератор счетных импульсов; 34, 36 -делители; 35-умножитель; 41 -усилитель; 42 - ограничитель; 63 - регистр; 67, 68 - элементы И-НЕ.

Автокоррел ционный измеритель работает следующим образом.

Принимаемый псевдослучайный ФМ- сигнал поступает на входы первого и второго блоков 1 и 10 умножени  и элемента 2 задержки непосредственно, а на вход третьего блока 19 умножени  -через фазовращатель 18. Величина задержки, образующа с  на первом выходе элемента 2 задержки, измен етс  по линейному закону при помощи генератора 6, вырабатывающего периодическое пилообразное напр жение управлесл

С

00

ю

СА)

СО VI

ни  Величина задержки, образующа с  на втором выходе элемента 2 задержки, устанавливаетс  посто нной. На вторые входы первого, второго и третьего 1, 10 и 19 умножени  поступает принимаемый сигнал, предварительно задержанный в элементе 2 задержки. Результатом перемножени  в первом блоке 1 умножени   вл ютс  биени  с высокочастотным заполнением, которые проход т через полосовой фильтр 3 и нелинейный элемент 4. Первый и второй фильтры 5 и 7 нижних частот настроены на высокочастотное заполнение,  вл ющеес  средней частотой fcp свернутого спектра сигнала, и огибающую,  вл ющуюс  такто- вой частотой псевдослучайной модулирующей функции. Выходы первого и второго фильтров 5 и 7 нижних частот соединены с первым и вторым измерител ми 8 и 9 частоты , на вторые входы которых поступает пе- риодически измен ющеес  пилообразное напр жение с генератора 6. В результате с выхода первого измерител  8 частоты снимаетс  информаци  о значении тактовой частоты , а с выхода второго измерител  9 частоты - о значении средней частоты свернутого спектра сигнала.

Результатом перемножени  во втором и третьем блоках 10 и 19 умножени  также  вл ютс  биени  с высокочастотным запол- пением, огибающие которых выдел ютс  третьим и четвертым фильтрами 11 и 20 нижних частот, возвод тс  в квадрат в первом и втором квадраторах 21 и 22 и суммируютс  в сумматоре 23 с последующим извлечением корн  квадратного из суммы в блоке 24. При этом на вход третьего блока 19 умножени  незадержанный сигнал поступает через фазовращатель 18. В результате выходной сигнал UM(t) блока 24 извлечени  квадратного корп  вида

UH(I)- U,(l -Г,2)Ссз2Д1р + и((1-Г,2)51пгДу) ( -r,2)uM(i)-u,,2(i-r,2)

 вл етс  произведением двух одинаковых модулирующих функций ФМ-сигнала Uni(t) и Un2(t- г 32 ) сдвинутых во времени на величину посто нной задержки Гз2 в элементе 2 задержки, и не зависит от набега фазы в элементе 2 задержки, обуспов- ленного изменением частоты сигнала вследствие частотной модул ции. Число отрицательных импульсов в сигнале Un(t) равно числу скачков фазы принимаемого сигнала, причем длительность отрицательных импульсов равна величине задержки г 3 и не зависит от длительности элементарных посылок. Таким образом, на выходе вентил  12 образуютс  только отрицательные импульсы , число m которых подсчитываетс  счетчиком 13. В измерителе 14 определ етс  база сигнала N 2т + 1.

Информаци  о значении тактовой частоты с выхода первого измерител  8 частот поступает на измеритель 15, где формируютс  тактовые импульсы, с помощью которых определ етс  длительность элементарных посылок Тд. Измеренные значени  базы сигнала Ми, длительности элементарных посылок Tq подаютс  в арифметический блок 16. где определ етс  длительность принимаемого сигнала Тс NTq. Информаци  об измеренных значени х N, Tq, Тс, fcp поступает на соответствующие входы блока 17 регистрации.

При наличии в принимаемом сигнале частотной модул ции в результате перемножени  в первом блоке 1 умножени  незадержанного и задержанного в элементе 2 задержки сигналов по вл ютс  биени  с высокочастотном заполнением, которые проход т через полосовой фильтр 3 и нелинейный элемент 4. Ширина спектра биений вМ ДРсТч( Д FC - девиаци  частоты) уже спектра принимаемого сигнала, а положение спектра на оси частот определ етс  средней частотой fcp, равной величине произведени  скорости у Д Fc/Tq изменени  частоты сигнала на величину задержки з в элементе 2 задержки, г з т.е.

ДР

Г3.

О)

Согласно (1) следует, что при изменении времени задержки гэ в элементе 2 задержки с помощью генератора 6 скорости перестройки по линейному закону мен етс  значение средней частоты fcp. Измер   значение средней частоты ftp спектра сигнала с помощью второго измерител  9 частоты и зна  величину задержки гэ , определ ют скорость изменени  частоты сигнала у.

Дл  измерени  величины задержки г3 соответствующей fcp, пороговый блок 25 при по влении напр жени  на выходе второго фильтра 7 нижних частот вырабатывает управл ющий импульс, который поступает нэ входы первого и второго ключей 26 и 37 и открывает их. В исходном состо нии первый и второй ключи 26 и 37 всегда закрыты. Незадержанный и задержанный сигналы детектируютс  о первом и втором детекторах 27 и 30 огибающей и дифференцируютс 

с помощью первой и второй дифференциальных цепей 28 и 39. В результате дифференцировани  образуютс  положительные и отрицательные импульсы, соответствующие началу и концу сигнала. На выходах первого и второго дополнительных вентилей 29 и 40 остаютс  только положительные импульсы, первым из которых триггер 30 запускаетс , а вторым возвращаетс  в исходное состо ние через интервал времени гэ . Выходным им- пульсом триггера 30 управл етс  элемент И 31, За врем  длительности импульса счетные импульсы с выхода генератора 32 поступают в дополнительный счетчик 33. Информаци  о величине в двоичном коде с выхода дополни- тельного счетчика 33 поступает на один вход первого делител  34. на другой вход которого поступает в двоичном коде информаци  о величине fcp с выхода второго измерител  9 частоты. В первом делителе 34 вычисл етс  величина скорости изменени  частоты у f ср/г з . котора  регистрируетс  в блоке 17 и поступает на вход умножител  35. На другой вход умножител  35 подаетс  в двоичном коде информаци  о величине длительности элементарной посылки Tq с выхода измерител  15. В умножителе 35 вычисл етс  в двоичном коде величина девиации частоты , котора  регистрируетс  в блоке 17.

Искома  скорость манипул ции фазы принимаемого сигнала определ етс  во втором делителе 36 по отношению базы сигнала к длительности сигнала Тс, котора  оп- редел етс  в арифметическом блоке 16, т.е. yq N/T с. В блоке 17 регистрируютс  девиации частоты, длительность элементарной посылки, база сигнала и его

длительность скорости изменени  частоты

и манипул ции фазы сигнала, средн   частота сигнала.

Определение закона линейной частотой модул ции осуществл етс  путем определени  и сравнени  знаков скорости изменени  частоты в начале и в конце сигнала .

Определение знака скорости изменени  частоты в начале ЛЧМ сигнала осуществл ет- с  путем измерени  и сравнени  периодов Ti иТ2 высокочастотных колебаний в начале и середине сигнала. Если Ti Т2, то знак скорости у изменени  частоты положительный, т.е. частота возрастает. Если Ti Тг, то знак отрицательный и частота в начале ЛЧМ сиг- нала убывает.

Дл  измерени  периода Ti высокочастотных колебаний ЛЧМ сигнал (фиг.2а) с выхода ключа 37 поступает на усилитель 41 и ограничитель 42. С выхода ограничител 

5 0 5 0 0

5

0

5

0 5

42 сигнал (фиг.26) поступает на дифференциальную цепь 43. В результате дифференцировани  образуютс  и отрицательные импульсы (фиг.2в). соответствующие положительным и отрицательным полупериодам сигнала. На выходе однопол рного вентил  44 образуютс  только положительные импульсы (фиг.2г), период следовани  которых равен периоду высокочастотного сигнала. Первым положительным импульсом, проход щим через элемент И 45, триггер 46 уста- навливаетс  в единичное состо ние (фиг.2д). Исходное состо ние всех триггеров нулевое. Разрешающее напр жение на элемент И 45 поступает с нулевого выхода триггера 48 (фиг.2ж). Высокий уровень сигнала с единичного выхода триггера 46 (фиг.2д) разрешает прохождение счетных импульсов через элемент И 49 с выхода генератора 33 на вход счетчика 50 (фиг.2з). Второй положительный импульс (фиг.2г), который следует через интервал времени TL с выхода элемента И 45 возвращает триггер 46 в исходное нулевое состо ние (фиг.2д), а отрицательным импульсом с выхода дифференциальной цепи 47 (фиг.2е) триггер 48 ус- танавливаетс  в единичное состо ние (фиг.2ж), нулевой выход которого запрещает прохождение положительных импульсов (фиг.2г) через элемент И 45. Низкий уровень сигнала с единичного выхода триггера 46 запрещает прохождение счетных импульсов генератора 33 через элемент И 49 (фиг.2з). Информаци  о величине Ti в двоичном коде с выхода счетчика 50 поступает на сумматор 51, на другой вход которого дл  выполнени  операции вычитани  поступает обратный код величины Т2 со счетчика 61.

Дл  измерени  величины периода 2 в середине сигнала выходной импульс с триггера 31 (фиг.2и), задержанный на гэ . дифференцируетс  с помощью дифференциальной цепи 53. В результате дифференцировани  образуютс  положительный и отрицательный импульсы (фиг.2к), которые поступают на вход однопол рного вентил  54. На выходе вентил  54 образуетс  только отрицательный импульс (фиг.2л), который устанавливает триггер 55 в единичное состо ние (фиг.2м). Высоким уровнем сигналов с единичного выхода триггера 55 (фиг.2м) и нулевого выхода триггера 59 (фиг.2п) открываетс  элемент И 56, на который поступают положительные импульсы с выхода однопол рного вентил  44 (фиг.2г). Первым положительным импульсом, прошедшим через элемент И 56, триггер 57 устанавливаетс  в единичное состо ние, а вторым импульсом через промежуток времени Т2 триггер 57

установитс  в исходное нулевое состо ние (фиг.2н). Отрицательным импульсом с выхода дифференцирующей цепи 58 (фиг.2) триггер 59 установитс  в единичное состо ние . Сигнал с нулевого выход триггера 59 запретит дальнейшее прохождение положительных импульсов через элемент И 56. Высокий уровень сигнала с единичного выхода триггера 57 (фиг.2н), на врем  длитель- нрсти Т2, разрешит прохождение через элемент И 60 счетных импульсов генератора 33 на вход счетчика 61 (фиг.2р). Информаци  ,о величине Т2 с инверсных выходов счетчика 61 (обратный код) поступает на сумматор 51, на другой вход которого подаетс  информа- ци  в двоичном коде о величине Ti с выход счетчика 50.

В результате в сумматоре 51 реализуетс  операци  вычитани  двоичных кодов Т1 и Т2. В зависимости от соотношени  вели- чин Ti и Т2 сумма будет положительной или отрицательной. Знак суммы фиксируетс  триггером 52 знака (фиг.2с), сигнал с выхода которого поступает на элемент И-НЕ 67. Если знак суммы положительный (Ti Т2), то триггер 52 устанавливаетс  в единичное состо ние , что соотсетствует приему ЛЧМ сигнала с возрастающей частотой. Если знак суммы отрицательный (Ti 12), то триггер 52 устанавливаетс  в нулевое состо ние (фиг.2с), что соответствует приему ЛЧМ-сиг- нала с убывающей частотой.

Таким образом, определ етс  знак скорости изменени  частоты в начале ЛЧМ-сиг- нала.

Определение знака скорости изменени  частоты в конце ЛЧМ-сигнала осуществл етс  путем измерени  и сравнени  периодов Т2 и Тз высокочастотных колебаний в середине и конце сигнала. Если Т2 Тз, то знак скорости у изменени  частоты положительный, т.е. частота в конце ЛЧМ-сигнала возрастает. Если Т2 Тз, то знак отрицательный и частота в конце ЛЧМ убывает.

Дл  измерени  периода Тз в конце сиг- нала служит счетчик 62 счетных импульсов, который формирует последовательно код длительности всех импульсов сигнала. С этой целью с элемента 44 перед началом каждого импульса счетчик 62 сбрасываетс  в О. Код длительности импульса перед сбросом счетчика 62 пересылаетс  в регистр 63. который хранит информацию о длительности каждого импульса сигнала. Импульс конца сигнала (фиг.2т) с выхода вентил  40 открывает схему И 64. и пропускает код длительности импульса Тз (фиг.2у) с выхода регистра 63 на вход сумматора 65. На второй вход сумматора 65 поступает код длительности Т2 импульса в середине сигнала . В результате вычитани  в сумматоре 65 длительностей сигналов Т2 и Тз в триггере 66 выдел етс  знак разности. Если знак положительный (Т2 Тз), то триггер 66 (фиг.2ф) устанавливаетс  в единичное состо ние, что  вл етс  признаком приема ЛЧМ-сигнала с. возрастающей частотой. Если знак разности отрицательный (Т2 Тз), то триггер 66 устанавливаетс  в нулевое состо ние, что  вл етс  признаком приема ЛЧМ-сигнала с убывающей частотой. Таким образом, определ етс  знак скорости изменени  частоты в конце ЛЧМ-сигнала.

Информаци  о знаках сигнала скоростей изменени  частоты в начале и конце сигнала с триггеров 52 и 66 поступает на дешифратор, имеющий два входа и четыре выхода. Дешифратор состоит из двух элементов 66, 67 И-НЕ и четырех элементов 69-72 И. В дешифраторе путем сравнени  знаков скоростей изменени  частоты в начале и конце сигнала определ етс  закон линейной частотной модул ции.

При этом на выходе элемента 69 И формируетс  признак приема ЛЧМ-сигнала с убывающей частотой, на выходе элемента 70 И-с убывающей симметричной частотной модул цией, на выходе элемента 72 И - с возрастающей частотой, на выходе элемента 71 И - с возрастающей симметричной частотной модул цией.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Автокоррел ционный измеритель параметров псевдослучайного фазоманипулированно- го сигнала, содержащий последовательно соединенные первый блок умножени , полосо- вой фильтр, нелинейный элемент, первый филыр нижних частот, первый измеритель частоты , измеритель длительности посылок, арифметический блок и блок регистрации, последовательно соединенные второй фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом нелинейного элемента, пороговый блок, первый ключ, первый детектор, первую дифференциальную цепь, второй вентиль, триггер, элемент И, первый счетчик импульсов, первый делитель и умножитель, второй измеритель частоты , вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход подключен к соответствующему входу блока регистрации, последовательно соединенные генератор скорости перестройки, выход которого также подключен к управл ющим входам первого и второго измерителей частоты , и элемент задержки, один выход которого подключен к одному входу первого блока умножени , другой выход которого  вл етс  входом устройства, другой выход элемента задержки подключен к второму входу первого детектора, к первому входу

   второго и третьего блоков умножени , второй вход второго блока умножени  обьеди- нен с вторым входом первого блока умножени , с вторым входом элемента задержки , входом генератора скорости перестройки , с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, последовательно соединенные фазовращатель, вход которого объединен с вторым входом первого блока умножени , третий блок умножени , четвертый фильтр нижних частот, первый квадратор , первый сумматор, блок извлечени  квадратного корн , первый вентиль, второй счетчик импульсов и измеритель базы сигнала , выход которого подключен к блоку регистрации , к второму входу арифметического блока, выход которого подключен к первому входу второго делител , второй вход которого соединен с выходом измерител  базы сигнала , а выход подключен к блоку регистрации, последовательно соединенные второй блок умножени , третий фильтр нижних частот и второй квадратор, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, по- следовательно соединенные второй детектор огибающей, вход которого соединен с выходом второго ключа, втора  дифференцирующа  цепь, третий вентиль, выход которого подключен к второму входу триггера, выход второго измерител  частоты подключен к второму входу первого делител , выход измерител  длительности посылок подключен к блоку регистрации и к второму входу умножител , выход которого и выход первого и второго делителей подключены к блоку регистрации, генератор счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, отличающий с  тем, что. с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  закона линейной частотной модул ции, введены последовательно соединенные усилитель, ограничитель, треть  дифференциальна  цепь, четвертый вентиль, второй элемент И,

   второй тригер. третий элемент И, третий счетчик, второй сумматор, четвертый триггер , последовательно соединенные п та  дифференциальна  цепь, п тый вентиль, п тый триггер, четвертый элемент И. шестой триггер, п тый элемент И, четвертый счетчик, вход усилител  подключен к выходу второго ключа, выход второго триггера через последовательно соединенные четвертую введенную дифференциальную цепь и третий введенный триггер подключен к второму вуоду второго элемента И, вход п той дифференциальной цепи подключен к выходу первого триггера, выход шестого введенного триггера через последовательно соединенные шестую введенную дифференциальную цепь и седьмой введенный триггер подключен к второму входу четвертого элемента И, третий вход которого соединен

   с выходом четвертого вентил , вторые входы третьего и п того элементов И подключены к выходу генератора счетных импульсов, выход четвертого счетчика соединен с вторыми выходами второго и третьего введенного сумматора, а выход четвертого триггера подключен к первому входу введенного первого элемента И-НЕ и первым входом введенных дев того и дес того элементов И. выход первого элемента

   И-НЕ соединен с первыми входами введенных седьмого и восьмого элементов И, по- следоп-ттельно соединенные п тый счетчик, первый вход которого соединен с выходом четвертого вентил , а второй вход подключем к выходу генератора счетных импульсов, регистр, шестой элемент И, второй вход которого соединен с выходом третьего вентил , третий сумматор, восьмой триггер, выход которого соединен с первым входом

   введенного второго элемента И-НЕ и вторыми входами восьмого и дес того элементов И, выход второго элемента И-НЕ соединен с вторыми входами седьмого и дев того элементов И, выходы седьмого, восьмого, дев того , дес того элементов И, подключены соответственно к блоку регистрации.