RU2080655C1 - Device which recognizes information signals - Google Patents

Device which recognizes information signals Download PDF

Info

Publication number
RU2080655C1
RU2080655C1 RU94008294A RU94008294A RU2080655C1 RU 2080655 C1 RU2080655 C1 RU 2080655C1 RU 94008294 A RU94008294 A RU 94008294A RU 94008294 A RU94008294 A RU 94008294A RU 2080655 C1 RU2080655 C1 RU 2080655C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
output
radiation
phase
control input
Prior art date
Application number
RU94008294A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94008294A (en
Inventor
В.И. Дикарев
Б.В. Койнаш
А.М. Финкельштейн
Original Assignee
Институт прикладной астрономии РАН
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 Институт прикладной астрономии РАН filed Critical Институт прикладной астрономии РАН
Priority to RU94008294A priority Critical patent/RU2080655C1/en
Publication of RU94008294A publication Critical patent/RU94008294A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2080655C1 publication Critical patent/RU2080655C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: automation and computer engineering, in particular, visual analysis of amplitude spectrum of information signals and detection of type of their modulation. SUBSTANCE: device has antenna 1, heterodyne 2, mixer 3, intermediate frequency amplifier 4, first, second and third signal phase doubling units 5, 6, 7, light-emitting source 8, collimator 9, first, second, third and fourth signal modulators 10, 11, 12 and 13, first, second, third and fourth lenses 14, 15, 16 and 17, first, second, third and fourth photodetectors 18, 19, 20 and 21, first, second, third and fourth indicators 21, 23, 24 and 25, signal receiver and amplifier 26, delay line 27, switch 28, fifth and sixth signal modulators 29 and 30, fifth lens 31, fifth photodetector 32 and fifth indicator 33. Laser is used as light- emitting source. Bragg cells are used as signal modulators 10-13, 29, 30. Oscilloscopes are used as indicators 22-25, 33. EFFECT: increased functional capabilities due possibility to detect frequency modulation of received signal. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для визуального анализа амплитудного спектра информационных сигналов и определения вида их модуляции. The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used for visual analysis of the amplitude spectrum of information signals and determine the type of modulation.

Известны устройства для распознавания информационных сигналов (авт. св. NN 1370594, 1536508, 1580569, 1765894, 1790031, 1789996 и другие). Known devices for the recognition of information signals (ed. St. NN 1370594, 1536508, 1580569, 1765894, 1790031, 1789996 and others).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Устройство для распознавания информационных сигналов" (авт. св. N 1789996, кл. G 06 K 9/00, 1990), которое и выбрано в качестве прототипа. Указанное устройство обеспечивает визуальный анализ амплитудного спектра информационных сигналов и определение вида и модуляции. Причем в качестве признаков распознавания используются деформации амплитудного спектра принимаемого информационного сигнала при умножении его фазы на два, четыре и восемь. Признаком распознавания информационных сигналов с частотной модуляцией (ЧМ) является увеличение ширины амплитудного спектра принимаемого ЧМ сигнала в два, четыре и восемь раз при умножении его фазы в два, четыре и восемь раз. Среди указанных сигналов широкое распространение получили сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) с возрастающим законом изменения частоты, с убывающим законом изменения частоты, с симметричным V-образным законом изменения частоты, с симметричным Λ-образным законом изменения частоты и сигналы с нелинейными законами частотной модуляции. Of the known devices closest to the proposed is a "Device for the recognition of information signals" (ed. St. N 1789996, CL G 06 K 9/00, 1990), which is selected as a prototype. The specified device provides a visual analysis of the amplitude spectrum of information signals and determine the type and modulation. Moreover, deformations of the amplitude spectrum of the received information signal when multiplying its phase by two, four, and eight are used as recognition signs. A sign of recognition of information signals with frequency modulation (FM) is an increase in the width of the amplitude spectrum of the received FM signal by two, four and eight times when its phase is multiplied by two, four and eight times. Among these signals, linear frequency modulation (LFM) signals with an increasing frequency law, a decreasing frequency law, a symmetric V-shaped frequency law, a symmetric Λ-shaped frequency law, and signals with non-linear frequency modulation laws are widespread. .

Однако известное устройство, выбранное в качестве прототипа, не обеспечивает возможности для визуального определения вида частотной модуляции. However, the known device, selected as a prototype, does not provide the ability to visually determine the type of frequency modulation.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем визуального определения вида частотной модуляции принимаемого информационного сигнала. The aim of the invention is to expand the functionality by visually determining the type of frequency modulation of the received information signal.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные блок приема и усиления сигнала, первый-третий удвоители фазы сигнала, а также последовательно оптически связанные источник излучения, коллиматор, первый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, второй модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом первого удвоителя фазы сигнала, третий модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом второго удвоителя фазы сигнала, и четвертый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего удвоителя фазы сигнала, при этом i-ым модулятором излучения (i= 1,2,3,4) оптически связан i-й объектив, в фокальной плоскости которого размещен i-й фотоприемник, выход которого является i-м информационным выходом устройства, введены линия задержки, включатель, пятый и шестой модуляторы излучения, пятый объектив и пятый фотоприемник, причем на пути распространения пучка света источника излучения установлен пятый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, на пути распространения дифрагируемым пятым модулятором излучения пучка света ортогонально установлен шестой модулятор излучения, управляющий вход которого через последовательно включенные линию задержки и выключатель соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, на пути распространения дифрагируемого шестым модулятором излучения пучка света установлен пятый объектив, в фокальной плоскости которого размещен пятый фотоприемник, выход которого является пятым информационным выходом устройства. This goal is achieved by the fact that in a device containing a series-connected unit for receiving and amplifying a signal, first to third signal phase doublers, as well as sequentially optically coupled radiation sources, a collimator, a first radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the signal reception and amplification unit the second radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the first signal phase doubler, the third radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the second doubler phase of the signal, and a fourth radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the third signal phase doubler, while the i-th radiation modulator (i = 1,2,3,4) is optically connected to the i-th lens, in the focal plane of which i -th photodetector, the output of which is the ith information output of the device, a delay line, a switch, a fifth and sixth radiation modulators, a fifth lens and a fifth photodetector are introduced, and a fifth radiation modulator is installed on the path of the light beam of the radiation source, controlling the input of which is connected to the output of the signal reception and amplification unit, the sixth radiation modulator is orthogonally installed on the propagation path of the fifth diffracted light beam emitter, the control input of which is connected through a series delay line and the switch is connected to the output of the signal reception and amplification unit, along the diffracted sixth a fifth lens is installed by a light beam radiation modulator, in the focal plane of which a fifth photodetector is placed, the output of which is the fifth and formational output device.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 закон перемещения точки M в плоскости x, y для различных ЧМ-сигналов; на фиг.3 схема взаимного расположения символьных частот сигналов с многократной частотной манипуляцией; на фиг.4 закон изменения фазы ЧМн-сигнала; на фиг.5 вид возможных осциллограмм. In FIG. 1 presents a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2, the law of displacement of the point M in the x, y plane for various FM signals; figure 3 diagram of the relative positioning of the symbolic frequencies of signals with multiple frequency manipulation; figure 4 the law of the phase change of the FSK signal; figure 5 view of the possible waveforms.

Устройство для распознавания информационных сигналов содержит антенну 1, гетеродин 2, смеситель 3, усилитель 4 промежуточной частоты, первый 5, второй 6 и тертий 7 удвоители фазы сигнала, источник 8 излучения, коллиматор 9, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13, пятый и шестой 30 модуляторы излучения, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 31 объективы, первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21 и пятый 32 фотоприемники, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 и пятый 33 блоки индикации, блок 26 приема и усиления сигнала, линию 27 задержки и выключатель 28. Причем к выходу антенны 1 последовательно подключены смеситель 3, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 2, усилитель 4 промежуточной частоты, первый 5 третий 7 удвоители фазы сигнала. На пути распространения пучка света источника 8 излучения последовательно установлены коллиматор 9, первый модулятор 10 излучения, управляющий вход (пьезоэлектрический преобразователь) которого соединен с выходом блока 26 приема и усиления сигнала, второй модулятор 11 излучения, управляющий вход которого соединен с выходом первого удвоителя 5 фазы сигнала, третий модулятор 12 излучения, управляющий вход которого соединен с выходом второго удвоителя 6 фазы сигнала, четвертый модулятор 13 излучения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего удвоителя 7 фазы сигнала, и пятый модулятор 29 излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока 26 приема и усиления сигнала. На пути распространения дифрагированной i-ым модулятором 10 (11-13) излучения части пучка света установлен объектив 14 (15-17), в фокальной плоскости которого размещен фотоприемник 18 (19-21), к выходу которого подключен блок 22 (23-25) индикации. На пути распространения дифрагированной модулятором 29 излучения части пучка света установлен модулятор 30 излучения, управляющий вход которого через последовательно включенные линию 27 задержки и выключатель 28 соединен с выходом блока 26 приема и усиления сигнала. На пути распространения дифрагированной модулятором 30 излучения части пучка света установлен объектив 31, в фокальной плоскости которого размещен фотоприемник 32, к выходу которого подключен блок 33 индикации. Антенна 1, гетеродин 2, смеситель 3 и усилитель 4 промежуточной частоты образуют блок 26 приема и усиления сигнала. В качестве источника 8 излучения используется лазер. В качестве модуляторов 10-13, 29 и 30 излучения используется ячейки Брэгга. В качестве объективов 14-17, 31 используются линзы. В качестве блоков 22-25, 33 индикации используются осциллографические индикаторы. A device for recognizing information signals contains an antenna 1, a local oscillator 2, a mixer 3, an intermediate frequency amplifier 4, a first 5, a second 6 and a third 7 signal phase doublers, a radiation source 8, a collimator 9, a first 10, a second 11, a third 12 and a fourth 13 , fifth and sixth 30 radiation modulators, first 14, second 15, third 16, fourth 17 and fifth 31 lenses, first 18, second 19, third 20, fourth 21 and fifth 32 photodetectors, first 22, second 23, third 24, fourth 25 and fifth 33 display units, signal receiving and amplification unit 26, delay line 27 and off ents 28. Moreover, to the output of antenna 1 is connected in series with the mixer 3, a second input coupled to an output of local oscillator 2, an intermediate frequency amplifier 4, the first 5 7 doublers third phase signal. On the propagation path of the light beam of the radiation source 8, a collimator 9 is installed in series, the first radiation modulator 10, the control input of which (piezoelectric transducer) is connected to the output of the signal receiving and amplification unit 26, the second radiation modulator 11, the control input of which is connected to the output of the first phase doubler 5 signal, the third radiation modulator 12, the control input of which is connected to the output of the second signal phase doubler 6, the fourth radiation modulator 13, the control input of which is connected to the output 7 doubler third phase signal, and a fifth radiation modulator 29, a control input coupled to receive the output unit 26, and signal amplification. On the propagation path of the part of the light beam diffracted by the i-th modulator 10 (11-13), a lens 14 (15-17) is installed, in the focal plane of which a photodetector 18 (19-21) is placed, to the output of which is connected a block 22 (23-25 ) indication. On the propagation path of the part of the light beam diffracted by the radiation modulator 29, a radiation modulator 30 is installed, the control input of which, through the delay line 27 connected in series and the switch 28, is connected to the output of the signal reception and amplification unit 26. On the propagation path of the part of the light beam diffracted by the radiation modulator 30, a lens 31 is mounted, in the focal plane of which a photodetector 32 is placed, to the output of which an indication unit 33 is connected. The antenna 1, the local oscillator 2, the mixer 3 and the amplifier 4 of the intermediate frequency form a block 26 of the reception and amplification of the signal. A laser is used as a radiation source 8. Bragg cells are used as modulators of radiation 10-13, 29, and 30. As the lenses 14-17, 31 are used lenses. Oscillographic indicators are used as display units 22-25, 33.

Определение вида частотной модуляции основано на двухкоординатной акустооптической обработке принимаемого ЧМ сигнала. Determining the type of frequency modulation is based on two-coordinate acousto-optical processing of the received FM signal.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Если на вход устройства поступает информационный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) то его аналитически можно записать следующим образом:

Figure 00000002

где Uc, fc, Φc, Tc амплитуда, начальная частота, начальная фаза и длительность сигнала;
Φк(t) манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем Φк(t)=const при kτи < t < (k+1)τи и может изменяться скачком при t = kτи, т.е. на границах между элементарными посылками (K=1,2.N-1);
τи, N длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc(Tc=N•τи).If an information signal with phase shift keying (QPSK) arrives at the device input, then it can be analytically written as follows:
Figure 00000002

where U c , f c , Φ c , T c amplitude, initial frequency, initial phase and signal duration;
To Φ (t) manipulated component phase DPSK mapping law, and to Φ (t) = const at kτ and <t <(k + 1) τ u and may vary abruptly at t = kτ and, i.e. at the borders between elementary premises (K = 1,2.N-1);
τ and , N are the duration and number of chips that make up the signal of duration T c (T c = N • τ and ).

Если на одной несущей частоте дискретная информация передается от одного источника сообщения, то целесообразно использовать однократную (бинарную) фазовую манипуляцию [ФМн-2, Φк(t)=0,π]. Для передачи сообщений от двух источников используется двухкратная фазовая манипуляция

Figure 00000003
. Причем от одного источника фаза манипулируется по закону O-n, а от другого по закону
Figure 00000004
. Для передачи сообщений от четырех источников используется трехкратная фазовая манипуляция
Figure 00000005
.If discrete information is transmitted from a single message source on a single carrier frequency, then it is advisable to use a single (binary) phase shift keying [FMN-2, Φ to (t) = 0, π]. Two-phase phase shift keying is used to transmit messages from two sources.
Figure 00000003
. Moreover, from one source the phase is manipulated according to the law On, and from another source according to the law
Figure 00000004
. Three-phase phase shift keying is used to transmit messages from four sources.
Figure 00000005
.

В общем случае на одной несущей частоте одновременно можно передавать сообщения от η источников, используя для этого n-кратную фазовую манипуляцию. Однако целесообразным являются одно-, двух- и трехкратная фазовые манипуляции, которые и нашли широкое применение на практике. Дальнейшее повышение кратности фазовой манипуляции ограничивается тем, что уменьшается расстояние между элементарными сигналами и в существенной мере снижается помехоустойчивость канала связи. In the general case, at one carrier frequency, messages from η sources can be simultaneously transmitted using n-fold phase shift keying. However, it is advisable to single, double and triple phase manipulations, which are widely used in practice. A further increase in the multiplicity of phase manipulation is limited by the fact that the distance between the elementary signals decreases and the noise immunity of the communication channel is substantially reduced.

Принимаемый ФМн-2 сигнал с выхода антенны 1 поступает на первый вход смесителя 3, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 2:
Uг(t) = Uг•cos(2πfгt+Φг),
где Ur, fr, Φг амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина.
Received FMN-2 signal from the output of the antenna 1 is fed to the first input of the mixer 3, the second input of which is the voltage of the local oscillator 2:
U g (t) = U g • cos (2πf g t + Φ g ),
where U r , f r , Φ g amplitude, frequency and initial phase of the local oscillator voltage.

На выходе смесителя 3 образуются напряжения комбинационных частот. At the output of the mixer 3, voltages of combination frequencies are generated.

Усилителем 4 выделяется напряжение только промежуточной (разностной) частоты

Figure 00000006

где
Figure 00000007

K коэффициент передачи смесителя;
fпр fc fг промежуточная частота;
Φпр = Φс- Φг промежуточная начальная фаза;
которое последовательно поступает на входы умножителей 5, 6 и 7 фазы на два. На выходах последних образуются напряжения:
Figure 00000008

Так как
Figure 00000009
то в указанных колебаниях фазовая манипуляция уже отсутствует.Amplifier 4 is allocated voltage only intermediate (differential) frequency
Figure 00000006

Where
Figure 00000007

K transfer coefficient of the mixer;
f CR f c f g intermediate frequency;
Φ pr = Φ s - Φ g intermediate initial phase;
which sequentially arrives at the inputs of phase multipliers 5, 6 and 7 by two. The outputs of the latter are formed voltage:
Figure 00000008

Because
Figure 00000009
then in these oscillations phase manipulation is already absent.

Оптический сигнал формируется с помощью лазера 8 и коллиматора 9. Пространственная модуляция оптического сигнала информационным сигналом Uпр(t) и его гармониками

Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
осуществляется с помощью ячеек Брэгга 10-13, 29, 30 соответственно. Каждая ячейка Брэгга состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины (пьезоэлектрического преобразователя), выполненной из кристалла ниобита лития соответственно X и Y-35o среза. Это обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот.The optical signal is generated using a laser 8 and a collimator 9. The spatial modulation of the optical signal with an information signal U pr (t) and its harmonics
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
is carried out using Bragg cells 10-13, 29, 30, respectively. Each Bragg cell consists of a sound duct and a hypersonic exciting piezoelectric plate (piezoelectric transducer) made of lithium niobite crystal, respectively, X and Y-35 o cut. This provides automatic Bragg angle adjustment and cell operation in a wide frequency range.

Напряжения Uпр(t),

Figure 00000013
,
Figure 00000014
и
Figure 00000015
с выхода усилителя 4 промежуточной частоты и умножителей 5, 6 и 7 фазы на два поступают на пьезоэлектрические преобразователи ячеек Брэгга 10-13. Ячейки Брэгга располагаются таким образом, чтобы сколлимированный оптический сигнал проходил через две ячейки Брэгга. Пьезоэлектрические преобразователи преобразуют информационный сигнал Uпр(t) и его гармоники
Figure 00000016
,
Figure 00000017
и
Figure 00000018
в ультразвуковые колебания.Stresses U ol (t),
Figure 00000013
,
Figure 00000014
and
Figure 00000015
from the output of the intermediate-frequency amplifier 4 and phase multipliers 5, 6, and 7, two are supplied to the piezoelectric transducers of the Bragg cells 10-13. The Bragg cells are positioned so that the collimated optical signal passes through two Bragg cells. Piezoelectric transducers convert the information signal U pr (t) and its harmonics
Figure 00000016
,
Figure 00000017
and
Figure 00000018
into ultrasonic vibrations.

Сколлимированный оптический сигнал, проходя ячейки Брэгга 10-13, 29, дифрагирует на акустических колебаниях, возбужденных сигналом Uпр(t) и его гармониками

Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
. На пути распространения каждого дифрагированного пучка света установлена линза 14 (15, 16, 17), в фокальной плоскости которой размещен фотоприемник 18 (19, 20, 21), к выходу которого подключен осциллографический индикатор 22 (23, 24, 25).A collimated optical signal passing through the Bragg cells 10-13, 29 diffracts on acoustic vibrations excited by the signal U pr (t) and its harmonics
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
. On the propagation path of each diffracted light beam, a lens 14 (15, 16, 17) is installed, in the focal plane of which a photodetector 18 (19, 20, 21) is placed, the oscilloscope indicator 22 (23, 24, 25) is connected to its output.

Ширина спектра Δfc ФМн-2 сигнала определяется длительностью τи его элементарных посылок (Δfc= 1/τи). Тогда как ширина спектра второй Δf2, четвертой Δf4 и восьмой Δf8 гармоник сигнала определяется длительностью Tс сигнала (Δf2= Δf4= Δf8= 1/Tc).The width of the spectrum Δf c FMN-2 signal is determined by the duration τ and its elementary premises (Δf c = 1 / τ и ). Whereas the width of the spectrum of the second Δf 2 , the fourth Δf 4 and the eighth Δf 8 harmonics of the signal is determined by the duration T of the signal (Δf 2 = Δf 4 = Δf 8 = 1 / T c ).

Следовательно, при умножении фазы на два, четыре и восемь спектр ФМн-2 сигнала "сворачивается" в N раз

Figure 00000022
и трансформируется в одиночные спектральные составляющие. Это обстоятельство и является признаком распознавания ФМн-2 сигнала. Амплитудные спектры принимаемого ФМн-2 сигнала и его гармонических составляющихся наблюдаются на экранах индикаторов 22-25 (фиг.5, а).Therefore, when the phase is multiplied by two, four, and eight, the spectrum of the FMN-2 signal “folds” N times
Figure 00000022
and transforms into single spectral components. This circumstance is a sign of recognition of the FMN-2 signal. The amplitude spectra of the received FMN-2 signal and its harmonic components are observed on the screens of indicators 22-25 (Fig. 5, a).

Если на вход устройства поступает информационный сигнал с двухкратной фазовой манипуляцией

Figure 00000023
, то на выходе умножителя 5 фазы на два образуется ФМн-2 сигнал [Φк(t)=0,π,2π,3π], а на выходе умножителей 6 и 7 на два образуются соответствующие гармоники колебаний
Figure 00000024
и
Figure 00000025
. В этом случае на экранах индикаторов 22 и 23 наблюдаются амплитудные спектры ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экранах индикаторов 24 и 25 наблюдаются одиночные спектральные составляющие (фиг.5, б).If an information signal with double phase shift keying is input to the device
Figure 00000023
, then at the output of the phase 5 multiplier for two, an FMN-2 signal is generated [Φ to (t) = 0, π, 2π, 3π], and at the output of multipliers 6 and 7 two corresponding harmonic oscillations are formed
Figure 00000024
and
Figure 00000025
. In this case, the amplitude spectra of FMN-4 and FMN-2 signals are observed on the screens of indicators 22 and 23, and single spectral components are observed on the screens of indicators 24 and 25 (Fig. 5, b).

Если на вход устройства поступает ФМн-8 сигнал

Figure 00000026
, то на выходах умножителей 5 и 6 фазы на два образуются ФМн-4 и ФМн-2 сигналы, а на выходе умножителя 7 фазы на два образуется гармоническое колебание
Figure 00000027
. В этом случае на экранах индикаторов 22, 23 и 24 наблюдаются амплитудные спектры ФМн-8, ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экране индикатора 25 наблюдается одиночная спектральная составляющая (фиг.5, в). Именно такая ситуация характерна для ФМн-8 сигнала.If the device receives an FMN-8 signal
Figure 00000026
then, at the outputs of phase 5 and 6 multipliers by two, FMn-4 and FMn-2 signals are generated, and harmonic oscillation is generated at the output of phase 7 multiplier by two
Figure 00000027
. In this case, the amplitude spectra of FMN-8, FMN-4 and FMN-2 signals are observed on the screens of indicators 22, 23 and 24, and a single spectral component is observed on the screen of indicator 25 (Fig. 5, c). It is this situation that is characteristic of the FMN-8 signal.

Среди информационных сигналов с частотной манипуляцией (ЧМн) широкое распространение получили сигналы с минимальной частотной манипуляцией (ЧМн-2), с дуобинарной частотной манипуляцией (ФЧМн-3) и со скругленной частотной манипуляцией (ЧМн-5) (фиг.3). Among the information signals with frequency shift keying (FMN), signals with minimal frequency shift keying (CHMn-2), with binary frequency shift keying (FCMn-3) and with rounded frequency shift keying (CHMn-5) are widely used (Fig. 3).

Сложный ЧМн-2 сигнал аналитически описывается выражением:

Figure 00000028
,
где Φ(t) изменяющаяся во времени фазовая функция (фиг.4);
Figure 00000029
средняя частота сигнала;
Figure 00000030
частота сигнала, соответствующая символу "-1";
Figure 00000031
частота сигнала, соответствующая символу "+1";
Фазовая функция Φ(t) может быть представлена выражением
Figure 00000032
,
где bk последовательность информационных символов-1, +1}
h 1/2 индекс девиации частоты;
Figure 00000033

Фазовая функция на каждом символьном интервале τи изменяется во времени линейно. За время одного символьного интервала набег фазы равен ± п/2.Complex Chmn-2 signal is analytically described by the expression:
Figure 00000028
,
where Φ (t) is a time-varying phase function (Fig. 4);
Figure 00000029
average signal frequency;
Figure 00000030
signal frequency corresponding to the symbol "-1";
Figure 00000031
signal frequency corresponding to the symbol "+1";
The phase function Φ (t) can be represented by the expression
Figure 00000032
,
where b k is a sequence of information symbols -1, +1}
h 1/2 the index of the frequency deviation;
Figure 00000033

The phase function on each symbol interval τ and varies linearly in time. During one symbol interval, the phase incursion is ± n / 2.

Если на вход устройства поступает ЧМн-2 сигнал, то на выходе умножителя 5 фазы на два образуется ЧМн сигнал с индексом девиации частоты h 1. При этом его амплитудный спектр трансформируется в две спектральные составляющие на частотах 2f1 и 2f2. На выходах умножителей 6 и 7 фазы на два образуются две спектральные составляющие на частотах 4f1, 4f2 и 8f1 и 8f2 соответственно (фиг.5, г).If an FMN-2 signal is input to the device, then an FMN signal with a frequency deviation index h 1 is generated at the output of a phase 5 multiplier by two. Moreover, its amplitude spectrum is transformed into two spectral components at frequencies 2f 1 and 2f 2 . At the outputs of multipliers of phase 6 and 7 by two, two spectral components are formed at frequencies 4f 1 , 4f 2 and 8f 1 and 8f 2, respectively (Fig. 5d).

Если на вход устройства поступает ЧМн-3 сигнал, то на выходах умножителей 6 и 7 фазы на два образуются три спектральные составляющие на частотах 4f1, 4fср, 4f2 и 8f1, 8fср, 8f2, т.е. сплошной спектр трансформируется в три спектральные составляющие (фиг.2, д). На выходе умножителя 5 фазы на два амплитудный спектр ЧМн-3 сигнала трансформируется в другой сплошной спектр, поскольку h<1.If an FMN-3 signal is input to the device, then at the outputs of multipliers of phase 6 and 7 two three spectral components are formed at frequencies 4f 1 , 4f cf , 4f 2 and 8f 1 , 8f cf , 8f 2 , i.e. the continuous spectrum is transformed into three spectral components (figure 2, e). At the output of the phase 5 multiplier by two amplitude spectrum of the FSK-3 signal is transformed into another continuous spectrum, since h <1.

Таким образом, на экранах индикаторов 22 и 23 будут наблюдаться сплошные амплитудные спектры (фиг.5, д). Thus, on the screens of indicators 22 and 23, continuous amplitude spectra will be observed (Fig. 5, e).

Если на вход устройства поступает ЧМн-5 сигнал, то на выходе умножителя 7 фазы на два его сплошной спектр трансформируется в пять спектральных лепестков с пиковыми значениями на частотах 8f1, 8f3, 8fср, 8f4 и 8f2. На выходах умножителей 5 и 6 фазы на два сплошной спектр ЧМн-5 сигнала трансформируется в другие сплошные амплитудные спектры, так как в этом случае h<1. Таким образом, на экранах индикаторов 22, 23 и 24 будут наблюдаться сплошные амплитудные спектры, а на экране индикатора 25 - пять сплошных лепестков (фиг. 2, е). Именно такая ситуация и является признаком распознавания ЧМн-5 сигнала.If the CMN-5 signal is input to the device, then at the output of the phase 7 multiplier by its two continuous spectrum, it transforms into five spectral lobes with peak values at frequencies 8f 1 , 8f 3 , 8f cf , 8f 4 and 8f 2 . At the outputs of phase 5 and 6 multipliers by two, the continuous spectrum of the FSK-5 signal is transformed into other continuous amplitude spectra, since in this case h <1. Thus, on the screens of indicators 22, 23 and 24, continuous amplitude spectra will be observed, and on the screen of indicator 25, five continuous petals (Fig. 2, e). It is this situation that is a sign of recognition of the ChMn-5 signal.

Если на вход устройства поступает сигнал с частотной модуляцией (ЧМ)

Figure 00000034
,
где
Figure 00000035
скорость изменения частоты внутри импульса;
Δf девиация частоты;
то преобразователем частоты он переносится на промежуточную частоту
Figure 00000036
,
Напряжение Uпр(t) выделяется усилителем 4 промежуточной частоты и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 10 и на вход умножителя 5 фазы на два, на выходе которого образуется ЧМ сигнал:
Figure 00000037
,
который поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 11. Так как длительность Tс ЧМ сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте одинакова, то увеличение γ в два раза происходит за счет увеличения в 2 раза девиации частоты Df. Из этого следует, что ширина спектра ЧМ сигнала на удвоенной промежуточной частоте в два раза больше его ширины на основной промежуточной частоте (Δf2= 2Δf1).If a frequency modulated (FM) signal is input to the device
Figure 00000034
,
Where
Figure 00000035
rate of change of frequency within the pulse;
Δf frequency deviation;
then it is transferred to the intermediate frequency by the frequency converter
Figure 00000036
,
The voltage U CR (t) is allocated by the intermediate-frequency amplifier 4 and supplied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 10 and to the input of the phase multiplier 5 by two, at the output of which an FM signal is generated:
Figure 00000037
,
which arrives at the piezoelectric transducer of the Bragg cell 11. Since the duration of T with the FM signal at the fundamental and doubled intermediate frequencies is the same, a twofold increase in γ occurs due to a twofold increase in the frequency deviation Df . From this it follows that the width of the spectrum of the FM signal at twice the intermediate frequency is two times greater than its width at the main intermediate frequency (Δf 2 = 2Δf 1 ).

Аналогично на выходах умножителей 6 и 7 фазы на два ширина спектра ЧМ сигнала увеличивается в 4 и 8 раз. Следовательно, наблюдается и анализируется спектр ЧМ сигнала, а на экранах индикаторов 23, 24 и 25 наблюдаются амплитудные спектры ЧМ сигналов, ширина которых в два, четыре и восемь раз больше ширины спектра исходного ЧМ сигнала (Δf2=2Δfc, Δf4=4Δfc,Δf8=8Δfc) (фиг. 5, ж). Это обстоятельство и является признаком распознавания ЧМ сигнала.Similarly, at the outputs of phase 6 and 7 multipliers by two, the width of the FM signal spectrum increases by 4 and 8 times. Therefore, the spectrum of the FM signal is observed and analyzed, and on the screens of the indicators 23, 24 and 25, the amplitude spectra of the FM signals are observed, the width of which is two, four and eight times the width of the spectrum of the initial FM signal (Δf 2 = 2Δf c , Δf 4 = 4Δf c , Δf 8 = 8Δf c ) (Fig. 5, g). This circumstance is a sign of FM signal recognition.

Для определения вида частотной модуляции используется двухкоординатная акустооптическая обработка принимаемого сигнала. Сущность такой обработки заключается в том, что пучок света проходит через две ортогонально расположенные ячейки Брэгга 29 и 30, на пьезоэлектрические преобразователи которых подаются напряжения:

Figure 00000038

где τз время задержки линии 27.To determine the type of frequency modulation, two-coordinate acousto-optical processing of the received signal is used. The essence of this processing is that the light beam passes through two orthogonally located Bragg cells 29 and 30, the piezoelectric transducers of which are supplied with voltage:
Figure 00000038

where τ s the delay time of the line 27.

При появлении на экранах индикаторов 22-25 картины, изображенной на фиг. 5, ж, оператором включается выключатель 28. При этом на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 30 подается напряжение Uпр(t-τз) с выхода линии 27 задержки.When the screens shown in FIG. 5g, the circuit breaker 28 is turned on by the operator. At the same time, the voltage U pr (t-τ s ) from the output of the delay line 27 is applied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 30.

В этом случае точка М пересечения дважды дифрагированного пучка света с плоскостью фотоприемника 32 (плоскость X, Y) одновременно перемещается как по координате X, так и по координате Y. Причем точка М перемещается по координате по закону
x Af(t),
а по координате Y по закону
y=B•f(t-τз),,
где A и B постоянные, определяемые параметрами акустооптических трактов по координатам X и Y соответственно;
f(t)=fпр+γt.
Раскладывая f(t-τз) в ряд Тейлора, управление траектории перемещения точки М будет определяться следующим образом:

Figure 00000039

При τз > 0 в уравнении траектории содержится полная информация о внутриимпульсной модуляции принимаемого сигнала в любой момент времени.In this case, the point M of the intersection of the twice diffracted light beam with the plane of the photodetector 32 (plane X, Y) simultaneously moves both in the X coordinate and in the Y coordinate. Moreover, the point M moves in the coordinate according to the law
x Af (t),
and according to the Y coordinate according to the law
y = B • f (t-τ s ) ,,
where A and B are constants determined by the parameters of the acousto-optical paths along the X and Y coordinates, respectively;
f (t) = f pr + γt.
Expanding f (t-τ s ) in a Taylor series, the control of the trajectory of the point M will be determined as follows:
Figure 00000039

When τ s > 0, the trajectory equation contains complete information about the intrapulse modulation of the received signal at any time.

Если на вход устройства поступает информационный сигнал с линейной частотой модуляции (ЛЧМ) (j=2), то уравнение траектории точки М представляется собой прямую линию (фиг.2, а)

Figure 00000040

При нелинейном изменении частоты внутри импульса (j ≠ 2) уравнение траектории точки М будет отличаться от прямой линии (фиг.2, б).If the input signal receives an information signal with a linear modulation frequency (LFM) (j = 2), then the equation of the trajectory of point M is a straight line (Fig. 2, a)
Figure 00000040

With a nonlinear change in the frequency inside the pulse (j ≠ 2), the equation of the trajectory of the point M will differ from the straight line (Fig. 2, b).

Наряду с классификацией ЧМ сигналов по траектории перемещения точки М возможна также визуальная оценка основных параметров внутриимпульсной модуляции принимаемого ЧМ сигнала. Along with the classification of FM signals along the trajectory of the point M, a visual assessment of the main parameters of the intrapulse modulation of the received FM signal is also possible.

Следовательно, двухкоординатная акустооптическая обработка принимаемого ЧМ сигнала выполняет функцию частотного демодулятора. При этом по характеру осциллограмм на экране 33 определяется закон частотной модуляции (фиг.5, з). Therefore, the two-coordinate acousto-optical processing of the received FM signal performs the function of a frequency demodulator. Moreover, by the nature of the waveforms on the screen 33, the law of frequency modulation is determined (Fig. 5, h).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает возможность для визуального определения вида частотной модуляции. Это достигается двухкоординатной акустической обработкой принимаемого ЧМ сигнала. Тем самым функциональные возможности устройства расширены. Thus, the proposed device in comparison with the prototype provides the ability to visually determine the type of frequency modulation. This is achieved by two-coordinate acoustic processing of the received FM signal. Thus, the functionality of the device is expanded.

Claims (1)

Устройство для распознавания информационных сигналов, содержащее последовательно включенные блок приема и усиления сигнала и первый третий удвоители фазы сигнала, а также последовательно оптически связанные источник излучения, коллиматор, первый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, второй модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом первого удвоителя фазы сигнала, третий модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом второго удвоителя фазы сигнала, и четвертый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего удвоителя фазы сигнала, при этом с i-м модулятором излучения (i 1, 2, 3, 4) оптически связан i-й объектив, в фокальной плоскости которого размещен i-й фотоприемник, выход которого является i-м информационным выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены линия задержки, выключатель, пятый и шестой модуляторы излучения, пятый объектив и пятый фотоприемник, причем на пути распространения пучка света источника излучения установлен пятый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, а на пути распространения диафрагируемого пятым модулятором излучения пучка света ортогонально установлен шестой модулятор излучения, управляющий вход которого через последовательно включенные линию задержки и выключатель соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, на пути распространения дифрагируемого шестым модулятором излучения пучка света установлен пятый объектив, в фокальной плоскости которого размещен пятый фотоприемник, выход которого является пятым информационным выходом устройства. A device for recognizing information signals, comprising serially connected signal reception and amplification unit and a first third signal phase doubler, as well as serially optically coupled radiation source, a collimator, a first radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the signal reception and amplification unit, a second radiation modulator the control input of which is connected to the output of the first signal phase doubler, the third radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the second double dividing the signal phases, and the fourth radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the third signal phase doubler, while the i-th lens is optically coupled to the i-th radiation modulator (i 1, 2, 3, 4), in the focal plane of which is located i-th photodetector, the output of which is the i-th information output of the device, characterized in that a delay line, a switch, a fifth and sixth radiation modulators, a fifth lens and a fifth photodetector are introduced into it, and heels are installed on the path of the light beam of the radiation source the first radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the signal reception and amplification unit, and the sixth radiation modulator is orthogonally installed on the propagation path of the light beam diaphragmed by the fifth radiation modulator, the control input of which is connected to the output of the signal reception and amplification unit through series-delayed switches , on the propagation path of the light beam diffracted by the sixth modulator of radiation, a fifth lens is mounted, in the focal plane of which the fifth photodetector is placed a receiver whose output is the fifth information output of the device.
RU94008294A 1994-03-05 1994-03-05 Device which recognizes information signals RU2080655C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94008294A RU2080655C1 (en) 1994-03-05 1994-03-05 Device which recognizes information signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94008294A RU2080655C1 (en) 1994-03-05 1994-03-05 Device which recognizes information signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94008294A RU94008294A (en) 1996-02-27
RU2080655C1 true RU2080655C1 (en) 1997-05-27

Family

ID=20153384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94008294A RU2080655C1 (en) 1994-03-05 1994-03-05 Device which recognizes information signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2080655C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 1328829, кл. G 06 К 9/00, 1987. . 2. Авторское свидетельство СССР № 1789996, кл. G 06 К 9/00, 1993. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6483624B1 (en) Optical pulse generation system for generating optical pulses having high duty ratio
EP0033237A1 (en) Information gathering system multiplexing apparatus
US4344675A (en) Optical signal processing device
US3483387A (en) Ultrasonic optical modulator for time compression of chirp signals
US7495822B2 (en) Frequency shifter in an optical path containing a continuous laser source
RU2080655C1 (en) Device which recognizes information signals
US4354247A (en) Optical cosine transform system
RU2172517C1 (en) Data signal identifying device
US3220003A (en) Detector for varying carrier frequency signals
US5641954A (en) Programmable delay line using laser diode taps
Dai et al. Demonstration of a Real-Time Orbital Angular Momentum (OAM) Sensor for Probing Variable Density Fog Clouds
RU1789996C (en) Device for identificating information signals
RU2014622C1 (en) Acoustooptical spectrum analyzer
JP2972885B1 (en) Optical fiber dispersion measurement method
RU2051425C1 (en) Educational optical device
RU2009513C1 (en) Acoustic-optic spectrum analyzer
JPS60142274A (en) Comparing and measuring system
RU2005303C1 (en) Acoustic-optical spectrum analyzer
GB1199457A (en) Improvements in or relating to Information Transmission Systems.
US20100134781A1 (en) System and method for motion based velocity discrimination for doppler velocimeters
CN107908023A (en) A kind of diffraction light phase will not be by the acousto-optic device of ultrasonic modulation
RU2214608C2 (en) Acoustooptical spectrum analyzer
RU2153680C1 (en) Acoustooptical receiver-frequency meter
JPH11118928A (en) Electrooptical distance meter
SU1765838A1 (en) Method for selecting object signal attribute