RU2349923C1 - Адаптивный измеритель параметров непрерывных широкополосных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и радиосвязи и может быть использовано для определения параметров радиосигналов. В состав адаптивного измерителя параметров непрерывных широкополосных сигналов, реализованного на основе измерителя частотно-модулированных сигналов, дополнительно введены канал обнаружения и грубого оценивания амплитуды и частоты сигнала, канал перестройки линии задержки и оценивания ширины спектра сигнала, канал согласования частотных параметров линейного тракта измерителя с частотными параметрами сигнала, канал точного оценивания параметров сигнала. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, снижение погрешностей измерения амплитуды, средней частоты, ширины спектра слабых непрерывных широкополосных сигналов. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и радиосвязи и может быть использовано для определения параметров радиосигналов.

Одним из актуальных направлений в радиосвязи является повышение энергетической скрытности создаваемых средств связи. Для обеспечения скрытности создаваемых средств связи используются непрерывные широкополосные сигналы (ШС) с низким энергетическим потенциалом, в том числе фазоманипулированные сигналы (ФМС) и частотно-модулированные сигналы (ЧМС) с гармоническим и пилообразным законом модуляции.

При проведении радиомониторинга слабых ШС возникает необходимость в их обнаружении, классификации и оценивании таких параметров, как амплитуда U_ms, средняя частота f_s и ширина спектра Δf_s. Кроме того, при построении средств радиомониторинга необходимо обеспечивать оперативность обработки ШС.

С учетом вышеперечисленного для проведения эффективного радиомониторинга слабых непрерывных широкополосных ШС необходимо разработать принципы построения адаптивного измерителя параметров ШС, функционирующего при отсутствии априорной информации о классе и параметрах принимаемых сигналов (U_ms, f_s, Δf_s) при отношении сигнал/помеха, меньшем единицы.

В теории потенциальной помехоустойчивости показано, что для решения подобных задач наиболее эффективными являются алгоритмы автокорреляционной обработки [1].

Известно устройство для измерения средней частоты частотно-модулированных сигналов (АС СССР №1237985, опубликовано в ОБИ №22, 1986), содержащее квадратурный фазовый коррелятор, на один из входов которого сигнал подается непосредственно, а на другой через линию задержки, на выходах перемножителей фазового коррелятора включены интеграторы, квадраторы, блоки вычитания, суммирования, деления, функциональный преобразователь и индикатор.

Признаками данного аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, является квадратурный фазовый коррелятор, на выходах которого включены интеграторы и квадраторы, функциональный преобразователь и индикатор. Причинами, препятствующими достижению технического результата являются: 1) малая допустимая крутизна дискриминационной характеристики, 2) невозможность обработки при уровне принимаемых сигналов меньшем уровня помехи, 3) ограниченные функциональные возможности, поскольку измеряется только параметр сигналов (средняя частота).

Известно также устройство для определения средней частоты частотно-модулированных сигналов (АС СССР №1451616, опубликовано в ОБИ №2, 1989), содержащее квадратурный фазовый коррелятор, линии задержки, интеграторы, блоки вычитания, перемножители, детекторы, блоки вычитания и деления, функциональный преобразователь и индикатор.

Признаками данного аналога, совпадающего с существенными признаками заявляемого устройства, является квадратурный фазовый коррелятор, на выходах которого включены интеграторы и детекторы, блок деления, функциональный преобразователь и индикатор. Причинами, препятствующими достижению технического результата являются: 1) малая допустимая крутизна дискриминационной характеристики, 2) невозможность обработки при уровне принимаемых сигналов меньшем уровня помехи, 3) ограниченные функциональные возможности, поскольку измеряется только параметр сигналов (средняя частота).

Из известных устройств, пригодных для измерения параметров непрерывных широкополосных сигналов наиболее близким по технической сущности является измеритель девиации частоты сигналов с гармонической частотной модуляцией (патент РФ №2054680, опубликован в ОБ «Открытия изобретения» №5, 1996) [2], содержащий первый полосовой фильтр, линию задержки, фазовращатель, первый и второй перемножители, первый и второй интеграторы, устройство деления, входной тракт, вход которого является входом измерителя, а выход соединен со входом первого полосового фильтра, выход которого соединен со входом линии задержки, первым входом второго перемножителя и входом фазовращателя, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход линии задержки соединен со вторым входом второго перемножителя и вторым входом первого перемножителя, выход которого соединен со входом первого интегратора, выход второго перемножителя соединен со входом второго интегратора, выход первого перемножителя соединен со входом второго полосового фильтра, выход которого соединен со входом первого квадратора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход второго перемножителя соединен со входом третьего полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом третьего интегратора, выход которого соединен со входом устройства извлечения квадратного корня, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора и входом инвертора, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом устройства деления, выход первого интегратора соединен с первым входом устройства квадратурной обработки, а выход второго интегратора соединен со вторым входом устройства квадратурной обработки, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом устройства деления, выход которого соединен с устройством индикации.

Признаками данного устройства (прототипа), совпадающего с существенными признаками заявляемого устройства, являются автокорреляционное устройство с квадратурной обработкой, содержащее входной тракт, полосовой фильтр, линию задержки, фазовращатель, первый и второй перемножители, первый и второй интеграторы, устройство квадратурной обработки, вход входного тракта, который является входом измерителя, а выход соединен со входом первого полосового фильтра, выход которого соединен со входом линии задержки, первым входом второго перемножителя и входом фазовращателя, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход линии задержки соединен со вторым входом второго перемножителя и вторым входом первого перемножителя, выход которого соединен со входом первого интегратора, выход второго перемножителя соединен со входом второго интегратора, выход первого интегратора соединен с первым входом устройства квадратурной обработки, а выход второго интегратора соединен со вторым входом устройства квадратурной обработки.

Причинами, препятствующими достижению технического результата являются: 1) ограниченные функциональные возможности, поскольку в нем измеряется только один параметр (девиация) и только одного класса ШС - частотно-модулированных по гармоническому закону; 2) невозможность обработки ШС при их уровне меньшем уровня шумов.

Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей устройства за счет одновременного измерения амплитуды, средней частоты и ширины спектра непрерывных широкополосных сигналов (ФМС, ЧМС), а также снижение погрешностей измерения амплитуды, средней частоты и ширины спектра ШС при их уровне меньшем, чем уровень шумов.

Технический результат достигается тем, что дополнительно к автокорреляционному устройству с квадратурной обработкой, входящему в состав известного измерителя девиации частоты сигналов, введены:

а) для выполнения первого этапа адаптивной обработки, предназначенного для обнаружения и грубого оценивания параметров непрерывных ШС, пороговое устройство (10), решающие устройства (19, 23), делитель напряжений (17), функциональный преобразователь (18);

б) для выполнения второго этапа адаптации, в ходе которого обеспечивается подстройка линии задержки и предварительное определение интервала корреляции, ширины спектра и частоты ШС, управитель (21), решающие устройства (19, 23), делитель напряжений (17), функциональный преобразователь (18);

в) для выполнения третьего этапа адаптации, обеспечивающего согласование частотных параметров ШС с частотными параметрами адаптивного измерителя параметров ШС, решающие устройства (19, 23), управитель (13), делитель напряжений (17), функциональный преобразователь (18);

г) для выполнения четвертого этапа адаптации, в ходе которого обеспечивается уточнение параметров ШС, решающие устройства (19, 23), функциональный преобразователь (18), гетеродин (12), частотомер (22).

Для достижения технического результата в измеритель девиации частоты сигналов с гармонической частотной модуляцией, содержащий входной тракт (1), состоящий из преселектора (2) и смесителя (3), полосовой фильтр (4), два перемножителя (5, 14), линию задержки (11), два интегратора (6, 15), устройство квадратурной обработки (24), состоящее из двух квадраторов (7, 16), сумматор (8), извлекатель корня квадратного (9), фазовращатель (25), вход входного тракта (1) является входом измерителя и входом преселектора (2), выход которого соединен с первым входом смесителя (3), а второй вход смесителя (3) соединен с первым выходом генератора (12), выход смесителя (3), соответствующий выходу входного тракта (1), соединен со входом полосового фильтра (4), выход которого соединен со входами линии задержки (11), фазовращателя (25) и перемножителя (5), выход перемножителя (5) соединен со входом интегратора (6), выход фазовращателя (25) соединен с первым входом перемножителя (17), выход линии задержки (11) соединен со вторыми входами перемножителей (5, 14), выход перемножителя (14) соединен со входом интегратора (15), выход которого соединен со входом квадратора (16), выход интегратора (6) соединен со входом квадратора (7), выход которого соединен с первым входом сумматора (8), выход квадратора (16) соединен со вторым входом сумматора (8), выход которого соединен со входом извлекателя корня квадратного (9), дополнительно введены: пороговое устройство (10), генератор (12), управители (13, 20, 21), делитель напряжений (17), функциональный преобразователь (18), решающие устройства (19, 23), частотомер (22), причем выход интегратора (8) соединен с первым входом делителя напряжений (17), выход интегратора (15) соединен со вторым входом делителя напряжений (17), выход которого соединен со входом функционального преобразователя (18), выход функционального преобразователя (18) соединен с первым входом решающего устройства (23), выход извлекателя корня квадратного (9) соединен со входом порогового устройства (10) и первым входом решающее устройства (19), выход порогового устройства (10) соединен со вторым входом решающего устройства (19), первый выход решающего устройства (19) соединен со входом управителя (21), выход которого соединен с управляющим входом линии задержки (11), второй выход решающего устройства (19) соединен со вторым входом решающего устройства (23), третий выход решающего устройства (19) соединен со входом управителя (13), выход которого соединен с управляющим входом полосового фильтра (4), первый выход решающего устройства (23) соединен со входом управителя (20), а выход управителя (20) соединен с управляющим входом генератора (12), второй выход которого соединен со входом частотомера (22), выход частотомера (22) соединен с третьим входом решающего устройства (23), второй выход которого соединен с третьим входом решающего устройства (19).

На чертеже приведена структурная схема адаптивного измерителя параметров непрерывных широкополосных сигналов (АиП), где 1 - входной тракт (ВТ); 2 - преселектор (Пр); 3 - смеситель (См); 4 - полосовой фильтр (ПФ); 5, 14 - перемножители (П₁, П₂); 6, 15 - интеграторы (Инт₁, Инт₂); 7, 16 - квадраторы (Кв₁, Кв₂); 8 - сумматор (Сум); 9 - извлекатель корня квадратного (ИК); 10 - пороговое устройство (ПУ); 11 - линия задержки (ЛЗ); 12 - гетеродин (Г); 13, 20, 21 - управители (Упр₁, Упр₂, Упр₃); 17 - делитель напряжений (Дел); 18 - функциональный преобразователь (ФП); 19, 23 - решающее устройство (РУ₁, РУ₂); 22 - частотомер (Чр); 24 - устройство квадратурной обработки (УКО); 25 - фазовращатель (Фвр).

Возможность достижения поставленной задачи изобретения подтверждается приведенным ниже анализом работы устройства.

Процесс обработки ШС в АИП состоит из четырех этапов.

На первом этапе осуществляется обнаружение сигнала, грубое оценивание амплитуды сигнала

и грубое оценивание частоты ШС на выходе ПФ f_s0=f_s-f_г0, при f_г0-f_пр, где f_к - средняя частота канала многоканального приемного устройства, на выходе которого обнаружен ШС; f_пр - промежуточная частота, равная средней частоте ПФ f_ф; f_г0 - частота генератора Г, устанавливаемая с учетом целеуказания от многоканального приемника.

Обнаружение сигнала осуществляется в ПУ и фиксируется в РУ₁, где осуществляется грубое оценивание амплитуды сигналов

. Грубое оценивание частоты f_s0 выполняется при использовании Дел, ФП, РУ₂ и при этом получаем оценку частоты

.

На втором этапе осуществляется подстройка ЛЗ, оценивание интервала корреляции

, ширины спектра ШС

, уточнение частота ШС на выходе ПФ f_s0, при этом оценка частоты равна

. Для подстройки ЛЗ используются Упр₃ и РУ₁.

Оценивание интервала корреляции

и ширины спектра

ШС производится в РУ₁. Уточнение частоты f_s0 осуществляется после установки

при использовании Дел, ФП и РУ₂, при этом получаем оценку частоты

.

На третьем этапе осуществляется согласование частотных параметров линейного тракта приемника АИП с частотными параметрами ШС путем подстройки частоты гетеродина (Г)f_г1, исходя из условия

и подстройки полосы пропускания ПФ, исходя из условия

.

При подстройки частоты гетеродина Г используются Дел, ФП и Упр₂. При подстройке полосы пропускания ПФ используются РУ₁ и Упр₁.

В ходе четвертого этапа осуществляется точное оценивание параметров ШС:

,

,

,

,

.

Точное оценивание амплитуды

, интервала корреляции

, ширины спектра сигнала

, производится в РУ₁. Точное оценивание частоты гетеродина

и частоты сигнала

выполняется с использованием Чр и РУ₂, где осуществляется индикация всех параметров ШС.

Приведем более подробное описание этапов обработки ШС.

Входной тракт (ВТ) обеспечивает на основе использования пространственной и частотной селекции разряжение потока сигналов и помех до двухкомпонентной смеси y₂(t)=S(t)+n(f), где S(f) - сигнал на входе ВТ; n(t) - гауссовая стационарная помеха на входе ВТ.

При приеме слабых ШС с неизвестной формой после их преобразования по частоте в смесителе (См) на выходе полосового фильтра с регулируемой

полосой пропускания (ПФ) имеем:

;

;

U_г(t)=U_mг2cos(2πf_гt); Δf_ф≤Δf_к; Δf_к≤Δf_sв,

где h_ф(t) - импульсная реакция ПФ; U_г(f) - напряжение генератора с управляемой частотой (Г) с амплитудой U_mг и частотой f_г; f_ф, Δf_ф - средняя частота и максимально возможная полоса пропускания ПФ; Δf_к - максимально возможная полоса пропускания ПФ.

Напряжение y₂₀(f) представляет аддитивную смесь:

y₂₀(t)=S₀(t)+n₀(t) при t₀≤t≤t₀+Т_с;

S₀(t)=U_ms0cos[ω_s0t+φ_s0]; ω_s0=2πf_s0; ω_s0=ω_s-ω_г0; ω_г0=2πf_г0;

f_s∈[f_sн,f_sв]; Δf_s∈[Δf_sн,Δf_sв];

;

;

ω_г2=2πf_г2; f_s∈[f_sн,f_sв]; φ_s0∈[0,2π];

;

;

;

;

где U_ms0, ω_s0, φ_s0 - амплитуда, средняя частота и начальная фаза сигнала на выходе ПФ; φ_s(t) - закон модуляции фазы сигнала; ω_s - средняя частота ШС на входе ВТ; ω_г0 - частота гетеродина на начальных этапах обработки ШС в АИП; f_sн, f_sв - нижняя и верхняя границы частоты f_s; Δf_sн, Δf_sв - нижняя и верхняя границы ширины спектра Δf_s принимаемых сигналов; R_s0(τ), R_n0(τ) - автокорреляционная функция сигнала S₀(t) и помехи n₀(t); r_s(τ), r_n(τ) - огибающая коэффициента автокорреляции сигнала S₀(t) и помехи n₀(t),

N_n0 - дисперсия и спектральная плотность помехи n₀(t); t₀, Т_c - момент начала и длительность сеанса обработки ШС.

На этапе обнаружения сигнала S₀(t) для декорреляции помехи n₀(t) величина задержки ЛЗ устанавливается из условия

, и при этом напряжение в квадратурных каналах на выходе Инт₁ и Инт₂ имеют вид:

;

;

где r_s(τ₀) - огибающая коэффициента автокорреляции сигнала при τ_лз=τ₀;

T₁ - постоянная времени Инт₁ и Инт₂.

При обнаружении сигнала на выходе УКО используется алгоритм некогерентной обработки:

H₀:U_у(T₁,τ₀)>U_пор,

,

где Н₀ - гипотеза о наличии сигнала; U_пор - пороговое напряжение; U_у(T₁,τ₀) - напряжение на выходе УКО.

Оценивание амплитуды ШС осуществляется в РУ1 в соответствии с алгоритмом

.

На первом этапе обработки ШС, наряду с обнаружением и оцениванием амплитуды

, на основе использования Дел, ФП и РУ₂ осуществляется грубое оценивание частоты f_s0 в соответствии с алгоритмом [1]:

где S₀ - крутизна дискриминационной характеристики при τ_0лз=τ₀.

После обнаружения сигнала с ПУ в РУ₁ поступает команда, которая обеспечивает перестройку ЛЗ через У_пр1, то есть начало второго этапа обработки ШС.

Процесс перестройки ЛЗ продолжается до тех пор, пока в РУ₁ не выполнится условие

, где K_τ - нормированный коэффициент, величина которого, например, равна 0,5. После выполнения вышеприведенного условия перестройка ЛЗ прекращается и после индикации временного сдвига

вычисляются оценки интервала корреляции

и ширины спектра сигнала

в РУ₁.

При r_s(τ₀)→1 и K_τ=0,5 оценка интервала корреляции равна

при пороговом значении коэффициента автокорреляции r_пор=0,5.

При приеме ШС с фазовой манипуляцией, когда

, имеем

T_э, а оценка ширины спектра сигнала равна

.

При приеме ШС с линейным законом частотной модуляции, когда

, имеем

, где

- оценка девиации частоты, а оценка ширины спектра сигнала равна

.

При приеме ШС с гармоническим законом частотной модуляции, когда

, имеем

, а оценка ширины спектра сигнала равна

.

На втором этапе обработки ШС, наряду с перестройкой ЛЗ, оцениванием интервала корреляции

и ширины спектра

, на основе использования Дел, ФП и РУ₂ осуществляется уточнение частоты f_s0 в соответствии с алгоритмом [1]:

где S₁ - крутизна дискриминационной характеристики при

.

Третий этап обработка ШС начинается с подстройкой частоты гетеродина Г через Упр₂ на основе целеуказания о частоте

, формируемом в РУ₂. Процесс подстройки частоты гетеродина Г завершается при выполнении условия

,

- оценка частоты ШС по результатам второго этапа;

- оценка частоты гетеродина Г после завершении подстройки.

Далее в ходе третьего этапа обработки ШС по целеуказаниям из РУ1 через Упр1 производится подстройка полосы пропускания ПФ до выполнения условия

.

После завершения частотного согласования параметров линейного тракта АИП с частотными параметрами ШС начинается четвертый этап, в ходе которого в РУ₁ уточняется оценки амплитуды

, ширины спектра

, а в РУ₂ уточняются оценки частоты сигнала

, где

- оценка частоты гетеродина Г при использовании Чр;

- оценка частоты сигнала на выходе ПФ при

,

при использовании Дел и ФП. Результаты оценивания

передаются в РУ₁.

Приведем методику анализа основных характеристик АИП.

При обнаружении сигнала на фоне помехи n₀(t) величина отношения сигнал/помеха по напряжению на выходе ИК g₀ зависит не только от компонентов «сигнал-помеха» и «помеха-помеха», но и от «собственного шума» ШС [1]:

;

,

;

,

где g - отношение сигнал/помеха по напряжению на выходе Инт₁ и Инт₂;

- отношение сигнал/помеха по мощности на входе ВТ.

Поскольку напряжение U_у(Т₁,τ₀) соответствует распределению Рэлея при воздействии помехи n₀(t) и распределению Рэлея-Райса при воздействии смеси ШС S₀(t) и помехи n₀(t), то характеристики помехоустойчивости имеют следующий вид:

;

;

;

,

при

имеем

,

где β, α - вероятность правильного обнаружения и ложной тревоги; Q(g₀, g_п1) - функция Маркума; g_п1 - нормированный порог при обнаружении; Р_по - вероятность правильного обнаружения сигнала; I₀(х) - функция Бесселя нулевого порядка.

Относительная среднеквадратичная погрешность оценивания амплитуды сигнала σU_ms/U_ms определяется из соотношения σU_ms/U_ms=1/g_0m; где g_0m - отношение сигнал/помеха по напряжению на выходе ИК.

При оценивании амплитуды сигнала в ходе первого этапа обработки ШС, учитывая Δf_ф=Δf_к, τ_лз=τ₀=1/Δf_к, имеем g_0m=g₀, а при оценивании амплитуды сигнала в ходе четвертого этапа обработки ШС, учитывая, что

,

,

при

имеем

.

Среднеквадратичная погрешность оценивания частоты сигнала S₀(t)σf_s рассчитывается из следующих соотношений [1]:

;

;

,

где S - крутизна дискриминационной характеристики при оценивании частоты сигнала; g_f - отношение сигнал/помеха по напряжению на выходе ФП.

При

с учетом вышеприведенного соотношения для расчета g имеем

.

При оценивании частоты сигнала f_s0 в ходе первого этапа обработки ШС, учитывая, что Δf_ф=Δf_к, τ_лз=τ₀=1/Δf_к, S₀=2π/Δf_к при

имеем

.

При оценивании частоты сигнала f_s0 в ходе второго этапа обработки ШС, учитывая, что

при

имеем

При оценивании частоты сигнала f_s0 в ходе четвертого этапа обработки ШС, учитывая, что

при

имеем

где

- отношение сигнал/помеха по мощности на выходе ПФ после согласования частотных параметров АИП и ШС.

Для обеспечения согласованного приема по спектру в АИП необходимо, чтобы в результате подстройки Г и ПФ выполнялись условия:

и

.

При оценивании частоты f_s0 на выходе ПФ наличие частотного рассогласования

фиксируется в РУ₂, и при этом обеспечивается подстройка частоты гетеродина Г по командам с Упр₂ до полного устранения рассогласования, т.е. когда

и

, где

,

- оценка частоты сигнала и гетеродина Г, фиксируемые в РУ₂.

Среднеквадратичная погрешность оценивания средней частоты

ШС равна

, где σf_г1, σf_г1 - среднеквадратичная погрешность оценивания частот f_г1 и f_s1. Среднеквадратичная погрешность σf_г1 соответствует погрешности цифровых частотомеров и ей можно пренебречь.

После подстройки частоты гетеродина Г на основе целеуказаний из РУ₁ в АИП обеспечивается согласование по спектру

путем соответствующей регулировки полосы пропускания ПФ по командам от Упр₁.

Относительная среднеквадратичная погрешность оценивания ширины спектра ШС определяется из следующего соотношения [1]:

,

где

- относительная среднеквадратичная погрешность оценивания величины задержки.

Длительность сеанса обработки ШМ Т_с зависит от длительности отдельных шагов обработки информации

;

;

;

;

;

;

;

,

где Т_нг - время настройки гетеродина при шаге перестройки Δf_к на частоту f_г0; T_об, Т_оτ,

- время, необходимое для обнаружения сигнала, оценивания установившегося значения задержки

и частоты сигнала

; T_пτ - время подстройки ЛЗ при использовании дихотомического поиска; Т₂ - постоянная времени в контуре управления частотой гетеродина; Т_пг - время подстройки частоты гетеродина для обеспечения условия

; Δf_ш - шаг подстройки частоты гетеродина; Δf_nm - ширина рабочего частотного диапазона радиомониторинга (РМ), обеспечиваемая многоканальным приемником (МП) целеуказаний; Δf₀ - расстройка частоты S₀(t) f_s0 от промежуточной частоты АИП; τ_лзн, τ_лзв - нижнее и верхнее значение диапазона перестройки ЛЗ; Т_τ - длительность шага перестройки ЛЗ.

При равномерном законе распределения частоты обнаруженного компонента в канале МП f_s расстройка частоты Δf₀ соответствует среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в МП и определяется из соотношения

.

Проведем анализ обработки в АИП непрерывных ШС для трех ситуаций: 1) Δf_s1=Δf_к; 2) Δf_s2<Δf_к; 3) Δf_s3>Δf_к.

При приеме непрерывных ШС, когда Δf_s1=Δf_к, процесс адаптации состоит из первых двух вышеперечисленных этапов, а характеристики АИП могут быть рассчитаны на основе вышеприведенных соотношений. Третий и четвертый этапы РМ не требуются, поскольку данная ситуация соответствует случаю согласованного по спектру приема ШС.

При приеме непрерывных ШС, когда Δf_s2<Δf_к, процесс адаптации состоит из четырех этапов, и при этом следует учитывать, что если на первых двух этапах при расчете характеристик АИП следует полагать, что Δf_ф=Δf_к, то на последующих этапах

.

При приеме непрерывных ШС, когда Δf_ss>Δf_n, процесс адаптации состоит из четырех этапов, и при этом следует учитывать, что если на первых двух этапов при расчете характеристик АИП следует полагать, что

, где

- оценка количества примыкающих по частоте каналов МП, в которых обнаружен ШС, то на последующих этапах

.

Для иллюстрации приведенных выше соотношений определим основные параметры АИП при следующих исходных данных:

Δf_s∈[2·10⁷; 2·10⁸] Гц;

; Т₁=5·10^-3 с.

При этом в процессе обработки ШС обеспечиваются следующие результаты:

- при обнаружении ШС Р_по→1 при α=10^-6;

- при оценивании амплитуды ШС

σU_ms/U_ms=7·10^-2 и

- при оценивании ширины спектра ШС

σΔf_s/Δf_s=0,1 и σΔf_sт/Δf_s=3,3·10^-2;

- при оценивании частоты ШС

σf_s0=4,4·10⁶ Гц и σΔf_sт=2·10⁵ Гц.

Коэффициент снижения погрешностей оценивания U_ms и Δf_s составляет до 10 дБ, а погрешность оценивания f_s до 17 дБ.

Для того чтобы пренебречь влиянием нестабильности частоты гетеродина σf_г и погрешностью настройки гетеродина за счет дискретной перестройки, необходимо, чтобы выполнялось следующие условия:

σf_г<<σf_s и Δf_s<<σf_s.

Быстродействие АИП T_с зависит от ширины рабочего частотного диапазона РМ и параметров принимаемых сигналов.

При Δf_nm=2·10⁹ Гц; Δf_к=10⁸ Гц; Δf₀=1,45·10⁷ Гц; Δf_ш=10⁴ Гц; T₂=10^-4 c; Δf_sн=2·10⁷ Гц; Δf_sв=5·10⁸ Гц в случае приема непрерывных ШС Т₁=Т_τ=5·10^-3 с длительность сеанса обработки ШС составляет T_с≈0,1 с. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает оперативный РМ слабых непрерывных ШС с расширением функциональных возможностей, снижением погрешностей оценивания основных параметров и повышением помехоустойчивости при обнаружении.

Реализация устройства не вызывает затруднений. Все его функциональные узлы являются типовыми и могут быть выполнены на основе современной элементной базы.

Claims (1)

1. Адаптивный измеритель параметров непрерывных широкополосных сигналов, содержащий входной тракт, состоящий из преселектора и смесителя, полосовой фильтр, два перемножителя, линию задержки, два интегратора, устройство квадратурной обработки, состоящее из двух квадраторов, сумматор, извлекатель корня квадратного, фазовращатель, вход входного тракта является входом измерителя и входом преселектора, выход которого соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя соединен с первым выходом генератора, выход смесителя, соответствующий выходу входного тракта, соединен со входом полосового фильтра, выход которого соединен со входами линии задержки, фазовращателя и перемножителя, выход перемножителя соединен со входом интегратора, выход фазовращателя соединен с первым входом перемножителя, выход линии задержки соединен со вторыми входами перемножителей, выход перемножителя соединен со входом интегратора, выход которого соединен со входом квадратора, выход интегратора соединен со входом квадратора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход квадратора соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом извлекателя корня квадратного, отличающийся тем, что в него введены пороговое устройство, генератор, управители, делитель напряжений, функциональный преобразователь, решающие устройства, частотомер, причем выход интегратора соединен с первым входом делителя напряжений, выход интегратора соединен со вторым входом делителя напряжений, выход которого соединен со входом функционального преобразователя, выход функционального преобразователя соединен с первым входом решающего устройства, выход извлекателя корня квадратного соединен со входом порогового устройства и первым входом решающего устройства, выход порогового устройства соединен со вторым входом решающего устройства, первый выход решающего устройства соединен со входом управителя, выход которого соединен с управляющим входом линии задержки, второй выход решающего устройства соединен со вторым входом решающего устройства, третий выход решающего устройства соединен со входом управителя, выход которого соединен с управляющим входом полосового фильтра, первый выход решающего устройства соединен со входом управителя, а выход управителя соединен с управляющим входом генератора, второй выход которого соединен со входом частотомера, выход частотомера соединен с третьим входом решающего устройства, второй выход которого соединен с третьим входом решающего устройства.