RU2357261C1 - Method of obtaining signals for spectral analysis - Google Patents

Method of obtaining signals for spectral analysis Download PDF

Info

Publication number
RU2357261C1
RU2357261C1 RU2008106103/28A RU2008106103A RU2357261C1 RU 2357261 C1 RU2357261 C1 RU 2357261C1 RU 2008106103/28 A RU2008106103/28 A RU 2008106103/28A RU 2008106103 A RU2008106103 A RU 2008106103A RU 2357261 C1 RU2357261 C1 RU 2357261C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
frequency
signal
pulses
duration
Prior art date
Application number
RU2008106103/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Федорович Меньших (RU)
Олег Федорович Меньших
Original Assignee
Олег Федорович Меньших
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 Олег Федорович Меньших filed Critical Олег Федорович Меньших
Priority to RU2008106103/28A priority Critical patent/RU2357261C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2357261C1 publication Critical patent/RU2357261C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: present invention relates to the field of radio engineering and can be used in spectrum analysers and detecting devices for deterministic signals using matched filtration of the latter. The method of obtaining signals for spectral analysis, particularly the determined periodic sequence of radio-frequency pulses with varying carrier frequency, based on spectrum conversion of the received signal by increasing the duration of the latter, mixing the obtained signal with the linear-frequency-modulated oscillations of heterodyning and subsequent spectrum-temporary compression in a dispersive delay line. Increase of the duration of the received signal is carried out with the help of a tapped delay line with equidistantly distributed outlets, outlet responses with which they summarize, and the delay between the adjacent output of the tapped delay line are selected in a multiple relation to the reciprocal value of frequencies carrying oscillation of radio-frequency pulses. Total signal delay in tapped delay lines is assigned less tracking period of the radio-frequency pulse sequence, for example by an order. On the temporary situation of compressed pulses relative to the actuating pulses of the clock-pulse generator the analysed radio-frequency pulses are coded as logical one or zero, delay time of linear-frequency-modulated oscillations of heterodyning is adjusted till the signal-noise ratio at the inlet of the threshold device, which is determined by the maximum compressed pulse amplitude, is obtained.
EFFECT: simplification of the process of increasing the duration of the received radio-frequency pulses while maintaining their coherence.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в спектроанализаторах и устройствах обнаружения детерминированных сигналов с применением согласованной фильтрации последних.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in spectrum analyzers and devices for detecting deterministic signals using consistent filtering of the latter.

Согласованная фильтрация широко используется в различных радиотехнических устройствах (В.И.Тихонов, Оптимальный прием сигналов, М., Радио и связь, 1983). В радиолокационных системах широко используются широкополосные сигналы, сжатие которых осуществляют в согласованных фильтрах (Ч.Кук, М.Бернфельд, Радиолокационные сигналы, пер. с англ. под ред. В.С.Кельзона, М., Сов. радио, 1971). Спектровременные фильтры сжатия широкополосных сигналов выполняют на основе дисперсионных линий задержки (ДЛЗ), согласованных со спектром этих сигналов (С.С.Каринский, Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах, М., Сов. радио, 1975). На основе ДЛЗ выполняют параллельно-последовательные спектроанализаторы сигналов (В.И.Тверской, Дисперсионно-временные методы измерений спектров радиосигналов, М., Сов. радио, 1974). При этом для повышения отношения сигнал/шум на выходе согласованных фильтров периодически следующих импульсных радиосигналов используют когерентные или некогерентные накопители (Ю.С.Лезин, Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов, М., Сов. радио, 1969).Consistent filtering is widely used in various radio engineering devices (V.I. Tikhonov, Optimal signal reception, M., Radio and communication, 1983). Broadband signals are widely used in radar systems, the compression of which is carried out in matched filters (C. Cook, M. Bernfeld, Radar signals, trans. From English under the editorship of V.S. Kelzon, M., Sov. Radio, 1971). Spectral-time filters for compressing broadband signals are performed on the basis of dispersion delay lines (DLS), consistent with the spectrum of these signals (S.S. Karinsky, Signal Processing Devices on Ultrasonic Surface Waves, M., Sov. Radio, 1975). Based on the DLZ, parallel-sequential signal spectrum analyzers are performed (V.I. Tverskoy, Dispersion-time methods for measuring the spectra of radio signals, M., Sov. Radio, 1974). Moreover, to increase the signal-to-noise ratio at the output of matched filters of periodically following pulsed radio signals, coherent or incoherent storage devices are used (Yu.S. Lezin, Optimal filters and storage of pulse signals, M., Sov. Radio, 1969).

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения (прототипом) является устройство для анализа спектра сигналов, известное из патента РФ №2040798 того же автора, опубликованного в бюл. №21 от 27.07.1995 г., в котором импульсный радиосигнал записывают в некоторой запоминающей среде в реальном масштабе времени, а воспроизводят в существенно замедленном темпе, что соответственно сужает спектр такого сигнала и расширяет его длительность, после чего такой сигнал подвергают спектровременному анализу на основе использования ДЛЗ с длительностью импульсной характеристики, соизмеримой с длительностью преобразованного сигнала. Это позволяет повысить отношение сигнал/шум на выходе анализатора или обнаружителя детерминированных сигналов.The closest analogue of the claimed technical solution (prototype) is a device for analyzing the spectrum of signals, known from RF patent No. 2040798 of the same author, published in bull. No. 21 of July 27, 1995, in which a pulsed radio signal is recorded in some storage medium in real time, and reproduced at a substantially slower pace, which accordingly narrows the spectrum of such a signal and extends its duration, after which such a signal is subjected to spectral-time analysis based on the use of DLZ with the duration of the impulse response commensurate with the duration of the converted signal. This allows you to increase the signal-to-noise ratio at the output of the analyzer or detector of deterministic signals.

Недостатком известного устройства является сложность преобразования спектра сигналов с увеличением их длительности применительно к периодическим последовательностям радиоимпульсов с варьируемой несущей частотой, которые используются для передачи бинарной информации в системах сверхдальней связи и телеуправления.A disadvantage of the known device is the difficulty of converting the spectrum of the signals with an increase in their duration as applied to periodic sequences of radio pulses with a variable carrier frequency, which are used to transmit binary information in ultra-long-distance communication and telecontrol systems.

Указанный недостаток известного устройства (прототипа) устранен в заявляемом способе спектрального анализа указанного класса радиосигналов. Целью изобретения является упрощение процедуры увеличения длительности принимаемых радиоимпульсов при сохранении их когерентности.The specified disadvantage of the known device (prototype) is eliminated in the claimed method of spectral analysis of the specified class of radio signals. The aim of the invention is to simplify the procedure for increasing the duration of the received radio pulses while maintaining their coherence.

Поставленная цель достигается в способе спектрального анализа сигналов, в частности детерминированных периодических последовательностей радиоимпульсов с варьируемой несущей частотой, основанном на преобразовании спектра принимаемого сигнала путем расширения длительности последнего, смешения полученного сигнала с линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) колебанием гетеродинирования и последующего спектровременного сжатия в дисперсионной линии задержки (ДЛЗ), отличающемся тем, что расширение длительности принимаемого сигнала производят с помощью многоотводной линии задержки с эквидистантно распределенными выходами, выходные отклики с которой суммируют, а задержку между смежными выходами указанной линии задержки выбирают в кратном отношении к обратным величинам используемых несущих частот радиоимпульсов, причем полную задержку сигнала в указанной линии задержки задают меньше периода следования радиоимпульсной последовательности, например, на порядок.The goal is achieved in a method of spectral analysis of signals, in particular of determinate periodic sequences of radio pulses with a variable carrier frequency, based on transforming the spectrum of the received signal by expanding the length of the latter, mixing the received signal with linear frequency-modulated (LFM) heterodyning oscillation and subsequent spectral-time compression in dispersion delay line (DLZ), characterized in that the extension of the duration of the received signal are set using a multi-tap delay line with equidistant distributed outputs, the output responses from which are summed, and the delay between adjacent outputs of the specified delay line is selected in a multiple to the reciprocal of the used carrier frequencies of the radio pulses, and the total signal delay in the specified delay line is set less than the repetition period of the radio pulse sequences, for example, an order of magnitude.

Достижение поставленной цели в заявляемом техническом решении объясняется когерентностью сшивки откликов с многоотводной линии задержки в процессе их суммирования, поскольку задержки между смежными выходами линии задержки кратны периодам частот несущих колебаний радиоимпульсной последовательности. Сложение шумовых составляющих некогерентно, поскольку интервал времени корреляции шума значительно меньше обратной величины полосы пропускания усилителя просуммированного импульса, которая согласована с возросшей длительностью радиоимпульса. Это позволяет дополнительно увеличить отношение сигнал/шум на выходе указанного усилителя. Обработка каждого из входных радиоимпульсов происходит раздельно благодаря тому, что период следования радиоимпульсной последовательности превышает полное время задержки сигнала в многоотводной линии задержки.Achieving this goal in the claimed technical solution is due to the coherence of the cross-linking of responses from the multi-tap delay line in the process of summing them, since the delays between adjacent outputs of the delay line are multiples of the frequency periods of the carrier oscillations of the radio pulse sequence. The addition of noise components is incoherent, since the noise correlation time interval is much less than the reciprocal of the passband of the amplifier of the summed pulse, which is consistent with the increased duration of the radio pulse. This allows you to further increase the signal-to-noise ratio at the output of the specified amplifier. The processing of each of the input radio pulses occurs separately due to the fact that the period of the radio pulse sequence exceeds the total delay time of the signal in the multi-tap delay line.

Операционную сущность заявляемого способа рассмотрим на примере реализующего способ устройства, представленного на чертеже. Это устройство содержит последовательно соединенные входной малошумящий усилитель 1, многоотводную линию задержки 2 с N эквидистантно распределенными выходами, соответственно подключенными через компенсирующие усилители 3, 4, …5 к сумматору 6, полосовой усилитель 7, смеситель 8, широкополосный усилитель 9, дисперсионную линию задержки 10, пороговое устройство 11 и преобразователь «время-код» 12, причем ко второму выходу смесителя подключен генератор линейно-частотно-модулированного сигнала - ЛЧМ гетеродин 13, запуск которого осуществляется с первого выхода генератора тактовых импульсов 14 через устройство регулируемой временной задержки 15, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом преобразователя «время-код».The operational nature of the proposed method, we consider the example of the device implementing the method shown in the drawing. This device contains a series-connected input low-noise amplifier 1, a multi-tap delay line 2 with N equidistant distributed outputs, respectively connected through compensating amplifiers 3, 4, ... 5 to the adder 6, a strip amplifier 7, a mixer 8, a broadband amplifier 9, a dispersion delay line 10 , a threshold device 11 and a time-to-code converter 12, wherein a linear-frequency-modulated signal generator, a chirp local oscillator 13, which is launched from ervogo clock oscillator output 14 via an adjustable time delay device 15, and a second output clock pulse generator is coupled to the second input transducer "time code".

Пусть в системе сверхдальней связи управление объектом или передача информации осуществляется последовательным бинарным кодом. Логической единице соответствует частота несущих колебаний f1, а логическому нулю - частота f2. Информация передается периодически следующими радиоимпульсами длительностью Suppose that in an ultra-long-distance communication system, the control of an object or the transmission of information is carried out by a serial binary code. The logical unit corresponds to the frequency of the carrier oscillations f 1 , and the logical zero corresponds to the frequency f 2 . Information is transmitted periodically by the following radio pulses of duration

τи с постоянным периодом Т. Так, передача байта данных 01100010 осуществляется восемью последовательными радиоимпульсами с варьируемой несущей частотой τ and with a constant period T. Thus, the transmission of a data byte 01100010 is carried out by eight consecutive radio pulses with a variable carrier frequency

f2f1f1f2f2f2f1f2 за время 8T. Полоса пропускания входного малошумящего усилителя 1 ΔF1 определяется длительностью радиоимпульсов τИ и равна ΔF1=1/τИ. Энергия входного полезного сигнала WССτИ, где РС - мощность полезного сигнала на входе малошумящего усилителя 1. Если спектральная плотность шума GШ, определяемая параметрами входного малошумящего усилителя 1, то отношение сигнал/шум на входе последнего ηВХ=2WC/GШ. При больших потерях полезного сигнала отношение сигнал/шум ηВХ может оказаться существенно меньше единицы, что исключает достоверный прием сигнала без специальной его обработки. Повышение отношения сигнал/шум достигается увеличением длительности полезного сигнала, для чего используется многоотводная линия задержки 2 с задержками между смежными выходами Δτ=τИ с числом выходов N. При этом когерентная сшивка N откликов линии в сумматоре 6 достигается при условии, что Δτ=K/f1=(К-1)/f2 (при f1>f2), где К>>1 - целое число, порядка 300, что соответствует условию Сифорова. Потери сигнала в многоотводной линии задержки компенсируются с помощью N компенсирующих усилителей 3, 4,…5, выходные сигналы которых суммируются когерентно в сумматоре 6, связанном с полосовым усилителем 7 с полосой пропускания ΔF2=1/NτИ. Суммируемые шумовые компоненты складываются некогерентно, так как интервал корреляции шума, определяемый полосой пропускания ΔF1, существенно короче импульсной характеристики полосового усилителя 7, равной 1/ΔF2, поскольку ΔF1/ΔF2=N>>1. Следовательно, мощность полезного сигнала на выходе полосового усилителя возрастает в N раз, а мощность шума возрастает в N1/2, и отношение сигнал/шум на выходе полосового усилителя возрастает в N1/2, и оно будет равно ηПУ=N1/2ηВХ.f 2 f 1 f 1 f 2 f 2 f 2 f 1 f 2 during 8T. The passband of the input low-noise amplifier 1 ΔF 1 is determined by the duration of the radio pulses τ And equal to ΔF 1 = 1 / τ And . The energy of the input useful signal is W C = P C τ And , where P C is the power of the useful signal at the input of the low-noise amplifier 1. If the spectral noise density G Ш , determined by the parameters of the input low-noise amplifier 1, then the signal-to-noise ratio at the input of the last η BX = 2W C / G W. With large losses of the useful signal, the signal-to-noise ratio η ВХ may turn out to be significantly less than unity, which excludes reliable signal reception without special processing. An increase in the signal-to-noise ratio is achieved by increasing the useful signal duration, for which a multi-tap delay line 2 with delays between adjacent outputs Δτ = τ and the number of outputs N is used. In this case, coherent cross-linking of N line responses in adder 6 is achieved provided that Δτ = K / f 1 = (K-1) / f 2 (for f 1 > f 2 ), where K >> 1 is an integer of the order of 300, which corresponds to the Siforov condition. Multidrop signal loss in the delay line are compensated using N compensating amplifiers 3, 4, 5, ..., output signals are coherently summed in the adder 6 connected to a bandpass amplifier with a bandwidth of 7 ΔF 2 = 1 / Nτ AND. The summed noise components add up incoherently, since the noise correlation interval determined by the passband ΔF 1 is much shorter than the pulse response of the band amplifier 7, equal to 1 / ΔF 2 , since ΔF 1 / ΔF 2 = N >> 1. Therefore, the power of the useful signal at the output of the strip amplifier increases by N times, and the noise power increases by N 1/2 , and the signal-to-noise ratio at the output of the strip amplifier increases by N 1/2 , and it will be equal to η ПУ = N 1 / 2 η BX .

Преобразованный по длительности сигнал подается на смеситель 8 на гетеродинный вход которого подается линейно-частотно-модулированное колебание с выхода ЛЧМ гетеродина 13. При этом на выходе смесителя 8 образуется ЛЧМ сигнал-эквивалент, поступающий через широкополосный усилитель 9 на дисперсионную линию задержки 10, согласованную с ЛЧМ сигналом-эквивалентом. Отметим, что собственный шум широкополосного усилителя практически не ухудшает отношение сигнал/шум на входе ДЛЗ 10, поскольку уровень ЛЧМ сигнала-эквивалента существенно больше уровня шума широкополосного усилителя 9.The signal converted in duration is fed to the mixer 8 to the local oscillator input of which a linear-frequency-modulated oscillation is supplied from the output of the LFM of the local oscillator 13. At the same time, the output of the mixer 8 produces an LFM equivalent signal that passes through the broadband amplifier 9 to the dispersion delay line 10, consistent with LFM equivalent signal. Note that the intrinsic noise of a broadband amplifier practically does not worsen the signal-to-noise ratio at the input of DLZ 10, since the LFM level of the signal equivalent is significantly higher than the noise level of broadband amplifier 9.

ЛЧМ гетеродин 13 запускается с выхода генератора тактовых импульсов 14 с периодом следования импульсов ТТАКТ=Т, что позволяет обрабатывать раздельно каждый из последовательности входных радиоимпульсов при условии, что The LFM local oscillator 13 is started from the output of the clock pulse generator 14 with a pulse repetition period T TACT = T, which allows each of the sequence of input radio pulses to be processed separately, provided that

Т>NΔτ+ΔtOX, где ΔtOX - время обратного хода в ЛЧМ гетеродине 13.T> NΔτ + Δt OX , where Δt OX is the return time in the chirp local oscillator 13.

ДЛЗ 10 выбирается с импульсной характеристикой τЛЗ, длительность которой соизмерима с длительностью преобразованного сигнала N Δτ, а полоса пропускания DLZ 10 is selected with the impulse response τ LZ , the duration of which is comparable with the duration of the converted signal N Δτ, and the passband

FЛЗ выбрана максимально возможной по условиям технологического изготовления. При этом база В ДЛЗ 10 равна произведению длительности импульсной характеристики на полосу пропускания В=τЛЗFЛЗ. Как известно, при сжатии ЛЧМ сигнала-эквивалента в ДЛЗ 10 повышается отношение сигнал/шум в В1/2 раз, так что результирующее отношение сигнал/шум на входе порогового устройства 11 ηВЫХ=(BN)1/2ηВХ. Длительность сжатого импульса на выходе ДЛЗ 10 равна τСЖ=1/FЛЗ. После ограничения сжатого сигнала по минимуму в пороговом устройстве 11 очищенный от шума сигнал подается на вход преобразователя «время-код» 12. Временное положение сжатого сигнала относительно импульса запуска в генераторе тактовых импульсов 14, второй выход которого соединен со вторым входом преобразователя «время-код», как известно, определяется частотой несущих колебаний f входных радиоимпульсов. Различие частот несущих колебаний Δf=f1-f2=1/Δτ=1/τИ. Поскольку FЛЗ>>Δf, то сжатые импульсы при обработке радиоимпульсов с частотами f1 и f2 надежно различаются по своему временному положению, что и позволяет в преобразователе «время-код» 12 по временному положению сжатых импульсов (относительно запускающих импульсов генератора тактовых импульсов 14) кодировать анализируемый радиоимпульс как логические единицу или ноль.F LZ is selected as high as possible under the conditions of technological manufacturing. At the same time, the base В ДЛЗ 10 is equal to the product of the duration of the impulse response and the passband В = τ ЛЗ F ЛЗ . It is known that when chirping the LFM equivalent signal in DLZ 10, the signal-to-noise ratio increases by a factor of 1/2 1/2 , so that the resulting signal-to-noise ratio at the input of the threshold device is 11 η OUT = (BN) 1/2 η BX . The duration of the compressed pulse at the output of the DLZ 10 is equal to τ SJ = 1 / F LZ . After the compressed signal is limited to a minimum in the threshold device 11, the noise-free signal is fed to the input of the time-code converter 12. The temporary position of the compressed signal relative to the start pulse in the clock generator 14, the second output of which is connected to the second input of the time-code converter ", As you know, is determined by the frequency of the carrier oscillations f of the input radio pulses. The difference in the frequencies of the carrier waves Δf = f 1 -f 2 = 1 / Δτ = 1 / τ AND . Since F LZ >> Δf, the compressed pulses during the processing of radio pulses with frequencies f 1 and f 2 reliably differ in their temporal position, which allows the time-code converter 12 according to the temporary position of the compressed pulses (relative to the triggering pulses of the clock pulse generator 14) encode the analyzed radio pulse as a logical unit or zero.

Поскольку момент времени прихода на вход устройства является в общем случае неопределенным, то есть не совпадающим с моментом запуска ЛЧМ гетеродина 13, то оптимальная обработка входных радиоимпульсов достигается регулировкой (однократно при данной дальности от источника излучения) времени задержки ЛЧМ сигнала гетеродинирования в устройстве регулируемой временной задержки 15. Регулировку производят до тех пор, пока не будет получено максимальное отношение сигнал/шум на входе порогового устройства 11, определяемое по максимуму амплитуды сжатого импульса.Since the time of arrival at the input of the device is generally uncertain, that is, does not coincide with the start of the LFM local oscillator 13, the optimal processing of the input radio pulses is achieved by adjusting (once at a given distance from the radiation source) the delay time of the LFM heterodyning signal in an adjustable time delay device 15. The adjustment is made until then, until you get the maximum signal to noise ratio at the input of the threshold device 11, determined by the maximum amplitudes the compressed pulse.

Рассмотрим пример реализации рассмотренного устройства.Consider an example implementation of the device.

Пусть периодическая последовательность радиоимпульсов длительностью τИ=1 мкс с периодом их следования Т=1 мс с двумя несущими частотами f1=300 МГц (логическая единица) и f2=299 МГц (логический ноль) при К=300. Пусть многоотводная линия задержки 2 имеет N=100 выходов с временной разницей задержек между смежными выходами Δτ=1 мкс. Пусть ДЛЗ 10 имеет длительность импульсной характеристики τЛЗ=100 мкс и полосу пропускания FЛЗ=10 Мгц (база ДЛЗ В=1000). Тогда длительность сжатых импульсов τСЖ=0,1 мкс, что позволяет надежно разделить временные положения сжатых импульсов, интервал между которыми составляет 10 мкс. Отношение сигнал/шум на выходе ДЛЗ 10 при заданных параметрах, в первом приближении, равен ηВЫХ=(BN)1/2ηВХ=316 ηВХ, то есть отношение амплитуды сжатого импульса к среднеквадратическому уровню шума увеличивается на 50 дБ, что позволяет надежно принимать радиосигналы, практически полностью неразличимые на входе устройства из-за шума входного малошумящего усилителя 1. Скорость частотной перестройки в ЛЧМ гетеродине 13 Vf=FЛЗЛЗ=1011 Гц/с. При скорости распространения ультразвуковой волны в ДЛЗ 10ν=3,2 мм/мкс полная длина звукопровода этой ДЛЗ несколько более 320 мм. Встречно-штыревые преобразователи ДЛЗ 10 напылены на ее подложке, выполненной, например, из кристалла пьезокварца со срезом, обеспечивающим наилучшую термоустойчивость. Этот же материал используется и в многоотводной линии задержки 2, что определяет достижение когерентной сшивки откликов в сумматоре 6 в условиях изменяющейся окружающей температуры. Длина звукопровода многоотводной линии задержки 2 имеет такой же порядок, как и ДЛЗ 10.Let a periodic sequence of radio pulses of duration τ И = 1 μs with their repetition period T = 1 ms with two carrier frequencies f 1 = 300 MHz (logical unit) and f 2 = 299 MHz (logical zero) at K = 300. Let multi-tap delay line 2 have N = 100 outputs with a time difference of delays between adjacent outputs Δτ = 1 μs. Let DLZ 10 has a duration of the impulse response τ LZ = 100 μs and a passband F LZ = 10 MHz (base DLZ V = 1000). Then the duration of the compressed pulses τ SJ = 0.1 μs, which allows you to reliably separate the temporary positions of the compressed pulses, the interval between which is 10 μs. The signal-to-noise ratio at the output of the DLZ 10 for given parameters, in a first approximation, is η OUT = (BN) 1/2 η ВХ = 316 η ВХ , that is, the ratio of the amplitude of the compressed pulse to the rms noise level increases by 50 dB, which allows it is reliable to receive radio signals that are almost completely indistinguishable at the input of the device due to the noise of the input low-noise amplifier 1. The frequency tuning frequency in the LFM local oscillator is 13 V f = F LZ / τ LZ = 10 11 Hz / s. When the propagation velocity of the ultrasonic wave in the DLZ is 10ν = 3.2 mm / μs, the total length of the sound duct of this DLZ is slightly more than 320 mm. Interdigital transducers DLZ 10 are sprayed on its substrate, made, for example, of a piezoelectric crystal with a slice that provides the best thermal stability. The same material is also used in the multi-tap delay line 2, which determines the achievement of coherent crosslinking of responses in the adder 6 under conditions of changing ambient temperature. The length of the sound pipe of the multi-tap delay line 2 is in the same order as the DLZ 10.

Полоса пропускания входного малошумящего усилителя 1 ΔF1=1 МГц, а спектральная плотность шума может быть задана как G=10-19 Вт/Гц, то есть среднеквадратическая мощность шума равна РШ=10-13 Вт. Если для выделения сигнала на входе порогового устройства 11 достаточно иметь превышение уровня сжатых импульсов над среднеквадратическим уровнем шума, равное 10, то это означает, что минимальная мощность полезного сигнала на входе устройства (от антенны) minPВХ=3,16·10-16 Вт, то есть чувствительность приемного устройства составляет 155 дБ.The passband of the input low-noise amplifier is 1 ΔF 1 = 1 MHz, and the noise spectral density can be set as G = 10 -19 W / Hz, i.e. the rms noise power is R W = 10 -13 W. If, to isolate the signal at the input of the threshold device 11, it is sufficient to have an excess of the level of compressed pulses over the rms noise level equal to 10, then this means that the minimum useful signal power at the device input (from the antenna) is minP BX = 3.16 · 10 -16 W , that is, the sensitivity of the receiving device is 155 dB.

Полоса пропускания в полосовом усилителе 7 задается равной ΔF2=10 кГц. Так как используемые для передачи информации несущие частоты 300 МГц и 299 МГц различаются на 1 Мгц, то в полосовом усилителе 7 следует использовать два параллельно работающих кварцевых фильтра с полосой пропускания в каждом 10 кГц и центральными частотами соответственно 300 МГц и 299 МГц.The bandwidth in the strip amplifier 7 is set equal to ΔF 2 = 10 kHz. Since the carrier frequencies 300 MHz and 299 MHz used for transmitting information differ by 1 MHz, then in a band amplifier 7, two quartz filters with a passband in each 10 kHz and center frequencies respectively 300 MHz and 299 MHz should be used.

Перестройка частоты в ЛЧМ гетеродине 13 со скоростью 1011 Гц/с осуществляется в диапазоне шириной около 12 МГц, то есть в течение времени порядка 120 мкс, которое значительно короче периода следования радиоимпульсов Т=1 мс. Это обстоятельство и объясняет необходимость подстройки моментов запуска ЛЧМ гетеродина 13 с помощью регулируемого устройства задержки 15. Для уменьшения диапазона перестройки указанной временной задержки частоту запускающих импульсов в генераторе тактовых импульсов 14 следует увеличить в пределе до восьми раз при указанных характеристиках устройства, но кратность такого увеличения должна быть целочисленной. Например, при частоте тактовых импульсов FТ=8 кГц перестройка ЛЧМ гетеродина 13 занимает полосу 12 МГц от 234 МГц до 246 МГц. При этом ЛЧМ сигнал-эквивалент на выходе смесителя 8 по частоте изменяется от 66 МГц до 54 МГц при несущей частоте f1=300 МГц или от 65 МГц до 53 МГц при несущей частоте f2=299 МГц. При этом широкополосный усилитель 9 имеет полосу пропускания ΔF3=13 МГц с центральной частотой 60 МГц, соответствующей центральной частоте полосы пропускания ДЛЗ 10.Frequency tuning in the LFM local oscillator 13 at a speed of 10 11 Hz / s is carried out in a range of about 12 MHz wide, that is, for a time of the order of 120 μs, which is much shorter than the period of the radio pulses T = 1 ms. This circumstance explains the need to adjust the start times of the LFM local oscillator 13 using an adjustable delay device 15. To reduce the tuning range of the specified time delay, the frequency of the triggering pulses in the clock generator 14 should be increased to a maximum of eight times with the indicated characteristics of the device, but the frequency of such an increase should be integer. For example, at a clock frequency F T = 8 kHz, the tuning of the LFM local oscillator 13 occupies the 12 MHz band from 234 MHz to 246 MHz. In this case, the LFM signal equivalent at the output of mixer 8 in frequency varies from 66 MHz to 54 MHz at a carrier frequency f 1 = 300 MHz or from 65 MHz to 53 MHz at a carrier frequency f 2 = 299 MHz. In this case, the broadband amplifier 9 has a passband ΔF 3 = 13 MHz with a center frequency of 60 MHz, corresponding to the center frequency of the passband DLZ 10.

Устройство преобразования «время-код» 12 имеет различные варианты исполнения, например, на основе сравнения временных интервалов между моментами возникновения сжатых импульсов на выходе порогового устройства 11 и импульсов от генератора тактовых импульсов 14.The time-code-converting device 12 has various designs, for example, based on a comparison of time intervals between the occurrence of compressed pulses at the output of a threshold device 11 and pulses from a clock generator 14.

Таким образом, предложенная совокупность операций когерентного увеличения длительности радиоимпульсов с варьируемыми по бинарному закону несущими частотами с последующим ЛЧМ преобразованием и спектровременным сжатием полученного сигнала в дисперсионной линии задержки отвечает решению поставленной цели изобретения.Thus, the proposed set of operations for coherently increasing the duration of radio pulses with binary frequencies that are varied according to a binary law with subsequent LFM conversion and spectral-time compression of the received signal in the dispersion delay line corresponds to the solution of the stated objective of the invention.

Claims (1)

Способ получения сигналов для спектрального анализа, в частности, детерминированных периодических последовательностей радиоимпульсов с варьируемой несущей частотой, основанный на преобразовании спектра принимаемого сигнала путем расширения длительности последнего, смешения полученного сигнала с линейно-частотно-модулированным колебанием гетеродинирования и последующего спектровременного сжатия в дисперсионной линии задержки, отличающийся тем, что расширение длительности принимаемого сигнала производят с помощью многоотводной линии задержки с эквидистантно распределенными выходами, выходные отклики с которой суммируют, а задержку между смежными выходами многоотводной линии задержки выбирают в кратном отношении к обратным величинам частот несущих колебаний радиоимпульсов, причем полную задержку сигнала в многоотводной линии задержки задают меньше периода следования радиоимпульсной последовательности, например, на порядок, по временному положению сжатых импульсов относительно запускающих импульсов генератора тактовых импульсов кодируют анализируемый радиоимпульс как логические единицу или ноль, производят регулировку времени задержки линейно-частотно-модулированного сигнала гетеродинирования до тех пор, пока не будет получено максимальное отношение сигнал/шум на входе порогового устройства, определяемое по максимуму амплитуды сжатого импульса. A method of obtaining signals for spectral analysis, in particular, of determinate periodic sequences of radio pulses with a variable carrier frequency, based on converting the spectrum of the received signal by expanding the duration of the latter, mixing the received signal with linearly-frequency-modulated oscillation of heterodyning and subsequent spectral-time compression in the dispersion delay line, characterized in that the extension of the duration of the received signal is produced using multi-tap delay lines with equidistant distributed outputs, the output responses of which are summed up, and the delay between adjacent outputs of the multi-tap delay line is selected in a multiple to the reciprocal of the frequencies of the carrier oscillations of the radio pulses, and the total signal delay in the multi-tap delay line is set less than the period of the radio pulse sequence, for example, an order of magnitude, according to the temporary position of the compressed pulses relative to the triggering pulses of the clock pulse generator, the analyzed the radio pulse as a logical unit or zero, adjusts the delay time of the linear-frequency-modulated heterodyning signal until the maximum signal-to-noise ratio at the input of the threshold device is determined, which is determined by the maximum amplitude of the compressed pulse.
RU2008106103/28A 2008-02-18 2008-02-18 Method of obtaining signals for spectral analysis RU2357261C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106103/28A RU2357261C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Method of obtaining signals for spectral analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106103/28A RU2357261C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Method of obtaining signals for spectral analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2357261C1 true RU2357261C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008106103/28A RU2357261C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Method of obtaining signals for spectral analysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2357261C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6646587B2 (en) Doppler radar apparatus
US10998926B2 (en) Method for compensating gain flatness of transceiver
US9977930B2 (en) Interference immune radio
US8121222B2 (en) Systems and methods for construction of time-frequency surfaces and detection of signals
RU2338219C1 (en) Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation
JPH045354B2 (en)
Gite et al. Design and evaluation of c-band FMCW radar system
RU2495449C2 (en) Apparatus for forming active phased antenna array beam pattern
RU2357261C1 (en) Method of obtaining signals for spectral analysis
RU2293997C1 (en) Method for correlation processing of signals, reflected from fast-moving targets
Liou et al. Digital wideband phased array calibration and beamforming using time reversal technique
Gallagher et al. Orthogonal frequency coded filters for use in ultra-wideband communication systems
JP6220138B2 (en) Integrator
Gallagher et al. Orthogonal frequency coding for use in ultra wide band communications and correlators
Battaglini et al. A low-cost ultrasonic rangefinder based on frequency modulated continuous wave
RU2611587C1 (en) Base station for remote probing of atmosphere
RU2233551C2 (en) Radio link noise station
RU2774313C1 (en) Hardware and software radio engineering complex for remote sounding of the atmosphere
RU2792418C1 (en) Multichannel device for processing phase-shift keyed radar signals
Zimmer et al. A portable compact channel sounder system without synchronization
RU2801874C1 (en) Transmitting system of high secrecy of setting with an automatic matching device using a broadband signal
JP7270835B2 (en) radar equipment
RU2772572C1 (en) Multipolarization interference transmitter with increased energy efficiency
RU160438U1 (en) COMPRESSED PULSE FORMER
RU2713501C1 (en) Device for doppler processing and compression of phase-shift keyed radar signals