SU385387A1 - Цифровой обнаружитель сигнала с неизвестной частотой - Google Patents

Description

1

Известны цифровые обнаружители сигнала с неизвестной частотой, используемые в радиоизмерительной технике, в частности, в радиолокации и радиосв зи.

Первым нелинейным элементом, преобразующим аналоговый синусоидальный сигнал в последовательность кмпульсов,  вл етс  практически идеальный ограничитель, потери на котором в отношении сигнал/шум не превышают пор дка 1-2 дб при любом отношении сигнал/шум на входе.

Поскольку идеальный ограничитель  вл етс  единственным нелинейным элементом, преобразующим синусоидальный сигнал в параметр (фазу или приращение фазы) практически без потерь при любых слабых сигналах, выдел емых на фоне шумов, целесообразно использовать устройства выборки разности фаз смеси сигнала и шума (цифровые частотные дискриминаторы) дл  реализаци-и обнаружителей , близких к оптимальным.

Известное устройство содержит пороговый каскад, формирователь мерных интервалов, один выход которого через первый вентиль соединен со входом информационного счетчика , а другой выход через второй вентиль -со входом буферного каскада. Входы обоих вентилей подключены также к выходу генератора счетных импульсов.

Цель изобретени  - повышение надежности обнаружени  слабого сигнала с неизвестной частотой.

Предлагаемый цифровой обнаружитель сигнала отличаетс  тем, что в него дополнительно введены вентиль, вспомогательный счетчик , накапливающий сумматор, блок образовани  модул  выходного числа, схемы «И и «НЕ, причем вход вспомогательного счетчика через дополнительный вентиль соединен с выходвми формировател  мерных интервалов и генератора счетных импульсов, а выход вспомогательного счетчика через последовательно соединенные схемы «НЕ и «И под1ключен к установочному входу информационного счетчика, выход которого через последовательно соединенные блок образовани  модул  выходного числа и накапливающий сумматор подключен к первому входу порогового каскада, а к его второму входу подключен выход делител , вход которого соединен с выходом буферного каскада, подключенного также ко второму входу блока образовани  модул  выходного числа.

Дл  повышени  надежности обнаружени  слабого сигнала с неизвестной измен ющейс  частотой в него дополнительно введен блок образовани  вторых разностей приращений фаз, состо щий из оперативного сумматора, схем «И и схемы «НЕ, причем первый вход

Оперативного сумматора через одну схему «И подключен к выходу информациовного счетчика , -второй через последовательно соединенные схему «НЕ и другую схему «И - к выходу информациовного счетчика, выход оперативного сумматора подключен ко входу блока образовани  модул  выходного числа, а вторые входы схем «И подключены к выходу буферного каскада.

На чертеже представлена блок-схема устройства .

Обнаружитель сигнала содержит формирователь мерных интервалов /, генератор счетных импульсов 2, вентили 3-5, буферный каскад 6, вспомогательный счетчик 7, схему «НЕ 8, схему «И 9, информационный счетчик 10, блок образовани  модул  выходного числа 11, накапливающий сумматор 12, пороговый каскад 13, делитель 14, блок образовани  вторых разностей приращений фаз 15, в который вход т схема «И 16, оперативный сумматор 17, схема «НЕ 18 и схема «И 19.

Входной сигнал f поступает на вход формировател  / импульсов, соответствующих переходу синусоидальной смеси сигнала и шума через нулевой уровень. Эти импульсы, разделенные на число К., попадают «а нулевой вход статического триггера формировател  1 и устанавливают его в состо ние «О, после чего открывают вентиль буферного каскада 6, который объедин ет их в группы по два синхроимпульса CHi -и СИч, управл ющие работой обнаружител  в каждом цикле и опрашивающие пороговый каскад через каждые т циклов измерений. Неред каждым циклом измерений в счетчик 10 с помощью схем «НЕ 8 и «И 9 записываетс  из счетчика 7 число в обратном коде, в результате чего по окончании счета в счетчике 10 образуетс  число l Ni Ni-Ni-i, модуль которого (A/Vt). образованный в блоке //, заноситс  в накаплизающ-ий сумматор.

Накопленные за т циклов измерений числа

т

М,,- пз сумматора 12 сравниваютс  в пороговом каскаде , с пороговым числом с помощью синхроимпульсов СИ, разделенных в делителе 14 на т.

Сравнение выходного числа накапливающего сумматора 12 с пороговым Лп показывает наличие сигнала при Л/, или отсутствие сигнала при . Выходное число сумматора зависит от скорости изменени  неизвестной частоты сигнала. Поскольку скорость изменени  частоты в общем случае неизвестна , установить порог обнаружител  оптимальным образом невозможно, поэтому его использование становитс  неэффективным.

В предлагаемом устройстве дополнительный блок образовани  вторых разностей приращений фаз образует вторые разности приращени  фаз входной смеси сигнала и щума. Если частота сигнала измен етс  линейно, вторые раз1ности посто нны на любом интервале времени . При квадратичном изменении этой частоты интервал накоплени  ограничиваетс  ошибкой аппроксимации параболы линейноломаной кривой.

Рассмотрим процесс образовани  вторых

разностей приращени  фаз. В этом случае

буферный каскад в начале цикла

измерений, определ емого периодами входной

А

смеси сигнала и шума Гг у вырабатывает

четыре синхроимпульса .

Синхроимпульс CHi записывает число из счетчика 10 через схему «И 16 в оперативный сумматор 17, в котором образуютс  вторые разности dNi ANi-A/Vi-i, поскольку в

этом сумматоре хранилась перва  разность от предыдущего замера.

Синхроимпульс CMz списывает модуль второй разности () из блока //в накапливающий сумматор 12, обнул ет сумматор /7 и

поступает на вход делител  14 дл  формировани  импульса опроса порогового каскада 13. Третий синхроимпульс СИз через последовательно соединенные схему «НЕ 18 и схему «И ,19 записывает в сумматор 17 число АЛг

из счетчика 10, которое хранитс  там до t+il-ro цикла образовани  второй разности и обнул ет счетчик 10.

Синхроимпульс СЯ4 через последовательно соединенные схему «НЕ 8 и схему «И 9 переписывает из счетчика 7 в счетчик W в обратном коде число Ni, которое хранитс  там до i-j-l-ro цикла измерений, обнул ет счетчик 7 и формирует начало мерного интервала. Далее процесс повтор етс .

Вторые разности приращений фазы 8Ni складываютс  в соответствии с весовой функцией в сумматоре 12, в котором через каждые т циклов измерений образуетс  число Nm

26yVi.

i I

При наличии во входной смеси сигнала и шума с линейно измен ющейс  частотой среднее значение вторых приращений разности фазы в каждом цикле стремитс  к нулю, поэтому по окончании накапливани  в сумматоре /i2 число также близко к нулю.

В случае отсутстви  во входной смеси регул рной составл ющей сигнала втора  разность приращени  фазы имеет случайное раснределение , поэтому модуль средней второй разности приращени  фазы имеет вполне определенную величину, например NI, и в сумматоре 12 образуетс  число, близкое к niNi. Таким образом, число в сумматоре 12 в моменты опроса каждым синхроимпульсом пропорционально отношению шум/сигнал на входе обнаружител . Сравнение этого числа с пороговым Лп в каскаде 13 показывает наличие сигнала при Л/те Л п или отсутствие сигнала

при .

Предмет изобретени 

Claims (2)

1. Цифровой обнаружитель сигнала с неизвестной частотой, содержащий пороговый каскад , формирователь мерных интервалов, один

выход которого через первый вентиль соединен со входом информационного счетчика, а другой выход через второй вентиль - со входом буферного каскада, входы обоих вентилей подключены также к выходу генератора счетных .импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности обнаружени  слабых сигналов, в него дополнительно введены вентиль, вспомогательный счетчик, накапливающий сумматор, блок образовани  модул  выходного числа, схемы «И и «НЕ, причем вход вспомогательного счетчика через дополнительный вентиль соединен с выходами формировател  мерных .интервалов и генератора счетных импульсов, а выхо.д вспомогательного счетчика через последовательно соединенные схемы «НЕ и «И подключен к установочному входу информационного счетчика , выход которого через последовательно соедииенные блок образовани  модул  выходного сигнала и накапливающий сумматор подключен к первому входу порогового каскада.

а к его второму входу подключен выход делител , вход которого соединен с выхо.дом буферного каскада, подключенного также ко второму входу блока образовани  модул  выходного числа .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности обнарул ени  слабого сигнала с неизвестной измен ющейс  частотой, в него дополнительно введен блок образовани  вторых разностей приращений фаз, состо щий .из оперативного сумматора , схем «И и схемы «НЕ, причем первый вход оперативного сумматора через одну схему «И подключен к выходу информационного счетчика, второй вход через последовательно соединенные схему «НЕ и другую схему «И - к выходу .инфо.рмационного счетчика , выход оперативного сумматора подключен ко входу блока образовани  модул  выходного числа, а вторые входы схем «И подключены к выходу буферного каскада.