SU613334A1 - Коррел тор разности частоты с когерентным накоплением - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиотехнике, в частности к технике радиоприема и радиоизмерений .

Коррел тор разностной частоты с когерентным накоплением может быть использован дл  обнаружени  и оценки параметров радиои .мпульсных сигналов в услови х априорной недостаточности, например дл  измерени  разности фаз входных сигналов при отношени х сигнал/помеха, меньших единицы.

Известны устройства дл  обнаружени  и оценки сигналов с накоплением по видеочастоте и по высокой частоте 1. Однако при накоплении по видеочастоте тер етс  информаци  о высокочастотном заполнении и, следовательно , становитс  невозможным измерение начальной фазы при малых отношени х сигнал/помеха.

Иедостаток устройств-аналогов состоит в относительно невысокой точности. Кроме этого , накопление по высокой частоте трудно осуш,ествить без точного знани  значени  частоты . Этот недостаток можно устранить, использовав коррел тор разностной частоты, так как в нем выходна  частота инвариантна к частоте входных сигналов.

Известен коррел тор разностной частоты- прототип 2, содержащий компаратор, выход которого подключен к первому входу индикатора , фильтр низкой частоты, сумматор.

первый вход которого соедипен с выходом линии задержки, а выход - с первым входом фазового детектора, блок умножени , первый вход которого  вл етс  входом коррел тора, а второй подключен к выходу смесител , причем первый вход смесител  служит вторым входом коррел тора, а второй подключен к выходу генератора разностной частоты и к второму входу фазового детектора, фильтр

разностной частоты, первый вход которого соединен с выходом блока умножени , а второй- с первым выходом блока управлени , вторым выходом подключенного к входу генератора разностной частоты.

Недостатком указанного коррел тора разностной частоты с накоплением по разностной частоте  вл етс  в общем случае отсутствие синфазности накапливаемых радиоимпульсов вследствие по влени  от импульса к

импульсу дополнительного сдвига фаз, равного сорГп, где сор - частота генератора разностной частоты, Гц - период повторени  радиоимпульсов . В случае неизвестного значени  Гц дл  увеличени  эффективности работы

коррел тор должен осуществл ть поиск по периоду повторени .

Цель изобретени  - повышение точности при измерении разности фаз при отношении сигнал/помеха, меньшем единицы.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в коррел тор введены дополнительный сумматор, три коммутатора, блок выделени  максимума , амплнтудный детектор, генератор тактовых импульсов и генератор ступенчатого напр жени , выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора, вторым входом соединенного с выходом фильтра низкой частоты, а выход дополнительного сумматора подключен к входу блока управлени . Первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом генератора ступенчатого напр жени , второй вход носледнего - с выходом блока выделени  максимума, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора и к входу компаратора . Вход амплитудного детектора соединен с выходом сумматора и первым входом первого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу генератора разностной частоты. Выход первого коммутатора подсоединен к входу линии задержки, второй выход генератора тактовых импульсов - к третьему входу первого коммутатора и к первым входам второго и третьего коммутаторов , а выходы третьего коммутатора - к второму входу индикатора и к входу фильтра низкой частоты. Второй вход третьего ко.ммутатора соединен с выходом фазового детектора , второй и третий входы второго коммутатора- соответственно с выходом фильтра разностной частоты и с шиной нулевого потенциала , а выход второго коммутатора - с вторым входом сумматора.

На чертеже представлена структурна  схема коррел тора разностной частоты с когерентным накоплением.

Он содержит блок 1 умножени , смеситель 2, генератор 3 разностной частоты, фильтр 4 разностной частоты, коммутатор 5, сумматор 6, амплитудный детектор 7, фазовый детектор 8, коммутатор 9, линию 10 задержки, коммутатор 11, индикатор 12, фильтр 13 низкой частоты, дополнительный сумматор 14, блок 15 управлени , компаратор 16, блок 17 выделени  максимума, генератор 18 ступенчатого напр жени , генератор 19 тактовых импульсов .

Один из входов блока 1 умножени  и один из входов смесител  2  вл ютс  входами коррел тора разностной частоты. Генератор 3 разностной частоты соединен с вторым входом смесител  2, а выход смесител  - с вторым входом блока 1 умножени . Выход блока 1 подключен через фильтр 4 разностной частоты и коммутатор 5 к одному из входов сумматора 6, выход сумматора - к входу амплитудного детектора 7, входу фазового детектора 8 и к одному из входов коммутатора 9, выход коммутатора 9 соединен через линию 10 задержки с вторым входом сумматора 6. Второй вход коммутатора 9 и второй вход фазового детектора 8 св заны с выходом генератора 3 разностной частоты.

Выход фазового детектора 8 соединен с входом коммутатора 11, один из выходов коммутатора И-с входом индикатора 12, а второй выход комм)татора 11 через фильтр 13 низкой частоты - с одним из входов дополнительного сумматора 14, выход которого через

блок 15 управлени  подключен к управл ющим входам генератора 3 разностной частоты и фильтра 4 разностной частоты. Выход амплитудиого детектора 7 соединен с входом компаратора 16 и через блок 17 выделени 

максимума с одним из входов генератора 18 ступенчатого напр жени , выход генератора 18 - с вторым входом дополнительного су.мматора 14. Второй вход генератора 18 ступенчатого напр жени  св зан с выходом генератора 19 тактовых импульсов, выход которого соединен также со всеми управл ющими входами коммутаторов 5, 9, 11.

Рассмотрим работу коррел тора разностной частоты с когерентным накопление.м при

известном периоде повторени  Тп пр1шимаемых сигналов.

Пусть па входе блока 1 умножени  имеетс  сигнал

и, (t) :г и, cos ш, при О / „,

а на входе смесител  2

и (О f/2 cos (а)с/ - рс) при ,

где Тц - длительность радиоимпульса; фс - разность фаз входных сигналов.

После приема первого импульса на выходе фильтра разностной частоты

6ф(0 :Ас08().(1)

Из этого выражени  видно, что на выходе фильтра разностной частоты (ыр) информаци  о разности фаз входных сигиалов сохран етс .

При приеме второго импульса напр жение

на выходе того же фильтра 4 составл ет

i/ф А cos (Шр - срс - ШрГп).(2)

Из выражений (1) и (2) видно, что от импульса к импульсу фаза колебани  на выходе фильтра мен етс , поэтому когерентное накопление в общем случае невозможно. Однако при 0р7п 2 -А выражени  (I) и (2) совпадают и накопление на разностной частоте возможно.

Дл  подстройки генератора разностной частоты (дл  выполнени  услови  сор7п 2 й) вводитс  режим подстройки (коммутаторы 5, 9 и 11 наход тс  в положении б). В этом случае нанр жение с выхода генератора разностной частоты подаетс  на один вход фазового детектора 8 непосредственно, а на второй вход - через линию 10 задержки и сумматор 6. Поскольку врем  задержки линии 10 равно Г,:, то в фазовом детекторе 8 сравниваютс 

частоты генератора разностной частоты, разделенные временем Т. Напр жение на выходе фазового детектора равно нулю при выполнении услови  сйрГп 2 /%. При невыполнении этого услови  сигнал с выхода фазового детектора 8 через коммутатор И, фильтр

13 низкой частоты и сумматор 14 воздействует на блок 15 управлени , который подстраивает генератор 3 разностной частоты. После этого генератор тактовых имнульсов переводит коммутаторы 5, 9, 11 в положение а и происходит синфазное накопление сигнала на разностной частоте с сохранением разности фаз фс. Амплитудный детектор 7 и компаратор 16 выполн ют функции нормировки уровн  сигнала, необходимой дл  измерени  разности фаз. Прн достижении установленного порога компаратор 16 дает разрешение в индикатор 12 на отсчет разности фаз, измер емой фазовым детектором 8.

Рассмотрим рабогу коррел тора разностной частоты с когерентным накоплением при неизвестном периоде повторени  принимаемых радиоимпульсных сигналов. В этом случае необходимо , во-нервых, осуществить поиск по периоду повторени , во-вторых, установить врем  задержки линии задержки равным найденному периоду повторени , в-третьих, нодстроить генератор разностной частоты дл  выполнени  услови 

ШрГд 2Kk.

Поиск по периоду повторени  проводитс  следующим образом.

Генератор 18 ступенчатого напр л енн , управл емый генератором 19 тактовых импульсов , выдает ступенчатое напр жение через сум-матор 14 на блок 15 управлени , который перестраивает частоту генератора 3 и центральную частоту фильтра 4. Одновременно должно измен тьс  н врем  задержки линии 10. Наиболее просто это можно осуществить , использовав дисперсионную линию задержки . В начале каждой ступеньки выходного напр жени  генератора 18 происходит калибровка генератора 3 (коммутаторы 5, 9, 11 в положении б) дл  выполнени  услови  (, затем процесс накоплени . Если лри эгом нериод повторени  радиоимпульсов не совпадает с временем задержки линии 10, то накоплени  не будет и генератор 18 ступенчатого напр жени  «переходит на следующий уровень напр жени . Если же период повторени  радиоимпульсов совпадает с временем задержки линии 10, то блок 17 выделени  максимума фиксирует факт накоплени  радиоимпульсов и выдает сигнал «Стоп на генератор 18 ступенчатого напр жени .

Врем  поиска Тпк определ етс  диапазоном поиска АГп по периоду повторени , временем калибровки Тк, временем накоплени  Гнак, временем перестройки (управлени ) Гупр с одной ступеньки генератора 18 на другую и ожидаемой длительностью принимаемых импульсов Ти

ДУ,

Kt -- (Т -{- Гдак + Туцр)

где

/С.1(1), Г.Гл

Использование дополнительных элементов позвол ет повысить точность измерени  разности фаз входных сигналов при отношении сигнал/помеха gas., меньшем единицы, за счет накоплени  по высокой частоте. Так, например , при вх 1 без накоплени  дисперси  флуктуации фазы Сф2л;0,8, при накоплении по высокой частоте по 10 импульсам 0,1, т. е. точность измерени  в данном случае увеличилась примерно в восемь раз.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Коррел тор разностной частоты с когерентным накоплением, содержащий компаратор, выход которого подключен к первому входу индикатора, фильтр низкой частоты, сумматор , первый вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход - с первым входом фазового детектора, блок умножени  первый вход которого  вл етс  входом коррел тора , а второй подключен к выходу смесител , первый вход которого  вл етс  вторым

   входом коррел тора, а второй подключен к

   выходу генератора разностной частоты и к второму входу фазового детектора, фильтр разностной частоты, первый вход которого соединен с выходом блока умножени , а второй- с первым выходом блока управлени , второй выход которого подключен к входу генератора разностной частоты, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности коррел тора разностной частоты, в него введены дополнительный сумматор, три коммутатора , блок выделени  максимума, амплитудный детектор, генератор тактовых импульсов и генератор ступенчатого напр жени , выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выход дополнительного сумматора подключен к входу блока управлени , первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом генератора ступенчатого

   напр жени , второй вход которого подключен к выходу блока выделени  максимума, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора и к входу компаратора, вход амплитудного детектора соединен с выходом

   сумматора и первым входом первого коммутатора , второй вход которого подключен к выходу генератора разностной частоты, выход первого коммутатора соединен с входом линии задержки, второй выход генератора

   тактовых импульсов подключен к третьему входу первого коммутатора и к первым входам второго и третьего коммутаторов, выходы третьего коммутатора подключены соответственно к второму входу индикатора и к

   входу фильтра низкой частоты, второй вход третьего коммутатора соединен с выходом фазового детектора, второй и третий входы второго коммутатора подключены соответственно к выходу фильтра разностной частоты и к шине нулевого потенциала, а выход

   второго коммутатора соединен с вторым входом сзмматора.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Теоретические основы радиолокации.

   Под ред. цроф. Я. Д. Ширмана. М., «Сов. радио , 1970, с. 149.
2. 2. Д тлов А. П., Евдокимов Ю. Ф. К вопросу о чувствительности мультипликациопных коррел торов. «Автометри , № 6, 1973, с. 85.