SU742818A1 - Устройство обнаружени сигнала и определени его частоты - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для быстрого обнаружения сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценки этой частоты.

Известны устройства, позволяющие производить обнаружение сигнала с неизвестной час- ⁵ тотой на фоне шума и оценку этой частоты, содержащие набор узкополосных : аналоговых или цифровых фильтров, гетеродин, пороговый блок, блок задержки и преобразователь [1].

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее полосовой фильтр, смеситель-преобразователь, гетеродин с линейно меняющейся частотой, первый и второй блоки возведения в квадрат, сумматор и пороговый блок [2].

Недостатки известных устройств состоят в их низком быстродействии.

Цель изобретения — повышение быстродей- jg ствия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее гетеродин с линейно меняющейся частотой, последовательно соединен2 ные полосовой фильтр и смеситель-преобразователь, второй вход которого подключен к выходу гетеродина с линейно меняющейся часто- той, последовательно соединенные первый блок возведения в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведения в квадрат, выход которого подключен к второму входу сумматора, введены две резистивные матрицы, последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига, последовательно соединенные триггер, блок совпадения и счетчик импульсов, при этом первые η выходов регистра сдвига подключены к η входам первой резистивной матрицы, выход которой соединен с входом первого блока возведения в квадрат, вторые η выходов регистра сдвига подключены к η входам второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго блока возведения в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом гетеродина линейно меняющейся частоты, вторые входы квантователя и блока совпадения соединены с входной шиной устройства, а выход смесителя-преобразователя подключен к входу фильтра низких частот.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит полосовой фильтр 1, ₅ смеситель-преобразователь 2 частоты входного сигнала, гетеродин 3 с линейно меняющейся частотой, фильтр 4 нижних частот, квантователь 5, регистр 6 сдвига, первую резистивную матрицу 7, вторую резистивную матрицу 8, 10 блоки 9 и 10 возведения в квадрат, сумматор 11, пороговый блок 12, триггер 13, блок 14 совпадения и счетчик 15 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал 13_Βχ, пройдя через полосо- 15 вой фильтр 1, полоса пропускания которого согласована с селектируемым диапазоном Δΐ„ разностных частот, преобразуется на смесителепреобразователе 2 с помощью сигнала гетеродина 3 в сигнал разностной часто™. Диапазон 20 перестройки по частоте гетеродина Af_r боль- ше диапазона неопределенности частоты сигнала Af_c, а значение верхней частоты гетеродина 3 отличается от нижнего ожидаемого значения час тоты сигнала на небольшую величину Δ4₃ для облегчения фильтрации шумов после гетеродинирования по зеркальному каналу (в случае хорошей прямоугольности характеристики полосовЬго фильтра можно выбрать Δί₃ = 0 и даже Δί₃ < 0).

Как видно из фиг.. 2, разностная частота может изменяться в диапазоне (Δί_Γ + Δί + + Af₃) — Δΐ₃, причем в селектируемом диапазоне частот (Δί_Γ) — (Af_c + Δί₃) разностная частота изменяется по одному и тому же закону’при каждом пробеге частоты гетеродина 3. В зависимости от значения исходной частоты меняется лишь временной сдвиг пробега селектируемого диапазона по отношению к началу изменения частоты гетеродина. Рабо25 та устройства основана на накоплении с пОмощью согласованных фильтров синусной и косинусной компонент гетеродинированного сигнала за время пробега разностной частотой селектируемого диапазона. 45

Сигнал разностной частоты с выхода смесителя-преобразователя 2 проходит через фильтр 4 нижних частот, который служит для подавления колебания с суммарной частотой (f + f_r) и полоса пропускания которого перекрывает 50 селектируемый диапазон частот Δί_Μ = Af_f — Af_c, после чего подается на квантователь 5, осуществляющий двухуровневое квантование (с нулевым порогом) сигнала разностной частоты, причем частота квантования ί_ΚΒ> 2Δΐ_Μ· Кван- 55 тованные отсчеты преобразованного сигнала поступают на общий вход дискретных согласованных фильтров, которые включают регистр сдвига, куда производится запись квантованных отсчетов преобразованного сигнала разностной частоты, и две резистивные матрицы 7 и 8. Объем регистра 6, т.е. число разрядов Ν, определяется частотой квантования f и временем накопления сигнала Т , т.е. временем пробега разностной частотой селектируемого диапазона N - f_KBT_H« первая и вторая резистивные матрицы 7 и 8 производят взвешенное суммирование квантованных отсчетов преобразованного сигнала, формируя тем самым импульсные переходные характеристики согласованных фильтров. Для этого с прямого или инверсного выхода каждого разряда регистра 6 сдвига через резистор соответствующего номинала снимается потенциал на общую нагрузку. Закон подключения резисторов в каждом разряде регистра 6 сдвига, т.е. проводимость резистора и прямой или инверсный выход разряда регистра, определяющий знак сигнала, соответствуют зеркальному отображению закона изменения разностной, частоты, причем в первой резистивной матрице 7 он соответствует синусу разностной частоты, а второй резистивной матрице 8 — косинусу. В блоках 9 и 10 производится возведение в квадрат выходных напряжений дискретных согласованных фильтров. Возведение .в квадрат можно заменить операцией взятия модуля выходного напряжения, однако параметры схемы при этом несколько· ухудшаются. Возведенные в квадрат выходные напряжения дискретных согласованных фильтров складываются в сумматоре 11 и подаются на пороговый блок 12.

Принятие решения о наличии сигнала производится в пороговом, блоке 12 по превышению, порога, причем величина порога, т.е. уровень опорного напряжения U_Qn, определяет вероятность ложной тревоги или пропуска цели. При уменьшении U_()n увеличивается вероятность ножной тревоги и уменьшается вероятность пропуска цели, при увеличении U_Qn — наоборот. Оценки частоты входного сигнала производится в устройстве, состоящем из триггера 13, блока 14 совпадения и счетчика 15 импульсов по величине временной задержки момента срабатывания порогового устройства.

В момент начала генерации гетеродина 3 на триггер 13 поступает импульс, который опрокидывает триггер 13, в результате чего открывается блок 14 совпадения и через него на счетчик 15 начинают поступать импульсы квантования до тех пор, пока триггер 13 не возвращается в исходное состояние импульсом с порогового блока 12.

Так как для реализации предлагаемого устройства требуются элементы с относительно низким быстродействием и небольшим потреб лением мощности, уменьшаются габаритно весовые характеристики аппаратуры и расширяется область применения устройства по сравнению с известными.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  быстрого обнару жени  сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценки этой частоты. Известны устройства, позвол ющие производить обнаруже1ше сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценку этой частоты, содержащие набор узкополосных: аналоговых или цифровых фильтров, гетеродин, пороговый блок, блок задержки и преобразователь 1. Наиболее близким к предлагаемол1у  вл етс  устройство, содержащее полосовой фильтр, смеситель-преобразователь, гетеродин с линейно мен ющейс  частотой, первьш и второй блоки возведени  в квадрат, сумматор и пороговый блок 2. Недостатки известных устройств состо т &amp; их низком быстродействии. Цель изобретени  - повыщение быстродействи  устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство , содержащее гетеродин с линейно мен ющейс  частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смеситель-преобразователь , второй вход которого подключен к выходу гетеродина с линейно мен ющейс  частотой , последовательно соединенные первый блок возведешш в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведени  в квадрат , выход которого подключен к второму входу сумматора, введены две резистивные матрицы , последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига, последовательно соединенные триггер, блок совпадени  и счетчик импульсов, при этом первые п выходов регистра сдвига подключены к п входам первой резистивной матрицы, выход которой соединен с входом первого блока возведени  в квадрат, вторые п выходов регистра сдвига подключены к п входам второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго блока возведешш в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с вьь ходом гетеродина линейно мен ющейс  частоты, вторые входы квантовател  и блока совпад.ени  соединены с входной пдогай устройства. а выход смесител -преобразовател  подключен к входу фильтра низких частот. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит полосовой фильтр I, смеситель-преобразователь 2 частоты входного сигнала, гетеродин 3 с линейно мен ющейс  частотой, фильтр 4 нижних частот, квантовател1 5, регистр 6 сдвига, первую резистииную мат|)иду 7, вторую резистивную матрицу 8, блоки 9 и 10 возведени  в квадрат, сумматор И, |пороговый блок 12, триггер 13, блок 14 совладени  и счетчик 15 импульсов. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал , пройд  через полосовой фильтр 1, полоса пропускани  которого согласована с селектируемым диапазоном dfразностных частот, преобразуетс  на смесителе преобразователе 2 с помощью сигнала гетерод на 3 в сигнал разностной частоты. Диапазон перестройки по частоте гетеродина Af j, больше диапазона неопределенности частотьг сигнала Af „, а значение верхней частоты гетеродина отл 1чаетс  от нижнего ожидаемого значе1ги  ч тоты сигнала на небольшую величину Afj дл  облегчени  фильтрации шумов после гетеродинирОвани  по зеркальному каналу (в случае хорошей пр моугольности характеристики пол сового фильтра можно выбрать Afa О и даж Afai 0). Как видно из фиг.. 2, разностна  частота может измен тьс  в диапазоне .(Af + Af + С + Afa) - Afs, причем в селектируемом диапазоне частот (Af ) - (Afj, + Afa) разностна  частота измен етс  по одному и тому же закону при каждом пробеге частоты гетеродина 3. В зависимости от значени  исходной частоты мен етс  лишь временной сдвиг пробега селектируемого диапазона по отношению к началу изменени  частоты гетеродина. Работа устройства основана на накоплении с пбмо согласованных фильтров синусной и косинусн компонент гетеродинированного сигнала за вр м  пробега разибЬтной частотой селектируемог диапазона. Сигнал разностной частоты с выхода смесител -преобразовател  2 проходит через фил 4 нижних частот, который служит дл  подавлени  колебани  с суммарной частотой (f, + и полоса пропускани  которого перекрывает селектируемый диапазон частот Af Af, - после чего подаетс  на квантователь 5, осуществл ющий двухуровневое квантование (с левым порогом) сигнала разностной частоты, причем частота квантовани  м тованные отсчеты преобразованного сигнала поступают на общий вход дискретных согласованных фильтров, которые включают регис 4 сдвига, куда производи ге  запись квантованых отсчетов преобразовашсого сигнала разностной частоты, и д)зе резнстивные матрицы 7 и 8. Объем регистра б, т.е. число разр дов N, опреел етс  частотой квантовани  fj и временем накоплени  сигнала Tjj, т.е. временем пробега разностной частотой селектируемого диапазона N ;вТ , перва  к втора  резистивные матрицы 7 и 8 производ т взвешенное суммирование квантованных отсчетов преобразованного сигнала, формиру  тем самым импульсные переходнью характеристики согласованных фильтров . Дл  этого с пр мого или инверсного выхода каждого разр да регистра 6 сдвига через резистор соответствующего номинала снимаетс  потенциал на общую нагрузку. Закон подключени  резисторов в разр де регистра б сдвига, т.е. проводимость резистора н пр мой или инверсный выход разр да регистра, определ ющий знак сигнала, соответствуют зеркальному отображению закона изменегш  разностной, частоты, причем в первой резистивной матрице 7 он соответствует синусу разностной частоты, а второй резистивной матрице 8 - косинусу. В блоках 9 и 10 нроизводитс  возведение в квадрат выходных напр  ений дискретных согласованных фильтров. Возведение .в квадрат можно заменить оцера1щей вз ти  модул  выходного напр жени , однако параметры схемы при зтом несколько )Т удшаютс . Возведенные в квадрат выходные напр жени  дискретнь1Х согласованных фильтров складываютс  в сумматоре 11 и подаютс  на пороговьш блок 12. Прин тие решени  о наличии сигнала производитс  в пороговом, блоке 12 по превышению порога, причем величина порога, т.е. уровень опорного напр же1да  , определ ет веро тность ложной Tj)eBorH или пропуска цели. При уменылегши U увеличиваетс  веро тность ножной тревоги и уменьшаетс  веро тность пропуска цели, при увеличении 1 - наоборот . Оценки частоты входного сигнала производитс  в устройстве, состо щем из триггера 13, блока 14 совпадени  и счетчика 15 импульсов по ве;шчине времешюй задержки момента срабатывани  порогового устройства. В момент начала генерации гетеродина 3 на триггер 13 поступает и.шульс, который опрокидывает триггер 13, в результате чего открываетс  блок 14 совпадени  и через него на счетчик 15 начинают поступать импульсы квантовани  до тех пор, пока триггер 13 не возвращаетс  в исходное состо ние импульсом с порогового блока 12. Так как гцш реализации предлагаемого устройства требуютс  элементы с относительно низким быстродействием и небольшим потреблением мощности, уменьшаютс  габаритно ве (ювые характеристики аппаратуры и расшир етс  область применени  устройства по сравне 1ию с известными. Формула изобретени  Устройство обнаружени  сигнала и определени  его частоты, содержащее гетеродин с линейно мен ющейс  частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смесительпреобразователь , второй вход которого подключен к выходу тетеродииа с линейно мен ющейс  частотой, последовательно соединенные первый блок возведени  в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведени  в квадрат, выход которого подключен к второму входу сумматора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены две резистивные матрицы, последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига. 86 последовательно соединенные триггер, блок совпадени  и счетчик и тульсов, при этом первые п выходов регистра сдвига подключены к п входам первой резистивной матри1Д, выход которой соединен с входом первого блока возведени  в квадрат, вторые п выходов регистра сдвига подключены к п входам второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго блока возведени  в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом гетеродина линейно мен ющейс  частоты, вторые входы квантовател  и блока совпадени  соединены с входной щиной устройства , а выход смесител -преобразовател  подключен к входу фильтра низких частот. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе -1- Болд В., Рейдер И. Цифрова  обработка сигналов, М., Сов.радио, 1973.
2. 2. Витерби Э. Д. Принципы KorepeimJoA св зи. М., Сов. радио, 1970, с. 347.

   ФИГЛ

   yiV-Wt)