УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Устройство относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использовано для определения параметров радиотехнических сигналов и координат их источников.
Широко известны способы оценки параметров синусоидального сигнала с помощью спектрального анализа в системах обработки информации и в измерительной технике (патенты RU 133041; RU 2137143; RU 229725; RU 276375; RU 399919). При этом на борту используют аналоговый или цифровой узкополосный фильтр, частота которого перестраивается в определенной частотной области. С увеличением ширины спектра сигнала точность оценок его параметров снижается.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ определения параметров широкополосного сигнала [патент RU 2517799, МПК G01R 23/00, опубл. 27.05.2014], заключающийся в том, что сигнал преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя, получаются квадратурные компоненты А, В на заданной частоте, которые преобразуются в амплитуду и начальную фазу, формирующие амплитудно-частотный спектр и фазо-частотный спектр сигнала, по максимуму которых оценивается частота, амплитуда и начальная фаза сигнала.
Недостатками данного технического решения являются возможность определения параметров только синусоидальных сигналов, т.е. сигналов без модуляции и манипуляции, а также частичная обработка сигналов в частотной области, что требует дополнительных ресурсов вычисления.
Задачей полезной модели является определение параметров радиотехнических сигналов и направления на источники радиотехнических сигналов независимо от вида их модуляции и манипуляции в режиме жесткого реального времени средствами бортовой аппаратуры.
Указанная задача решается за счет того, что обработка радиотехнических сигналов производится на тактовой частоте, значение которой относится к несущей частоте сигнала в пределах от 0, 75 до 0, 85 соответственно, производится свертка отсчетов сигнала в исследуемом канале с двумя последовательными квазиквадратурными отсчетами того же сигнала в выбранном опорном канале.
В состав устройства входят синхронизированные аналого-цифровые преобразователи, частота дискретизации которых регулируется командами от сверхбольших интегральных схем. К дифференциальным выходам аналого-цифровых преобразователей подключены выводы сверхбольших интегральных схем и следующие модули: модуль обнаружения полезного широкополосного сигнала в смеси сигнал/шум с уровнем от -5 дБ, модуль определения длительности импульса в пределах от 0, 3 до 30000 мкс, модуль определения несущей частоты в сигнале с точностью до 1 кГц, модуль определения разностей фаз между каналами и выбранным опорным каналом со среднеквадратическим отклонением до 5°, модуль передачи информации.
Устройство работает следующим образом.
При включении питания устройство автоматически загружается и запускается. Сверхбольшая интегральная схема при запуске настраивает частоту дискретизации аналого-цифровых преобразователей и синхронно перезагружает их с сохранением регистров настроек параметров, после чего ожидает пять секунд и запускает все программно-аппаратные модули. На каждом такте частоты дискретизации производится аналого-цифровое преобразование сигнала, при котором наблюдается переоцифровка с коэффициентом в пределах от 1, 18 до 1, 33, тогда на каждые четыре периода входного сигнала приходится один период оцифрованного сигнала. Можно считать, что каждый следующий оцифрованный отсчет входного сигнала отстоит по фазе от предыдущего на 90°. В модуле определения разностей фаз между каналами и выбранным опорным каналом производится свертка отсчета сигнала в канале 2 (см. фиг. 1) с двумя последовательными отсчетами сигнала той же частоты и амплитуды в канале 1, аналогичная свертке с квадратурными составляющими опорного сигнала в синхронном детекторе.
При частоте входного сигнала, отличающейся от центральной, это приближение имеет тем меньшую точность, чем больше истинная промежуточная частота отстает от центральной. Компенсация данного эффекта в заявляемом устройстве производится накоплением последовательно вычисленных сверток с периодом накопления 16, 32, 64, 128 тактов частоты дискретизации аналого-цифровых преобразователей. Использование указанного способа определения разности фаз между каналами позволяет обеспечить инвариантность к типу модуляции и манипуляции входного радиотехнического сигнала. За счет возможности увеличения периода накопления обеспечивается корректное определение пеленгационных параметров входного сигнала при отрицательном уровне сигнал/шум.
Модуль обнаружения полезного широкополосного сигнала в смеси сигнал/шум осуществляет обнаружение в режиме реального времени по информации от модуля определения разностей фаз между каналами. Принцип обнаружения заключается в определении наличия полезного сигнала в приемных каналах устройства в случае постоянства фаз между каналами. Для предотвращения ложного срабатывания и, в то же время, для получения управляемого порога, при превышении выдается признак наличия полезного сигнала в смеси сигнал/шум, используются изменяемые параметры обнаружения в виде количества каналов Nk, постоянство рассчитанных фаз между которыми принимается за наличие сигнала, и величины допуска на точность Δϕ, с которой принимается равенство между текущим и следующим участком определения значения фазы.
Модуль определения длительности импульса использует информацию от модуля обнаружения полезного широкополосного сигнала. При появлении признака наличия полезного сигнала записывается время начала импульса от момента старта работы в тактах сигнала оцифровки. При пропадании признака наличия полезного сигнала определение параметров сигнала продолжается, но информация об импульсе будет ими дополнена только в случае, когда в интервале времени до 6 мкс снова будет выставлен признак наличия сигнала. Это сделано для обеспечения повышения надежности и вероятности верного определения длительности в условиях наличия мгновенных фазовых искажений, низким уровнем сигнал/шум.
В модуле определения несущей частоты измеряется количество тактов частоты дискретизации аналого-цифровых преобразователей, которое приходится на 16, 32, 128 периодов входного сигнала. Далее при подготовке пакета выходных данных полученное количество переводится в значение промежуточной частоты.
Использование в составе заявляемого устройства сверхбольших интегральных схем с указанными модулями обеспечивает в сравнении с прототипом заявляемого устройства обнаружение полезного сигнала при отрицательных значения уровня сигнал/шум, определение частоты несущей, определение длительности импульсов, определение пеленгационных параметров входного сигнала в режиме реального времени вне зависимости от вида модуляции и манипуляции входного сигнала.
Заявляемое устройство также позволяет определять тип частотной модуляции, величину девиации частоты для импульсных частотно-модулированных сигналов, количество скачков для импульсных фазоманипулированных сигналов.