УСТРОЙСТВО ЧЕРЕСПЕРИОДНОГО ВЫЧИТАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ
PERIOD-TO-PERIOD SUBTRACTION DEVICE WITH SIMULTANEOUS STORAGE OF RESULTS

Данное изобретение относится к области радиолокационных систем и может быть использовано для селекции движущихся целей в облаках пассивных помех и на фоне земной и морской поверхностей.
Известны устройства череспериодного вычитания (ЧПВ) и накопления результатов, выполненные на одной ультразвуковой линии задержки (УЗЛЗ) на время равное периоду повторения сигналов и используемые в радиолокационных системах для селекции движущихся целей на фоне мешающих отражений от неподвижных объектов эти устройства, является, как правило, преобразование несущей частоты сигналов, для того чтобы обеспечить независимое прохождение их в цепи вычитания и в цепи суммирования через одну и ту же УЗЛЗ.
пр
г
пр
г
пр
г
пр
Из известных устройств ЧПВ и накопления результатов наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в статье Л.К. Петрова "Адаптивный многоканальный допплеровский фильтр" (См. Вопросы специальной радиоэлектроники, сер. РЛТ, вып. 17, 1971 г.). Это устройство имеет основную УЗЛЗ на время, равное длительности периода повторения, схему вычитания и сумматор. В схеме вычитания, работающей на промежуточной частоте f, производится вычитание входного сигнала текущего периода повторения и сигнала предыдущего периода повторения, задержанного в УЗЛЗ. Причем сигнал до УЗЛЗ смещается по частоте с помощью специального гетеродина, имеющего частоту f, на частоту f=f+f, а после УЗЛЗ вновь смещается на промежуточную частоту с помощью того же гетеродина f=f-f. В сумматоре, работающем также по промежуточной частоте, производится сложение результата вычитания, поступающего с выхода схемы вычитания, и результата сложения, полученного в предыдущем периоде повторения, циркулирующего по УЗЛЗ на частоте f.
Таким образом, используя широкополосную УЗЛЗ, обеспечивающую прохождение сигналов, имеющих различные несущие частоты, и двойное преобразование частоты, данное устройство позволяет производить однократное ЧПВ и накопление результатов.
В рассмотренном устройстве осуществляется только однократное вычитание и поэтому эффективность подавления отражений от земли, моря или пассивных помехах во многих случаях недостаточна.
При обработке сигналов малой длительности, когда ширина спектра сигнала составляет большую долю ограниченной полосы пропускания УЗЛЗ, возникают технические трудности при решении задачи разноса и отфильтровки сигналов по частоте.
Вычитание и суммирование в устройстве с разносом частот производится только на промежуточной частоте и поэтому требуется обеспечение временной стабильности всех элементов устройства порядка сотых долей периода промежуточной частоты.
Целью предлагаемого изобретения является: получение более эффективного подавления отражений от пассивных помех, земли и моря путем увеличения кратности вычитания до двух и более; исключение сложной системы преобразования и фильтрации сигналов по частоте, снижение требований к временной стабильности элементов устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее основную линию задержки на время, равное периоду повторения, схему вычитания и сумматор, введены программное стробирующее устройство, вспомогательная линия задержки на время равное длительности строба и три временных селектора, к входам управления которых подсоединены выходы программного стробирующего устройства. Первый временной селектор включен на входе устройства и выход его подключен к первому входу схемы вычитания и ко входу основной линии задержки, выход которой подключен ко второму входу схемы вычитания, второй временной селектор включен между выходом схемы вычитания и входом вспомогательной линии задержки, выход которой подключен к одному из входов сумматора, и третий временной селектор включен между выходом основной линии задержки и вторым входом сумматора, выход которого подключен ко входу основной линии задержки и одновременно является выходом устройства.
На фиг. 1 представлена блок схема устройства череспериодного вычитания с одновременным накоплением результатов.
п
стр
На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы программного стробирующего устройства в режиме двукратного вычитания с накоплением. T - длительность периода повторения, Т - длительность строба, соответствующая длительности помехи.
На фиг. 3 представлена временная диаграмма работы программного стробирующего устройства в режиме трехкратного вычитания с накоплением.
Устройство (фиг. 1) содержит основную УЗЛЗ 1 на время, равное длительности периода повторения, схему 2 вычитания, сумматор 3, временной селектор 4, второй временной селектор 5, третий временной селектор 6, программное стробирующее устройство 7 и вспомогательную линию 8 задержки на время, равное длительности строба.
стр
стр
При работе устройство в режиме двукратного вычитания (фиг. 2) входной сигнал каждый период повторения стробируется во времени первым временным селектором 4 и поступает на первый вход схемы вычитания 2 непосредственно и на второй вход - через основную УЗЛЗ 1. При этом на первом периоде повторения выход схемы вычитания 2 закрыт вторым временным селектором 5. На втором периоде повторения в схеме вычитания 2 происходит вычитание незадержанного сигнала второго периода повторения из задержанного сигнала первого периода повторения. Результат первого вычитания проходит через, открывающийся на втором периоде повторения, второй временной селектор 5 и, задержанный на время, равное Т во вспомогательной линии задержки 8, поступает на первый вход сумматора 3, на втором входе которого в это время сигнал отсутствует. С выхода сумматора 3 результат первого вычитания, сдвинутый во времени относительно входного сигнала на время Т, поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и на первый вход схемы вычитания 2, на втором входе которой в это время сигнал отсутствует, а выход закрыт вторым временным селектором.
стр
стр
На третьем периоде повторения происходит вычитание незадержанного сигнала третьего периода повторения из задержанного сигнала второго периода. Результат вычитания проходит через второй временной селектор 5, вспомогательную линию задержки 8 и сумматор 3 и задержанный во времени относительно входного сигнала на Т, поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и на первый вход схемы вычитания 2, на второй вход которой в это время с выхода основной УЗЛЗ 1 поступает результат первого вычитания предыдущего периода повторения. Происходит второе вычитание, результат которого через второй временной селектор 5 поступает на вспомогательную линию задержки 8 и, задержанный во времени относительно входного сигнала на время, равное 2Т, приходит на первый вход сумматора 3, на втором входе которого в это время сигнал отсутствует. С выхода сумматора 3 результат второго вычитания поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и первый вход схемы вычитания 2, выход которой в это время закрыт вторым временным селектором 5.
стр
стр
На четвертом периоде повторения происходит вычитание незадержанного сигнала четвертого периода повторения из задержанного сигнала третьего периода. Результат вычитания, как и в предыдущих двух периодах повторения, проходит через второй временной селектор 5, вспомогательную линию задержки 8, сумматор 3 и, задержанный во времени относительно входного сигнала на Т, поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и на первый вход схемы вычитания 2, на второй вход которой в это время приходит результат первого вычитания третьего периода поступления с выхода основной УЗЛЗ 1. Происходит очередное второе вычитание, результат которого через второй временной селектор 5 поступает на вспомогательную линию задержки 8 и, сдвинутый на 2Т, поступает на первый вход сумматора 3, на второй вход которого в это время через открытый временной селектор 6 поступает результат второго вычитания предыдущего периода повторения с выхода основной УЗЛЗ 1. Происходит сложение результатов двукратного вычитания и результат сложения поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и первый вход схемы вычитания 2, выход которой закрыт вторым временным селектором 5.
стр
В последующих периодах повторения результат очередного второго вычитания, задержанный во времени относительно входного сигнала на 2Т, будет складываться в сумматоре 3 с суммой предыдущих результатов двукратного вычитания, циркулирующей в цепи обратной связи накопителя, состоящей из основной УЗЛЗ 1 и третьего временного селектора 6.
стр
стр
При работе устройства в режиме трехкратного вычитания (фиг. 2) результат второго вычитания, полученный на четвертом периоде повторения и задержанный во времени относительно входного сигнала на 2Т, через сумматор 3, второй вход которого закрыт третьим временным селектором 6, поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и первый вход схемы вычитания 2, на второй вход которой в это время поступает результат второго вычитания предыдущего периода повторения с выхода основной УЗЛЗ 1. Происходит третье вычитание, результат которого через открытый второй временной селектор 5 поступает на вход вспомогательной линии задержки 8 и, сдвинутый во времени относительно входного сигнала на время, равное 3Т, через сумматор 3 поступает на вход основной УЗЛЗ 1 и первый вход схемы вычитания 2, выход которой в это время закрыт вторым временным селектором 5.
стр
На пятом периоде повторения, аналогично описанному, происходит очередное третье вычитание, результат которого через второй временной селектор 5 поступает на вспомогательную линию задержки 8 и, сдвинутый во времени относительно входного сигнала на 3Т, поступает на первый вход сумматора 3, на второй вход которого в это время с выхода основной УЗЛЗ 1 приходит результат третьего вычитания предыдущего периода повторения через открытый третий временной селектор 6. Происходит слежение результатов трехкратного вычитания. Дальнейшее суммирование происходит аналогично описанному для случая двукратного вычитания.
max
Нетрудно заметить, что аналогичным образом можно получить, в принципе, вычитание любой кратности с накоплением результатов. Максимальная кратность вычитания K определяется соотношением между длительностями периода повторения и строба
п
max
стр
T=(K+1)T
Использование вспомогательной линии задержки и временных селекторов, управляемых программным стробирующим устройством, для развязки цепей первого, второго и т.д. вычитаний и цепи суммирования выгодно отличает предлагаемое устройство череспериодного вычитания с накоплением результатов от указанного прототипа, так как позволяет:
- повысить кратность вычитания до двух и более, а следовательно, повысить эффективность подавления мешающих отражений от пассивных помех, земли, моря и т.п.;
- исключить сложную систему преобразования и фильтрации сигналов по частоте, так как независимость прохождения сигналов цепи первого, второго и т.д. вычитаний и цепи суммирования обеспечивается разносом этих сигналов во времени без изменения несущей частоты;
- снизить требования к временной стабильности элементов устройства за счет того, что все элементы его, за исключением основной УЗЛЗ, могут работать на видеочастоте.
Кратность вычитания резко меняется от нулевой (т.е. простого суммирования) до максимальной, определяемой соотношением
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac bevelled="true"><mrow><msub><mi>Т</mi><mi>п</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow>
без каких-либо изменений в схеме устройства путем простого изменения программы стробирования временных селекторов, что позволит в зависимости от природы подавляемых мешающих отражений и решаемых задач производить адаптацию устройства.
Используемая в устройстве вспомогательная линия задержки не участвует в процессе накопления и поэтому требования к ширине ее полосы пропускания определяются только длительностью обрабатываемых сигналов.
Предлагаемое устройство череспериодного вычитания с одновременным накоплением результатов может найти широкое применение в радиолокационных системах с узкими диаграммами направленности и, особенно, в системах сопровождения целей, работающих в пределах коротких временных стробов.