Устройство для определения вида внутриимпульсной модуляции
DEVICE FOR DETERMINING THE TYPE OF CHIRP MODULATION

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиотехнической разведки и измерительной технике.
Известны устройства для анализа сигналов с линейной частотой модуляции (ЛЧМ) и фазокодовой модуляцией (ФКМ) (см. Муромец Г.П. и др.; "Основы радиотехнической разведки", КВИРТУ, 1972 г., Давыдов С.И. "Исследование возможности радиотехнической разведки широкополосных сигналов", Военная радиоэлектроника, №15 (282), 1967; авт. свид. №1840962 по заявке 1575094 от 21.02.1974 г).
Из известных устройств для определения вида внутриимпульсной модуляции наиболее близким по технической сути является авт. свид. № 1840962 "Устройство для определения параметров модуляции импульсных линейно-частотно-модулированных и фазоманипулированных сигналов", описанное в заявке 1575094 от 21.02.1974 г. Это устройство имеет усилитель-ограничитель радиочастот, выход которого соединен со входами линии задержки и формирователя импульсов и одним входом перемножителя. Второй вход перемножителя соединен с выходом линии задержки. Выход перемножителя через цепочку, состоящую из фильтра нижних частот и пикового детектора, соединен с одним входом схемы сравнения и через вторую цепочку, состоящую из полосового фильтра и пикового детектора, соединен со вторым входом схемы сравнения. Выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами пиковых детекторов.
В перемножителе перемножаются задержанный во времени и незадержанный входные сигналы. В случае анализа ЛЧМ сигналов на выходе перемножителя преобладает составляющая на частоте биений задержанного и незадержанного сигналов. Амплитуда этой составляющей зависит от амплитуд перемножаемых сигналов и не зависит от их разности фаз. В случае ФКМ сигналов на выходе перемножителя получается видеосигнал, представляющий произведение одинаковых кодовых последовательностей, сдвинутых во времени на величину задержки. Амплитуда этого сигнала определяется произведением амплитуд перемножаемых сигналов на косинус их разности фаз. Сдвиг фаз в линии задержки равен произведению частоты ω сигнала на время задержки τ. Если допустимое уменьшение амплитуды сигнала на выходе перемножителя составляет 0,5 от максимального значения, то рабочие частоты ω′ устройства определяются условием
откуда
где n=1,2,3...
Нерабочие частоты ω′′ определяются условием
.
Откуда
.
Следовательно, известное устройство имеет нерабочие полосы частот, где оно не может формировать признаки ФКМ сигналов.
Целью настоящего изобретения является расширение полосы рабочих частот устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилитель-ограничитель, выход которого соединен со входами линии задержки и формирователя импульсов, а также первым входом перемножителя, выход которого через первую цепочку, состоящую из фильтра нижних частот и пикового детектора, соединен с первым входом схемы сравнения и через вторую цепочку, состоящую из полосового фильтра и пикового детектора, соединен со вторым входом схемы сравнения, а выход формирователя импульсов соединен с управляемыми входами детекторов, введены квадратурный делитель мощности и цепь, состоящая из последовательно соединенных перемножителя, полосового фильтра и пикового детектора. Причем вход квадратурного делителя мощности соединен с входом линии задержки, а выходы этого делителя соединены со вторыми входами перемножителей. Первый вход введенного перемножителя соединен с выходом усилителя-ограничителя. Выход формирователя импульсов соединен с управляемым входом введенного пикового детектора, а его выход соединен со вторым входом схемы сравнения.
Введенный в устройство квадратурный делитель мощности совместно с линией задержки обеспечивает на одном своем выходе сдвиг фаз, равный ωτ, а на другом выходе сдвиг фаз, равный
. При анализе ФКМ сигналов на выходе пикового детектора, связанного через полосовой фильтр с первым перемножителем, амплитуда сигнала будет пропорциональна
. На выходе введенной цепи, состоящей из второго перемножителя, полосового фильтра и пикового детектора, амплитуда сигнала будет пропорциональна
. Как показано выше, рабочие полосы частот по выходу первой цепи удовлетворяют условию
а нерабочие полосы удовлетворяют условию
.
Рабочие полосы частот по выходу пикового детектора введенной цепи определяются из условия
откуда
.
Из приведенных выражений следует, что рабочие полосы частот введенной цепи, состоящей из квадратурного делителя мощности, перемножителя, полосового фильтра и пикового детектора, перекрывают нерабочие полосы частот цепи, состоящей из первого перемножителя и связанного с ним полосового фильтра и пикового детектора. То есть введенными элементами обеспечивается новый положительный эффект - увеличение полосы рабочих частот всего устройства.
На чертеже представлена блок-схема устройства для определения вида внутриимпульсной модуляции.
Устройство для определения вида внутриимпульсной модуляции содержит усилитель-ограничитель 1, линию задержки 2, квадратурный делитель мощности 3, два перемножителя 4 и 5, формирователь импульсов 6, фильтр нижних частот 7, два полосовых фильтра 8 и 9, три пиковых детектора 10, 11, 12 и схему сравнения 13.
Все узлы устройства выполнены по известным типовым схемам.
Граничная частота полос пропускания фильтра нижних частот 7 и полосовых фильтров 8, 9 близка к максимальному значению частоты биений, получаемой при анализе ЛЧМ сигналов.
Выход усилителя-ограничителя 1 соединен со входом линии задержки 2, первыми входами перемножителей 4, 5 и входом формирователя импульсов 6. Выход линии задержки 2 соединен со входом квадратурного делителя мощности 3, выходы которого соединены со вторыми входами перемножителей 4 и 5. Выход перемножителя 4 соединен со входом фильтра нижних частот 7 и входом полосового фильтра 8. Выход перемножителя 5 соединен со входом полосового фильтра 9. Выходы фильтров 7, 8, 9 соединены с сигнальными входами пиковых детекторов 10, 11, 12, соответственно. Управляющие входы пиковых детекторов 10, 11, 12 соединены с выходом формирователя импульсов 6. Выход пикового детектора 10 соединен с первым входом схемы сравнения 13. Выходы пиковых детекторов 11 и 12 соединены со вторым входом схемы сравнения. Выход схемы сравнения 13 является выходом устройства.
Исследуемый сигнал усиливается и ограничивается по амплитуде в усилителе-ограничителе и поступает одновременно на линию задержки 2, на перемножители 4, 5 и на формирователь импульсов 6. В линии задержки 2 сигнал задерживается на время τ, меньшее длительности элементарного кодового дискрета ФКМ сигналов. Задержанный сигнал с линии задержки 2 поступает на квадратурный делитель мощности 3, обеспечивающий сдвиг фаз выходных сигналов на
. Сигналы с квадратурного делителя мощности 3 поступают на перемножители 4 и 5, где они перемножаются с сигналами, поступающими непосредственно с усилителя-ограничителя 1. С выходов перемножителей 4 и 5 сигналы поступают на фильтры 7, 8 и 9. Низкочастотные спектральные составляющие сигналов из перемножителя 4 проходят через фильтр нижних частот 7, амплитуда получаемого сигнала фиксируется пиковым детектором 10. Высокочастотные спектральные составляющие видеосигналов из перемножителей 4 и 5 проходят через полосовые фильтры 8 и 9, амплитуды получаемых сигналов фиксируются пиковыми детекторами 11 и 12. Формирователь импульсов 6 формирует стандартный по амплитуде и длительности импульс, который производит сброс напряжений с пиковых детекторов 10, 11, 12 после окончания исследуемых сигналов. Получаемая сумма перепада напряжений в момент сброса с детекторов 11 и 12 сравнивается в схеме сравнения 13 с перепадом напряжения с детектора 10.
В случае анализа ЛЧМ сигналов на выходе перемножителя 4 полезно используется составляющая на частоте биений задержанного и незадержанного сигналов. Эта составляющая проходит через фильтр нижних частот 7 без ослабления и существенно ослабляется в полосовых фильтрах 8 и 9, нижняя граница полосы пропускания которых превышает ожидаемые частоты биений. В результате амплитуда сигнала, поступающего на пиковый детектор 10, существенно превышает амплитуды сигналов, поступающих на детекторы 11 и 12. В случае анализа ФКМ сигналов на выходе перемножителей получаются видеоимпульсы, содержащие разнополярные составляющие. Спектральные составляющие такого сигнала перекрывают широкую полосу частот. Такой сигнал существенно ослабляется в фильтре нижних частот 7 с выбранной граничной частотой и проходит с малым ослаблением через полосовые фильтры 8 и 9. В результате сумма амплитуд сигналов, поступающих на пиковые детекторы 11 и 12, будет существенно превышать амплитуду сигнала, поступающего на пиковый детектор 10. В схеме сравнения 13 сумма напряжений, поступающая из детекторов 11 и 12, сравнивается с напряжением, поступающим из детектора 10. В случае превышения первой величины над второй на выходе схемы сравнения 13 формируется импульс одной полярности, например, положительной. При превышении второй величины формируется импульс обратной полярности, например отрицательной. Полярность выходного сигнала несет информацию о виде внутриимпульсной модуляции.
При изменении несущей частоты сигналов изменяется разность их фаз на входах перемножителей. Разница фаз сигналов на входе перемножителя 4 равняется ωτ, а на входе перемножителя 5 - равняется
. В случае ФКМ сигналов амплитуда видеоимпульсов на выходе перемножителей пропорциональна косинусу разности фаз перемножаемых сигналов. В результате на выходе пикового детектора 11 амплитуда сигнала будет пропорциональна
, а на выходе пикового детектора 12 -
. Амплитуда суммарного сигнала на входе схемы сравнения 13 получается пропорциональной
. При изменении частоты эта сумма не может быть меньше единицы, что обеспечивает работоспособность устройства при любых частотах входных сигналов. В случае ЛЧМ сигналов от разности фаз и несущей частоты на входе перемножителя зависит начальная фаза выходного сигнала на частоте биений и не зависит амплитуда. Поэтому для определения амплитуды составляющей на частоте биений используется только одна цепь из фильтра нижних частот 7 и пикового детектора 10, включенная на выходе перемножителя 4.