УЗКОПОЛОСНОЕ УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
NARROW-BAND SIGNAL CORRELATION DEVICE

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в качестве устройства корреляционной обработки сигналов в составе корреляционно-фазового пеленгатора.
Известны устройства корреляционной обработки сигналов, такие как А.С. СССР 1155970, патент РФ 2624409, Винокуров В.И., Ваккер Р.А. Вопросы обработки сложных сигналов в корреляционных системах. - М.: Сов. радио, 1972., Радиотехнические тетради, №55, 2015 г., стр. 38.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство корреляционной обработки сигналов (Радиотехнические тетради, №55, 2015 г., стр. 38), которое и выбрано в качестве прототипа.
Известное устройство содержит первый и второй смесители, входы которых являются первым и вторым входами устройства, последовательно соединенные с ними первый и второй полосовые фильтры, выходы которых соединены с первым и вторым входами перемножителя соответственно, выход которого через узкополосный фильтр соединен с первым входом фазометра, выход которого является выходом устройства, вилочный гетеродин, первый и второй выход которого соединен со вторыми входами смесителей соответственно, на второй вход фазометра подается разностная частота вилочного гетеродина. Недостатком прототипа является то, что при обработке сигналов с динамично изменяющейся разностью фаз, за счет разностно-допплеровского смещения частоты сигнала на выходе перемножителя, необходимо расширять полосу пропускания узкополосного фильтра. Расширение полосы пропускания узкополосного фильтра приводит к увеличению шумовой ошибки измерения разности фаз.
Признаки настоящего изобретения, совпадающие с признаками прототипа:
включение в структуру устройства двух смесителей, двух полосовых фильтров, перемножителя, узкополосного фильтра и вилочного гетеродина.
Патентуемое изобретение - узкополосное устройство корреляционной обработки сигналов решает задачу повышения точности измерения разности фаз обрабатываемых сигналов от динамичных источников излучения.
Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание приемников корреляционно-фазовых пеленгаторов с высокоточным измерением разности фаз обрабатываемых сигналов от динамичных источников излучения.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг. 1 показана структурная схема узкополосного устройства корреляционной обработки сигналов.
Узкополосное устройство корреляционной обработки сигналов содержит первый и второй смесители 1 и 2, входы которых являются первым и вторым входами устройства соответственно, последовательно соединенные с ними первый и второй полосовые фильтры 3 и 4, выходы которых соединены с первым и вторым входами перемножителя 5 соответственно, выход которого через узкополосный фильтр 6 соединен с первым входом фазового детектора 7, последовательно соединенный с ним блок фазовой автоподстройки частоты 8, выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя 9, вилочный гетеродин 10, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами смесителей 1 и 2 соответственно, вход разностной частоты вилочного гетеродина 10 соединен с выходом фазовращателя 9, опорная частота подается на второй вход фазового детектора 7 и на вход фазовращателя 9, выходом устройства является информационный выход фазовращателя 9.
Структура предлагаемого устройства отличается от прототипа наличием фазового детектора 7, блока фазовой автоподстройки частоты 8 и фазовращателя 9.
Устройство работает следующим образом.
На входы устройства поступают сигналы, отличающиеся разностью фаз. Рассмотрим работу устройства с гармоническими сигналами, а именно
1
c
1
2
c
2
u=cos(2πƒt+ϕ) и u=cos(2πƒt+ϕ)
c
1
2
где ƒ - частота сигнала, ϕ и ϕ - фазы сигналов.
Здесь и далее, для упрощения, будем считать амплитуды сигналов единичными, т.к. их уровень не влияет на принцип работы устройства.
г
г
После преобразования в смесителях 1 и 2 с помощью вилочного гетеродина 10, частоты которого имеют заданный разнос ƒ-F и ƒ, и фильтрации полосовыми фильтрами 3 и 4, сигналы принимают вид
3
пр
1
4
пр
2
пр
с
г
u=cos[2π(ƒ+F)t+ϕ] и u=cos(2πƒt+ϕ), где ƒ=ƒ-ƒ.
о
Заданный разнос частот вилочного гетеродина 10 формируется путем подачи на его вход опорного гармонического сигнала u=cos2πFt.
После перемножения выходных сигналов полосовых фильтров 3 и 4 с помощью перемножителя 5 получаем гармонический сигнал, частота которого соответствует частоте разноса вилочного гетеродина, а фаза - разности фаз входных сигналов
5
1
2
u=cos(2πFt+Δϕ), где Δϕ=ϕ-ϕ.
d
При работе с сигналами динамичных источников излучения разность фаз этих сигналов изменяется во времени. Это эквивалентно изменению частоты сигнала на выходе перемножителя, Δϕ(t)=2πF. При этом выходной сигнал перемножителя принимает вид
5
d
u=cos2π(F+F)t.
d
Резонансная частота узкополосного фильтра 6 соответствует частоте разноса вилочного гетеродина 10 и равна F. Полоса пропускания узкополосного фильтра 6 должна выбираться исходя из ожидаемой динамики источника излучения, т.е. с учетом F. Высокая динамика источника излучения приводит к необходимости значительно расширять полосу пропускания узкополосного фильтра 6, что увеличивает шумовую ошибку измерения разности фаз обрабатываемых сигналов.
о
о
dk
dk
Для устранения этого недостатка в предлагаемом изобретении частота разноса вилочного гетеродина подается на вилочный гетеродин 10 не прямо, а через фазовращатель 9. Функциональное назначение фазовращателя 9 - подстроить фазу опорного сигнала вилочного гетеродина u под фазу выходного сигнала перемножителя 5. Для этого используется фазовый детектор 7. Выходной сигнал фазового детектора 7 через блок фазовой автоподстройки частоты 8 поступает на управляющий вход фазовращателя 9. Автоматическая подстройка частоты опорного сигнала вилочного гетеродина обеспечивает компенсацию с помощью фазовращателя 9 фазового набега сигнала на выходе перемножителя 5, в результате чего опорный сигнал вилочного гетеродина принимает вид u=cos2π(F-F)t, где F - компенсирующий сдвиг частоты опорного сигнала.
5
dk
d
dk
d
После изменения частоты опорного сигнал вилочного гетеродина выходной сигнал перемножителя принимает вид u=cos2π(F-F+F)t. Работа фазовой автоподстройки частоты обеспечивает следующее соотношение F=F, при этом частота выходного сигнала перемножителя соответствует резонансной частоте узкополосного фильтра 6. Это позволяет значительно сузить полосу пропускания узкополосного фильтра и повысить точность измерения разности фаз обрабатываемых сигналов. Введенный фазовращателем 9 компенсирующий фазовый сдвиг равен разности фаз обрабатываемых сигналов. Данная информация поступает с информационного выхода фазовращателя 9, который является выходом узкополосного устройства корреляционной обработки сигналов.