Способ приема фазомодулированного сигнала

.
В последние годы получили распространение РЛС со сложными видами зондирующих сигналов. К ним относятся сигналы с фазокодовой модуляцией (ФКМ)
При радиопротиводействии системам наведения использующий сигналы с ФКМ, необходимо прежде всего подтвердить наличие в принимаемом сигнале ФКМ. Факт приема на защищаемом объекте ФКМ сигнала уже свидетельствует о присутствии в зоне ПВО РЛС рассматриваемого класса и должен явиться началом организации РПД этим станциям. При этом возможно создание двух типов помех: маскирующих и имитационных.
Энергетически более выгодны имитационные помехи, однако они требуют выделения кода, заложенного в сигнале РЛС.
Имеются следующие основные трудности при решении задачи выделения кода для целей РПД:
а) заранее неизвестна несущая частота облучающей РЛС;
б) класс кода заранее неизвестен;
в) требуется высокая степень соответствия между выделенным колебанием и кодом сигнала облучения.
Указанные трудности не позволили до сих пор решить задачу выделения кода в полном объеме.
Для демодуляции ФМ (и ЧМ) сигналов может быть использован принцип автогетеродинного приема. Сущность автогетеродинного приема состоит в том, что в качестве гетеродинного колебания используется принятый сигнал, но сдвинутый во времени.
Известен способ демодуляции ФКМ сигнала, основанный на введении в автогетеродинный приемник дополнительного квадратурного канала. В этом канале сигнал сдвигается по фазе примерно на π/2. Сигналы с выхода смесителей основного и квадратурного каналов суммируются, а результирующий сигнал запускает электронное реле (триггер), восстанавливающий первоначальный код.
Так как при суммировании сигналов и срабатывании триггера величина скачка фазы теряется, то этот способ используется лишь для выделения однофазных кодов с заранее известной величиной скачка фазы, например π. Сигналы с произвольным скачком фазы, а тем более с многопозиционным кодом, демодулировать таким способом нельзя.
Для выделения произвольных одно- и многопозиционного кодов необходимо дополнить указанный способ автогетеродинного квадратурного приема такими средствами, которые могут устранить искажения ФМ сигнала, вызванные его гетеродинированием, и на низкой (разностной) частоте обеспечить практически безискаженное выделение заложенного во входном сигнале кода.
Цель настоящего предложения состоит в устранении указанных искажений и выделении из совокупности квадратурных сигналов, образованных в результате гетеродинирования, колебания, совпадающего с огибающей ФМ сигнала или пропорционального ей.
Перечень фигур
Фиг. 1. Схема, поясняющая сущность способа:
1 - линия задержки, 3, 4 - смесители.
Фиг. 2. Эпюры изменения фазы и напряжения.
Фиг. 3. Блок-схема по предлагаемому способу.
Сущность предложения
Предлагается способ выделения огибающей фазы ФМ сигналов, основанный на функциональном преобразовании амплитуды двух последовательностей импульсов, образованных в результате автогетеродинного квадратурного приема, и последующем суммировании дискретных значений преобразованного сигнала.
Предположим, что сигнал частоты ω, подлежащий демодуляции, имеет вид
где  есть огибающая фазы ФКМ сигнала.
После задержки сигнала получим
В результате детектирования на выходе смесителя имеем
где
Предположим теперь, что введен еще один канал приема, в котором принятый сигнал сдвинут по фазе на π/2 (фиг. 1) На выходе смесителя 4, идентичного смесителю 3, получим
Вид сигналов (1) и (2) зависит от кода принятого колебания. Если код однофазный (однопозиционный), а длительность дискрета кода превышает время τ, то (1) и (2) представляет собой две последовательности видеоимпульсов с длительностью τ, амплитуда которых определяется величиной скачка фазы исходного сигнала и постоянным сдвигом  (фиг. 2). Следует отметить, что последовательности (1) и (2) одновременно не могут обратиться в нуль. Поэтому суммируя квадраты (1) и (2), получим импульсы, амплитуда которых не равна нулю (при ), однако при этом теряется информация о величине скачка фазы, ибо
и не зависит от .
При поступлении на вход схемы сигнала с многопозиционным кодом фазы величина  будет изменяться во времени, а сигналы (1) и (2) будут представлять последовательности амплитудно-модулированных импульсов. Суммирование квадратов и в этом случае не дает информации о коде.
Для того чтобы из сигналов (1) и (2) получить огибающую ФКМ сигнала , необходимо выполнить следующие операции:
1. Устранить влияние постоянного сдвига фазы .
2. Путем функционального преобразования импульсных сигналов
получить функцию , пропорциональную ,
3. Из функции (5) получить .
Для устранения влияния сдвига фазы  необходимо ввести в цепь задержки дополнительный фазовый сдвиг  и притом такой величины, чтобы суммарная фаза в плече задержки была бы кратна 2π, т.е.
Учитывая, что сдвиг фазы  прямо пропорционален несущей частоте,  также будет определяться частотой ω и меняться с ее изменением.
Функциональное преобразование состоит в выработке обратной функции.
Так, воспользовавшись, например, равенством (3) при , образуем напряжение, равное
Это и дает функцию , знак которой определяется знаками функций  и
Наконец, необходимо из импульсной функции  получить функцию . Можно показать, что для этого нужно просуммировать все дискретные значения функции , отстоящие на время τ, т.е.
Процедура выделения кода отражена на фиг. 2. Принятый сигнал имеет фазовую манипуляцию, закон которой условно показан на фиг. 2а. В результате задержки сигнала во времени возникает временной сдвиг огибающей ФМ (фиг. 2б).
После смешивания принятого сигнала и сигнала, сдвинутого по фазе на π/2, с задержанным сигналом образуются две последовательности видеоимпульсов, изображенные на фиг. 2в и 2г. Амплитуда и полярность этих импульсов определяется величиной скачка фазы .
Функциональное преобразование видеоимпульсов дает последовательность, изображенную на фиг. 2д, при этом амплитуда преобразованных импульсов приобретает величину, пропозициональную скачку фазы . Для получения кода значения напряжения , отстоящие на время τ, суммируются и окончательно дают напряжение  (фиг. 2е).
Блок-схема по предлагаемому способу показана на фиг. 3.
Принятый сигнал поступает на линию задержки 1 и одновременно на смесители 3 и 4, причем на смеситель 4 он подается через четвертьволновую секцию 5.
Гетеродинный сигнал после задержки подается на фазовый модулятор 2, напряжение на котором меняется в зависимости от частоты принятого сигнала. Модулятор обеспечивает необходимый сдвиг по фазе. Изменение напряжения модулятора производится каскадом 6. После усиления в усилителях 7 и 8 импульсные сигналы подводятся к функциональному преобразователю 9. Для нормирования амплитуды импульсов используется каскад 10, в котором образуется напряжение, пропорциональное сумме квадратов амплитуд канальных импульсов. Напряжение с каскада 10 подается на усилители 7 и 8. На выходе сумматора мгновенных значений 11 формируется напряжение выделенного кода.