УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
CORRELATION SIGNAL PROCESSING DEVICE

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в качестве устройства корреляционной обработки сигналов в составе корреляционно-фазового пеленгатора.
Все известные фазовые пеленгаторы, такие как патенты 2474835, 2458355, 2444746, 2175770, 2155352, 2134429, 1155970 используют корреляционную обработку сигналов. Указанные пеленгаторы не обеспечивают адаптацию параметров приемника к спектру принимаемого сигнала. Поэтому в качестве прототипа было взято устройство корреляционной обработки сигналов А.С. №1155970, которое адаптирует полосу пропускания приемника под ширину спектра принимаемого сигнала.
Известно устройство А.С. №1155970, 1985, в котором оптимальное значение отношения сигнал/шум на выходе устройства обеспечивается автоматической установкой полосы пропускания в соответствии с шириной спектра обрабатываемого сигнала. Недостатком прототипа является то, что он не учитывает зависимость величины оптимальной полосы пропускания от величины отношения сигнал/шум на входе устройства.
Признаки настоящего изобретения, совпадающие с признаками прототипа: включение в структуру устройства двух избирательных усилителей, двух корреляторов, масштабирующего усилителя, блока сравнения, согласующего блока.
Патентуемое изобретение - устройство корреляционной обработки сигналов решает задачу повышения отношения сигнал/шум на выходе устройства при обработке широкополосного сигнала в диапазоне относительно больших значений отношения сигнал/шум на входе устройства.
Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание приемников корреляционно-фазовых пеленгаторов с повышенным отношением сигнал/шум при работе по широкополосному сигналу. Сущность изобретения поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства корреляционной обработки сигналов.
Устройство корреляционной обработки сигналов (Фиг. 1) содержит первый и второй широкополосные усилители 1 и 2, входы которых являются первым и вторым входами устройства, последовательно соединенные с ними первый и второй избирательные усилители 3 и 4, первый и второй корреляторы 5 и 6, причем первый и второй входы первого коррелятора 5 соединены с выходами первого и второго избирательных усилителей 3 и 4 соответственно, а первый и второй входы второго коррелятора 6 соединены с первым и вторым входами избирательных усилителей 3 и 4 соответственно, последовательно соединенные масштабирующий усилитель 7 и блок сравнения 8, причем вход масштабирующего усилителя 7 соединен с выходом второго коррелятора 6, а второй вход блока сравнения 8 соединен с выходом первого коррелятора 5, согласующий блок 9, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго избирательных усилителей 3 и 4, выход первого коррелятора 5 является выходом устройства, блок автоматической регулировки усиления (АРУ) 11 и сумматор 10, причем первый вход сумматора 10 соединен с выходом блока сравнения 8, а второй вход с выходом блока АРУ 11, выход сумматора 10 соединен со входом согласующего блока 9, вход блока АРУ 11 соединен с выходом первого широкополосного усилителя 1, а выход - с управляющими входами широкополосных усилителей 1 и 2.
Структура предлагаемого устройства отличается от прототипа наличием широкополосных усилителей 1 и 2, охваченных АРУ 11, и сумматора 10.
Устройство работает следующим образом.
1
2
1
2
На входы широкополосных усилителей с системой АРУ 1 и 2 поступают сигналы U(t) и U(t) такие, что U(t)=U(t+τ), где τ - временной сдвиг.
Уровень спектральной мощности шумов на входе устройства во времени не меняется.
Полоса пропускания широкополосных усилители с системой АРУ 1 и 2 много больше ширины спектра сигнала.
1
2
Для пояснения работы предлагаемого устройства спектр G(f) сигналов U и U представим в следующем виде:
0
где G - спектральная плотность сигнала;
c
Δf - ширина спектра сигнала; f - частота;
- мощность сигнала.
В качестве примера амплитудно-частотных характеристик K(f) избирательных усилителей 3 и 4 возьмем K(f) резонансного контура
0
где K - коэффициент усиления по напряжению;
y
Δf - полоса пропускания усилителя 3 и усилителя 4.
y
Δf соответствует ожидаемой ширине спектра входного сигнала.
5
Напряжение U на выходе коррелятора 5 определяют по формуле [1]:
7
Напряжение U на выходе масштабирующего усилителя 7 определяют по формуле (1):
M
где K - коэффициент усиления масштабирующего усилителя.
8
Блок сравнения 8 формирует U - разность напряжений с выходов первого и второго корреляторов 5 и 6:
При выводе этого выражения предполагалось, что τ=0. Если коэффициент усиления масштабирующего усилителя 7 равен , то выражении (5) приводится к виду:
y
c
где x=Δf/Δf.
11
A
A
Структура предлагаемого устройства отличается от прототипа наличием широкополосных усилителей 1 и 2, охваченных АРУ. Как видно Фиг. 1, напряжение с выхода блока АРУ 11 используется не только для регулировки усиления широкополосных усилителей, но и для управления полосой пропускания избирательных усилителей 3 и 4. Для этого напряжение АРУ суммируется в блоке сумматора 10 с выходным напряжением блока сравнения 8. Если представить выходное напряжение блока АРУ 11 U=Kq, где K - коэффициент передачи цепи АРУ, q - отношение сигнал/шум на входе устройства, и учесть выражение (6), то управляющее напряжение на выходе сумматора блок 10 для регулировки полосы пропускания избирательных усилителей 3 и 4 принимает вид
где S - крутизна дискриминатора полосы сигнала;
10
y
Установившемуся режиму системы автоматической регулировки полосы пропускания соответствует выражение U=0. Решая уравнение (7) относительно полосы пропускания избирательных усилителей 3 и 4 Δf, получим
Наступление установившегося режима определяет оптимальное значение полос пропускания избирательных усилителей 3 и 4 по отношению к ширине спектра принимаемого сигнала, при котором обеспечивается максимальное выходное отношение сигнал/шум.
Отсюда видно, что при q<<1 полоса пропускания избирательных усилителей подстраивается под полосу обрабатываемого сигнала. При больших значениях q полоса избирательных усилителей максимально расширяется, как следует из выражения (8), т.к. любая фильтрация уменьшает мощность сигнала на выходе устройства.
Таким образом, показано, что включение в структуру патентуемого изобретения двух широкополосных усилителей с системой АРУ, блока АРУ и сумматора обеспечивает решение поставленной технической задачи повышения отношения сигнал/шум на выходе устройства при обработке широкополосного сигнала в диапазоне относительно больших значений отношения сигнал/шум на входе устройства.
Литература.
1. Винокуров В.И., Ваккер Р.А. Вопросы обработки сложных сигналов в корреляционных системах. М.: «Советское радио», 1972.