РАЗЛИЧИТЕЛЬ ВИДА МОДУЛЯЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
RADAR SIGNAL MODULATION TYPE DISCRIMINATOR

Предлагаемое устройство для определения вида модуляции радиолокационных сигналов предназначено для использования в системах радиотехнической разведки и пассивных системах целеуказания.
В настоящее время известны устройства для определения вида модуляции радиолокационных сигналов.
В качестве первого аналога рассмотрим устройство, (авт. свид. СССР №1840866 по заявке на изобретение 1575095 от 21.02.74 г.), которое определяет вид модуляции импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), бинарной фазовой манипуляцией (ФМ) и сигналов с немодулированной несущей (простые сигналы). Принцип действия устройства основан на различиях ширины спектров ЛЧМ, ФМ и простых сигналов на основной и удвоенной частотах. Спектральный метод (устройство) характеризуется низкой чувствительностью, так как для получения достоверной оценки ширины спектра сигнала необходимы большие входные отношения сигнал/шум.
В качестве второго аналога рассмотрим устройство для различения импульсных ЛЧМ, ФМ и простых сигналов. Устройство разработано на основе автокорреляционного метода, в котором для определения вида модуляции полезно используются отличия откликов автокоррелятора при воздействии ЛЧМ, ФМ и простых сигналов. Автокорреляционный метод имеет более высокую чувствительность по сравнению со спектральным методом вследствие того, что автокоррелятор осуществляет свертку спектров сигналов, которая концентрируется в узкой полосе частот, прилегающей к низкочастотной области.
В качестве третьего аналога рассмотрим устройство (отчет по НИР "Парсек" часть 3, глава 6, рис.53, НИИ "Квант" 1975 г.), в котором решена задача различия ЛЧМ и простых сигналов на основе устройств свертки сигналов на поверхностных аккустических волнах (конвольверов). В устройстве различение ЛЧМ сигналов производится при малых входных отношениях сигнал/шум (с/ш ≈ 1), достигнутое за счет временного сжатия ЛЧМ сигналов на конвольвере. При обработке ЛЧМ сигналов чувствительность этого устройства выше чувствительности автокорреляционного и спектрального различителей сигналов. Разделение сигналов по виду модуляция осуществляется селектором длительности. В основе работы устройства лежит гипотеза о том, что длительность огибающей сжатого ЛЧМ сигнала меньше длительности огибающей простого сигнала.
Недостатками известного устройства являются:
1. Ограниченные функциональные возможности устройства (определение только двух видов модуляции сигналов).
2. Ограниченный диапазон длительностей огибающих при различении ЛЧМ и простых сигналов.
Этот недостаток обусловлен тем, что известное устройство правильно определяет вид модуляции сигналов, когда минимальная длительность простого сигнала больше максимальной длительности сжатого ЛЧМ сигнала.
В качестве четвертого аналога рассмотрим устройство (авт. свид. СССР №1840894, заявка на изобретение 2202015 от 05.04.76 г.), в котором расширены функциональные возможности третьего аналога, выраженные в различении ЛЧМ, ФМ и простых сигналов. Это устройство по технической сущности является наиболее близким к заявляемому объекту и выбрано в качестве прототипа.
Оно содержит генератор коротких импульсов, два конвольвера, две цепи последовательно включенных элементов, первая из которых содержит усилитель-ограничитель, преобразователь частоты и линию задержки, а вторая - фильтр, детектор огибающей, пороговую схему, селектор длительности.
Кроме этого в состав устройства входят два сумматора, вторая линия задержки, второй преобразователь частоты и логическая схема. Вход устройства подключен к соединенным вместе первым входам первых конвольвера и сумматора, второму входу второго сумматора и входу второй линии задержки. Выход генератора коротких импульсов подключен ко второму входу первого конвольвера, выход которого через первую цепь соединен со втором входом первого сумматора. Выход второй линии задержки подключен к первому входу второго сумматора, а выход первого сумматора соединен с первым входом второго конвольвера. При этом выход второго сумматора через второй преобразователь частоты подключен ко второму входу второго конвольвера, выход которого соединен со входом второй цепи. Первый и второй выходы селекторы длительности соответственно подключены к первому и второму входам логической схемы. В известном устройстве производится временное сжатие ЛЧМ и ФМ сигналов. За счет этого повышена чувствительность различителя на конвольверах по сравнению с чувствительностью автокорреляционного и спектрального различителей сигналов.
Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон длительностей огибающих при различении ЛЧМ и простых сигналов (второй недостаток третьего аналога).
Разработанные в последние годы и перспективные РЛС вероятного противника располагают набором простых и сложных сигналов, применение которых определяется характером решаемой задачи и особенностями радиолокационной обстановки.
Зондирующие сигнала характеризуются широкими диапазонами изменения параметров модуляции, причем диапазоны изменения длительностей простых и сжатых сложных сигналов перекрываются. Поэтому известное устройство не позволяет анализировать пространство параметров сигналов современного радиолокационного поля.
Целью настоящего изобретения является расширение диапазона длительностей огибающих при различении ЛЧМ и простых сигналов.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее два конвольвера, две цепи последовательно включенных элементов, первая из которых содержит усилитель-ограничитель, преобразователь частоты и линию задержки, а вторая - фильтр, детектор огибающей и пороговую схему; генератор коротких импульсов, два сумматора, вторые линия задержки и преобразователь частоты, логическая схема, причем вход устройства подключен к соединенным вместе первым входам первых конвольвера и сумматора, второму входу второго сумматора и входу второй линии задержки; выход генератора коротких импульсов подключен ко второму входу первого конвольвера, выход которого через первую цепь соединен со вторым входом первого сумматора; выход второй линия задержки подключен к первому входу второго сумматора, а выход первого сумматора соединен с первым входом второго конвольвера, при этом выход второго сумматора через второй преобразователь частоты подключен ко второму входу второго конвольвера, выход которого соединен со входом второй цепи, дополнительно введена схема сравнения, вторая пороговая схема, третья цепь, состоящая из последовательно включенных детектора огибающей и линии задержки, причем вход устройства соединен со входом третьей цепи; первый и второй входы схемы сравнения соответственно подключены к выходам третьей цепи и детектора огибающей второй цепи, а выход схемы сравнения через вторую пороговую схему соединен со вторым входом логической схемы, первый вход которой подключен к выходу второй цепи.
Таким образом, введение в известное устройство дополнительного канала сравнения уровней сигналов позволило получить новый эффект - расширение диапазона длительностей огибающих при различении ЛЧМ и простых сигналов.
На чертеже фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из детекторов огибающей 1, 15, линий задержки 2, 5, 10, схемы сравнения 3, пороговой схемы 4, 14, генератора коротких импульсов 6, конвольверов 7, 17, усилителя-ограничителя 8, преобразователей частоты 9, 18, логической схемы 13, фильтра 16, сумматоров 11, 12.
Вход устройства подключен ко входам детектора огибающей 1, первым входам конвольвера 7 и сумматора 11, входу линии задержки 5 и второму входу сумматора 12.
Выход детектора огибающей 1 через линию задержки 2 подключен к первому входу схемы сравнения 3, а выход генератора коротких импульсов 6 соединен со вторым входом конвольвера 7, выход которого через усилитель-ограничитель 8, преобразователь частоты 9 и линию задержки 10 подключен ко второму входу сумматора 11. Первый вход конвольвера 17 соединен с выходом сумматора 11, а выход линии задержки 5 подключен к первому входу сумматора 12, выход которого через преобразователь частоты 18 соединен со вторым входом конвольвера 17.
Выход конвольвера 17 через фильтр 16, детектор огибающей 15, пороговую схему 14 подключен к первому входу логической схемы 13. Выход детектора огибающей 15 подключен ко второму входу схемы сравнения 3, выход которой через пороговую схему 4 соединен со вторым входом логической схемы 13. Три выхода логической схемы 13 являются выходами "Простой", "ЛЧМ" и "ФМ" устройства.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства.
В схеме (фиг.1) конвольвер 17 выполняет функции согласованного фильтра, т.е. осуществляет временное сжатие сложных сигналов. Для использования конвольвера в режиме согласованного фильтра на его входы должны подаваться обращенные во времени сигналы. Для получения обращенного сигнала в схеме применяется конвольвер 7. В предлагаемом устройстве осуществляется двухэтажная обработка сигналов. На первом этапе обработки входной сигнал через сумматор 11 поступает на первый вход, а через сумматор 12 и преобразователь частоты 18 - на второй вход конвольвера 17. При этом преобразование частоты сигнала производится так, что на входы конвольвера 17 поступают обращенные ЛЧМ сигналы.
Конвольвер 17 осуществляет сжатие ЛЧМ сигналов, которые обнаруживаются пороговой схемой 14.
На первом этапе обработки сжатие ФМ сигналов не происходит, т.к. на входах конвольвера 17 они не являются обращенными и на выходе пороговой схемы 14 импульс отсутствует. В схеме входной сигнал подается также на первый вход конвольвера 7.
При подаче на второй вход конвольвера 7 напряжения от генератора коротких импульсов 6 на выходе конвольвера 7 формируется обращенный во времени входной сигнал, который усиливается и ограничивается по амплитуде в усилителе-ограничителе 8. Частота обращенного сигнала не равна частоте входного сигнала. В преобразователе частоты 9 обращенный сигнал переносится на частоту входного сигнала. На этом заканчивается первый этап обработки сигналов.
На втором этапе обработки задержанный в линии задержки 5 входной сигнал через сумматор 12 и преобразователь частоты 18 поступает на второй вход конвольвера 17, а обращенный сигнал с выхода сумматора 11 подается на первый вход конвольвера 17.
При этом конвольвер 17 осуществляет сжатие ЛЧМ и ФМ сигналов, которые обнаруживаются пороговой схемой 14.
На обоих этапах обработки простые сигналы не сжимаются и при достаточных входных уровнях обнаруживаются пороговой схемой 14. Фильтр 16 выделяет полезный сигнал, частота которого равна сумме частот сигналов на входах конвольвера 17.
В схеме на выходе детектора огибающей 15 имеются видеоимпульсы, которые в пороговой схеме 14 нормализуются по амплитуде и подаются на первый вход логической схемы 13.
При приеме ЛЧМ или простых сигналов на выходе пороговой схемы 14 формируется два импульса (на первом и втором этапах обработки), а при поступлении ФМ сигнала один импульс (на втором этапе обработки).
Для различения ЛЧМ и простых сигналов в широком диапазоне их длительностей в предлагаемом устройстве используется дополнительный канал сравнения уровней сигналов.
Принцип разделения ЛЧМ и простых сигналов основан на том, что в отличие от простых сигналов временное сжатие сложных сигналов приводит к увеличению амплитуды сжатых импульсов по сравнению с их амплитудой на входе устройства.
В предлагаемом устройстве сравнения амплитуд видеосигналов осуществляется на втором этапе обработки сигналов. Для этого продетектированный в детекторе огибающей 1 входной сигнал задерживается в линии задержки 2 и подается на первый вход схемы сравнения 3, на второй вход которой поступает видеоимпульс с выхода детектора огибающей 15 канала сжатия.
При обработке ЛЧМ и ФМ сигналов на выходе схемы сравнения 3 имеется импульс, амплитуда которого пропорциональна разности уровней сигналов с выходов детектора огибающей 15 и линии задержки 2.
Этот импульс обнаруживается пороговой схемой 4 и подается на второй вход логической схемы 13.
При обработке простого сигнала его уровни на входах схемы сравнения 3 одинаковы.
При этом на выходе пороговой схемы 4 импульс отсутствует. Таким образом, при обработке ЛЧМ или ФМ сигналов с выхода канала сравнения на второй вход логической схемы 13 подается импульс, в котором заключена информация о приеме сложных сигналов.
Логическая схема 13 формирует импульс на выходе "ЛЧМ" устройства, когда на выходе канала сжатия имеется два импульса, а на выходе канала сравнения - один импульс.
Устройство формирует импульс на выходе "ФМ" при поступлении на входы логической схемы 13 импульса с выходов канала сжатия и канала сравнения.
Логическая схема 13 принимает решение о приеме простого сигнала в случае поступления двух импульсов с выхода канала сжатия и отсутствия сигнала с выхода канала сравнения.
Все новые узлы предлагаемого устройства выполнены по известным типовым схемам.
Введение в известное устройство дополнительного канала сравнения уровней сигналов позволило получить новый положительный эффект - расширение диапазона длительностей огибающих при различении ЛЧМ и простых сигналов.
Получение достоверной информации о виде модуляции перехваченных сигналов в широком диапазоне изменения параметров их модулирующих функций дает возможность в системах радиотехнической разведки и системах пассивного целеуказания повысить качество решения задач оценок параметров модуляции сложных сигналов, селекции и идентификации излучений, опознавания радиоэлектронных образов и их носителей.