УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИЧЕНИЯ ЛЧМ СИГНАЛОВ
DEVICE FOR DISTINGUISHING CHIRP SIGNALS

Предлагаемое устройство для различения ЛЧМ сигналов относится к приемникам импульсной информации и предназначено для использования в станциях радиотехнической разведки и пассивного целеуказания.
В качестве первого аналога рассмотрим устройство, в котором для различения сигналов используется алгоритм равенства временных интервалов между нуль-переходами отклика автокоррелятора на ЛЧМ сигнал. Такой способ обработки приводит к повышению достоверности различения ЛЧМ сигналов, так как временные интервалы между нуль-переходами сигнала биений по выходу автокоррелятора на ФМ - и другие виды сигналов не являются одинаковыми и ложная информация на выходе ЛЧМ от их воздействия отсутствует.
Однако из-за неизвестной начальной фазы воздействующего на вход устройства ЛЧМ сигнала и влияния переходного процесса в фильтре автокоррелятора, первый интервал между импульсами нуль-переходов сигнала биений по выходу автокоррелятора может существенно отличаться от последующих, что приводит к ошибкам при сравнении интервалов в блоке деления и снижению эффективности используемого алгоритма различения. К этому же приводят и случайные срабатывания цифровых устройств (преобразователь интервал-код, блок деления, регистры) от случайных помех, например, по цепям питания, при отсутствии сигнала. Так как обнуления цифровых устройств в рассматриваемом различителе ЛЧМ сигналов производят по окончании импульса по выходу обнаружения, то в момент прихода на вход устройства нового радиоимпульса, вследствие воздействия помех, состояние цифровых элементов может отличаться от нулевого, что также приводит к снижению эффективности различения ЛЧМ сигналов.
В качестве второго аналога рассмотрим устройство по авт. св. №1841012, заявка 3062966/09 от 4.04.1983 г., в котором алгоритм различения простого (однонаправленного) ЛЧМ сигнала не отличается от указанного выше. Вследствие этого данному устройству присущи те же недостатки первого аналога.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение выше указанных недостатков известных устройств.
Известное устройство содержит последовательно включенные автокоррелятор, первый пороговый элемент, ключ, преобразователь интервал-код, первый регистр, блок деления, второй пороговый элемент, второй регистр, блок совпадения, а также содержит блок управления, состоящий из последовательно включенных детектора огибающей, компаратора и ждущего мультивибратора, выход которого соединен со входами сброса информации преобразователя интервал-код, первого и второго регистров, а выход компаратора блока управления соединен также с управляющим входом ключа, выход которого соединен также с управляющими входами регистров и блока деления, при этом второй вход блока деления соединен с выходом преобразователя интервал-код, а выходы автокоррелятора и детектора огибающей соединены вместе и являются входом устройства, а выход блока совпадения является выходом устройства.
Как было указано выше, недостатком прототипа являются снижение эффективности используемого алгоритма различения ЛЧМ сигналов из-за неизвестной начальной фазы входного ЛЧМ сигнала, влияние переходного процесса в фильтре автокоррелятора. Это приводит, к ошибкам при сравнении интервалов в блоке деления, так как первый интервал между импульсами нуль-переходов сигнала биений по выходу автокоррелятора может существенно отличаться от последующих.
Другим недостатком прототипа является отсутствие обнуления цифровых устройств (преобразователя интервал-код, первого и второго регистров) в момент прихода на вход устройства нового радиоимпульса, что приводит к возможности их срабатывания от случайных помех, например, по цепям питания, и в момент прихода нового радиоимпульса на вход различителя состояния цифровых устройств может отличаться от нулевого, а это также приводит к снижению эффективности используемого алгоритма различения ЛЧМ сигнала прототипа.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение указанных выше недостатков известного устройства.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности различения ЛЧМ сигналов, выраженное в исключении влияния на достоверность различения неизвестной начальной фазы воздействующего на вход устройства ЛЧМ сигнала, переходных процессов в фильтре автокоррелятора, срабатывания цифровых устройств от случайных помех при отсутствии сигнала на входе.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно включенные автокоррелятор, первый пороговый элемент, ключ, преобразователь интервал-код, первый регистр, блок деления, второй пороговый элемент, второй регистр, элемент совпадения, а также последовательно соединенные детектор огибающей, компаратор и одновибратор, причем выход ключа соединен с управляющими входами первого и второго регистров и блока деления, а выход преобразователя интервал-код соединен также со вторым входом блока деления, при этом соединенные между собой входы автокоррелятора и детектора огибающей являются входом устройства, введены последовательно включенные логическая дифференцирующая цепь, элемент ИЛИ, RS-триггер, а также линия задержки, два элемента И и инвертор, причем первый вход элемента И, выход которого является выходом устройства различения, соединен с выходом элемента совпадения, а его второй вход соединен с выходом компаратора и входом дифференцирующей цепи, при этом выход первого порогового элемента через линию задержки и второй элемент И подключен также ко второму входу RS-триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход одновибратора подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен также с обнуляющими входами первого и второго регистров, преобразователя интервал-код, а также через инвертор со вторым входом второго элемента И.
Таким образом, введение в устройство новых элементов и связей позволило получить новый эффект - повышение эффективности различения ЛЧМ сигналов, выраженное в повышении достоверности различения. Новые элементы (дифференцирующая цепь, элемент ИЛИ, RS-триггер, линия задержки, два элемента И, инвертор) и связи позволили исключить влияние на достоверность различения ЛЧМ сигналов неизвестной начальной фазы воздействующего на вход устройства сигнала, переходных процессов в фильтре автокоррелятора, срабатывания цифровых устройств от случайных помех при отсутствии сигнала на входе.
Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предложенного технического решения.
Использование предлагаемого устройства в станциях радиотехнической разведки и пассивных системах целеуказания позволяет улучшить качество решения задач селекции и идентификации сигналов повысить вероятность опознавания типа РЛС и его носителя.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство состоит из автокоррелятора 1, детектора огибающей 2, первого порогового элемента 3, компаратора 4, дифференцирующей цепи 5, одновибратора 6, линии задержки 7, элемента ИЛИ 8, инвертора 9, элемента И 10, RS-триггера 11, ключа 12, преобразователя интервал-код 13, первого регистра 14, блока деления 15, второго порогового элемента 16, второго регистра 17, элемента совпадения 18 и элемента И 19.
Автокоррелятор 1, первый пороговый элемент 3, ключ 12, преобразователь интервал-код 13, первый регистр 14, блок деления 15, второй пороговый элемент 16, второй регистр 17, элемент совпадения 18 и первый элемент И 19 соединены последовательно, причем выход элемента И 19 является выходом устройства. Выход ключа 12 соединен также с управляющими входами первого и второго регистров 14, 17 и блока деления 15, а выход преобразователя интервал-код 13 соединен также со вторым входом блока деления 15. Входы автокоррелятора 1 и детектора огибающей 2 соединены вместе и являются входом устройства различения. Выход детектора огибающей 2 подключен ко входу компаратора 4, выход которого соединен со вторым входом элемента И 19 и со входами дифференцирующей цепи 5 и одновибратора 6. Выходы дифференцирующей цепи 5 и одновибратора 6 подключены, соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 8, выход которого соединен со входом R RS-триггера 11, с обнуляющими входами первого и второго регистров 14, 17 и преобразователя интервал-код 13. Выход первого порогового элемента 3 через линию задержки 7 и элемент И 10 соединен со входом S RS-триггера 11, выход которого в свою очередь соединен с управляющим входом ключа 12. Выход элемента ИЛИ 8 подключен также через инвертор 9 ко второму входу элемента И 10.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства. Для наглядности воспользуемся эпюрами напряжений в различных точках блок-схемы, представленными на фиг. 2.
з
з
На вход устройства поступает сигнал с линейной частотой модуляцией. Зависимость частоты от времени сигнала представлена на эпюре фиг. 2, а. Сигнал биений по выходу автокоррелятора представляет собой гармоническое колебание с постоянной частотой и задержкой начала на время τ задержки в цепи автокоррелятора (фиг. 2, б). В отрезок времени, равный τ, вследствие переходных процессов в автокорреляторе, сигнал биений имеет, как правило, нерегулярный характер.
С выхода автокоррелятора 1 эти колебания поступают на вход порогового элемента 3, который в моменты перехода сигнала биений через нуль формирует короткие импульсы нуль-переходов (фиг. 2, в). Далее серия этих импульсов поступает на ключ 12, который управляется RS-триггером 11. О состояниях триггера будет сказано ниже.
С выхода ключа 12 импульсы нуль-переходов поступают на преобразователь интервал-код 13, после чего значения интервалов между соседними импульсами нуль-переходов последовательно записываются в первом регистре 14. В блоке деления 15 каждое последующее значение интервала сравнивается с предыдущими и испытывается на порог во втором пороговом элементе 16. Результат записывается последовательно во второй регистр 17 и поступает на элемент совпадения 18, который при наличии на его входе трех и более единиц подряд формирует признак приема ЛЧМ сигнала. При равенстве двух следующих интервалов блок деления 15 выдает "1", при неравенстве - "0". Управление регистрами 14, 17 блоком деления 15 осуществляется импульсами нуль-переходов с выхода ключа 12.
з
Как было отмечено выше, сигнал биений на отрезке времени равном 0÷τ носит нерегулярный характер вследствие переходных процессов в автокорреляторе. Но здесь возможны и одинаковые интервалы между несколькими соседними импульсами нуль-переходов, что приводит к ложному формированию признака приема ЛЧМ сигнала при воздействии на вход различителя сигнала с другим видом внутриимпульсной модуляции. Кроме этого, срабатывание цифровых устройств (преобразователя интервал-код, регистров) от возможных случайных помех при отсутствии сигнала на входе, также приводит к ложному формированию признака приема ЛЧМ сигнала, что снижает достоверность его различения. На достоверность различения влияет также неизвестность начальной фазы сигнала биений после окончания переходных процессов в автокорреляторе. Это приводит к тому, что временной интервал между первыми двумя импульсами нуль-переходов после окончания переходного процесса в автокорреляторе при воздействии на вход различителя ЛЧМ сигналов может сильно отличаться от последующих интервалов (фиг. 2, в).
Для устранения указанных недостатков служат дифференцирующая цепь 5, линия задержки 7, элемент ИЛИ 8, RS-триггер 11, инвертора 9, элементы И 10, 19.
При поступлении на вход устройства ЛЧМ сигнала детектор 2 выделяет огибающую входного сигнала, а компаратор 4, нормирует ее для согласования с уровнем цифровых устройств (фиг. 2, г). Строб с выхода компаратора 4 поступает на логическую дифференцирующую цепь 5, с выхода которой (фиг. 2, д) через элемент ИЛИ 8 передним фронтом он устанавливает RS-триггер в состояние, запрещающее прохождение импульсов нуль-переходов через ключ 12, а также обнуляет регистры 14, 17 и преобразователь интервал-код 13.
з
з
Длительность импульса по выходу дифференцирующей цепи равна τ. Этот импульс через инвертор 9 поступает также на вход элемента И 10 и дает запрет на прохождение импульсов нуль-переходов с выхода порогового элемента 3 через линию задержки 7, элемент И 10 на вход триггера 11. Через время, равное длительности импульса по выходу логической дифференцирующей цепи 5 (t=τ) запрет снимается и первый из серии импульсов нуль-переходов после окончания переходного процесса в автокорреляторе поступает через линию задержки 7 на вход триггера 11 и перебрасывает триггер. Длительность времени задержки линии 7 выбирается большие длительности импульса нуль-перехода, поэтому триггер 11 перебросится и откроет ключ 12 только по окончании первого из этой серии импульсов (фиг. 2, е). Вследствие этого первый импульс нуль-перехода после окончания переходных процессов в автокорреляторе 1 на устройство формирования признака приема ЛЧМ сигнала (преобразователь интервал-код 13, регистра 14, 17, блок деления 15, пороговый элемент 16, элемент совпадения 18) не пройдет.
Последующие же импульсы будут проходить до момента времени, когда триггер 11 вновь перейдет в другое состояние. Эти импульсы будут обрабатываться в устройстве формирования признака приема ЛЧМ сигнала. Таким образом, время переходного процесса в автокорреляторе и первый случайный интервал между импульсами нуль-переходов сигнала биений после окончания переходного процесса исключаются из обработки и не влияют на результаты сравнения (фиг. 2, ж).
Строб с выхода компаратора 4 разрешает также выдачу признака приема ЛЧМ сигнала на выход различителя через элемент И 19. То есть началом строба все цифровые устройства различителя обнуляются и их состояние до прихода сигнала не приведут к ложному формированию признака приема ЛЧМ сигнала, так как при отсутствии сигнала признак приема на выход устройства не поступает.
После окончания входного сигнала задним фронтом строба по выходу компаратора 4 запускается одновибратор 6, который через элемент ИЛИ 8 вновь устанавливает триггер 11 в состояние, запрещающее прохождение сигналов через ключ 12, а также обнуляет все цифровые устройства.
При обработке фазоманипулированных и других видов сигналов временное расстояние между нуль-переходами сигнала биений по выходу автокоррелятора не одинаковое и последовательность трех и более единиц подряд по выходу блока деления 15 будет отсутствовать. Устройство не формирует признак приема ЛЧМ сигнала.
Все узлы предлагаемого устройства выполнены по известным типовым схемам современной цифровой техники.
Использование предлагаемого устройства в станциях радиотехнической разведки и пассивных системах целеуказания позволяет улучшить качество решения задач селекции и идентификации сигналов, повысить вероятность опознавания типа РЛС и его носителя.