Некогерентний виявник радіосигналів в шумах

Некогерентний виявник радіосигналів в шумах, включаючий некогерентний гетеродин, перший і другий змішувачі частот, перший і другий фільтри проміжної частоти, аналого-цифровий перетворювач, перші входи згаданих змішувачів з'єднані з входом сигналу, другий вхід першого змішувача з'єднаний з виходом гетеродину через пристрій зсуву фази на 90°, другий вхід др угого змішувача з'єднаний також з виходом гетеродину, виходи першого і другого змішувачів з'єднані з входами першого і другого фільтрів проміжної частоти відповідно, відрізняється тим, що в схему включено перший і другий компаратори напруг, логічна схема "виключаюча ИЛИ", лічильник-дільник на 2n, N - розрядний накопичуючий сумматор, m-роз A (54) НЕКОГЕРЕНТНИЙ ВИЯВНИК РАДІОСИГНАЛІВ В ШУМАХ 36305 другий фільтри проміжної частоти, аналогоцифровий перетворювач, [2]. В класичній схемі некогерентного виявника [3] синфазна І та квадратурна Q компоненти сигнала утворюються в результаті перетворення частоти, при якому сигнал гетеродину для одного з змішувачів зсовує по фазі на 900 відносно другої. Кожна з цих компонент потім зводиться до квадрату. Недоліком прототипа є похибки нелінійних аналогових перетворень типа зведення до квадрату та видобуток кореня, що викликані тим, що будь-які електрорадіоелементи з нелінійними характеристиками при перетворенні вхідного радіосигналу утворюють на виході побічні гармоніки. Для усереднення цих недоліків, знижуючих ефективність виявлення в цифрових радіоприй-мальних пристроях після оцифровки миттєво вибіркових значень І та Q всі нелінійні операції згідно з формою (1) виконуються програмне мікропроцесорним блоком приймача. Недоліком програмної реалізації такого виявника є обмежена швидкодія. Метою цього винаходу є розробка приладу, що апаратно реалізує точний алгоритм без виконання нелінійних операцій (зведення до квадрату, видобуток кореня і т. і.), що обмежують точність (при аналоговій реалізації) та швидкодію (при програмній реалізації). Мета досягається тим, що Аі в формулі (1) Ai = I 2 = I і і в момент ti, для якого Q(ti)=0. АЦП використовується тільки в одному каналі (байдуже в якому), а другий канал формує моменти ti, при яких інша компонента (проекція) проходить через нуль (фіг. 2). В зв'язку з тим, що кожна проекція проходить через нуль двічі за один обіг вектора А, бажано фіксувати ії ортогональну компоненту при кожному перетині нуля. Очевидно, що цим моментам відповідають як передній, так і задний фронти імпульса, що формується компаратором напруг, а АЦП тактується одним із них (або переднім, або заднім). З метою використання обох перетинів нуля для тактування АЦП, в схему доданий другий компаратор напруг, а виходи цих компараторів через схему "що виключає ИЛИ" підключені до тактового входу АЦП. Усредненя вибірки Аі=іі (Qi=0) відповідно до формули A= 1 n å A. n 1 і Здійснюється апаратно за рахунок того, що з N-розрядного накопичуючого суматора в компаратор чисел для порівняння з порогом подаються тільки m=N-n старших розрядів (молодші відкидаються). Функціональна схема приладу приведена на фіг. 1, де 1, 3 - перший та другий змішувачі частот; 2 - фазозсовуючий ланцюг; 4 -некогерентний гетеродин; 5, 6 - перший та другий фільтри проміжної частоти; 7 - АЦП; 8, 10 - перший та др угий компаратори напруг, 9 - ло гічна схема “виключаюча ИЛИ", 11 - лічильник-дільник на 2n, 12 - N-розрядний накопичуючий суматор, 13 - третій компаратор чисел; 14 - регістр. Прилад працює наступним чином. Вхідний сигнал (у суміші з шумом) надходить на сигнальні входи дво х однакових змішувачів частот (1,3). На гетеродинний вхід змішувача 3 подається безпосередньо від некогерентного гетеродинну 4, а на гетеродинний вхід іншого змішувача 1 через фазозсовуючий ланцюг 2 на 90 градусів. Із виходів цих змішувачів необхідна проміжна частота (різнісна або сумарна) виділяється блоками ФПЧ (5, 6) в кожному і квадратурних каналів (при необхідності в них здійснюється підсилення проміжних частот). З ви ходу ФПЧ (5) сигнал поступає одночасно на сигнальний вхід АЦП. Із виходу ФПЧ (6) - тільки па інвертуючий вхід компаратора (10). Інвертуючі входи цих компараторов з'єднані з нульовим потенціалом. Виходи компараторов через схему “виключаюча ИЛИ" (9) з'єднані з тактовим входом АЦП. На виході схеми присутній квазімеандр подвійної проміжної частоти. тактування АЦП (зняття відліків) здійснюється двічі за період сигналу - один раз при його позитивній напівхвилі, другий раз - при від'ємній. Ідеальне некогерентне детектування реалізується тим, що на вхід накопичуючого суматора 12 подається число з виходу АЦП без знакового розряду (модуль оцінки зашумленої амплітуди). Накопичуючий суматор 12 здійснює усереднення вибірки відповідно до формули. формується як I = I в момент часу tі, коли Q(ti)=0. Згідно з рисунком (фіг.2) видно, що І(t) і Q(t) є проекцією вектора А(t) на вісь прямокутної системи координат (фазової площини). Вектор А (t) обертається в цій площині з частотою сигналу проміжної частоти. Очевидно, що І і Q можна поміняти місцями. Суттєвість приладу перед прототипом досягаються за рахунок того, що в прилад включено перший і другий компаратори напруг, логічна схема "виключаюча ИЛИ", лічильник-дільник на 2n, Nрозрядний накопичуючий сумматор, m-розрядний компаратор чисел і m-розрядний регістр, вихід одного із фільтрів проміжної частоти з'єднаний з сигнальним входом аналого-цифрового перетворювача і неінвертуючим входом першого компаратора напруг, вихід др угого фільтру з'єднаний із неінвертуючим входом другого компаратора напруг, інвертуючі входи згаданих компараторів з'єднані з нульовим потенціалом, виходи першого і другого компараторів з'єднані з першим і другим входами логічної схеми "виключаюча ИЛИ", вихід згаданої схеми з'єднаний з тактовим входом аналого-цифрового перетворювача і з входом лічильникадільника на 2n, шина цифрового виходу аналогоцифрового перетворювача без знакового розряду з'єднана з входом N-розрядного накопичуючого суматора, виходи m=N-n вихідних старших розрядів накопичуючого суматора з'єднані з входом mрозрядного компаратора чисел, другий вхід згаданого компаратора чисел з'єднаний з виходом mрозрядного регістру, в який записано двоїчний код порога, керуючий вхід згаданого компаратора чисел з'єднаний з виходом лічильника-дільника на 2n. В запропонованій схемі апаратно реалізується точний алгоритм: 2 2 36305 Розрядність суматора 12 N визначається з умови непереповнення його при сумуванні 2n відліків вибірки з АЦП, де n число періодів проміжної частоти сигналу. Усереднення яких забезпечує відкриття сигналу з заданими імовірностями пропуска (ложноє тривоги). Власне операція усереднення з округленням (ділення накопиченої суми на число слагаємих - в приладі, що запропонований 2n) здійснюється зкиданням n+1 молодших розрядів накопичуючого суматора і порівняння N-n-1 розрядів, що залиши лися з m розрядним кодом порога рішення з регістру 13 в компараторі чисел 12 по сигналу з дільника 10 на 2n. Джерела інформації. 1. Каталог-проспект фірми Gee Plessey, PRELIMIN AR Y INFORMATION, DS3884-1,0, PYTH AGORAS PROCESSOR - PDSP16330/A/B, СІ45-146. 2. Радиоприемные устройства / под. ред. проф. А.П. Жуковского. - M.: Высшая школа, 1989. 3. Бортовые устройства сп утниковой радионавигации / И.В. Кудрявцев, И.Н. Мищенко, А.И. Волынкин. - M.: Транспорт, 1988. 3 Фіг. 1 36305 4 36305 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5