Спосіб і пристрій визначення робочої сітки частот системи звязку із стрибкоподібною зміною частоти

Запропонований винахід відноситься до галузі радіотехніки і може бути використаний для визначення несучої часто ти випромінюваного сигналу з стрибкоподібною зміною частоти. Відомо, що існує спосіб і пристрій визначення несучої частоти сигналу [Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки, М.: Советское радио,1988г., с.409], які створені на основі багатоканального матричного приймача. Недоліком даного способу і пристрою являється складність його реалізації і низька точність, яка визначається смугою пропускання Фільтрів кінцевого стовпця фільтрів приймача. Найбільш близькими до запропонованого способу і пристрою являється спосіб і пристрій перетворювач частоти С Кантор Л.Я. Методы повышения помехозащищенности приема 4M сигналов, М.: Связь, 1967г.; А.с. СССР №187037 Преобразователь частоты, авторов Гусятинский И.А., Лушин В.П. и др. от 24.03.65г.], які вибрані за прототип, а пристрій якого приведено на фіг.2. Спосіб перетворення частоти включає розділення вхідного сигналу на дві частини, першу частину сигналу зміщують по частоті на частоту гетеродину Wг І задержують на сталу часу t01 , після чого перемножують з другою частиною сигналу; із сигналу, одержаного в результаті перемножування, на частоті Wг виділяють інформаційний сигнал, який обмежують по рівню, а потім піддають фазовому детектуванню, при якому опорним сигналом служить сигнал гетеродина частотою Wг, задержаний в часі на сталу величину t 02, в результаті фазового детектування виділяють інформаційний сигнал. До пристрою визначення несучої частоти сигналу входить змішувач, сигнальний вхід якого являється входом пристрою ;гетеродинний вхід змішувача з'єднаний з виходом гетеродина; перемножувач, перший вхід якого з'єднаний з сигнальним входом змішувача, а другий вхід з'єднаний з виходом змішувача через першу лінію задержки, вихід перемножувача з'єднаний з першим входом фазового детектора через послідовно ввімкнені вузькосмуговий смуговий фільтр, обмежувач; другий вхід фазового детектора з'єднаний через другу лінію задержки з виходом гетеродина. Недоліком даного способу і пристрою являється те, що вони не дозволяють одержать достовірну інформацію про значення несучої частоти вхідного сигналу з двох причин: при величині сигналу нижче порогового рівня на виході обмежувача, ви хідний сигнал фазового детектора буде містити інформацію, яка не відповідає частоті вхідного сигналу; вихідний сигнал фазового детектора являє собою сигнал, в якому міститься інформаційне повідомлення. В основу винаходу покладена задача створення способу і пристрою визначення несучої частоти випромінюваного сигналу із стрибкоподібною зміною частоти за псевдовипадковим законом. Вказаний технічний результат досягається за рахунок того, що в способі визначення робочої сітки частот системи ввязку із стрибкоподібною зміною частоти вхідний сигнал із стрибкоподібно змінюваною робочою частотою Wс, яка знаходиться в діапазоні частот DW, розгалужують на три частини, в перший частині сигнал зміщують по частоті на частоту гетеродина Wг1 і задержують на сталу часу t 01, одержаний сигнал перемножують з другою частиною сигналу, після чого на частоті Wг1 виділяють сигнал гармонійної згортки U1; відрізняється тим, що з третьою частиною сигналу, який знаходиться в смузі частот DW, здійснюють перетворення по частоті з допомогою сигналу гетеродину Wг, який змінюється за лінійним законом від Wнг до Wкг з моменту виділення сигналу U1 з постійною швидкістю V [МГц/сек.], після чого на проміжній частоті Wпро і в смузі частот DWс, яка рівняється ширині спектра оброблюваного сигналу, виділяють сигнал U2,розгалужують на дві частини, одну частину сигналу U2 зміщують по частоті на Wг2 і задержують на час t02, після чого перемножують з другою частиною сигналу U2, в результаті на частоті Wг2 виділяють гармонійний сигнал згортки U3; фіксуючи початковий час tн появи сигналу U1 по якому здійснюється початок протягу частоти сигналу гетеродина Wг за лінійним законом, а також початковий tн1 і кінцевий tк1 час появи сигналу U3, після чого обчислюють значення частоти вхідного сигналу за формулою: [(Wнн- Wкк)× t ]' × V × [1 / 2 × (tн1 + tк1) - tн] + Wппр Wc - Wнн + Wнн - Wкк Пристрій визначення робочої сітки частот системи зв’язку із стрибкоподібною зміною частоти складається з послідовно ввімкнених першого змішувача, сигнальний вхід якого є входом пристрою, першої лінії задержки, першого перемножувача, перший вхід якого з'єднаний з виходом першої лінії задержки, другого смугового фільтра; другий вхід першого перемножувача з'єднаний із входом пристрою; першого гетеродина, вхід якого з'єднаний з гетеродинним входом першого змішувача, др угої лінії задержки, першого детектора, відрізняється тим, що в нього введені другий змішувач, сигнальний вхід якого з'єднаний із входом пристрою, а гетеродинний вхід з генератором, керованим напругою, ви хід другого змішувача через перший смуговий фільтр з'єднаний з сигнальним входом третього змішувача і першим входом другого перемножувача; вихід третього змішувача через другу лінію задержки з'єднаний з другим входом другого перемножувача; гетеродинний вхід третього змішувача з'єднаний з виходом другого гетеродина; вихід другого перемножувача через третій смуговий фільтр, другий детектор з'єднаній з третім компаратором, вихід якого з'єднаний з блоком цифрової обробки; генератор лінійно змінюваної напруги, вихід якого з'єднаний з входом керування, керованого напругою генератора, і другім компаратором, вихід якого з'єднаний із входом установки генератора лінійно змінюваної напруги в початковий стан і другим входом блоку логічної обробки, вихід другого смугового фільтра з'єднаний через перший детектор і перший компаратор з першим входом блоку логічної обробки, вихід якого з'єднаний із входом запуску генератора лінійно змінюваної напруги і з другим входом блоку цифрової обробки. Порівняний аналіз з прототипом показує, що запропонований спосіб ґрунтується на перетворенні вхідного сигналу частотою Wс, який знаходиться в смузі частот DW,e допомогою сигналу, частота якого Wг змінюється по лінійному закону з постійною швидкістю V;виділенні перетвореного сигналу на фіксованій частоті Wпpo в смузі частот DWс, рівній ширині спектра вхідного сигналу, з послідуючою його автокореляційною згорткою на частоті Wг2, виділенні сигналу згортки частотою Wг2 і фіксацією початкового tн1 і кінцевого tк1 часу його появи. Запропонований пристрій відрізняється наявністю нових функціональних вузлів і зв'язками між ними, тобто додатково введені: другий та третій змішувачі, генератор, керований напругою, генератор лінійно змінюваної напруги, перший та третій смугові фільтри, другий гетеродин, другий перемножувач, перший, другий та третій компаратори, другий детектор, блок логічної обробки та блок цифрової обробки. Таким чином,запропонований спосіб і пристрій відповідають критерію на винахід " Новизна ". Проведений аналіз технічних рішень показав, що спосіб і пристрій із схожою сукупністю ознаків відсутні, таким чином, запропонований спосіб і пристрій визначення несучої робочої сітки частот системи зв’язку із стрибкоподібною зміною частоти відповідають критерію "Винахідницький рівень". На фіг.1 приведена структурная схема запропонованого пристрою, де: 1 - перший змішувач; 2 - гетеродин; 3 - генератор, керований напругою; 4 - другий змішувач; 5 - перша лінія задержки; 6 - перший смуговий фільтр; 7 - перший перемножувач; 8 - третій змішувач; 9 - другий гетеродин; 10 - другий смуго вий фільтр; 11 - друга лінія задержки; 12 - перший детектор; 13 - другий перемножувач; 14 - генератор лінійно змінюваної напруги; 15 - перший компаратор; 16 - третій смуговий фільтр; 17 - блок логічної обробки; 18 - другий компаратор; 19 - другий детектор; 20 - третій компаратор; 21 - блок цифрової обробки. На фіг.2 приведена структурна схема прототипу, де: 1 - змішувач; 2 - гетеродин; 3 - перша лінія задержки; 4 - перемножувач; 5 - смуговий фільтр; 6 - друга лінія задержки; 7 - обмежувач; 8 - фазовий детектор. На фіг.3 приведена опрощена схема блоку логічної обробки; На фіг.4а і фіг.4б приведені можливі варіанти побудови генератора, керованого напругою, де на фіг.4а 1 - опорний генератор; 2 - перший подільник частоти; 3 - імпульсний частотно-фазовий детектор; 4 - другий подільник частоти; 5 - суматор; 6 - генератор, керовоний напругою. на фіг.4б 1 - компаратор; 2 - трігер (виконаний за схемою ввімкнення подільника на 2); 3,4 і 7,8 - ключі; 5 і 6 - синхронізуючий генератор, виконаний на основі кола імпульсно-фазовоі автопідстроювання за схемою, приведеною на фіг.4а. Розглянемо принцип обробки сигналу в запропонованому способі визначення робочої сітки частот системи звязку із стрибкоподібною зміною частоти. Вважаємо, що вхідний сигнал Uci(t) являє собою деякий радіоімпульс або радіоімпульону послідовність амплітудою A(t), з вн утріімпульсною кутовою модуляцією (наприклад, сигнал з внутріімпульсною квадратурною фазовою маніпуляцією [Зарубежная радиоэлектроника, 199 r., N ,с.], несуча частота сигналу Wсi змінюється стрибкоподібно в деякій смузі частот DW від імпульсу до імпульсу по любому закону, включаючи і псевдовипадкову послідовність. Такий сигнал буде описуватись виразом Uci(t) - A(t)×Cos[Wci×t + b×x(t)], де b - індекс модуляції; x(t) - модулююча функція. Вхідний сигнал розгалужують на три частини Uci1(t) - 1/3×Uci(t); Uci2(t) - 1/3×Uci(t); Uci3(t) - 1/3×Uci(t). Першу частину Uci1(t) зміщують по частоті на частоту гетеродина Wг1 задержують на сталу часу t01 , тобто одержують Uс1(t) - 1/3×А(t)×Cos[(Wci-Wг1)×(t-t 01)+b×x(t-t 01)] Одержаний сигнал Uc1(t) перемножують з другою частиною сигналу Uci2(t), після чого на частоті Wг1 виділяють сигнал U1(t) - B(t)×Cos[Wг×t + b¢×x(t) + j1 ] де b¢ - заново сформований індекс модуляції; j1 - деяка початкова фаза сигналу U1 (t); B(t) - амлітуда сформованого сигналу. Оскільки в сигналі U1(t) індекс модуляції b¢®0,то заново сформований сигнал U1(t) являє собою гармонійний сигнал. Над третьою частиною сигналу Uci3(t) здійснюють перетворення з допомогою сигналу гетеродину,частота якого періодично змінюється по лінійному закону від Wгн до Wгк Uг(t) - Uг×Cos[(Wгн + 2pSy×G(t))×t], де t-t-n×T G(t-n×T ) - пилкуната функція часу з розмірністью [Вольт/сек.]; Т - період слідування; n – 0, 1, 2, 3....... Sy - деяка стала, яка визначає швидкість зміни частоти і має розмірність [МГц/Вольт]. В результаті маємо U2(t) - 1/3×A(t)×Uг×Cos[(Wсi - Wгн - 2pSy×G(t) +b×x(t))×t] де Sy×G(t) - V - швидкість зміни частоти, яка має розмірність МГц/cек. Таким чином, в результаті такого перетворення спектр вихідного сигналу буде лінійно переміщуваться в певній смузі частот. При проходженні цим сигналом смуги частот Wnpo±1/2×DWc (DWc - рівняється ширині спектра сигналу) відбувається його виділення і розгалуження на дві частини U¢a(t) і U"a(t), першу частину сигналу зміщують по частоті на Wг2 і задержують на час t02 одержуємо U’а(t) – U(t)×Cos[(Wсi - Wгн - Sy×G(t)2pWг2)×(t- t 02)+b×x(t- t02)] після чого, перемножують з другою частиною сигналу U’’a(t), одержуємо Ua(t) - B(t)×Cos[(Wг2×t +b’’×x(t)+j2 ] де B(t) - амплітуда сигналу;, b’’ - індекс модуляції, сформованого сигналу на частоті Wг2. j2 - деяка початкова фаза сигналу Uа(t); Час дії сигналу Ua(t) визначається часом знаходження його спектра в смузі частот Wnpo ±1/2×DWc. Оскільки в сигналі Ua(t) індекс модуляції b’’®0 ,то цей сигнал буде зображать собою гармонійний сигнал. Фіксується початковий час ін формування сигналу U1(t) цього ж моменту часу починається протяг частоти Wг сигналу гетеродина по лінійному закону від Wгн до Wгк з постійною швидкістю V [МГц/оек.]. При формуванні сигналу Ua(t) фіксується початковий час його появи tн1 і кінцевий – tк1. Зa одержаними даними tн, tн1, tк1 і заданими даними V, Wпpo, Wнг і Wкг визначається частота вхідного сигналу по формулі [(Wнн- Wкк)× t ]' × V × [1 / 2 × (tн1 + tк1) - tн] + Wппр Wc - Wнн + Wнн - Wкк Пристрій працює таким чином: вхідний сигнал Uci(t) поступає на вхід пристрою і розгалужується на три частини Uci1(t) - Uci2(t) - Uci3(t) - 1/3×Uci(t) Перша частина сигналу Uoi1(t) зміщується по частоті першим змішувачем 1 на частоту Wг1 ге теродина 2, після цього сигнал задержується першою 5 лінією задержки на сталу часу t01, одержуєм сигнал Uc1(t), який поступає на перший вхід першого 7 перемножувача, на його другий вхід поступає друга частина вхідного сигналу, тобто Uci2(t). B результаті перемножування сигналів першим перемножувачем, на його виході другим 10 смуговим фільтром виділяється гармонійний сигнал U1t) автокореляційної згортки на частоті Мг1,який після детектування першим 12 детектором поступає на вхід першого 15 компаратора. При перевищенні вихідним сигналом детектора 12 деякого порогового рівня, компаратор 15 спрацьовує, на його виході з'являється імпульс, який поступає на перший вхід блоку 17 логічної обробки (БЛО, спрощена схема якого приведена на фіг.3). Під дією цього імпульсу на виході блоку 17 БЛО встановлюється лог.1,яка поступає на перший вхід генератора 14 лінійно змінюваної напруги (ГЛЗН), і також поступає на перший вхід блоку 21 цифрової обробки, в якому фіксується початковий час tн запуску генератора 14 ГЛЗН. Під дією імпульсу по першому входу ГЛЗН 14 на його виході формується напруга, яка змінюється за лінійним законом. З виходу ГЛЗН 14 сигнал поступає одночасно на вхід керування генератора З керованого напругою і др угий 18 компаратор (на фіг.4а і фіг.4б показано можливі варіанти такого генератора. Варіант а) виконується, коли скважність стрибкоподібно змінюваного вхідного сигналу більша 2, варіант б) - коли скважність стрибкоподібно змінюваного вхідного сигнал менша або дорівнює 2 ). При досягненні лінійно змінюваною напругою деякого гаданого порогового рівня, компаратор 18 спрацьовує і на його виході формується імпульс, який поступає одночасно на другі входи блоку 17 БЛО і ГЛЗН 14. Під дією цього імпульсу блок 17 БЛО і ГЛЗН 14 встановлюється в початковий стан, при якому на виході блока ЕЛО 17 встановлюється напруга лог. 0, а на ви ході ГЛЗН 17 встановлюється напруга початкового рівеня. Під дією лінійно змінюваної напруги з виходу генератора 14 ГЛЗН частота Wг керованого напругою генератора 3 змінюється за лінійним законом від Wнг до Wкг з постійною швидкістю пєрестроювання V[МГц/сек.]. Ви хідний сигнал Uг(t) генератора З УГ поступає на гетеродинний вхід другого 4 змішувача, под дією якого третя частина вхідного сигналу Uci3(t) перетворюється по частоті другим 4 змішувачем, на ви ході якого утворюється сигнал U2(t),частота якого Wпpo-Wсi-Wг також змінюється за лінійним законом. Спектр сигналу U2(t),переміщується по частоті і на деякий час попадає в смугу часто т Wпpo±1/2DWc, нa яку настроєний перший 6 смуговий фільтр, виділяється на виході цього фільтра. З виходу см угового фільтра 6 сигнал розгалужується на дві частини, перша частина поступає на сигнальний вхід третього 8 змішувача, до гетеродинного входу якого ввімкнений другий 9 гетеродин, частота якого Wг2. Вихідний сигнал змішувача 8 задержується на сталу часу другою 11 лінією задержки,в результаті одержуємо сигнал Uа(t). З ви ходу др угої 11 лінії задержки сигнал Uа(t.) поступає на перший вхід другого із перемножувача, на другий вхід якого поступає, сигнал з виходу першого 6 смугового фільтра. В результаті перемножування вхідних сигналів на виході другого 13 перемножувача третім 16 смуговим фільтром на частоті Wг2 виділяється сигнал Uа(t),який являє собою сигнал гармонійної згортки і який, пройдучи другий детектор 19,поступає в третій 20 компаратор. При перевищенні вихідним сигналом детектора 19 деякого порогового значення компаратор 20 спрацьовує і на його виході встановлюється лог. 1, яка існує час, близький до часу існування сигналу на ви ході першого 5 смугового фільтра. Сигнал лог. 1 з виходу третього 20 компаратора поступає, на другий вхід блока 21 що, в якому по моментові появи і закінчення сигналу лог. 1 на ви ході третього 19 компаратора фіксується відповідно його початковий tн1 і кінцевий tк1 час. В блоці 21 БЦО за певними tн, tн1, tк1 і заданими V, Wпpo, Wнг, Wкг визначають частоту вхідного сигналу.