Пристрій для розділення радіоімпульсних сигналів по несучій частоті

Пристрій для розділення радіоімпульсних сигналів по несучій частоті, який має чотири одиночних резонансних контури, фазоінвертор, суматори, амплітудні детектори, подільник напруги і елемент різниці, перший вхід якого через перший амплітуд C2 1 3 79995 розділу імпульсних сигналів по несучій частоті в цих пристроях ви ходить значно нижчою заданої. Ймовірність прийняття рішення про те, що несуча частота сигналу fн знаходиться в смузі радіофільтра, тоді як в дійсності має місце значне відхилення fн порівняно з цією смугою, в таких умовах є дуже великою. Отже недоліком пристрою з ТРЛ є низька достовірність розділу по несучій частоті радіоімпульсних сигналів з невідомими в місці радіоприйому рівнем потужності та значенням несучої частоти. Зниження точності розділу по частоті еквівалентно погіршенню частотної вибірковості пристрою. В умовах низької точності неминуча обробка сигналів при великих відхиленнях по частоті порівняно з заданою робочою смугою пропускання. Оскільки відгук радіофільтрів при відхиленні значно перекручений у порівнянні з діючим сигналом, то надалі обробка таких відгуків приводить до груби х помилок поділу прийнятих сигналів по всій сукупності параметрів. Для вирішення задачі розділення цих сигналів з точністю до заданої смуги використовуються пристрої, які називаються детекторамидискримінаторами [див. Никитенко В.И. Известия ВУЗов СССР. Радиотехника, №5,1958, с.527; Долгополов Ю.А. Электросвязь, №1, 1972, с.67]. Детектори-дискримінатори містять з'єднані входами фільтр смуги приймання і фільтр смуги компенсації. Смуги пропускання цих фільтрів стикуються, і лише частково перекриваються по частоті. Ви ходи фільтрів через детектор підключені до входів схеми вираховування (різниці). В результаті амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) детектор-дискримінатора є двополярною, що зводить задачу розділення вхідних радіоімпульсів по частоті до задачі селекції вихідних відеоімпульсів по полярності. В пристроях детекторів дискримінаторів відсутня можливість окремого регулювання параметрів основного (робочого) і компенсаційного каналів. Зміна ширини смуги пропускання компенсаційного каналу, або коефіцієнта передачі сигналів, діючих в цій смузі, в цих пристроях спричиняє небажані зміни аналогічних параметрів основного каналу. Крім цього, на виходах детекторівдискримінаторів виділяється лише інформація яка закладена в параметри обгинаючої радіоімпульса. Що стосується інформації, утримуваної в високочастотному заповнені радіоімпульсу, то вона повністю губиться, чим істотно звужуються функціональні можливості розглянутих пристроїв. Крім того, суттєвим недоліком цих пристроїв є низька вірогідність розділення сигналів, що перекриваються в часі впливу. Підвищити вірогідність поділу у даному випадку можливо шляхом звуження смуг пропускання компенсаційного каналу, але так, щоб параметри основного каналу залишались незмінними. Таку задачу вирішує пристрій, описаний в [Авт.св. СРСР №1240316, Кл. Η03Η7/02,1984p. (патент України №13571,1997p.)]. У ньому зміна ширини смуги пропускання практично не впливає на параметри основної робочої характеристики. Цей пристрій по технічній 4 суті найбільш близький до пристрою, що заявляється. Використаємо його як прототип. Прототип містить чотири одиночних резонансних контура, фазоінвертор, три суматора, три амплітудних детектора, елемент різниці, дільник напруги, підсумовуючий елемент. Вхід першого резонансного контура, вхід фазоінвертора і вхід третього резонансного контура об'єднані і підключені до входу пристрою. Вихід фазоінвертора через другий резонансний контур підключений до одного із входів першого і другого суматорів, другий вхід першого суматора з'єднаний з виходом першого резонансного контура, а другий вхід другого суматору підключений до виходу третього резонансного контура. Вихід першого суматора з'єднаний з входом першого детектора, а вихід другого суматора підключено до входу другого детектора. Вхід четвертого резонансного контура з'єднаний з виходом фазоінвертора, а вихід цього контура через послідовно з'єднані між собою третій суматор, амплітудний детектор, підсумовуючий елемент і дільник напруги підключено до першого входу елемента різниці. Другий вхід елемента різниці з'єднаний з виходом другого амплітудного детектора. Вихід першого амплітудного детектора підключено до другого входу підсумовуючого елемента, а вихід третього резонансного контур у підключено до другого входу третього суматора. Вихід елемента різниці є виходом пристрою. Формування двополярної результуючої характеристики в прототипі досягається шляхом вирахування складених і зменшених по амплітуді АЧХ першого і третього суматорів із АЧХ др уго го суматора. Ця характеристика, як і в детекторахдискримінаторах перетинає вісь частот в вдвох точках, якими обмежується смуга поділу сигналів по частоті. Цей позитивний ефект прототипа ще більше підсилюється незалежним звуженням смуги пропускання АЧХ компенсаційного каналу, оскільки при цьому зменшується ймовірність перекриття в часі сигналів, діючих в основній і компенсаційній смугах пристрою, а також збільшується відношення сигнал-шум на виході. Разом з тим, збільшення коефіцієнта передачі пристрою в цілому, вимагає зменшення коефіцієнта передачі дільника напруги. Оскільки сформовані на виходах суматорів АЧХ практично однакові як по формі, так і по ослабленню сигналів при розстройці по частоті, то зменшення коефіцієнта передачі дільника приводить до утворення додаткових перетинань результуючою АЧХ вісі частот. При високих рівнях вхідних сигналів в області цих перетинань утворюються "помилкові" смуги прийому, що еквівалентно зниженню вірогідності поділу цих сигналів по частоті. Останнє посилюється також наявністю в каналі компенсації двох амплітудних детекторів, завдяки існуючого на практиці розходження їх по коефіцієнтові передачі. Крім цього, пристрій - прототип руйнує внутрішньоімпульсну структур у сигнала, тобто не зберігає інформацію, закладену в високочастотне заповнення радіоімпульса, наприклад, шляхом фазової, чи частотної модуляції. 5 79995 Таким чином, недоліком прототипа являється низька вірогідність поділу сигналів по частоті при зменшенні коефіцієнта передачі каналу компенсації і руйнування інформації, закладеної в високочастотнім заповненні радіоімпульса. Метою даного винаходу є підвищення вірогідності поділу радіоімпульсів по частоті при збереженні їх високочастотного заповнення. Поставлена мета досягається тим, що в відомому пристрої, що містить у собі чотири одиночних резонансних контура, фазоінвертор, суматори, амплітудні детектори, дільник напруги і елемент різниці, перший вхід якого через амплітудний детектор з'єднаний з виходом суматора, а другий вхід елемента різниці підключено до виходу дільника напруги, вхід фазоінвертора, вхід першого і вхід третього резонансних контурів з'єднані в загальну точку, що є входом пристрою, вихід фазоінвертора через другий резонансний контур підключений до одного із входів суматора, другий вхід якого з'єднаний з виходом третього резонансного контура, а вихід першого резонансного контура підключений до першого входу др угого суматора, введені елемент затримки, ключі і пороговий елемент. Вхід пристрою через четвертий резонансний контур підключений до другого входу другого суматора, вихід якого через амплітудний детектор з'єднаний з входом дільника напруги, вихід суматора через елемент затримки і сигнальний вхід ключа підключений до виходу пристрою, а ви хід елемента різниці через пороговий елемент підключено до управляючого входу ключа. Авторам невідомі пристрої, які володіють ознаками, подібними з відмінними прикметами пропонованого технічного рішення. Суть винаходу пояснюється блок-схемою пристрою, поданою на Фіг.1. На Фіг.2 зображені частотні характеристики, що пояснюють графічно принцип роботи пропонованого пристрою. На Фіг.2 зазначено: 15, 16 - фазові характеристики другого і третього контурів з врахуванням фазового інвертування; 17 - характеристика модуля різниці фазових зрушень (зсувів) сигналів на входах суматора; 18, 19, 20, 21 - АЧХ відповідно першого, другого, третього і четвертого контурів; 22 - АЧХ на ви ході суматора; 23 - АЧХ на ви ході елемента різниці (результуюча АЧХ пристрою) f01 , f02, f03, f 04 - резонансні частоти першого, другого, третього і четвертого контурів відповідно; fS - центральна частота АЧХ на виході суматора; f1, f 2 - точки перетинання результуючої АЧХ вісі частот; DFo - смуга пропускання основного канапу на нульовому рівні; DFк - половина смуги пропускання компенсаційного каналу. Пристрій розділу радіоімпульсних сигналів по несучій частоті Фіг.1, складається із першого резонансного контура 1, фазоінвертора 2, третього резонансного контуру 3, четвертого резонансного 6 контуру 4, другого резонансного контуру 5, суматора 6, другого суматора 7, амплітудних детекторів 8, 9, елемента затримки 10, елемента різниці 11, дільника напруги 12, ключа 13 і порогового елемента 14. Перший вхід елемента різниці 11 через амплітудний детектор 8 з'єднаний з виходом суматора 6, а другий вхід елемента різниці 11 підключений до виходу дільника напруги 12. Вхід фазоінвертора 2, вхід першого 1 і вхід третього 3 резонансних контурів з'єднані в загальну точку, що є входом пристрою. Вихід фазоінвертора 2 через другий резонансний контур 5 підключено до одного із входів суматора 6, другій вхід якого з'єднаний з виходом третього резонансного контура 3, а вихід першого резонансного контура 1 підключено до першого входу суматора 7. Вхід пристрою через четвертий резонансний контур 4 підключено до другого входу суматора 7, ви хід якого через амплітудний детектор 9 з'єднаний з входом дільника напруги 12. Вихід суматора 6 через елемент затримки 10 і сигнальний вхід ключа 13 підключено до виходу пристрою, а вихід елемента різниці 11 через пороговий елемент 14 підключено до керуючого входу ключа 13. Усі блоки пристрою, Фіг.1, виконуються по відомим схемам на основі широко доступної елементної бази. Робота запропонованого пристрою полягає в формуванні двополярної результуючої АЧХ, яка перетинає вісь частот в двох точках (Фіг.2, крив.23), яке здійснюється слідуючим чином. В суматорах 6,7 здійснюється частотнозалежне підсумовування сигналів, що пройшли попередньо амплітудно-фазове забарвлення, обумовлене взаємно розстроєними по частоті контурами 1, 3, 4 і 5. Амплітудне забарвлення забезпечується амплітудно-частотними характеристиками цих контурів (криві 18-21 на Фіг.2), а фазове забарвлення їх ФЧХ (криві 15, 16 на Фіг.21). Крива 15 на Фіг.2 побудована з врахуванням фазового інвертування сигналів в фазоінверторі 2. При цьому залежність від частоти модуля різниці фазового зсуву Dj(f) вихідних си гналів контурів 2, 3 є такою, як показано на Фіг.2 крива 17. На центральних частотах настройки цих контурів f01, f02 , f 03 , f 04, Dj(f)=90°. В областя х, обмежених частотами f02, f03, Dj(f) лежить у межах 0...90°, а на частотах за межами цієї області Dj(f) прагне до 180°. Тому підсумовування вихідних сигналів, контурів 2, 3 в суматорах 6, 7 в робочій смузі частот (в смузі, обмеженій частотами f02, f03) відбувається майже синфазно, а за межами цієї смуги синфазність підсумовання порушується. При значних відхиленнях від частот fO2, f03 підсумовування прагне до протифазного, тому що Dj(f)®180°. В результаті на виході суматорів формується АЧХ, близька по формі до АЧХ см угового радіофільтра (крива 22 на Фіг.2). Прямокутність цієї характеристики приблизно в 2-3 рази перевищує аналогічний параметр використованних контурів, її центральна частота настроювання fS, дорівнює середньому арифметичному між резонансними частотами fO2, f03 , тобто fS=(f 02+f 03)/2. При зближенні частот f O2, f 03, 7 79995 Dj(f) збільшується, але Dj(fS) зостається меншим 180°, навіть при досить малій відмінності fO2 від fO3 (наприклад, при відмінності fO2 від f03 на смугу пропускання використаних контурів 1). Так як при зближені fO2, f03, виростають і амплітуди складених сигналів, то на виході суматора 6 може формуватися АЧХ з більш вузькою смугою пропускання ніж у одиночного резонансного контура. Формування АЧХ на ви ході суматора припиняється лише при fO2=f03. При збільшені різниці між частотами f02, f03 смуга пропускання АЧХ на виході суматора 6 розширюється. В цьому випадку можливо одержати смугу пропускання, яка в 2-4 рази перевищує по ширині смугу одиночного резонансного контура. Так формується АЧХ основного каналу. АЧХ компенсаційного каналу формується на виході суматора 7 шляхом аналогічного підсумовування резонансних характеристик першого і четвертого контурів, налагоджених відповідно на частоти f01f 03 . Тому коефіцієнт передачі компенсаційного каналу в області частот ff04 перевищує аналогічний (подібний) параметр основного каналу (АЧХ на виході суматора, крива 22 на Фіг.1). Що стосується частот в області fS (смуга пропускання основного каналу), то тут навпаки, більш низький коефіцієнт передачі компенсаційного каналу. Вихідні сигнали суматора 7 через амплітудний детектор 9 і дільник напруги 12 з коефіцієнтом послаблення 0,3...0,8, надходять на один із входів елемента різниці 11. На другий вхід елемента 11 надходить сигнал з виходу суматора 6 через амплітудний детектор 8. В результаті віднімання сигналів на виході елемента 11 формується двополярна АЧХ, перетинаюча вісь частот в двох точках (крива 23 на Фіг.2). Позитивна частина цієї характеристики відноситься до області частот основного каналу, а її від'ємна негативна частина є областю частот каналу компенсації. Розподіл вихідних сигналів цих каналів звичайно здійснюється установкою на виході елемента 11 вентиля подавляючого сигнали негативної полярності. Так як коефіцієнт передачі АЧХ компенсаційного каналу перевищує аналогічний параметр основного каналу на всіх частотах, крім смуги DFо , то результуюча АЧХ пересікає вісь частот тільки в двох точках. Оскільки використовувані контури не зв'язані між собою, то перестройка параметрів одного із них не впливає на параметри інших контурів. Цим у запропонованому пристрої досягається незалежна, наладка характеристик основного і компенсаційного каналів. При зміні, наприклад, добротності контурів 1, 4 ширина смуги пропускання позитивної частини характеристики 23 практично не міняється, міняється лише ширина смуги пропускання від'ємної частини цієї характеристики, тобто ширина смуги компенсації DFк . Поряд з цим смуга пропускання основного каналу DFо може бути змінена розстройкою резонансних частот контурів. Так, при збільшені розстройки між частотами fO2, f03 і f01, f 04 отримаємо 8 розширення, а при зменшені цієї розстройки - звуження смуги DF о. Отже, зміною частоти перестройки другого 5 и третього 3 контурів, може бути вибрана необхідна смута пропускання позитивної частини характеристики 23, а необхідна смуга від'ємної частини даної характеристики може бути отримана зміною добротності контурів 1, 4. З викладеного вище випливає, що пропонований пристрій володіє широкими можливостями зміни параметрів результуючої АЧХ як в області частот основного каналу, так і в області частот каналу компенсації. Формування тільки двох точок перетинання частотної осі в ньому досягається обмеженням смуги поділу сигналів по частоті з двох сторін. Це приводить до підвищення точності і достовірності поділу в порівняні з прототипом, у якому формуються додаткові "помилкові" смуги пропускання. Високою крутизною схилів результуючої АЧХ в області точок перетинання і звуженням при цьому ширини смуги компенсаційного каналу досягається більш висока точність і вірогідність розділення сигналів по частоті, чим у розглянутих аналогів (23). Останнє пояснюється тим, що при високій крутизні схилів знижується ступінь розширення дискрета (смуги) розділення сигналів по частоті з ростом їх амплітуди. Звуження ж смуги пропускання компенсаційного каналу зменшує вірогідність перекриття в часі двох радіоімпульсів, діючих одночасно в основній и компенсаційній смуга х пристрою, а значить зменшує і вірогідність взаємного придушення цих сигналів, властивого розглянутим аналогам. Таким чином, введення у відомий пристрій елемента затримки, ключа, порогового елемента і відповідних зв'язків дозволило більш ефективно використовува ти частотні характеристики (АЧХ і ФЧХ) найпростіших частотно-вибіркових елементів і на цій базі сформувати двополярну АЧХ з високою крутістю переходу через нульові значення тільки в двох точках частотної осі. Останнє з'явилось основою широких можливостей незалежного регулювання смуги пропускання як основного, так і компенсаційного каналів і забезпечило високу точність і вірогідність поділу по частоті радіоімпульсних сигналів, що змінюються порівняно в широких межах, при зберіганні їх високочастотного заповнення. Випробування макету запропонованого пристрою підтвердили його дієздатність та позитивні якості. Відносна простота технічної реалізації, високі точності і вірогідність розділу по несучій частоті радіоімпульсів, що змінюються по амплітуді в широких межах, при збереженні їх високочастотного заповнення, є основою перспективності використання даного технічного рішення в побудові приймальних трактів радіолокаційних, радіонавігаційних і інши х радіоприймачів імпульсних сигналів, які функціонують в умовах апріорної невизначеності сигналів та їх параметрів. 9 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 79995 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601