Измеритель временного сдвига сложных сигналов
О П И С А Н И Е „ ооощт
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ан влено 16 . 10 . 81 (21) 3348462/18-09 с присоединением заявки М . (23) Прнорнтет
Опубликовано 28.02.83. Бюллетень №8
Дата опубликования описания 28.02.83 (5! )М. Кл.
0 01 S 13/70
Гееударстаеииый кииитет пв делам изобретеиий и аткрытнй (5З1 УДК 621. .396 96 (088. 8) (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО СДВИГА СЛОЖНЫХ
СИГНАЛОВ
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах пассивной радиолокации, радионавигации и радиопеленгации для измерения временного сдвига меж5 ду принимаемыми сложными, например шумоподобными, сигналами.
Известен измеритель временного сдвига сложных сигналов, содержащий последовательно включенные дифференцирующий блок, перемножитель, фильтр нижних частот, блок управления задержки и управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя 1 j.
Однако известное устройство имеет низкую помехозащищенность при приеме сложных сигналов на фоне аддитивной смеси "белого" шума и узкополосной гармонической помехи. го
Цель изобретения - увеличение помехозащищенности .
Для д >стижения поставленной цели в измеритель временного сдвига сигналов, содержащий последовательно включенные дифференцирующий блок„ перемножитель, фильтр нижних частот, блок управления задержкой и управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя, введены обнаружитель помехи, содержащий последовательно включенные узкополосный фильтр, детектор, фильтр нижних частот и пороговый блок, и первый и второй каналы, каждый из которых содержит гетеродин и последовательно включенные лиwto задержки, смеситель, перемножитель, режекторный фильтр, полосовой фильтр, коммутатор и усилитель, при этом выход линии за;держки соединен с вторым входом перемножителя и вторым входом коммутатора, управляющий вход которого сое-. динен с выходом порогового блока обнаружителя. помехи, выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, выход усилителя первого канала соединен с входом дифференциру1000957 ющегс блока, выход усилителя второго канала îåäèíåí с вторым входом управ >яенсй линии задержки, а выход перемнсжителя первого канала соединен с входом узкополосного фильтра 5 обнаружителя помехи.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 а и б " cooT ветственно спектры С(гь>) входного г>ро- 10 цесса, содержащего сигнал S(t,1, g), помеху р(г, Й,„) и "белый шум и (t), и сдвинутый по частоте на (А)р: спектр того же входного процесса; на фиг.3спектральные распределения компонент процесса на выходе перемножителей первого и второго каналов; на фиг.4>TÎ же, на выходе фильтра нижних частот. !!эмеритель временного сдвиra 20 сло>кных сигналов содержит дифференцирующий блок 1, перемножитель 2, фильтр 3 нижних частот, блок 4 управления задержкой„управляемую линию
5 з.:.>дср>кки, обнаружитель 6 помехи, 25 содержащий узкополосный фильтр 7, детектор 8, фильтр J гнижних частот и г>срсговый блок 10, и первый и вторси каналы 11 и >2 каждыи из кото рых содержит гетеродин 13, линию 14 зв э аде рн. ки, смесит ел ь 15, перемножитель 16, режекторный фильтр 17, паласовой фильтр 18, коммутатор 1Я и усиля гель 20.
Измерит,:;ль временнсгс сдвига сложны; сигналов работает следующим сбра3GH . .,и -нэл S(t, 1, < ) имеет большую базу Б- ) 1 и представляет собой, например, с гациснарный cdócQB процесс импульснь>й илll негрерывный, причем ! — информативный параметр (временной сдви г ), ск. — неи нформати в ные параметры сйгнаг>св, например несущая частота MJg, которые неизвестны. Помеха p(t, ) ) представляет собой квазидетерминированный гармоничес« кии процесс, параметры „ которого так>ке неизвестны. Внутренйий шум л(!) представляет собой гаусов стационарный процесс с известной корреляционной функцией. Предполагаем, что спектральное распределение сигнала, шума и форма амплитудных характеристик всех фильтров имеют прямоуголь. ный вид, а преобразование частоты, задержка и перемножение процессов выполняются идеально. ф
Спектральные распределения сигнала S(t, I,Ä ), помехи p(t,сК ), шума и (t) на входе корреляционного измерителя четвертого порядка приведены на фиг. 2а. Входны процессы,. состоящие из S (t, 1, d. }, p(t, o>,), n (t), поступают в каждом канале 11 и 12 на перемножитель 16 непосредственно и через последовательно включенные линию 14 задержки и преобразователь частоты, собранный на смесителе 15 и гетеродине 13„ На выходе перемножителей 16 спектральные распределения преобразуются к виду, прив,-денному на фиг. 3. Тем самым обеспечивается преобразование сигнала S(t, 1,ñ1 ) и помехи р(т.,о>» ) на фиксированную
1 частоту Фр еэависимо от значения несущих частот сигнала гО3 и помехи(@ „, Время запаздывания Г,> в линиях
14 . адержки выбираем из условия ! l PÊ ÐКо!>; де,Корр "+kopSингервалы корреляции S(t, 1,+ ) и р(tg„) соответственно. Это приводит к тому, что спектральное распределение сигнала 5(t, 1, .- ) дополнительно расширяется, а спектр помехи р(t,ä ) остается узкополосным и сосредоточенным на частоте(у), Пропускание полученного процесс.. с выхода перемножителей 16 через совокупность режекторного и полосового фильтров 17 и 18 позволяет компенсировать компоненту помеха-помеха и выделить с несущественными искажениями .компоненту "сигнал-сигнал". Учитывая, что полоса пропускания полосового филь-:ра 18 выбирается из условия Ьт< Ьf<, и полагая режекцию компоненты "г>смеха-помеха" идеальной, на выходе паласовых фильтров 18 получаем компоненты "сигнал-сигнал", "сигнал-помеха", "сигнал-шум", "помеха-шум" и шум-шум" мощ>насти которых равны соответственно: г С-и "ц1п ц> (<- . )Ь ч.
g-ц с и дт д
Я. Ь|
rl-ы ц>п t>> (@g) gf
2где О = Ьà — дисперсия сигнала; (Я = и М вЂ” дисперсия шума;
5 10009
N,,М вЂ” спекральные плотносм ти мощности сигнала и шума соответственно;
bf<,gf „- ширина спектра сигнала и шума соответственно;
11 /2- мощность помехи. шт
Приведенные соотношения соответствуют случают перекрывающихся спект- 10 ров сигнала S(t, 1, ) и помехи
p(t, ). При неперекрл вающихся спектрах S(t, l,ос ) и р(t, . ) и выполнении условия Q- Щ71,, >bf + АQ / компонента "помеха-помеха" отфильтровыва- > ется на выходе паласовых фильтров 18.
Величина мощности компонент "сигналпомеха и "помеха-шум" зависит от зна чений несущих частот U)q,щРи средней частоты шума (уР. Наибольший уро- 20 вень Р и Р„ 1имеют при выполнении условий Щ-ц ; 0; (и†- (g< — 0
112. Q+ Ь | с-и шп с ь7
Pn 0U 2) 57 6 налами, поступающими на первый и второй каналы 11 и 12.
Произведем сравнение энергетических критериев известного и предла" гаемого устройств, Допустим, что входное отношение сигнал)помеха q принимает значения O 1; 1 и 10 соответственно, источники сигнала и помехи разнесены в пространстве настолько, что 7;р /Ь =ь7 ---О, а произведе. ние 6f. Т гринимает значение 10-104.
Тогда для известного устройства отношение сигнал/шум на выходе измерителя равно., 0,0 1;
5)1М„„ "
g вак,а 100, ВЬ!Х
<0
Гj что при сдвиге между сигналами 5 7. -"
=10 С дает следующие значения дисперсии временно о сдвига сигналов:
Далее сигналы с выхода паласовых фильтров 18 проходят через коммутаторы 19 на вход усилителей 20.Ес- 30 ли узкополосная помеха отсутствует, то на вход усилителей 20 во избежа= нии энергетических потерь входные сигналы подаются с входа соответствующего из каналов 11 и 12, Переключение производится по команде обнаружителя 6 помехи.
Поскольку все компоненты на выходекаждого полосового фильтра 18 статистически независимы, то это позволяет процессы, поступающие на вход дифференцирующего блока 1 и управляемую линию 5 задержки, представить моделью в виде совокупности сигнала. помехи и шума. При этом под "-игналом 4 понимается компонента сипнал-сигнал", под помехой — компонента "сигнал-помеха" и под шумом - совокупность компонент "шум-шум, "сигнал-шум" и
"помеха-шум" .
При выполнении условия Ь f
$0 все компоненты процесса на выходе фильтра 3 нижних частот нормализуются (фиг. 4).
Выходной сигнал фильтра 3 нижних
5$ частот используется в блоке 4 управления задержкой для формирования управляющего -.игнала, пропорционального временному рассогласованию между сигдля предлагаемого устройст ва отношение сигнал/шум на выходе измерителя равно
Ж 0,11
ВЬМд
g 2,2-22 00
SblX „ д 24-24000, В1 1 „, " что рри сдвиге между сигнапамиЛ .=
=10 с дает следующие дисперсии временного сдвига сигналов: (7 (КС)0„- < (м;), = о "с; > ()„= о " с. Сравнительный анализ показывает, что использование предлагаемого устройства при обработке сигналов на фоне мощной коррелировянной помехи и белого шума обеспечивает существенный выигрыш по помехозащиЦенности, а значит, и по точности измерений. Формула изобретения Измеритель временного сдвига сложных сигналов, содержащий последова тельно соединенные дифференцирующий блок, перемножитель, фильтр нижних частот „ блок управления задержкой и 100095 управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя, отличающийся тем„ что, с целью увеличения помехозащищенности, в него введены обнаружитель помехи, содержащий последовательно включенные узкополосный фильтр, детектор, фильтр нижних частот и пороговый блок, и первый и второй каналы, каждый из которых содер- !О жит гетеродин и последовательно включенные линию задержки, смеситель, перемножитель, режекторный фильтр, полосовой фильтр, коммутатор и усилитель, при этом вход линии задержки соединен с вторым входом перемножитали и вторым входом коммутатора, уг7 v равляющий вход которого соединен с выходом порогового блока обнаружителя помехи, выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, выход усилителя первого канала соединен с входом дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с вторым входом управляемой линии задержки, а выход перемножителя первого канала соединен с входом узкополосного фильтра обнаружителя помехи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 145805, кл. G 0 1 S 13/70, 1961 (прототип). 1000957 Подписное 6(e) 1000957 ) с-и) (ж ш) ВНИИПИ Заказ 1380/49 Тираж 708 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4
