Устройство слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала

 

(19)SU(11)1069536(13)A1(51)  МПК ⁶    _G01S13/58(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА СРЕДНЕЙ ЧАСТОТОЙ УЗКОПОЛОСНОГО СПЕКТРА СИГНАЛА

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в когерентно-импульсных радиолокационных станциях с высокой частотой повторения зондирующих радиоимпульсов для измерения частоты когерентно-импульсного сигнала, отраженного от движущейся цели на фоне коррелированных помех, обусловленных, например, отражениями от местных предметов, подстилающей поверхности и гидрометеообразований. Известно устройство слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала, содержащее два канала, каждый из которых содержит последовательно включенные фильтр, смеситель и частотный дискриминатор, выход которого соединен с соответствующим входом блока вычитания, соединенного своим выходом с входом управляемого генератора, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами смесителей обоих каналов, вторые входы которых соединены между собой. Однако известное устройство имеет низкую помехозащищенность, что обусловлено большой флуктуационной составляющей ошибки измерения частоты из-за отсутствия фильтрующих блоков в цепи управления управляемого генератора. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала, содержащее режекторный фильтр и последовательно включенные интегратор, управляемый генератор, смеситель, полосовой фильтр и частотный дискриминатор, при этом выход режекторного фильтра соединен с вторым входом смесителя. Однако известное устройство имеет низкую помехозащищенность, что обусловлено систематической ошибкой слежения за частотой из-за наличия остатков коррелированной помехи на выходе режекторного фильтра. Цель изобретения увеличение помехозащищенности. Для этого в устройство слежения за средней частотой спектра узкополосного сигнала, содержащее режекторный фильтр и последовательно включенные интегратор, управляемый генератор, смеситель, полосовой фильтр и частотный дискриминатор, при этом выход режекторного фильтра соединен с вторым входом смесителя, введены последовательно включенные инвертор, дополнительный управляемый генератор, дополнительный смеситель, дополнительный полосовой фильтр, дополнительный частотный дискриминатор и блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, а выход с входом интегратора, при этом второй вход смесителя соединен с вторым входом дополнительного смесителя. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 эпюры, поясняющие взаимное расположение спектральных составляющих К(f) помехи, сигнала и амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) фильтров, на частотной оси f. Устройство слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала содержит режекторный фильтр 1, интегратор 2, управляемый генератор 3, смеситель 4, полосовой фильтр 5, частотный дискриминатор 6, инвертор 7, дополнительный управляемый генератор 8, дополнительный смеситель 9, дополнительный полосовой фильтр 10, дополнительный частотный дискриминатор 11 и блок 12 вычитания. Устройство слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала работает следующим образом. Принятый сигнал, содержащий аддитивную смесь полезного сигнала, коррелированной помехи и "белого" шума, поступает на вход режекторного фильтра 1, в котором происходит подавление коррелированной помехи на средней частоте спектра помехи f_вх. На фиг. 2а показан спектр помехи (кривая I) до прохождения режекторного фильтра 1 (заштрихованная и незаштрихованная части кривой I) и после прохождения режекторного фильтра 1 (заштрихованная часть кривой I), а также спектр сигнала (кривая II). На фиг. 2а обозначено: Δf допплеровский сдвиг частоты полезного сигнала, который может иметь любое значение в пределах ±F_п/2, исключая зону полосы режекции коррелированной помехи Δf_р, F_п частота повторения зондирующих радиоимпульсов длительностью r_u, которая выбирается из условия однозначного определения максимального допплеровского сдвига частоты полезного сигнала. Спектр сигнала с выхода режекторного фильтра 1 с помощью смесителя 4, на второй вход которого подан сигнал частотой f_уг1 (фиг. 2б) с выхода управляемого генератора 3 и с помощью дополнительного смесителя 9, на второй вход которого подан сигнал частотой f_уг2 (фмг. 2в) с выхода дополнительного управляемого генератора 8, переносится соответственно на частоты f_ср1=f_вх-f_уг1 и f_ср2=f_вх-f_уг2 при этом управляемые генераторы 3 и 8 всегда настроены таким образом, что f_уг2-F_уг1=2Δ F. Полосовой фильтр 5 пропускает сигналы в полосе частот (фиг. 2г, кривая III) от f_cp1 -F_п/2 до f_cp1- Δf_р/2. Полосовой фильтр 10 пропускает сигналы в полосе частот (фиг. 2д, кривая IV) от f_cp2 + +Δ f_р/2 до f_cp2 + F_п/2. Частотный дискриминатор 6 настроен на номинальную промежуточную частоту F_прс f _сх f_уг1 -ΔF, где f_вх ΔF частота сигнала на входе устройства, а дополнительный частотный дискриминатор 11 настроен на номинальную промежуточную частоту F_прп f_вх -f_уг2 + ΔF. Форма дискриминационных характеристик частотных дискриминаторов 6 и 11 согласована с шириной спектра сигнала. Ширина полосы пропускания каждого из фильтров частотных дискриминаторов 6 и 11 равна Δf. По окончании процесса поиска спектр полезного сигнала попадает в полосу пропускания (фиг. 2 г, кривая III) полосового фильтра 5 и в раскрыв дискриминационной характеристики частотного дискриминатора 6, расположение АЧХ фильтров которого приведено на фиг. 2е (кривые У). Вместе с полезным сигналом в смесителе 4 преобразуются остатки коррелированной помехи (фиг. 2е, кривая I), которые также попадают в полосу пропускания полосового фильтра 5 и в раскрыв дискриминационной характеристики частотного дискриминатора 6, нуль которой находится на частоте F_прс. В полосу пропускания полосового фильтра 10 и в раскрыв дискриминационной характеристики дополнительного частотного дискриминатора 11, расположение АЧХ фильтров которого приведено на фиг. 2ж (кривая VI), попадают только спектральные составляющие остатков коррелированной помехи, величина которых зависит от частоты. Сигнал на выходе частотного дискриминатора 6 равен сумме сигнала рассогласования, обусловленного полезным сигналом, и сигнал рассогласования, обусловленного остатками коррелированной помехи. С выхода частотного дискриминатора 6 суммарный сигнал рассогласования поступает на второй вход блока 12 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал рассогласования с выхода дополнительного частотного дискриминатора 11, обусловленный остатками коррелированной помехи и по величине равный аналогичному сигналу с выхода частотного дискриминатора 6. Напряжение на выходе блока 12 вычитания определяется только сигналом рассогласования полезного сигнала, т. к. напряжение, обусловленное остатками коррелированной помехи, полностью компенсируется при вычитании. Напряжение с выхода блока 12 вычитания поступает на вход интегратора 2, напряжение с выхода которого поступает на вход управляемого генератора 3 и изменяет его частоту таким образом, чтобы свести к нулю сигнал частотного рассогласования на выходе блока 12 вычитания. Одновременно управляющие напряжение с выхода интегратора 2 поступает через инвертор 7 на вход дополнительного управляемого генератора 8 и изменяет его частоту в направлении, обратном изменению частоты управляемого генератора 3. В случае, когда полезный сигнал в процессе поиска подает в полосу пропускания дополнительного полосового фильтра 10 и в раскрыв дискриминационной характеристики дополнительного частотного дискриминатора 11, нуль которой находится на частоте F_прп, устройство работает аналогично, однако теперь в частотном дискриминаторе 6 производится оценка влияния остатков коррелированной помехи на сигнал рассогласования, а управление управляемыми генераторами 3 и 8 производится по сигналу рассогласования дополнительного частотного дискриминатора 11. Сравнительный анализ известного и предложенного устройств показал, что использование предложенного устройства позволяет (при идентичных характеристиках входящих в него блоков) увеличить помехозащищенность за счет полного устранения систематической ошибки при слежении за средней частотой узкополосного спектра сигнала на фоне коррелированных помех с симметричной формой спектра.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА СРЕДНЕЙ ЧАСТОТОЙ УЗКОПОЛОСНОГО СПЕКТРА СИГНАЛА, содержащее режекторный фильтр и последовательно включенные интегратор, управляемый генератор, смеситель, полосовой фильтр и частотный дискриминатор, при этом выход режекторного фильтра соединен с вторым входом смесителя, отличающееся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, в него введены последовательно включенные инвертор, дополнительный управляемый генератор, дополнительный смеситель, дополнительный полосовой фильтр, дополнительный частотный дискриминатор и блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, а выход с входом интегратора, при этом второй вход смесителя соединен с вторым входом дополнительного смесителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2