Устройство для измерения манипулированных сигналов
Использование, в области обработки и распознавания сигналов, в радиотехнических устройствах для обнаружения и рас познавания амплитуднои частотно-манипулированных сигналов Сущность изобретения: устройство содержит смеситель 1, фильтры 2. 9, 11, дискриминаторы 3, 4, элемент 5, фазовращатель 6, детекторы 7, 8, перемножители 10, 12, 15, интегратор 13 индикатор 14. генератор 16. гетеродин 17 Особенностью изобретения является то, что для повышения точности распознавания амплитуднои частотно-манипулированных сигналов в устройство введены последовательно соединенные второй и третий перемножигели и последовательно соединенные генератор и индикатор 2 ил
COIO3 COBETCI:.
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОС7ДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТГТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803295/21 (22) 19.03.90 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) «О, А, Геложе и П.П. Клименко (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 11-73556, кл. Н 03 « 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Использование: в области обработки и распознавания сигналов, в радиотехнических устройствах для обнару>кения и рас
Изобретение относится I: области обработки сигналов и может быть ис пользовано для идентификации сигналов с амплитудной и частотной манипуляцией.
Известно панорамное устройство с перемещением спектра по шкале частот (Мартыновов В.А„Сел ихов IO. И. Панорамные приемники и анализаторы спек1ра)./Под ред. Г,Д. Заварина, — М.: Сов. радио. 1980, с. 21, рис. 1.8), содержащее последовательно соединенные проселектор, смеситель, другой вход которого соединен с выходо л частотно-модулированного етеродина, резонатор, выход которого соединен с входом вертикально отклоняющих си:тем электронно-лучевой трубки, генерат >р развертки, первый выход которого соединен с входом частотно-модулированного гетеродина. второй выход — с входом горизонтально отклоняющих систем электронно-лучевой трубки.
Недостатком известного устройства является низкая точность идентификации а л„, Ы„„1760469 А1
Особенностью изобретения является то, что для повышения точности распознавания амплитудно- и частотно-манипулированных сигналов в устройство введены последовательно соединенные второй и третий перемножи гели и последовательно соединенные генератор и индикатор. 2 ил. плитудно- и частотно-манипулированных сигналов при последовательном частотном анализе, Известно панорамное устройство параллельного анализа (Мартынов В.А., СелиxoD. Панорамные приемники и анализаторы спектра)./Под ред. Г.Д. Заварина. — M.: Сов. радио, 1980. с. 17, рис. 1.4), содержащее последовательно соединенные широкополосный тракт, смеситель, другой вход которого соединен с выходом гетеродинэ. r фильтров и блок индикации.
«(едостатком известного устройства является низкая точность идентификации амплитудно- и частотно-манипулированных сигналов.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому обьекту является следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов (авт.св, СССР N.
1173556, кл. Н 03 L 7/00, бюл. N". 30, 1985), содержащий последователь lo соединен1760469 ные интегратор, перестраиваемый гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом устройства. фильтр промежуточной частоты, выход которого соединен с входами первого и второго частотных дискриминаторов, причем выход первого частотного дискриминатора через первый фильтр верхних частот соединен с первым входом перемножителя, выход второго частотного дискриминатора через второй фильтр верхних частот соединен с вторым входом перемножителя, выход которого соединен с входом интегратора.
Недостатком известного устройства является узкая область использования.
Целью изобретения является расширение области использования эа счет обеспечения идентификации сигналов с амплитудной и частотной манипуляцией.
На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для измерения манипулированных сигналов; на фиг. 2— диаграммы, характеризующие работу устройства.
Устройство для измерения манипулированных сигналов содержит смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, первый частотный дискриминатор 3, содержащий элемент 5 задержки и фазовый детектор 7, второй частотный дискриминатор 4, содер жащий элемент 5 задержки, фазовращатель
6 и фазовый детектор 8, два фильтра 9 и 11 верхних частот, три перемножителя 10, 12 и
15, интегратор 13, индикатор 14, генератор
16 развертки, перестраиваемый гетеродин
17.
В устройстве для измерения манипулированных сигналов соединены последовательно входной смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотный дискриминатор 3, фильтр 9 верхних частот, первый перемножитель 10. Выход фильтра 2 промежуточной частоты через последовательно соединенные частотный дискриминатор 4 и фильтр 11 верхних частот соединен с вторым входом первого перемножителя 10. Выход первого перемножителя 10 через последовательно соединенные третий перемножитель 12 и интегратор 13 соединен с входом индикатора 14. Первый вход второго перемножителя 15 соединен с выходом частотного дискриминатора 4, а выход с входом третьего перемножителя 12. Один выход генератора 16 развертки соединен с входом индикатора 14, а другой выход — с входом перестраиваемого гетеродина 17, выход которого соединен с вторым входом смесителя 1.
Устройство работает следующим образом.
На вход смесителя 1 (вход устройства) поступает частотно-манипулированный сигнал, который при модуляции с разрывом фазы несущей можно представить в виде
0(1) = 0п1ссоэ(ж,р 1 + Ь и Ь (t) I + pp ) =
= 0 m< cos p1 (t), где Um< — амплитуда сигнала;
10 N1 +Оф ð
2 — средняя частота сигнала; со1, e2 — несущие частоты;
В2 N1
Ьы — 2 девиация частоты;
b(t) — модулирующая функция, описывающая манипуляцию частоты сигнала и принимающая два значения: (+1) или (— 1) с вероятностями Р2 и Р1 соответственно; 4 — начальная фаза сигнала.
Напряжение перестраиваемого гетеродина 17 представим в виде
Ог(т) = Umr c0s(ok t + pj ) = U mr соз 1щ {1), где 0гпг, со, 1Р— соответственно амплиту да, несущая частота и начальная фаза сигнала на выходе перестраиваемого гетеродина
17.
На выходе фильтра 2 промежуточной частоты при условии 0m< 0m<
0ф(1) = Umcos(у1 (t) (t)j.
Напряжение с выхода фильтра 2 промежуточной частоты поступает на входы элемента 5 задержки, фаэовращателя 6 и первый вход фазового детектора 7.
Сигнал на выходе элемента 5 задержки можно представить как
U1(t) =
= Umcos((жср t юг t ) + ЬN b (t т ) t
- (Вр — В }r — ЛNrb(t — Г)+ Р, — iP,.
Сигнал на выходе фаэовращателя 6имеет вид
02(t) =
= Umsin((ш р гоф ) t + ЛУь(т) t + фо p}, Напряжение с выхода элемента 5 элемента задержки поступает на опорные входы фазовых детекторов 7 и 8. Напряжение. с выхода фазовращателя 6 поступает на вход фазового детектора 8. Тогда для напряжений на выходе фазовых детекторов 7 и 8 справедливы следующие соотношения:
7 1-Ф э 14И=и вь(иЯи1-ВлЧ111. д,, Д.д„,д :, 0 (а>=и,(Я411=и ь n(hd(5(t)-ВЯ- iъ7е ы, - р„y; д,дц )7.
17604 б9
Величина постоянной времени задержки «выбирается из условия ««Т. Поэтому искажениями A()) (t)(t) k3(t «)) можно пренебречь. С учетом этого напряжения на выходе фазовых детекторов 7 и 8 примут вид
U7(cJ =
= U m cos(A N «Ü (t — «) + ((л)ср — N) ) «);
Us(cJ =
= U msin (AN«k) (f. «) + ((L)cp ok ) «j
Выходные напряжения фазовых детекторов 7 и 9 приведены на фиг, 2в и на фиг.
2г.
Как видно из эпюр, приведенных для случая положительной расстройки
Nñð — ab >о, где м — опорная частота, напряжения на выходе фазовых детекторов
7 и 8 состоят из постоянной U составляющей и переменной 0„составляющей.
Фильтры 9 и 11 верхних частот выделяют только переменную составляющу)о выходного напряжения фазовых детекторов 7 и 8. Размах напряжений на выходе фильтров 9 и 11 можно представить как сумму двух составляющих
Л и = Л 09(+) + Л 09(— );
Л 011 = Л 011(+) + Л 011(-); где Л Ug<+) и Л 011(+) — положительные составляющие размаха напряжения на выходе фильтров 9 и 11.
Л09(-) и Л 011(-) — отрицательные составляющие размаха напряжений на выходе фильтров 9 и 11.
С учетом принятых обозначений получим следующие соотношения для составляющих раэмаха напряжений на выходе фильтров 9 и 11.
Для временного интервала At) - (t1-tp) справедливы следующие соотношения;
Дйд„)=ц CPSCJ,С-m(U„(L)J:2P, и„,5сла Лг)п()Р-О) )4
ДиП<,-ps(vs())J-U SinCJ, С»-2Р7игСПа)7СО5(,),„-Саrg.
Для временного интервала ьt2 а (t2 — t1) справедливы следуюшие соотношения; о
Дис,()=пг(иг(L))-Umdc)57J77=-2Р1Ц»5 сгсса7.sin(cdcp-cdn)c;
Ф
Дипи)=Ц„$спсс)д7-maud(r))»2P V SindcJ7cos(cusp-cd 7.
t-!апряжения с выходов фильтров 9 и 11 поступа)от на входы первого перемножителя 10. На выходе первого перемножителя 10 для рассматриваемых интервалов времени
Л71 и Л72 имеем л () (аф ) лДид1р«сиссСП=2Ргилг БindcJLscn (cJcp cd»)Cсс
s(2Р ((л,5спСcgс inS (сс)ср — cdn ) 4 = г 4 ° 2
=-2Р О„,Siin лсггsin2(cJср — сал) с ) л г ипго(ат )РДидс) ДУ =-2РU Sindci15(n(p-сснпл)7г г 2 P ю и Лcc) с с о$ (cu с р — с г ) Г г
= 2 Р, ипг 6 с и d cJ7 s i n 2 (cO c p — ссг, ) ", Напряжение с выхода первого перемножителя 10 поступает на вход третьего перемножителя 12, на другой вход которого поступает напряжение с выхода второго перемножителя 15. Для рассматриваемых интервалов времени At1 и Л t2 и расстройки
Оср — éÜ > о напряжение на выходе перемножителя 15 имеет вид
1 1 4
Un1S(dt1)»илг.$1ncdc(VmsPScd1c 2 V»sSIn2(cdc ccZn)7 ()п1 (4(7)=ил, $спс)7L vmсо$cdsc= — и „sт2(сс)7-сд,)с °
10 и „„„(4(,)-и„„(И,) и„„(4),) =-2Р,и5(dcJES nZ(p
-c3„)c.Z V 5п)2(),-Ы)7с- "и$ и а)тпгЫ .-- с.), ) с ° s, n 2 (cJ1,- с Ъ ) (i ил,7(а)7) сип, (Л() и„,5(477)г-2Р, и" гсп 4Z
На выходе интегратора 13 имеем
25 исс»ссг(1) Рсгг Йг ) PsUn г(Ьгг) РР U Sin dc77si s(c7 са > гл2(гс- )S-PsP, U»,sin сотссйтг(4) -лг„Гсс)л7(»с -»г У
РР г г
= с го 4!л Ьс7с 5|»2(»ссл-сакс(Р гс»7 (с J,-cJ„)c Р,si»Z(рл с) с ггг,„в» dcdcsin+Dсcл-cJ„yc(7pcsin7(c4сл-Д Гсслг,с( (P7 P )S »2(с.7,-с.г, ) ) 30
Для частного случая Р1=Р2=0,5 получим
0инт13(7)=
2 2
= — U sin A(L)«cos 2h,N«sin х х 2 (Ncp — сОР )«, Для случая отрицательной расстройки
40 ((), — ((),) (о имеем для временного интервала Л71<(t1 — t7)) дU = — 2Р 0„, Si n с )с.) с Sin()cp-с7) < л
ЬУ11() =-2Р (2 Э nd) LcoS(cp-„)L; для временного интервала Л72 (t2-t1) л (4 V2(P) = — 2 Рг ()п Ф)п ") (. В ) .с Ю - " " )
2 с
AVE)(+) =-2р,V S)ni-")«с В()с - ")"
На выходе первого перемножителя 10 для соответствующих интервалов времени
Л71 и Л t2 получим ил„(47 )sdu .«с
71 ("и"С.)с(2PS(7 S 4 С 1 »(ОСЛ- ») ) „ (7Ргсс Р»ссс-слг („г сгр
C U»S n dnCc S»2(сРсл .г )с
Ул, (41 ):di) .4U гс с »с,=i ° 7РЦ сл 5.пг,.л(»г <г т ) с (-2Р У» s d»1c длг (с
= 2 Рс с » ьл то г с гс» 2 (с > сл - сг 1т
С учетом этого напряжение на выходе второго перемножителя 12 можно записать как
1760469 для интервала At) 45
На выходе второго перемножителя 15 имеем
U», (И )=-и «(»<<- t 1 б и„,< (Щ- -Untie(n) -»)УШсоб(Ы -Ы»У=- U S,„2(n) - Тогда на выходе третьего перемножителя 12 получим и„„(4<,).и„,.(11) и.„(21)=(-2USen264- Ъ() .2P*U„ е а«(К-2(Ы,.-Ы.)б: =-Р О S 1 Ъ ° 22< 0»,1<е бЫ1 Е<»2(Ы<» -<1 ) < = =-Р и 1 4224»2(Ы -М(э»2(ы)»П. На выходе интегратора 13 получим U„„,,)(t)sPU„t(<)t,) Р1и„„а(1)--Р.Р1 и 1)е dcA1(е(2ы; -2<»)<1<»2(»))Р-»>»((Pt P< O»sind»tssin(2 < в<»2<ы<;ы»)1-PPsV ° å d Я si»2(al«»)» ) a ((t s» 2 (ы - б)» Уб < Р ° » Р<Р1и»<9<е d«((si»2( ° Анализ полученных выражений, харак.теризующих выходное напряжение интегратора 13, показывает, что при поступлении на вход устройства частотно-манипулированных сигналов напряжение на выходе интегратора 13 всегда отрицательно. На фиг. 2д представлена эпюра напря жения на выходе интеграторе 13 для случая Р1 = Pz - 0,5. Напряжение с выхода интегратора 13 поступает на первый вход индикатора 14, на другой вход которого поступает напряжение с выхода генератора 16 развертки. При поступлении на вход амплитудноманипулированного сигнала устройство работает следующим образом. Входной амплитудно-манипулированный сигнал представим в виде U(t) - Umb(t)cos(c()) т +((ъ ), где Um, а)1, ((Ъ вЂ” амплитуда, несущая частота и начальная фаза сигнала, причем В1 — В >О b(t) — модулирующая функция, описывающая манипуляцию амплитуды сигнала и принимающая два значения: 0 или 1 с вероятностями Pz и Р1 соответственно. Для размаха напряжений на выходе фильтров 9 и 11 получим следующие соотношения (см. эпюры напряжений на фиг. 2е и 2ж): аи („б и <Р2(<Р;ы,)2-Риббз(ы<- у< «Р и«1(ы<-«„у:; ° ъ t t t г 21 (<< 1<и dи $йб< 1 ° -е<Щ(1))*-P
214 (t<-1 ), Р()»<1<-е<(и»(t))* Р<и» 1<» На выходе первого перемножителя 10 получим для интервала At2 Оп10(Ь 12)5 -AU9(+) AU)1(+) =1P3U 4 10 U(1o(Лт1)= Ь09(— ) AU)1() =-P1 Um s)() 2(И1 — Щ)Т. Напряжение на выходе второго перемножителя 15 для интервала Atz равно У ($1) u $Ъ() )ЬУ $(« - ),= 2 Ут S i 2) 2 (si)2 " р) 1 ) для интервала йл1 Оп1 (At1) -0 Тогда напряжение на выходе третьего перемножителя 12 можно записать в следуУ<212() б<) =УР10(»21) У<<<К(» б<) ющем виде; U(( На выходе интегратора 13 получим У„„„,И)sP,(J„„(È,) ЬУ(М= УФР Р*$!л22(Ы,- Р)% Для случая отрицательной расстройки (()) — аъ < о получим следующие соотношеГ )) У у(б) Р-Ут сО$ ((б)1 (<)РУ » Р1 У„,«2$((д(-и)(<) 4 = Р$ЦП) 2.()$ (б<)1 (<)(б)1 < ()tЕ (C<2 21); <) У1<(б) ---O
= Р2У$1(Ы4- 4.)ЙМЕ Й2- 2); 2. С, Юд()= Р1 0<22 са(42,- На выходе первого перемножителя 10 имеем 4 ° У()1РЙЦР4У22фУ11()4$Р1 Unt е<<) 2((б),- У()1() (() C2)s()U()(s) 4й(((1) =- Р У(< Рп2(<<2(-Сд)1. На выходе второго перемножителя 15 получим 50 ()(tr$(()C.) =- o) ()»1У $12(М - Тогда на выходе третьего перемножите55 ля 12 имеем ц (42 ) =У (ае). Уи1$(ь(.,) о; На выходе интегратора 13 получим 1760469 0инт13(1) = P2Un12(Л 11) "P1Un12(4 t2) = — U mP>P2 з!и 2(et — ) t. Из полученных соотношений следует, что при любых расстройках сигнала с амп- 5 литудной манипуляцией напряжение на выходе интегратора 13 имеет положительный знак. Выходное напряжение интегратора 13 поступает на вход индикатора 14 на другой 10 вход которого поступает напряжение с выхода генератора 6 развертки. На фиг. 2з представлена эпюра напряженил на выходе интегратора 13 при воздействии амплитудно-манипулированного 15 сигнала. Отсюда следует, что при изменении частоты перестраиваемого гетеродина 17 изменяется частота выходного сигнала 20 смесителя 1 и, следовательно, выходное на. пряжение интегратора 13 положительно, если входной сигнал амплитудно-манипулированный, и отрицательный, если входной сигнал частотно-манипулированный, В результателуч 25 на экране индикатора 14 отклоняется вверх, если в полосу пропускани фильтра 2 промежуточной частоты входит сигнал с амплитудной манипуляцией, и вниз, если в полЬсу фильтра 2 промежуточной частоты входит 30 сигнал с частотной манипуляцией, По отклонению луча от среднего положения принимается решение о виде манипуляции входного сигнала. Таким образом, предлагаемое устройст- 35 во обеспечивает идентификацию сигналов с амплитудной и частотной Манипуляцией, что расширяет его область использования по сравнению с прототипом. Формула изобретения устройство для измерения манипулированных сигналов, содержащее смеситель, первый вход которого является входом устройства, фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом смесителя, а выход — с первой и второй параллельными цепями, каждая из которых включает в себя частотный дискриминатор, вход которого является входом параллельной цепи, и фильтр верхних частот, выход которого является выходом параллельной цепи, выходы первой и второй параллельных цепей соединены соответственно с первым и вторым входами первого перемножителя, интегратор и перестраиваемый гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения идентификации сигналов с амплитудой и частотной манипуляциями, введены второй и третий перемножители, соединенные последовательно, генератор развертки и индикатор, соединенные последовательно, причем второй выход генератора развертки соединен с управляющим входом перестраиваемого гетеродина, второй вход индикатора соединен с выходом интегратора, первый и второй входы второго перемножителя — с выходами частотных дискриминаторов соответственно первой и второй параллельных цепей, второй вход третьего перемножителя соединен с выходом первого перемножителя, а выходтретьего перемножителя — с входом интегратора. 1760469 Составитель П.Клименко Редактор СЛОрчикова Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач Заказ 3184 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
