Устройство поиска широкополосных сигналов

Яи1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п 11 425367 Союз Советских Социалистических Реслублик(22) 3 аявлено 06.04,72 (21) 1768717/26-9 51) М. Кл. Н 041 1/1 явкис присоединением 32) ПриоритетОпубликовано 25,04,7 Гавударствеикый комит Совета Мииистрев ССС ла делам изаеретеиий и аткрытий(088,8) юллетень15 сания 27.09.74 Дата опубликовани 2) Авторь изобре Глазов и В, В. Родионов) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к устройствам обнаружения, распознавания и приема сложных широкополосных сигналов и может быть использовано для поиска и распознавания сложных широкополосных сигналов (ШПС) в радиоэлектронных, командных, телеметрических, навигационных и связных системах.Практически все известные способы и устройства поиска разрабатываются применительно к следящим приемникам ШГ 1 С при 10 использовании критерия минимума времени поиска и не позволяют найти практически приемлемых решений, так как время поиска ШПС по частоте и запаздыванию исчисляется десятками секунд или минутами. Попытка 1 уменьшить это время путем использования согласованных фильтров дает существенный выигрыш лишь при больших соотношениях сигнал/шум на входе приемника, а при рабочих отношениях сигнал/шум оказывается 20 необходимым усложнять схему согласованного фильтра. Реализация оптимальных процедур сканирования области поиска уменьшает время поиска ШПС в 6 - 10 раз, но не позволяет реализовать заранее заданное время 25 поиска, Значительное уменьшение времени поиска стало возможным при рациональном сочетании числа каналов в обнаружителе ШПС, процедуры сканирования области поиска ШПС по частоте и запаздыванию и соот- ЗО ношения времени анализа сигнала в устройствах обнаружения (распознавания) и следящего приемника. Но применение пороговых элементов в каналах обнаружителя обусловило неоптимальные методы обработки на этапе обнаружения и увеличение времени поиска за счет увеличения вероятности искажений при принятии решения о наличии сигнала в каналах обнаружтеля.Вероятность искажений на этапе обнаружения в многоканальном устройстве поиска ШПС с пороговыми элементами определяют следующим выражением= (1 - ,) 1 - (1 - а,)" -+ (1) где кь р 1 - вероятности ложных тревог и пропусков сигнала в одном канале обнару- жителя, т - число каналов обнаружителя.Цель изобретения - уменьшение времени поиска ШГ 1 С без ухудшения помехоустойчивости приемника и вероятности обнаружения сигналов.Для этого в многоканальных обнаружителях вместо пороговых элементов применены вычитающие устройства и детектор максимального сигнала (ДМС), позволяющий вынести решение о номере канала обнаружителя, в котором присутствует максимальный по амплитуде сигнал. Применение вместо пороговых элементов вычитающих устройств иДМС позволяет существенно уменьшить вероятность искажений на этапе принятия решения о наличии сигнала в каналах обнару- жителя. Для многоканального устройства поиска ШПС с вычитающими устройствами и ДМС выражение для вероятности искажений на этапе обнаружения приобретает следующий вид,т, = (1 - т) 1 - (1 - а,)тРот+ 1 (2)где Р,ш - вероятность ошибочного срабатывания ДМС, Р,ш 1.При сравнении выражения (1) и выражения (2) видно, что вероятность искажений при применении в многоканальном обнаружителе вычитающих устройств и ДМС уменьшается на величину:Й=(1 - 1 ) 1 - (1 - а) -1 (3)благодаря чему среднее время поиска уменьшается без ухудшения помехоустойчивости приемника.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства,Элементы, составляющие схему, объединены в три блока, Первый блок следящего приемника, содержащий схему автоматической подстройки частоты АПЧ, состоящую из смесителя 1 в цепи усиления, демодулятора 2, цепи усиления и коррекции 3, управляемого гетеродина 4, и схему слежения за задержкой, состоящую из дискриминатора 5 с цепями усиления и коррекции, управляемого тактового генератора 6, и-разрядного регистра 7 с обратной связью, рассчитанного для генерирования псевдослучайной (например, М) последовательности,Второй блок обнаружения, состоящий из т (на чертеже т) корреляторов 9 - 11, вычитающих устройств 12 - 14, детектора максимального сигнала 15, вентилей 16 - 18, ключа 20, линии задержки 21, двух схем ИЛИ 19 и 22 на т входов.Третий блок сканирования области поиска 8.Штриховкой на рисунке отмечены элементы, образующие известное в настоящее время устройство приема и поиска ШПС - следящий приемник с т-канальным обнару- жителем, причем двойной штриховкой обозначены элементы блока следящего приемника.На вход смесителя 1 поступает сигнал з(1, т, ) с неизвестной частотойи запаздыванием т и шум п(1). После гетеродирования в первый сигнал яо(1, т,- уг), где уг - частота управляемого гетеродина 4, поступает на входы демодулятора 2, дискриминатора 5 и т корреляторов 9 - 11, на гетеродинные входы которых поступают образцовые сигналы г;(1, т;), где т; - запаздывание образцовых сигналов, =1, 2 т. Таким образомна выходе каждого (Й-ого) коррелятора по- лучим та( А Г Гуг) = КЪо Р т Г 1 уг) 5оЮ (фэ тй ) Ф (4)где К - коэффициент передачи (усиления)коррелятора;Тан - время интегрирования (анализа).Как известно, операция интегрирования может быть выполнена в схеме: смеситель -полосовой фильтр - детектор - интегратор,Сигнал с выхода полосового фильтра со 15 средней частотой о появится лишь в том случае, если полоса Л его пропускания будетбольше разности ю - (1 - Ьг)1 е - - (11 - 1 уг( 1 е+ - (5) 10 202 2Кроме того, из свойств ШПС известно, чтокорреляционный интеграл будет отличен отнуля, если 1(т С) 4(6)где та - интервал корреляции ШПС. Для ШПС, образованных фазовой манипуляцией несущего колебания бинарными псевдослучайными последовательностями (например, 30 М - последовательностями) 1(7)Утг где тп - длительность одного элемента псев дослУчайной последовательности, 1 тг - частота управляемого тактового генератора.Поэтому, используя в качестве образцовыхсигналов з;(1, т;) сигналы с выходов отдельных разрядов регистра 7, получаем 40т: етп+ 0(8) где 1 о - номинальное запаздывание образцовых сигналов.При выполнении условий (5) и (6) на вы ходе одного из т корреляторов напряжениев момент времени, кратный Т будет отлично от нуля, если для частоты и запаздывания будут справедливы неравенстваЫ Ь50 Гф -- ( Г - 1 уг (1 ф+ э2 21 ( т ( 1 + тт. (9)При этом в блоке следящего приемникавозможен автозахват ШПС, если полоса схва тываниЯ АПЧ Л 1 схв)Л, а интеРвал захватасхемы слежения за задержкой Лтзахв)тп Для этого т образцовых сигналов подключают к сигнальным входам т вентилей 16 - 18, управляющие входы которых соединены с выхо дами соответствующих корреляторов черезвычитающие устройства 12 - 14 и ДМС 15.В этом случае через один из вентилей 16 -18 проходит именно тот образцовый сигнал, коррелятор которого выдал наивысший потен циал. Через схему ИЛИ 22 этот сигнал поаказ 2678/12ЦНИИП Изд. Мо 745 осударственного ком по делам изобрет Москва, Ж, РауТираж 678ета Совета Министроий и открытийкая наб., д. 4,5 ПодписноеССР Типография, пр. Сапунова, 2 ступает на гетеродинный вход дискриминатора 5, и, в случае правильного обнаружения и выполнения неравенств (9), следящии приемник производит автозахват. Если же неравенства (9) не выполняются (ШПС не попал в зону действия блока обнаружения) ключ 20 будет открыт (на выходе корреляторов 9 - 11 низкие потенциалы, не превышающие уровень вычитания в устройствах 12 - 14, а ДМС 15 при опросе не выдает сигнала на закрытие ключа 20. Импульсы, следующие через промежутки времени, равные Тап, поступают на управляющий вход схемы 8 и переводят ее в режим сканирования, а также на сбросовые входы корреляторов и разряжают интеграторы, При этом все вентили закрыты, а схемы слежения за задержкой и ЛПЧ не работают. Предмет изобретенияУстройство поиска широкополосных сигналов, содержащее приемник с гетеродином в цепи автоматической подстройки частоты и с блоком слежения за задержкой, содержащим, в свою очередь, дискриминатор и регистр сдвига с обратной связью, выход каждого из пг разрядов которого соединен со вхо дом соответствующего коррелятора, а черезсоответствующий вентиль и общую схему ИЛИ - со входом дискриминатора, другой вход которого соединен с информационными входами корреляторов, а также блок скани рования, управляющий регистром сдвига и гетеродином, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени поиска, выход каждого коррелятора через соответствующий вычитающий блок подключен к детектору 15 максимального сигнала (МС), причем выходыдетектора МС подключены к управляющим входам соответствующих упомянутых вентилей непосредственно, а ко входам сброса корреляторов и к управляющему входу блока 20 сканирования - через дополнительную схемуИЛИ и ключ, к сигнальному входу которого подключен тактовый выход блока сканирования через линию задержки.