Устройство обнаружения сигнала и определения его частоты

(23) Приоритет по делам изобретений н открытнй.764 (088.8) Дата опубликования описания 25.06.80 Г. М, Алябин, С. С, Глазов, М. И, Жодзншскнй( В. Ф. Коваленкои Д. Е. Федоров(54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕГО ЧАСТОТЫИзобретение относится к радиотехтптке и может быть использовано для быстрого обнаружения сигнала с неизвестной частотой на фоне шума и оценки этой частоты.Известны устройства, позволяющие произ 5 водить обнаружение сигнала с неизвестнои частотой на фоне шума и оценку этой частоты, содержащие набор узкополосных: аналоговых или цифровых фильтров, гетеродин, пороговый блок, блок задержки и преобразователь (1 т.1 ОНаиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее полосовой фильтр, смеситель-преобразователь, гетеродин с линейно меняющейся частотой, первый и второй блоки возведения в квадрат, сумматор и пороговый15блок 123 Недостатки известных устройств состоят в их низком быстродействии.Цель изобретения - повышение быстродей. ствия устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее гетеродин с линейно ме. няющейся частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смеситель-преобразователь, второй вход которого подключен к вы.ходу гетероднна с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные первый блоквозведения в квадрат, сумматор и пороговыйблок, а также второй блок возведения в квадрат, выход которого подключен к второмувходу сумматора, введены две резнстнвные мат.рицы, последовательно соединенные фильтрннзкнх частот, квантователь и регистр сдвига,последовательно соединенные триггер, блоксовпадения и счетчик импульсов, при этомпервые и выходов регистра сдвига подключены к и входам первой резистивной матрицы,выход которой соединен с входом первогоблока возведения в квадрат, вторые и выходов регистра сдвига подключены к и входам второйрезистивной матрицы, выход которой соединенс входом второго блока возведения в квадрат, выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с вы.ходом гетеродина линенно меняющейся частоты,вторые входы квантователя и блока совпадения соединены с входной шиной устройства, 3 74281а выход смесителя-преобразователя подключенк входу фильтра низких частот,На фиг. 1 изображена блок схема устрой.ства; на фиг. 2 - временные диаграммы,Устройство содержит полосовой фильтр 1,смеситель-преобразователь 2 частоты входногосигнала, гетеродин 3 с линейно меняющейсячастотой, фильтр 4 нижних частот, кваптова.тель 5, регистр 6 сдвига, первую резистивнуюматрицу 7, вторую резиспгвную матрицу 8, 10блоки 9 и 10 возведения в квадрат, сумматор11, пороговый блок 12, триггер 13, блок 14совпадения и счетчик 15 импульсов.Устройство работает следующим образом.Входной сигнал Овх, пройдя через полосавой фильтр 1, полоса пропускания которогосогяасована с селектируемым диапазоном Уразностных частот, преобразуется на смесителе.преОбразователе 2 с помощью сигнала гетероди.на 3 в сигнал разностной частоты, Диапазон 20перестройки по частоте гетеродина Мг боль- .ше диапазона неопределенности частотьг сигнала Юа значение верхней частоты гетеродина 3отлИчается от нижнего ожидаемого значения частоты сигнала на небольшую величину Мэ для 25облегчения фильтрации шумов после гетероди.нирования по зеркальному каналу в случаехорошей прямоугольности характеристики поло.сового фильтра можно выбрать Мэ = 0 и дажеэ ( О) ЭОКак видно из фиг. 2, разностцал частотаможет изменяться в диапазоне (ЬГ, + М +г с+ Уз) - Уз, причем в селектируемом диапазоне частот (сУ ) - (М + Уз) раэностная частота изменяется по одному и тому хсе Э 5законупри каждом пробеге частоты гетеро.дина 3. В зависимости от значения исходнойчастоты меняется лишь временной сдвиг про.бега селектируемого диапазона по отношениюк началу изменения частоты гетеродина. Работа устройства основана на накоплении с пбмощьюсогласованных фильтров синусной и косинуснойкомпонент гетеродинированного сигнала за время пробега раэностной частотой селектируемогодиапазона. 45Сигнал раэностной частоты с выхода смесителя-преобразователя 2 проходит через фильтр4 нижних частот, который служит для подавления колебания с суммарной частотой (1 + т )си полоса пропускания которого перекрывает 50селектируемый диапазон частот Ы = Ы - Ы ,после чего подается на квантователь 5, осуществляющий двухуровневое квантование (с нулевым порогом) сигнала раэностной частоты,причем частота квантования 1, в 2 М . Кван. 55тованные отсчеты преобразованного сигналапоступают на общий вход дискретных согласоеанных фильтров, которые включают регистр 8 46 сдвига, .куда производится запись квантован. ных отсчетов преобраэоващого сигнала раэностпой частоты, и две реэистивные матрицы 7 и 8, Объем регистра 6. т,е, число разрядов Й, опре. деллется частотой квантования 1 и временем накопления сигнала Тн, т.е, временем пробега разностной частотой селектируемого диапазона М = т, Т, первая и вторая реэистивные мат. рицы 7 и 8 производят взвешенное суммиро. ванне квантованных отсчетов преобразованного сигнала, формируя тем самым импульсные нереходные характеристики согласованных фильтров. Для этого с прямого или инверсного выхода каждого разряда регистра б сдвигачерез резистор соответствующего номиналаснимается потенциал на общую нагрузку. Закон нодключенил резисторов в каждом разряде регистра б сдвига, т.е. проводимость резистора и прямой или инверсный выход разрядарегистра, определяющий знак сигнала, соответствуют зеркальному отображению закона изменения раэностной. частоты, причем в первойреэистивной матрице 7 он соответствует синусу разностной частоты, а второй резистивнойматрице 8 - косинусу, В блоках 9 и 10 производится воэвсдение в квадрат выходных напрлжений дискретных согласованных фильтров.Возведение,в квадрат можно заменить одеращгюй Взятия модуля выходного напряжения,однако параметры схемы при этом несколькоухудшаются. Возведенные в квадрат выходныенапряжения дискретных согласованных фильтров складываются в сумматоре 11 и подаютсяпа пороговый олок 12,Принятие решения о наличии сигнала производится в пороговом блоке 12 по превышениюпорога, причем величина порога т,е, уровеньопорного напряжения Поп, определяет вероят.ность ложной тревоги или пропуска цели. Приуменыцении Ооп увеличивается вероятностьпожпой тревоги 1 уменьшается вероятностьпропуска цели, при увеличении 0- наоборот, Оценки частоты входного сигнала производится в устройстве, состоящем из триггера 13, блока 14 совпадения и счетчика 15 импульсов по вешгчине времегной задержки момента срабатывания порогового устройства,В момент начала генерации гетеродина 3ыа триггер 13 поступает импульс, который опрокидывает триггер 3, в результате чего от.крываетсл блок 14 совпадения и через негона счетчик 15 начинают поступать импульсыквантования до тех пор, пока триггер 13 невозвращается в исходное состояние импульсомс порогового блока 1.2.Так как цля реализации предлагаемого уст.ройства требуются элементы с относительнонизким быстродействием и небольшим потреб 742818лением мощности, уменьшаются габаритно ве.совые характеристики аппаратуры и расширяется область применения устройства по сравнению с известными.Формула изобретенияУстройство обнаружения сигнала и определения его частоты, содержащее гетеродин с 1 О линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные полосовой фильтр и смесительпреобразователь, второй вход которого подключен к выходу гетеродина с линейно меняющейся частотой, последовательно соединенные пер вый блок возведения в квадрат, сумматор и пороговый блок, а также второй блок возведения в квадрат, выход которого подключен к второму входу сумматора, о т л и ч а ю.щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены две резистнвные матрицы, последовательно соединенные фильтр низких частот, квантователь и регистр сдвига,последовательно соединенные триггер, блок совпадения и счетчик импульсов, прк этом первыеи выходов регистра сдвига подключены к ивходам первой резистивной матрицы, выходкоторой соединен с входом первого блока возведения в квадрат, вторые п выходов регистрасдвига подключены к и входам второй резне.тивной матрицы, выход которой соединен свходом второго блока возведения в квадрат,выход порогового блока подключен к первомувходу триггера, второй вход которого соединенс выходом гетеродина линейно меняющейсячастоты, вторые входы квантователя и блокасовпадения соединены с входной шиной устройства, а выход смесителя-преобразователя подключен к входу фильтра низких частот. Источники информации,принятые во внимание прп экспертизе 1. Болд В., Рейдер И. Цифровая обработка сигналов, М., "Сов.радио", 1973.2. Витербн Э. Д. Принципы когерентной связи. М., "Сов, радио", 1970, с. 347.7428 8 ставитель Л. Воронинхред О.Легеза Редакто ректор М Коста ковская Подпи Тираж 1019 ЦНИИПИ Государстве по делам изобрете 113035, Москва, Ж, каз 3612 та СС нного коми нии и открьЕфаушская инаб., д. 4/