Устройство для обработки многолучевого широкополосного сигнала

(72.) Автор, изобретения Ю.Г. Кулешов Киевский ордена Ленина политехничим. 50-летия Великой Октябрьскойреволюции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНОГОЛУЧЕВОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛАрадиотех" герентнов от каж х компого сигнаИзобретение относится к нике и .предназначено для ко го сложения полезных эффекто дой из множества однолучевы нент принимаемого импульсно ла, который в процессе распространения приобрел многолучевой характер.Известно устройство-конвольвер, содержащее линию задержки, на противоположные выводы которой подаютсяью 1 соответственно входнои сигнал и опорное колебание, встречные волны которых перемножаются в каждой точке за счет нелинейности ее погонных параметров, а также из распределенного вдоль линии интегрирующего внешнего электрода, нагруженного на резонансный контур О 3 .Недостатками устройства являются усложняющее конструкцию наличиеР распределенного вдоль всей линии интегрирующего электрода и Функциональная применимость лишь для обработки или одного из .лучей пришедшего сигнала, или такой компактной их группы, время многолучевого растяжения которой достаточно мало по сравнению с периодом несущего колебания и поэтому еще не приводит к взаимному интерФеренционному гашению компонент гру пы при интегрировании вдоль линии посредством ее электрода.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при сигнале с неразрешимой за время его растяжения многолучевостью.Для этого в устройстве для обработки многолучевого широкополос- ного сигнала, содержащем линию задержки, первый вход которой сое" динен с источником опорного сигнала а второй вывод с противоположной стороны ее является входом для входного сигнала, и резонансную нагрузку, к,третьему выводу линии задержки со стороны второго ее ввода под" ключена резонансная нагрузка.3 902268На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для обработки многолучевого широкополосного сигнала; на фиг. 2 - частотные спектры колебаний.5Устройство содержит линию 1 задержки, с одной стороны которой имеется вывод 2 для подключения принимаемого и подлежащего корреляционной обработке сигнала, а с дру гой - вывод для колебаний местного опорного источника 3. Кроме того, со стороны вывода 2 имеется также вывод, предназначенный для подключения к устройству резонансной нагрузки 4. 15Устройство работает следующим образом.Поступивший с радиотрассы много- лучевой сигнал, однолучевую компоненту которого запоздавшую на время 1 20 относительно ожидаемого момента прихода, обозначим выражением 4полос (уже без упомянутой опорной частоты, т.е, без несущей) со средними поднесущими частотами 04-И 5 и О 4,+05, имеющими, в свою очередь, по две боковые полосы, обусловленные упомянутой адресной модуляцией.В линию 1 задержки такое опорное колебание образует встречную по отношению к сигналу волну1 д А1 (аоз 1 и . (1ч 1+си1 Иф 11Нелинейность погонных параметров распределенной системы приводит к. возникновению в каждой ее точке колебаний, которые пропорциональны произведению выражений (1) и (2), возведенному в общем случае в некоторую степеньЬ(1- .) - И - ) соь о,й- )25 имеет несущую частоту (А) и модулирован по амплитуде в соответствиис известными также и на приеме адресными (не содержащими информации) признаками 5(с), чему в его спектре30 соответствует наличие двух симметричных боковых полос, Этот сигнал подается на вывод 2 линии 1 задержки, в которой указанная компонентаобразует бегущую волну55ь Й - Т -) = 5 И --) со 5 л 4 О -3)где Й - продольная координата произвольной точки длинной линии;Ч - скорость распространенияв ней волновых процессов вотсутствие дисперсии (последнее усилие равнозначно линейности фазовой характеристикилинии),С противоположной стороны на линию1 задержки от источника 3 подаютместное опорное колебание, в которомсодержатся все известные заранее 50адресные параметры ожидаемого сигнала,Это . колебание получают в резуль"тате амплитудной балансной модуляции,имеющейся на приеме копией сигналаместных гармонических колебаний более высокой (по сравнению с сигналом)спорной частоты о)о(. Этому процессусоответствует спектр из двух боковых где показатель степени может принимать значения п=0,1,2 , значениеп=0 связано с появлением в линии 1задержки постоянной составляющейтока (нулевая частота) и соответст-вует детекторному эффекту,что непредставляет в данном случае интереса.Случай п=1 соответствует простомуперемножению, в котором интерес могли бы представлять лишь колебаниясо средней частотой Ис,образованиекоторых иллюстрируется (фиг.2)двумя сплошными наклонными стрелкамиАН+ - ) .и:Ий- - ) Соь Ы 5 Е - -С) ) со 5 И 4 И - ),Колебания этой частоты(дц. являются суммарной частотой по отношению к нижней поднесущей и частоте сигнала, но разностной по отношению к верхней поднесущей и частоте сигнала.Они образуют волну, бегущую совместно с волной опорного колебания навстречу волне сигнала, не зависимо от значения отклонения от среднего значения момента времени прихода рассматриваемой однолучевой его компоненты (обозначенного буквой , не вошедшей поэтому в аргумент ко5 902268 бсинуса, возникающий в устройстве",волны этого высоКочастотного колебания М ).Действие данного устройства основано на использовании случая и2,для реализации которого требуетсяналичие квадратичной зависимости.погонных реактивных параметров линии от напряжения распространяющих.ся в ней волн, что обычно имеет Оместо.Этот случай позволяет выделитьиэ выражения (3) колебание частоты2 Ии, численное значейие которогоможет быть описано величиной, пропорциональной выражению(Ид- сд%1+(01 а 5) = 2 Ыа Для волны этого колебания удвоенной опорной частотой, место спектра которого (Фиг. 2) показано дугообразной стрелкой, также характерна инвариантность по отношению к разбросу моментов прихода отдельных однолучевых компонент сигнала. Однако в отличии от предыдущего случая (и=1) Фаза этого колебания при перемещении вдоль линии не претерпевает скачкообразных перемен на 180 изменяясь только в соответствии с требуемым законом бегущей волны и совместно с бегущей волной опорного колебания. Благодаря этому, в устройстве возникает полезный процесс накопления когерентного суммирования эффектов от каждой из множества корреляционно обработанных однолучевых компонент приходящего сигнала, начинающегося обработкой наиболее раннего луча вблизи входа источника 3 и кончающегося обработкой наиболее позднего луча, только поступившего сигнала на вывод 2 линии 1 задержки. Окончательно обработка всей суммы результатов перемножения и возведения в квадрат встречных парциальных волн многолучевого сигнала и опорного колебания завершается в соответствии с требованиями корреляци" онной обработки, усреднением во времени (интегрированием), которая и осуществляется в резонансной нагрузке 4 настроением на частоту выде 55 ляемых колебаний 2(4,.Сумма как по всему множеству однолучевых компонент сигнала, характеризуемому. некоторой весомой Функцией их распределения по раэбросу моментов приходац(Г), так и по всей длине . линии задержки, с учетом выполнения фазирования колебаний (5) по закону бегущей волны, при условном приведении начала отсчета Фазы к средине линии задержки, может быть представлена выражениемй(с) со 52(да с,где весьма медленная функция вре- мени г )жКН)-) ) С)7) Ма а(-Ьгф)3 а а - -7 юк описывает амплитудное значение обра"зующихся в устройстве полезных колебаний частоты 203 а, оптимально суммируемым "с весом".Максимально достижимое значение амплитуды (6) этих колебаний, селектируемых в резонансной нагрузке 4 на частоте 2 Ы, зависит от выбора закона адресной амплитудной модуля.ции сигнала 5(с), степени соответствия ему закона Ас) местных опорных колебаний при. заданном времени многолучевого растяжения сигнала на трассе, равной 2 Х,щ,Выделение в резонансной нагрузке 4 описанных полезных колебаний часто. ты 2 сдса затруднено тем, что в ней же имеют место относительно интенсивные колебания этой же частоты,. образующиеся как колебание на суммаркой частоте обеих поднесущих На фоне этого колебания полезныеколебания проявляются в виде неглубокой амплитудной модуляции при условии импульсного характера работывсей системы (связи, локации и т.д.).Для выделения этих полезных колебаний, проявляющихся в виде упомянутойогибающей, целесообразно использоватьпринцип синхронного детектирования,практическая реализация котороголегко осуществима именно в предлагаемом устройстве ввиду наличия на при"еме источника опорных колебанийчастоты И, а значит и 2 о 4,Линия 1 задержки устройства является наиболее существенной его частью и практически может быть выполнена на базе технически поверхност. Формула изобретения МСоставитель Т. Афанасьев едактор А. Мотыль Техред Т.Маточка ректор О. билак,2428/71 Тираж 684 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб., д. 4/5ка филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 902 ных акустических волн или же в виде полосковой. линии, например, с ди" электрическим заполнением типа тита- ната бария, имеющего огромное значение диэлектрической проницаемости, а также в виде кабеля с заполнением любым материалом, намного замедляющим распространение в нем волн.Время задержки при этом должно соответствовать времени многолучевого растяжения сигнала на трассе, которая обычно составляет единицы или десятки микросекунд и должно учитывать также время взаимной корреляции огибающих сигнала для опорного колебания.Отмеченное в связи с выражением (1) требование отсутствия в линии 1 задержки явления дисперсии должно выполняться во всем используемом диапазоне частот отсо и до 2 М что может соответствовать перекрытию в несколько октав.Среднюю частоту опорных колебаний ОЭ следует выбирать по возможности выше частоты сигнала Мз из сообра" жений обеспечения попутного полезного параметрического усиления в распределенном варианте и при нетрадиционном использовании опорных коле-;баний для адресной накачки. Устройство для обработки многолучевого широкополосного .оигнала,1 ф содержащее линию задержки, первыйвывод которой соединен с источникомрпорного сигнала, а второй вывод спротивопЬложной стороны ее являетсявыходом для входного сигнала, и рейз зонансную нагрузку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройствапри сигнале с неразрешимой за времяего растяжения многолучевостью к2 в третьему выводу линии задержки состороны второго ее вывода подключена резонансная нагрузка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 з 1. Каринский С.С. Устройстваобработки сигналов на ультразвуко"вых поверхностных волнах. М., "Советское радио"., 1975 с. 217 рис. 18.