Устройство для обработки импульсных радиосигналов

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з(50 С 01 Б 7 28 фОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико.технологический институтим, Д.И. Менделеева(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 777607, кл. С 01 Б 7/28, 1978.2. Патент США В 3577145,кл. 343-17.2. Рс, опублик. 1971 (про.тотип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащеезадающий генератор, программатор,оконечный блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антеннуи .последовательно соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов иусилитель высокой частоты, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения помехозащищенности, в него введены генератор импульсов токаЯО 1113759 А управляемый фазовращатель, первый,второй и третий ключи и синхронныйдетектор, при этом выход задающегогенератора соединен через последовательно соединенные управляемый.фазовращатель и первый ключ с входом приемопередатчика, а через синхронныйдетектор - с входом оконечного блока,выход усилителя высокой частоты соединен с вторым входом синхронногодетектора, выход управляемого фаэовращателя соединен через второй ключс первым входом усилителя мощности,второй выход приемопередатчика черезтретий ключ соединен.с вторым входомдатчика эхо-сигналов, первый, второй,.третий, четвертый и пятый выходыпрограмматора соединены с вторымивходами соответственно управляемогофазовращателя, первого, второго итретьего ключей и усилителя мощности, а второй выход программатора соединен с третьим входом датчика эхосигналов через генератор импульсовтока.1Изобретение относится к радиатех-нике и может использоваться для сжатия частотно-модулированных радиосигналов, принимаемых на фоне шумавприемника.Известно устройство обработки импульсных радиосигналов, содержащее генератор импульсов тока, генератор возбуждающих импульсов и последовательно включенные синхронизатор, задающий генератор, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты 13,Однако известное устройство имеет, низкую помехозащищенность, что обусловлено случайной интерференцией отдельных компонент сжатого эха-сигнала вследствие некогерентнасти исполь. зуемых радиоимпульсав и нарушением условий сжатия, а также образованием ложных эхо-сигналов при неидеальной настройке момента запуска и Формы им пульсов тока.Наиболее близким па технической сущности к изобретению является устройство обработки импульсных радиосигналов, содержащее задающий генератор, программатор, оконечньй блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антенну и последовательно соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты 21.Однако такое устройство имеет низкую помехозащищенность, чта обусловлено возникновением лажных (комбинационных) эхо-сигналав вследствие использования трехимпульснай последовательности 90 импульсов, а также случайной интерференции отдельных компонент сжатых эха-сигналов, ложных эхо- и спадов индуцированных сигналов из-за некогерентности используемых радиоимпульсав.Цель изобретения - увеличение пое мехазащищенности.Для этого в устройство для обработки импульсных радиосигналов, содержащее задающий генератор, програм. матор, аконечньй блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антенну и последовательна соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты, введены генератор импульсов тока, уп. равляемый фазовращатель, первый, второй и .третий ключи и синхронный детектор, при этом выход задающего генератора соединен через последовательна соединенные управляемый фазо вращатель и первый ключ с входамприемопередатчика, а через синхронныи детектор - с входом оконечногоблока, выход усилителя высокой час 5таты соединен с вторым входом синхраннага детектора, выход управляемо га фазавращателя соединен через второй ключ с первым входом усилителямощности, второй выход приемопере 102040 датчика через третии ключ соединен с вторым входом датчика эхо-сигналов первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы программатора соединены с вторыми входами соответственно управляемого фазовращателя, первого, второго и третьего ключей и усилителя мощности, а второй выход программатора соединен с третьим входом датчика эха-сигналав через генератар импульсов тока,На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 - эпюры, поясняющие работу устройства; на Фиг . 3 приемопередатчик; на фиг. 4 и 5 датчик эха-сигналав, варианты выполнения; на фиг, б - синхронный детектор.Устройство для обработки импульсных радиосигналов содержит задающий генератор , программатор 2, оканечньй блок 3, приемопередатчик 4, антенну 5, усилитель б мощности, датчик 1 эха-сигналав, усилитель 8 высо кой частоты, генератор 9 импульсов тока, первый 10, второй 11 и третий 12 ключи, синхронный детектор 13 и управляемый фазовргщатель 14.Устройство для обработки импульсных радиосигналов работает следующим образам.Непрерывный сигнал с частотойс выхода задающего генератора 1 (фьгг. 2 а) поступает на первый (сигнальный) вход управляемого фазавращателя 14, Фаза сигнала на выходе ко торога с момента времени Т, =О да момента времени + т. , где ь. - длительность зондирующего радиаимпульса, изменяется пад действием управляющего сигнала, поступающего на второй (управляющий) вход управляемого Фазовращателя 14 с первого выхода программатора 2 в соответствии с используемым законом частотной мо. дуляции сигнала. Сфармированньй таким образом линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал (фиг. 2 б) с выхода управляемого Фазовращателя30 3 111314 через открытый по сигналу с вто. рого выхоца программатора 2 (Фиг. 2 в)первый ключ 10 поступает на вход при.емопередатчика 4 (фиг, 3), которыйсодержит усилитель 15 мощности, цир 5кулятор 16 и усилитель 17 высокойчастоты. После усиления в усилителе15 мощности и прохождения через циркулятор 16 ЛЧМ радиоимпульсный сигнал (фиг, 2 г) излучается черезантенну 5. По окончании радиоимпульса первый ключ 10 размыкается на время Т-Ъв , где Т - период повторения зондирующих радиоимпульсов.Одновременно с излучением ЛЧМрадиоимпульса по сигналу с второговыхода программатора 2 на третийвход датчика 7 эхо-сигналов (Фиг. 4и 5), содержащего сумматоры 18,резонатср 19 или катушку 20 индуктивности с рабочим веществом 21, помещенные в поле постоянного магнита 22 и катушки 23 градиента постоянного магнитного поля, подается импульс тока с выхода генератора 9импульсов тока (фиг. 2 д), Импульстока может иметь произвольные амплитуду и направленность при условии,что создаваемая им неоднородностьпостоянного магнитного поля большеширины линии спинового магнитногорезонанса рабочего вещества 21. ВчАстности, импульс тока может бытьпромодулирован случайной функцией.В результате действия этого импульса тока имевшаяся до момента времени1=0 в рабочем веществе 21 когерентная намагниченность затухает до нуля.В момент времени +по сигналу(фиг2 е) с четвертого выхода программатора 2 замыкается на время40Тг-Ть, где Сг - максимально возможное время задержки принимаемого сигнала, третий ключ 12, через которыйпринятый антенной 5 сигнал (Фиг. 2 ж)с отвода циркулятора 16 через усилитель 17 высокой частоты приемопередатчика 4 подается на один из входовсумматора 18 датчика 7 эхо-сигналов.В момент времени г, которое заведомо больше ожидаемой задержки принятого сигнала , (фиг, 2 ж), с выхода усилителя 6 мощности подается надругой из входов сумматоров 18 датчика 7 эхо-сигналов короткий радиоимпульс (фиг. 2 з), сформированныйиз немодулированного непрерывногосигнала (фиг, 2 а) путем замыкания навремя ь второго ключа 11 по сигна 759 4лу (Фиг. 2 и) с третьего выхода программатора 2. Амплитуда А этого сигнала зависит от управляющего сигнала с пятого выхода программатора 2 которьпй формируется в соответствии с условияминарво ф "и и112 Я Бгде Н - напряженность магнитного радиочастотного поля, созданного этим импульсом (фиг. 2 з) в рабочем веществе 21 датчика 7 эхо-сигналов Н =А;- гиромагнитное отношение используемых спинов (например, для электрона г =2,8 МГц/Гс, для протонов и=4,21 10МГц/Гс): д Г - ширина резонансной линии рабочего вещества 21 датчика 7 эхо-сигналов равная глубине частотной модуляции зондирующего радиоимпульсного сигнала (фиг. 2 г).В момент времени т =2 т - в .ь наг з"О. выходе датчика 7 эхо-сигналов начинает формироваться эхо-сигнал (фиг. 2 к) представляющий собой инвертированную во времени копию принятого сигнала (фиг. 2 ж). Для сжатия сигнала(Фиг. 2 к) в момент времени С =2г на первый вход датчика 7 эхо-сигналов (на один из входов сумматоров 18) подается с выхода усилителя 6 мощности ЛЧГ 1 радиоимпульс (фиг. 2 л) длительностью=;,с1г Этот импульс формируется из сигнала с выхода управляемого Фазовращателяфиг. 2 б) путем замыкания на времявторого ключа 11 по сигналу (фиг. 2 м) с третьего выхода програм. матора 2 (вне интервалов времени в и Тв на выходе управляемого фазовращателя имеет место немодулированный сигнал частотой Г, ), При этом глубина частотной модуляции остается равной глубине частотной модуляции зондирующего радиоимпульса (Фиг. 2 г), а закон изменения частоты имеет обратный знак по сравнению с законом изменения частоты зондирующего радиоимпульса. Амплитуда второго 180 импульса определяется уровнем управляющего сигнала с пятого выхода программатора 2, который устанавливается заранее, исходя из соотношенияун) 4 лдУ2 ц 71 где Н - напряженность радиочастот-, ного магнитного поля, создаваемого3 11Рвторым 180 импульсом в рабочем вещества 21 датчика 7 эхо-сигналов, и запоминается в программаторе 2.В результате действия второго 180 импульса в момент времени й=2, + на выходе датчика 7 эхосигналов возникает сжатый эхо-сигнал (фиг. 2 н), который подается через усилитель 8 высокой частоты на вход синхронного детектора 13, содержащего (фиг. 6) фазовращатель 24, первый и второй фазовые детекторы 25, 26, первый и второй накопители 27, 28, первый и второй квадраторы 29,.30, сумматор 3 1 и блок 32 извлечения квадратного корня.Сжатый эхо-сигнал (фиг, 2 н) подается на первые входы фазовых детекторов 25, 26, на вторые входы которых подается опорное напряжение, и с выхода задающего генератора 1 сдви. нутые по отношению друг к другу на 90 с помощью фазовращателя 24 на вы. ходах первого и второго фазовых детекторов 25, 26 выделяются соответст. венно синфазная и квадратурная компо. ненты сжатого эхо-сигнала, которые накапливаются в течение нескольких циклов зондирования с периодом Т в первом и втором накопителях 27, 28 Сигналы с улучшенным соотношением сигнал - шум подаются на входы первого и второго квадраторов 29, 30, после чего суммируются в сумматоре 3 1 и преобразуются в блоке 32 извлече 13759ния квадратного корня, на выходе которого формируется модуль амплитуды радиоимпульсного сигнала. С выхода синхронного детектора 13 сжатый сигнал поступает на оконечный блок 3 для визуального наблюдения или дальнейшей обработки. Сравнительный анализ известного и 1 О предложенного устройств показал, чтопредложенное устройство имеет большую помехозащищенность за счет исклю.чения случайной интерференции отдельных компонент сжатого эхо-сигнала 15 и регистрации посторонних сигналовдаже с идентичным законом частотноймодуляции вследствие применения коге.рентных зондирующего и обрабатывающих (180) радиоимпульсов. Кроме 2 О того, исключается образование ложных(комбинационных) эхо- " налов вследствре применения 180 обрабатывающихрадиоимпульсов, не создающих поперечной намагниченности в рабочем ве ществе датчика эхо-сигналов; а такжеуничтожается. поперечная намагниченность между отдельными циклами сжатияпутем наложения на рабочее веществодатчика эхо-сигналов импульсов градиентов постоянного магнитного поля,параметры которых некритичны для достижения желаемых результатов, что позволяет проводить подряд несколькоциклов зондирование - сжатие с накоплением получаемых сигналов.1113759 Ьа СоставительШвыдкая Техред Т Лан а ектор Г. Рещетник акто ква,Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 4 филиал аказ 6615/38 ВНИИПИ по 113035, Тираж сударс ам изо 710 Подписноевенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб д, А/5