Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала (его варианты)

(9) О 3) 4 В ОСУДЮ СТВЕНКЫйО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕ МИТЕТ СССРЙ и ОткРытиЙ хуЕТЕНИ ЬСТВУ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР(56) 1, Кук Ч. Бернфельд М.Радиолокационные сигналы, теория и применение. М., "Советское радио", 1971, з 7, 8, с, 235, з 4, 8, с. 92.2, Остроухов В.С. и Тузов Г.И. Коррелятор с подавлением боковых лепестков функций корреляции. - "Радиотехника",1975, В 4, с. 19. (54) КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) 1, Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала,. содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, И перемножителей, Ы весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с Б входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно- модулированного сигнала, причем выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом первого перемножителя, а выходы И перемножителей соединены через соответствую" щие весовые усилители с входами сумматора с Н входами, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьяаения эффективности подавления боковых лепестков выходного сигнала, в него введены синтезатор опорных частот с Н выходами и (0-1) преобра- Ф эователей частоты, причем выходы (И) введенньис преобразователей частоты соединены с первыми входами соответствующих перемножителей, выход генератора опорных колебаний соединен с вторыми входами Н пере- множителей, а И выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих Ы преобразователей частоты, объединенные первые входы которых являются входом :коррелятора для обработки частотно- модулированного сигнала.2, Коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала, содер" жащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, Н перемножителей, Я весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с И входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, причем выход генератора опорных колебаний соединен с первым входом первого преобразователя частоты, а выходы М пере- (д множителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с И входами, о т л и ч а - ю щ и й с я тем что, с целью повышения эффективности подавления боковых леиестков выходного сигнала, в него введены синтезатор опорных частот с В выходами и (И) преобразователей частоты, причем объединенные первые входы И перемнокителей являются входом коррелятора для : обработки частотно-модующрованного сигнала, выход генератора опорных колебаний соединен с первыми входамй(И) введенных преобразователей частоты, а И выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих 1160570И преобразователей частоты, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих М перемножителей.3Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться врадиоприемных устройствах частотно-модулированных сигналов.Известно приемное устройство час.тотно-модулированных (ЧМ) сигналовс подавлением боковых лепестковоткликов, содержащее дополнительные каналы додетекторной обработкии сумматор откликов всех додетекторных каналов с весовыми усилителями на входах 13 .Однако это устройство мало эффек.тивно в случае, когда отклики отдельных каналов имеют большие имедленно спадающие боковые лепестки, обусловленные пульсациями ампли.туды спектра сигнала, доходящимидо нулевого уровня,Известен коррелятор для обработкичастотно-модулированного сигнала,содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, И перемножителей, И весовыхусилителей и последовательно соединенные сумматор с И входами иинтегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки ЧМ-сигнала, причем выход первого преобразователя частоты соединенс первым входом первого перемножителя, а выходы И перемножителей сое"динены через соответствующие весовые усилители с входами сумматорас И входами 2 .Известен также коррелятор дляобработки частотно-модулированногосигнала, содержащий генератор опорных колебаний, первый преобразователь частоты, М перемножителей,М весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с Ивходами и интегратор, выход которого является выходом корреляторадля обработки ЧИ-сигнала, причем выход генератора опорных колебаний 2соединен с первым входом первогопреобразователя частоты, а выходыМ перемножителей соединены черезсоответствующие весовые усилителис входами сумматора с И входами 21,Однако известные корреляторыимеют низкую эффективность подавления боковых лепестков введенногосигнала.10 Цель изобретения - повышение эффективности подавления боковых лепестков выходного сигнала,Для достижения этой цели коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала по первому варианту, содержащий генератор опорныхколебаний, первый преобразовательчастоты, М перемножителей, М весощ вых усилителей и последовательносоединенные сумматор с М входамий интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, р 5 причем выход первого преобразователя частоты соединен с первымвходом первого перемножителя, авыходы И перемножителей соединены через соответствующие веЗп совые усилители с входами сумматорас И входами, введены синтезаторопорных частот с И выходами и (И)преобразователей частоты, причемвыходы (И) введенных преобразователей частоты соединены с первымивходами соответствующих перемножителей, выход генератора опорныхколебаний соединен с вторыми входами И перемножителей, а И выходовсинтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствую, щих И преобразователей частоты,объединенные первые входы которыхявляются входом коррелятора для обработки частотно-модулированногосигнала.3 1160570В коррелятор для обработки частотно-модулированного сигнала по второму варианту, содержащий генератор опорных колебаний, первые преобразователь частоты И перемножиУ 5 телей, И весовых усилителей и последовательно соединенные сумматор с И входами и интегратор, выход которого является выходом коррелятора для обработки частотно-модулированного О сигнала, причем выход генератора опорных колебаний соединен с первым входом первого преобразователя частоты, а выходы И перемножителей соединены через соответствующие весовые усилители с входами сумматора с И входами, введены синтезатор опорных частот с И выходами и (И) преобразователей частоты, причем объединенные первые входы И переножителей являются входом коррелятора для обработки частотно-модулированного сигнала, выход генератора опорньи колебаний соединен с первыми входами (И) введенньи преобразователей д частоты, а.И выходов синтезатора опорных частот соединены с вторыми входами соответствующих И преобразователей частоты, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих И перемножителей.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема коррелятора для обработки частотно"модулированного сигнала о первому варианту; на фиг. 2 - то же, по второму вари 35 акту; на фиг. 3 - амплитуда отклика. Корреляторы (фиг. 1 и 2) содержат И перемножителей 1, И весовых усилителей 2, сумматор 3 с И входами 40У интегратор 4, И преобразователей 5 частоты, генератор 6 опорных колебаний и синтезатор 7 опорньи частот.Коррелятор по первому варианту. работает следующим образом. 45Узкополосный ЧМ-сигнал заданного вида модуляции поступает одновременно на входы И преобразователей 5 частоты, на выходах которых он получает различные относительные 50 сдвиги заданной величины и общий для всех каналов сдвиг, приводящий несущую частоту сигнала в канале с нулевым относительным сдвигом к зна. чению несущей частоты опорного 55 ЧМ-колебания, При этом начальные фазы всех преобразованных колебаний одинаковы, что достигается прецизионностью и идентичностью характеристик всех преобразователей 5или формированием колебаний гетероцинов в одном синтезаторе 7 от общего задающего генератора. Допускается синхронизация синтезатора 7 с генератором 6 опорных колебаний. С выходов преобразователей 5 преобразованные сигналы поступают на сигнальные входы соответствующих перемножителей 1, на другие входы которыхс выхода генератора 6 параллельнопоступает узкополосное опорноеЧМ-колебание заданного вида модуляции. Перемножители 1 работают в полосе частот опорного колебания. С их выходов произведения колебаний поступают на входы соответствующих весовых усилителей 2, коэффициенты усиления которых постоянны в полосе частот огибающей опорного колебания и пропорциональны заданным весам каналов, Отрицательный знак веса обеспечивается либо фазоинверторной схе-. -мой усилителя, либо обратной коммутацией его выходных выводов. С выходов весовых усилителей 2 произведения колебаний поступаютна соответствующие входы сумматора 3 с И входами, работающего также в полосе частот огибающей опорного колебания. Суммарное колебание с его выхода поступает на вход интегратора 4, выход которого является откликом коррелятора. Время интегрирования зависит от требований конкретной задачи, но не может быть меньше одного периода повторения сигнала. Значение отклика зависит от относительного запаздывания сигнала и опорного колебания. Эта зависимость в случае одиночного сигнала имеет вид высокочастотного импульса, амплитуда имеет главный и боковые лепестки заданной формы. Частота заполнения равна несущей частоте опорного колебания. Огибающая отклика выделяется при последующей нелинейной обработке детектором (ну, фиг. 1 не показан).сКоррелятор по второму варианту (фиг. 2) работает следующим образомУзкополосный ЧМ-сигнал заданного вида модуляции поступает одновременно на сигнальные входы И перемножителей 1. На другие входы перемножителей 1 с выхода генератора 6 опорных колебаний поступают узкополосные опорные ЧИ-колебания заданного вида модуляции, 1160570предварительно прошедшие через соответствующие преобразователи 5 частоты, в которых они получают различные относительные частоты сдвиги заданной величины и общий для всех каналов 5 сдвиг, приводящий несущую .частоту опорного колебания в канале с нулевым относительным сдвигом к значению несущей частоты сигнала. При этом на" чальные фазы всех преобразовательных опорных колебаний одинаковы, что достигается прецизионностью и идентичностью всех преобразователей 5 частоты или формированием колебаний гете- родинов в одном синтезаторе 7 от общего задающего генератора. Допускается синхронизация синтезатора 7 с генератором б опорных колебаний. Перемножители 1 работают в полосе частот сигнала, С их выходов произве И дения колебаний поступают на входы соответствующих весовых усилителей 2, коэффициенты усиления которых постоянны в полосе частот огибающей сигнала и пропорциональны заданным весам каналов. Отрицательный знак веса обеспечивается либо фазоинверторной схемой усилителя, либо обратной коммутацией его выходных выводов. С выходов весовых усилителей 2 произ ведения колебаний поступают на соответствующие входы сумматора 3 с Н входами, работающего также в поло-се частот огибающей сигнала, Сумматорное колебание с его выхода И поступает на вход интегратора 4, выход которого является откликом коррелятора. Время интегрирования зависит от требований конкретной задачи, но не может быть меньше 49одного периода повторения сигнала. Значение отклика коррелятора зависит от относительного запаздывания сигнала и опорного колебания. Зта зависимость в случае одиночного 4 ф сигнала имеет вид высокочастотного импульса, амплитуда которого имеет главный и боковые лепестки заданной формы. Частота заполнения равна несущей частоте сигнала, Огибающая Я (амплитуда) отклика выделяется при последующей нелинейной обработ" ке детектором (на фиг. 2 не показан).При практической реапизации предлагаемого коррелятора допускается 55 в обоих вариантах включать интеграторы между выходами перемножителей л сумматором, прн этом отдельные цепи, состоящие из перемножителя с соответствующими преобразователем частоты, интегратором и опорным колебанием, допускается заменять эквивалентным согласованным фильтром, центральная частота которого соответственно отстроена от центральной частоты сигнала.П р и м е р. ЧМ-сигнал модулирован по синусоидальному закону с индексом модуляции ш и частотой моду" ляции (повторения) Р. Опорное колебание имеет тот же закон модуляции. Огибающая отклика оптимального коррелятора имеет вид функции Бесселя первого рода нулевого порядка - 3 (2 йшах), где х - относительное запаздывание сигнала и опорного колебания. Этот отклик имеет аномальные (большие и медленно спадающие) боковые лепестки (фиг. 3, кривая м ), обусловленные глубокими пульсациями амплитуды частотного спектра сигнала. Форма огибающей отклика коррелятора с подавлением боковых лепестков (по любому иэ предлагаемых вариантов) задана в видегде А - лямбда функции з-го порядка (х = 1,3),Зта огибающая имеет боковые лепестки меньше 27 от величины главного лепестка (фиг, 3, кривая д). ЕЕ выражение может быть представле" но взвешенной суммой взаимных функций корреляции сигналов со сдвинутыми относительно друг друга спектрами - аппроксимирующим многочленом. Амплитуды взаимных функций корреляции при сдвиге спектров на величину КГ в данном случае имеют видгде 3 - функция Бесселя первогоКрода к-го порядка (к =01,2).Аппроксимирующий многочленО ы (х) = Ямсх)описывает заданную огибаипцую, если значения весовых коэффициентов равны:Ыо = 1; М щ -1,35; Ч+0,42; Ы 6 -0,07 а при всех остальных К - М = О. Таким образом, заданное1 лах (включая канал с нулевым сдвигом): 0,2 Р, 4 Р, 6 Р; соответствующие весовые коэффициенты каналов: 11 1351 +Оэ 42 е Ое 077 1160570 подавление боковых лепестков отклика коррелятора происходит при, следующих значениях параметров: число каналов - 4; частотные сдвиги в кана1160570 фйи оставитель В. Калмыковехред И.ПароцайКоррект актор Н. Егоров яга 54 Тираж 659 ПодпВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раущская наб., д ное ак