Устройство различения радиолокационных сигналов

Устройство различения радиолокационных сигналов, содержащее синхронизатор и последовательно соединенные первый Фурье-процессор, логарифмический усилитель и второй Фурье-процессор, при этом каждый процессор состоит из последовательно соединенных генератора ЛЧМ-сигнала, перемножителя, фильтра свертки и квадратичного детектора, причем второй вход перемножителя является входом процессора, а выход квадратичного детектора - его выходом, а соответствующие выходы синхронизатора соединены с соответствующими управляющими входами ЛЧМ генераторов, отличающееся тем, что, с целью автоматического различения простого и ФМ сигналов, в него введены последовательно соединенные детектор огибающей, формирователь прямоугольного сигнала и первый измеритель длительности сигнала, последовательно соединенные первый ключ, триггер и второй измеритель длительности, а также формирователь строба, формирователь управляющего импульса, первый и второй компаратор, блок совпадения, второй ключ и блок деления, первый вход которого соединен с выходом первого измерителя длительности, а второй вход - с выходом второго измерителя длительности, причем управляющий вход блока деления через формирователь управляющего импульса соединен с выходом триггера, а выход блока деления подключен к входу первого и второго компараторов, выходы которых соединены с соответствующими входами блока совпадения, выход которого является выходом сигнала наличия ФМ сигнала и, кроме того, подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход второго ключа является выходом наличия простого сигнала, при этом выход формирователя прямоугольного сигнала соединен с входом блока синхронизации, вторым входом триггера и через формирователь строба с вторым входом первого ключа, первый вход которого подключен к выходу второго Фурье-процессора, а вход всего устройства соединен с входом первого Фурье-процессора и входом детектора огибающей.

Изобретение относится к приемным устройствам импульсной информации, работающим в широком диапазоне параметров сигналов, и может использоваться в системах радиотехнической разведки (РТР) и пассивного целеуказания (ПЦУ) для определения вида принимаемого сигнала.

В настоящее время известны устройства, предназначенные для различения сигналов по виду внутриимпульсной модуляции.

В качестве первого аналога рассмотрим устройство по авт. свид. 1840866 (заявка 1575095 с приор. от 21.02.74 г.), предназначенное для различения ЛЧМ, ФМ и простых радиолокационных сигналов. Принцип действия данного устройства основан на различии ширины спектров сигналов на основной и удвоенной частотах, что дает возможность посредством сравнения ширины спектра данного сигнала на основной и удвоенной частотах определить вид его внутриимпульсной модуляции.

Недостатком данного устройства является требование большого отношения сигнал/шум на его входе для обеспечения высокой достоверности различения. Устройство имеет низкую чувствительность.

Вторым аналогом является устройство, в котором для решения аналогичной задачи используются различия откликов автокоррелятора на импульсные радиосигналы с разными видами внутриимпульсной модуляции. Измерение параметров отклика позволяет определить тип внутриимпульсной модуляции входного сигнала. Данное устройство имеет более высокую чувствительность, чем первый аналог, при обработке простых и ЛЧМ-сигналов, однако чувствительность при анализе фазоманипулированных (ФМ) сигналов низка, что является недостатком данного метода.

В качестве третьего аналога рассмотрим устройство, в котором для различения ЛЧМ, ФМ и простых сигналов используется операция свертки заданного сигнала с определенным образом преобразованной его копией. Операция свертки реализуется в конвольвере - приборе, принцип действия которого основан на взаимодействии поверхностных акустических волн (ПАВ) в кристаллах. Данное устройство имеет более высокую, чем ранее описанные, чувствительность при обработке ФМ-сигналов, что достигается за счет временного сжатия ФМ-сигналов на конвольвере. Однако данный метод имеет существенный недостаток - невысокую достоверность различения сигналов, обусловленную тем, что любые виды сигналов с нелинейными законами внутриимпульсной модуляции принимаются за ФМ-сигналы.

В качестве четвертого аналога рассмотрим анализатор кепстра мощности заданного сигнала, описанный в

1. M.A. Jack, P.M. Grant, J.H. Collins. "Wave form detection and classification with SAW cepstrum analysis".

IEEE Trans. on Aerosp. and Electr. Syst., vol. AES-13, No. 6, November 1977.

2. М.А Джек, П.М. Грант, Дж. X. Коллинз.

"Теория, проектирование и применение Фурье-процессоров на поверхностных акустических волнах". ТИИЭР, т.68, 4, 1980. Под кепстром мощности понимается спектр мощности логарифма спектра мощности входного сигнала.

Данное устройство имеет высокую чувствительность, достигаемую за счет временного сжатия сигналов в процессе получения их кепстров мощности. Недостатком анализатора кепстра мощности является отсутствие возможности автоматического различения сигналов с разными видами внутриимпульсной модуляции.

Анализ параметров современных РЛС вероятного противника показал, что в качестве зондирующих в числе других применяются простые и сложные сигналы, в связи с чем для успешного решения задач распознавания типов РЛС и их идентификации в условиях сложного радиолокационного поля и в присутствии помех необходимо в системах РТР и ПЦУ применять устройства различения сигналов по виду их внутриимпульсной модуляции.

В предлагаемом устройстве решается задача различения простых и ФМ сигналов, причем устройство обладает высокими чувствительностью и достоверностью различения сигналов.

По технической сущности наиболее близким к заявляемому устройству является "анализатор кепстра мощности, описанный в [1] и [2], который и выбираем в качестве прототипа.

Известное устройство (прототип) содержит первый и второй Фурье-процессоры, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора ЛЧМ-сигнала, перемножителя, фильтра свертки и квадратичного детектора, причем свободный вход перемножителя является входом Фурье-процессора, выход квадратичного детектора - его выходом; блок синхронизации, выходы которого подключены ко входам синхронизации генераторов ЛЧМ-сигнала Фурье-процессоров; логарифмический усилитель,включенный между выходом первого и входом второго Фурье-процессора.

Как отмечено ранее, недостатком известного устройства является отсутствие возможности автоматического различения простого и ФМ радиолокационных сигналов.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей, выраженное в автоматическом различении простого и ФМ радиолокационных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый и второй Фурье-процессоры, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора ЛЧМ-сигнала, перемножителя, фильтра свертки и квадратичного детектора, причем свободный вход перемножителя является входом Фурье-процессора, а выход квадратичного детектора - его выходом; блок синхронизации, выхода которого подключены ко входам синхронизации генераторов ЛЧМ-сигнала Фурье-процессоров; логарифмический усилитель, включенный между выходом первого и входом второго Фурье-процессора, введены последовательно соединенные детектор огибающей, первые компаратор и измеритель длительности, причем вход детектора огибающей соединен со входом первого Фурье-процессора; последовательно соединенные первый ключ, триггер и второй измеритель длительности; вход первого ключа подключен к выходу второго Фурье-процессора; формирователь управляющего импульса, формирователь строба и блок деления; входы формирователя строба, блока синхронизации и вход установки нуля триггера соединены вместе и подключены к выходу первого компаратора; выход формирователя строба соединен с управляющим входом первого ключа; входы блока деления соединены с выходами первого и второго измерителей длительности и формирователя управляющего импульса, вход которого подключен к выходу триггера; второй и третий компараторы, блок совпадения и второй ключ, входы второго и третьего компараторов соединены вместе и подключены к выходу блока деления, а их выходы подключены ко входам блока совпадения, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа и является выходом "ФМ" устройства; выход третьего компаратора подключен ко входу второго ключа, выход которого является выходом "Простой" устройства.

Введение в известное устройство указанных элементов и связей позволило получить новый эффект - расширение функциональных возможностей, выраженное в автоматическом различении простого и ФМ радиолокационных сигналов.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Оно содержит два Фурье-процессора, первый из которых состоит из последовательно соединенных генератора ЛЧМ-сигнала 2, перемножителя 1, фильтра свертки 4 и квадратичного детектора 7, а второй - из последовательно соединенных генератора ЛЧМ-сигнала 14, перемножителя 13, фильтра свертки 16 и квадратичного детектора 19; свободный вход перемножителя 1 является входом устройства; логарифмический усилитель 11, блок синхронизации 8, и последовательно соединенные детектор огибающей 3, компаратор 5 и измеритель длительности 9; включенные последовательно ключ 21, триггер 23 и измеритель длительности 20; формирователь управляющего импульса 17, формирователь строба 22, блок деления 18, компараторы 6 и 12, блок совпадения 10, ключ 15; выход квадратичного детектора 7 через логарифмический усилитель 11 соединен со свободным входом перемножителя 13; выходы блока синхронизации 8 подключены ко входам синхронизации генераторов ЛЧМ-сигнала 2 и 14; вход детектора огибающей 3 соединен со входом устройства; входы блока синхронизации 8, формирователя строба 22 и вход установки нуля триггера 23 подключены к выходу компаратора 5; выход формирователя строба 22 соединен с управляющими входом ключа 21; вход формирователя управляющего импульса 17 подключен к выходу триггера 23; входы блока деления 18 соединены с выходами измерителей длительности 9 и 20, и выходом формирователя управляющего импульса 17; выход блока деления 18 подключен ко входам компараторов 6 и 12; выходы которых соединены со входами блока совпадения 10; вход ключа 15 подключен к выходу компаратора 12, а выход его является выходом "ПРОСТОЙ" устройства; выход блока совпадения 10 соединен с управляющим входом ключа 15 и является выходом "ФМ" устройства.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на различиях кепстров мощности простых и ФМ сигналов.

На фиг.2 представлены схематические диаграммы простого (а) и ФМ (б) сигналов и их кепстров мощности (выход квадратичного детектора 19).

Анализ диаграмм, приведенных на фиг.2, показывает резкое отличие временных интервалов между максимумами кепстров мощности простого и ФМ сигналов. Так, для простого сигнала этот интервал равен 2Т₀ - удвоенной длительности огибающей сигнала, а для ФМ-сигнала - 2 ₀ - удвоенной длительности элементарного дискрета. Анализ параметров современных РДС показал, что коэффициент сжатия ФМ-сигналов, применяемых в качестве зондирующих, равный числу дискретов в импульсе, имеет величину не менее 5÷7. Поэтому величины 2T₀ и 2 ₀ будут различаться не менее чем в 5÷7 раз, что обуславливает высокую достоверность различения простых и ФМ сигналов.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства. Входной сигнал одновременно поступает на входы перемножителя 1 и детектора огибающей 3; компаратор 5 формирует из огибающей входного сигнала прямоугольный импульс, который через блок синхронизации 8 запускает в нужные моменты времени генераторы ЛЧМ-сигнала 2 и 14, разрешает формирователю строба 22 выдать сигнал, открывающий ключ 21 и устанавливает в нулевое состояние триггер 23. Ключ 21 необходим для защиты устройства от помех. Длительность выходного сигнала компаратора 5 измеряется измерителем длительности 9, а результат измерения поступает на вход блока деления 18, где запоминается; в то же время отклик кепстра мощности входного сигнала через открытый ключ 21 поступает на вход триггера 23. Первый максимум кепстра мощности (см. фиг.2) формирует на выходе триггера 23 сигнал логической единицы, а второй максимум вновь производит установку на нуль. В результате на выходе триггера 23 формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна временному интервалу между максимумами кепстра мощности. С выхода триггера 23 импульс поступает на вход измерителя длительности 21. Результат измерения поступает на другой вход блока деления 18. В этот момент формирователь управляющего импульса 17 выдает на управляющий вход блока деления 18 сигнал, разрешающий произвести деление.

Информация, поступающая на первый вход блока деления 18, отображает длительность огибающей входного сигнала и не зависит от вида сигнала. Информация, поступающая с выхода измерителя длительности 20 на другой вход блока деление 18, зависит от вида сигнала. Если на вход устройства поступает простой сигнал, то эта информация соответствует удвоенной длительности огибающей входного сигнала; в случае ФМ-сигнала эта информация соответствует удвоенной длительности элементарного дискрета ФМ-сигнала (см. фиг.2). Таким образом, выходной сигнал блока деления 18 будет зависеть от отношения длительности огибающей входного сигнала к временному интервалу между максимумами кепстра мощности. В случае присутствия на входе устройства простого сигнала выходной сигнал блока деления 18 будет соответствовать 1/2, а в случае ФМ-сигнала величине N/2, где N - число элементарных дискретов в ФМ-сигнале. Так как обычно N 5, то N/2>1.

С выхода блока деления 18 сигнал подается на входы компараторов 6 и 12, пороги которых установлены таким образом, что компаратор 12 срабатывает в том случае, когда сигнал на его входе равен 1/2, а компаратор 6 - когда сигнал на его входе превышает единицу. В этом случае компаратор 12 также срабатывает.

Таким образом, при обработке ФМ-сигнала срабатывают компараторы 6 и 12, что приводит к формированию логической единицы на выходе блока совпадения 10. Данная единица проходит на выход "ФМ" устройства, индицируя прием фазоманипулированного сигнала, и одновременно закрывает ключ 15, исключая тем самым поступление сигнала с выхода компаратора 12 на выход "ПРОСТОЙ" устройства.

При подаче на вход устройства простого сигнала сработает только компаратор 12. В этом случае амплитуда сигнала на выходе блока совпадения 10 соответствует логическому нулю; то есть на выходе "ФМ" устройства информация отсутствует. При этом ключ 15 будет открыт, и сигнал логической единицы с выхода компаратора 12 проходит на выход "ПРОСТОЙ" устройства, фиксируя прием простого сигнала.

Генераторы ЛЧМ-сигнала и фильтры свертки выполнены с применением дисперсионных ультразвуковых линий задержки (ДУЛЗ), относящихся к приборам на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Генерация ЛЧМ-сигнала осуществляется путем подачи на вход ДУЛЗ короткого радиоимпульса. Фильтр свертки содержит ДУЛЗ, аналогичную используемой для формирования ЛЧМ-сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить новый эффект - расширение функциональных возможностей, выраженное в автоматическом различении простых и ФМ радиолокационных сигналов при одинаково высокой чувствительности при обработке простых и ФМ сигналов и высокой достоверности их различения.

Это дает возможность в системах РТР и ПЦУ улучшить качество решения задач селекции и идентификации радиолокационных сигналов, повысить вероятность правильного распознавания типа РЛС и ее носителя, а также повысить эффективность радиоэлектронного подавления РЛС вероятного противника системами радиопротиводействия.

Изобретение относится к области радиолокационной техники. Достигаемый технический результат - автоматическое различение радиолокационных сигналов. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит синхронизатор, два Фурье-процессора, логарифмический усилитель, детектор огибающей, формирователь прямоугольного сигнала, два измерителя длительности сигнала, два ключа, триггер, формирователь строба, формирователь управляющего импульса, два компаратора, блок совпадения и блок деления, выполненные и соединенные между собой определенным образом. 2 ил.