Устройство для совмещенного автоматического контроля широкодиапазонных супергетеродинных приемников

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к области автоматического контроля основных параметров широкодиапазонных супергетеродинных приемников. Техническим результатом создания полезной модели является возможность совмещения режимов приема и контроля, также проведения контроля группового времени запаздывания и коэффициента передачи не только линейного тракта приемника, но и демодулятора; повышение точности контроля за счет адаптации стимулирующего сигнала. Положительный технический результат обеспечивается за счет дополнения устройства совмещенного автоматического контроля демодулятором, решающим устройством, разностным коррелятором, устройством регистрации группового времени запаздывания, а также изменения структуры генератора стимулирующих сигналов и когерентного измерителя.

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в автоматических средствах непрерывного и периодического контроля основных параметров широкодиапазонных супергетеродинных приемников (ШСП), которые входят в состав комплексов радиомониторинга (КРМ).

ШСП находят применение при решении таких задач радиомониторинга (РМ) как экспресс-анализ, перехват и местоопределение источников радиоизлучений, эффективность которых зависит от стабильности и предсказуемости таких характеристик как коэффициент передачи, амплитудно-частотная характеристика, групповое время запаздывания, фазо-частотная характеристика.

Для достижения требуемых характеристик ШСП используются средства встроенного автоматического контроля.

Известно устройство автоматического контроля главных каналов радиоприемных устройств (1 - а.с. СССР 284167 кл. GOIR 31/28, 1969), которое содержит два коммутатора, -аттенюатор, генератор опорных частот, пороговый блок, линию задержки, коррелятор, блок регистрации.

Признаками аналога, совпадающие с признаками заявленного устройства, являются аттенюатор, генератор опорных частот и блок регистрации.

Однако это устройство обеспечивает контроль параметров только линейного тракта приемника, при этом оно функционирует при разделении во времени режимов РМ и контроля, что приводит к потере полезной информации.

Известно устройство для автоматического контроля главных каналов радиоприемных устройств (Авт. св. СССР 663118, кл. H4B 17/00, 1977), содержащее генератор опорных частот, входной коммутатор, аттенюатор, пороговый блок, последовательно соединенные блок задержки и коррелятор, последовательно соединенные выходной коммутатор и блок регистрации, фильтр нижних частот, промежуточный коммутатор, блок памяти, сумматор, частотный дискриминатор, умножитель частоты, аналогово-цифровой преобразователь, решающий блок и первый и второй генераторы линейно-ступенчатого напряжения.

Признаками аналога, совпадающего с признаками заявленного устройства, являются аттенюатор, генератор опорных частот, коррелятор, блок регистрации.

К недостаткам аналога следует отнести возможность контроля характеристик приемника в целом, включая демодулятор, а также низкую точность контроля группового времени запаздывания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство совмещенного встроенного контроля [3 - Специальная техника 1, 2010. Стр 2-9. Дятлов А.П., Дятлов П.А. Совмещенный встроенный контроль линейных трактов широкодиапазонных супергетеродинных приемников], обеспечивающий при совмещении во времени режимов РМ и контроля оценку параметров амплитудно- и фазочастотных характеристик.

Данное устройство содержит генератор стимулирующих сигналов, аттенюатор, корректор, смеситель, регулируемую линию задержки, когерентный измеритель, управитель, причем первый выход генератора стимулирующего сигнала подключен к первому входу смесителя, а второй вход смесителя подключен ко второму выходу синтезатора частоты, входящего в состав контролируемого приемника; выход смесителя подключен к первому входу регулируемого аттенюатора, а второй управляющий вход аттенюатора подключен к первому выходу решающего устройства, входящее в состав контролирующего приемника через направленный ответвитель, второй выход генератора стимулирующего сигнала подключен к первому входу когерентного измерителя через каскадно включенную регулируемую линию задержки, второй вход когерентного измерителя подключен к выходу приемника через второй выход решающего устройства, выход когерентного измерителя подключен к первому входу управителя, а выход управителя подключен к управляющему входу корректора.

К недостаткам такого устройства следует отнести:

а) отсутствие адаптации параметров СтС к параметрам полезного сигнала;

б) низкую точность контроля группового времени запаздывания в приемнике из-за отсутствия контроля характеристик демодулятора.

Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявленного устройства являются аттенюатор, смеситель, генератор стимулирующего сигнала, линия задержки, когерентный измеритель с квадратурной обработкой, управитель, корректор.

Техническим результатом создания полезной модели является: обеспечение возможности высокоточной калибровки группового времени запаздывания широкополосного супергетеродинного приемника при одновременной обработке полезного и стимулирующего сигналов за счет адаптации стимулирующего сигнала по уровню, частоте и ширине спектра.

Для достижения технического результата в заявленное устройство дополнительно введены разностный коррелятор (РК), демодулятор (Дем), устройство регистрации (УР), решающее устройство (РУ), а также произведено изменение состава и структуры генератора стимулирующего сигнала (ГСтС) и когерентного измерителя (КИ).

Технический результат достигается тем, что в устройство для совмещенного автоматического контроля широкодиапазонных супергетеродинных приемников, содержащее генератор стимулирующих сигналов, смеситель, аттенюатор, ч последовательно соединенных, а также когерентный измеритель, управитель и корректор, дополнительно введены разностный коррелятор, устройство регистрации группового времени запаздывания, демодулятор, решающее устройство, а в генераторе стимулирующего сигнала и когерентном измерителе изменена структура и состав функциональных узлов, причем первый выход (131) генератора стимулирующего сигнала (13) подключен к первому входу (123) второго смесителя См2, а второй вход (122) этого смесителя подключен ко второму выходу синтезатора частоты, входящего в состав контролируемого приемника, выход (121) второго смесителя подключен к первому входу (113) регулируемого аттенюатора, а второй управляющий вход (112) аттенюатора подключен к третьему выходу (155) решающего устройства, выход аттенюатора (111) подключен ко входу преселектора приемника через направленный ответвитель, первый вход (133) генератора стимулирующего сигнала, соединен со вторым входом демодулятора, второй выход (132) генератора стимулирующего сигнала (13) подключен к первому входу (141) когерентного измерителя (14), второй вход (134) генератора стимулирующего сигнала соединен с первым выходом (151) решающего устройства, второй вход (142) когерентного измерителя соединен с первым выходом (72) демодулятора, третий выход (145) когерентного измерителя соединены со входом (161) устройства регистрации группового времени запаздывания, второй выход (144) когерентного измерителя соединен со вторым входом (172) разностного коррелятора; второй вход (142) когерентного измерителя соединен Со вторым выходом (72) демодулятора, вход (162) устройства регистрации группового времени запаздывания соединен со вторым входом (154) решающего устройства, второй выход (155) решающего устройства через каскадно включенный первый управитель (10) соединен с управляющим входом (63) корректора, выход (62) которого соединен с первым входом (71) демодулятора, первый выход (72) которого соединен с первым входом (152) решающего устройства и первым входом (133) генератора стимулирующего сигнала, первый выход (72) демодулятора соединен с первым входом (152) решающего устройства, со вторым входом (142) когерентного измерителя и" третьим входом (173) разностного коррелятора; генератор стимулирующих сигналов состоит из генератора псевдослучайной последовательности (0132), линии задержки (0133) и балансного демодулятора (0131), первый выход генератора стимулирующего сигнала (131) соединен с первым входом балансного модулятора, второй вход которого через первый вход (133) подключен ко второму выходу (73) демодулятора, выход балансного модулятора (131 соединен с первым входом второго смесителя (123), второй выход генератора псевдослучайной последовательности через каскадно включенную линию задержки и через второй выход (132) генератора стимулирующих сигналов подключен к первому входу (141) когерентного измерителя; вход генератора псевдослучайной последовательности через второй вход (134) первым выходом (157) решающего устройства; когерентный измеритель (14) состоит из первой регулируемой линии задержки (0141), первого перемножителя (0142), первого интегратора (0143), дифференцирующей цепи (0146), порогового устройства (0147), сумматора (0145); второго управителя (0144), первый вход (142) когерентного измерителя соединен с первым входом первой регулируемой линии задержки, первый выход которой соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого через второй вход (142) когерентного измерителя соединен с первым выходом (72) демодулятора; выход первого перемножителя соединен со входом первого интегратора, первый выход которого подключен ко входу порогового устройства, а второй выход соединен через каскадно включенные дифференцирующую цепь, сумматор и второй управитель со вторым входом первой регулируемой линии задержки; второй выход которой соединен с первым входом устройства регистрации группового времени запаздывания; выход порогового устройства соединен со вторым входом второго управителя; второй выход регулируемой линии задержки через первый выход (143) когерентного измерителя соединен с первым входом (171) разностного коррелятора; третий выход первой регулируемой линии задержки через второй выход (144) когерентного измерителя соединен со вторым входом (172) разностного коррелятора; выход управляемого гетеродина является вторым выходом демодулятора, который соединен с первым входом генератора стимулирующего сигнала, выход третьего фильтра нижних частот является первым выходом демодулятора, который соединен с первым входом решающего устройства, со вторым входом когерентного измерителя и с третьим входом разностного коррелятора, выход третьего фильтра нижних частот соединяется с первым входом второй регулируемой линии задержки, второй управляющий вход которой соединен через второй вход демодулятора, с четвертым выходом решающего устройства, выход второй регулируемой линии задержки соединен с третьим входом демодулятора, который является также выходом контролируемого приемника; решающее устройство (15), включающее в себя измеритель уровня полезного сигнала (0151), измеритель ширины спектра и тактовой частоты полезного сигнала (0152), вычислитель временной поправки, первый вход (152) решающего устройства одновременно подключен ко входу измерителя полезного сигнала (0151) и ко входу измерителя ширины спектра и тактовой частоты (0152), первый выход измерителя уровня полезного сигнала через третий выход (155) решающего устройства соединен со вторым управляющим входом (112) аттенюатора; второй выход измерителя уровня полезного сигнала через второй выход (156) решающего устройства соединен со входом (102) первого управителя, выход измерителя ширины спектра и тактовой частоты через первый выход (151) решающего устройства соединен со вторым входом (154) генератора стимулирующего сигнала; второй (154) решающего устройства соединен со входом вычислителя временной поправки (0153), выход которого через четвертый выход (153) соединен со вторым входом (74) демодулятора.

Заявленное устройство поясняетря чертежами, приведенным на рис. 1-6.

На рис. 1 приведена структура устройства автоматического контроля широкодиапазонных супергетеродинных приемников, где: 1 - преселектор (Прес); 2 - малошумящий усилитель (МШУ); 3 - смеситель (См); 4 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 5 - фильтр сосредоточенной селекции (ФСС); 6 - корректор (Кор); 7 - демодулятор Костаса (Дем); 8 - линейный тракт контролируемого приемника (ЛТП); 9 - синтезатор частоты (СЧ); 10 - управитель (Упр1); 11 - аттенюатор (Ат); 12 - смеситель (См 2); 13 - генератор стимулирующего сигнала (ГСтС); 14 - когерентный измеритель (КИ); 15 - решающее устройство (РУ); 16 - устройство регистрации группового времени запаздывания (УР); 17 - разностный коррелятор (РК); 18 - устройство совмещенного автоматического контроля (УСВК).

На рис. 2 приведена структура ГСТС (13), где: 0131 - балансный модулятор (БМ), 0133 - линия задержки (ЛЗ); 0132 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП); 131 - первый выход ГСтС, который соединен с первым входом См2(12); 132 - второй выход ГСтС, который соединяет второй выход ГПСП (0132) через ЛЗ (0133) с первым входом 141 КИ (14); 133 - первый вход ГСтС, который соединяет второй вход БМ (0131) со вторым выходом 73 Дем (7); 134 - второй вход ГСтС, который соединяет вход ГПСП (0132) с первым выходом 151 РУ (15).

На рис. 3 приведена структура КИ (14), где: 0141 - регулируемая линия задержки (РЛЗ); 0142 - первый перемножитель (1); 0143 - первый интегратор (И1); 0144 - второй управитель (Упр2); 0145 - сумматор (Сум); 0146 - дифференцирующая цепь (ДЦ); 0147 - пороговое устройство (ПУ); 141 - первый вход КИ, который соединяется со вторым выходом 132 ГСтС; 142 -второй вход КИ, который соединяется с первым выходом 72 Дем (7); 143 -первый выход КИ соединяется с первым входом 171 РК (17); 144 - второй выход КИ соединяется со вторым входом 172 РК (17); 145 - третий выход КИ соединяется с первым входом 161 УР (16); 146 - третий вход КИ соединяется с первым выходом 174 РК (17);

На рис. 4 приведена структура РК (17), где: 0171 - перемножитель (П2); 0172 - перемножитель (П3); 0173 - первый фильтр нижних частот (Ч1); 0174 - второй фильтр нижних частот (ФНЧ 2); 0175 - вычитающее устройство (ВУ); 0176 - второй интегратор (И2); 171 - первый вход РК (17) соединяется с первым выходом 143 КН; 172 - второй вход РК (17) соединяется со вторым выходом 142 КИ; 173 - третий вход РК (17) соединяется со вторым выходом 72 Дем (7); 174 - первый выход РК (17) соединяется третьим входом 146 КИ.

Разностный коррелятор (17) состоит из второго и третьего перемножителей (0171 и 0172), первого и второго фильтров нижних частот (0173 и 0174), вычитающего устройства (0175) второго интегратора (0176), первый вход (171) разностного коррелятора соединен с первым входом второго перемножителя, второйч вход (172) разностного коррелятора соединен с первым входом третьего перемножителя; второй вход второго и третьего перемножителя через третий вход (173) разностного коррелятора соединен с первым выходом (72) демодулятора; выход второго перемножителя соединен через каскадно-включенный первый фильтр нижних частот с первым входом вычитающего устройства, выход третьего перемножителя соединен через каскадно-включенный второй фильтр нижних частот со вторым входом вычитающего устройства, выход которого соединен со входом второго интегратора, выход которого через выход (174) разностного коррелятора соединен с третьим входом (146) когерентного измерителя; демодулятор (7), включающий в себя четвертый, пятый и шестой перемножители (071, 072, 074), третий и четвертый фильтры нижних частот (072, 075), управляемый гетеродин (072), петлевой фильтр (078), фазовращатель (076), вторая регулируемая линия задержки (079), первый вход (71) демодулятора одновременно подключен к первому входу четвертого перемножителя, а также к первому шестого перемножителя, второй вход четвертого перемножителя подключен к выходу управляемого гетеродина, второй вход шестого перемножителя подключен к выходу управляемого гетеродина через последовательно подсоединенный фазовращатель, выход четвертого перемножителя соединен через последовательно включенный третий фильтр нижних частот с первым входом пятого перемножителя, выход пятого перемножителя соединен через последовательно включенный четвертый фильтр нижних частот со вторым входом пятого перемножителя, выход пятого перемножителя соединен через последовательно включенный петлевой фильтр со входом управляемого гетеродина.

На рис. 5 приведена структура демодулятора Костаса Дем (7), где 071 - четвертый перемножитель (П4); 072 - третий фильтр нижних частот (ФНЧ3 ); 073 - пятый перемножитель (П5); 074 - шестой перемножитель (П6); 075 - четвертый фильтр нижних частот (ФНЧ 4); 076 - фазовращатель (Фвр); 077 - управляемый гетеродин (УГ); 078 - петлевой фильтр (ПетФ); 079 - вторая регулируемая линия задержки (РЛЗ2); 71 - первый вход Дем (7) соединяется с выходом Кор (6); 72 - первый выход Дем(7) соединяется с первым входом РУ (15), со вторым входом 142 КИ (14) и третьим входом 173 РК (17); 73 - второй выход Дем (7) соединяется с первым входом 133 ГСтС (13); 74 -второй вход Дем (7) соединен с первым выходом 153 РУ (15); 75 - третий выход Дем (7) (выход ШСП).

На рис. 6 приведена структура РУ (15), где 0151 - измеритель уровня полезного сигнала (ИУ); 0152 - измеритель ширины спектра и тактовой частоты полезного сигнала (ИШТ); 0153 - вычислитель временной поправки (ВВП); 151 - первый выход РУ (15) соединяется со вторым входом 134 ГСтС (13); 152 - первый вход РУ (15) соединяется с первым выходом 72 Дем (7); - второй выход РУ (15) соединяется с вторым входом 74 Дем (7); 156 - второй выход РУ (15), который соединен со входом 63 Кор (6), через последовательно включенный Упр2(10); 154 - третий вход РУ (15), который соединен с выходом 162 УР (16); 155 - третий выход РУ (15), который соединен со вторым (управляющим) входом 112 AT (11).

Принцип действия заявленного устройства состоит в следующем.

Многопозиционные системы (МС) радиомониторинга (РМ) находят применение при решении таких задач как определение координат источников радиоизлучений с угловой модуляцией (например с ФМ) и обеспечение высокоточной дистанционной временной синхронизации.

Важными фрагментами таких систем являются разнесенные пункты с использованием широкополосных супергетеродинных приемников (ШСП).

Для обеспечения высокой эффективности МС необходимо осуществлять калибровку ШСП по такой характеристике как групповое время запаздывания.

В данной заявке предлагается обеспечивать калибровку ШСП с использованием устройства совмещенного автоматического контроля

(УСАК).

При приеме полезных фазоманипулированных сигналов (ФМС) S(t) с неизвестными частотными параметрами на первом этапе РМ (экспресс-анализ) осуществляется настройка ШСП по частоте fs и ширине спектра fs, а на втором этапе РМ (перехват) осуществляется их демодуляция и фиксация.

В режиме перехвата ФМС на входе ШСП имеем

y(t)=S(t)+n(t) при t 0tt0+Ts;

S(t)=U msПs(t)cos(2fst+s);

; ai[-1;1]; Ns=Ts/Tэ; ;

; fnfs; ;

; Nn=kT0Nш; kT0 =4·10-21 Вт/Гц,

где S(t) - квазинепрерывный ФМС с бинарной манипуляцией и неизвестной манипулирующей последовательностью s(t); n(t) - квазибелый шум на входе ШСП; U ms, fs, s - амплитуда, частота и начальная фаза ФМС; ai - i-й коэффициент Пs(t); rect(×) - временное окно; Тэ, Ts - длительность элемента s(t) и сеанса перехвата; FTS - тактовая частота ФМС; Ns - количество элементов ФМС; R n() - автокорреляционная функция n(t); , n - дисперсия и спектральная функция n(t); f n, fn - средняя частота и ширина спектра n(t); Nш - коэффициент шума ШСП; t0 - момент начала сеанса перехвата ФМС.

После прохождения аддитивной смеси y(t) через ЛТП 8 (Прес 1, МШУ 2, CM1 3, УПЧ 4, ФСС 5) на его выходе получаем:

;

hф1(t)=2fф1sinc(fфt)cos(2fпчt), fф1=fs;

fпч[(fs-fсч-0,1fs)]; (fs-fсч-0,1fs)]; ;

Uсч(t)=Uсчcos(2fсчt); Sлт(t)=KлтU msП(t-1)cos[2(fs-fсч)(t-1)+s]; fs1=fs1f f31f3,

где Uлт (t), Uсч(t) - напряжения на выходе ЛТ и СЧ; К лт - коэффициент передачи по напряжению ЛТП; hф1 (t) - импульсная реакция ФСС; Sлт(t), nt(t) - сигнал и квазибелый шум на выходе ЛТП; fпч - промежуточная частота; fф1 - полоса пропускания ФСС; fs - ширина спектра ФМС; Uсч, f сч - амплитуда и частота СЧ; 1 - групповое запаздывание, вносимое ЛТП; f s1 - частота ФМС на выходе ФСС.

При использовании в ШСП демодулятора Костаса 7 на выходе квадратурных каналов когерентного детектора т.е. ФНЧ3 072 и ФНЧ4 075 компоненты Uлт(t) рассчитываются следующим образом:

;

;

hф2(t)=2fф2sinc(fф2t); fф2=1/Tэ;

Uугс (t)=Um0cos(2fs0t+s0); Uугs(t)=Um0sin(2fs0t+s0);

; ;

=(s-s0)+2(fs1-fs0)t; гр=1+2; fp=fs1-fs0,

где hф2(t) - импульсная реакция ФНЧ3(4) , имеющего полосу пропускания fф2; Sc(t), Ss(t) - компоненты напряжения на выходах квадратурных каналов, обусловленные взаимодействием сигнала Sлт(t) с опорным напряжением Uугs (t); Кд - коэффициент передачи демодулятора по напряжению; U0, fs0, s0 - амплитуда, частота и начальная фаза опорного напряжения; гр, 2, - групповое запаздывание, вносимое ШСП в целом и демодулятором; - рассогласование по фазе между сигналом Sлт (t) и напряжением Uуг(t); fp - начальное частотное рассогласование.

После перемножения напряжений Us(t) и Uc(t) на выходе Пет 078 при Тэ, где - постоянная времени ФНЧ3(4), получаем сигнал ошибки, определяемый следующим образом:

;

Kп=KлтK д,

где ns1(f), nc1(t) - квадратурные составляющие помехи n(t) после фильтрации в ФНЧ3(4) ; Кп - коэффициент передачи по напряжению ШСП.

После завершения процесса подстройки в контуре управления сигнал ошибки приобретает следующий вид:

.

При отсутствии шумов и искажений в ФНЧ3 072 с первого выхода 72 Дем 7 снимается напряжение , которое подается в РУ через первый вход 152, где подвергается дальнейшей обработке при оценивании Ums и fs.

Помехоустойчивость Дем характеризуется вероятностью ошибочных решений Рош. При демодуляции двухпозиционных ФМС на фоне гауссовой стационарной помехи n(t) при использовании когерентной обработке, имеем

; ; ;

;

где gк - отношение сигнал/помеха по напряжению на выходе когерентного демодулятора; gвх - отношение сигнал/помеха по напряжению на входе демодулятора; Ф(х) - интеграл Лапласа; fs, Тэ - ширина спектра и длительность элемента ФМС соответственно.

На основе выполненных в РУ 15 операций устанавливаются значения амплитуды S(t)U ms, частоты ФМС fs, длительности элемента Т э, которые затем используются при настройке устройства совмещенного автоматического контроля (УСАК).

Калибровка ШСП может осуществляется в двух режимах:

- при наличии априорной информации о частоте fs и длительности элементов Тэ ФМС автоматический контроль может проводиться до начала перехвата ФМС;

- при отсутствии априорной информации о параметрах ФМС необходимо автоматический контроль совмещать во времени с приемом и перехватом ФМС.

Для первого режима калибровки ШСП модель радиообстановки описывается двухкомпонентным процессом y2(t)=S c(t)+n(t), а для второго режима калибровки ШСП модель радиообстановки описывается трехкомпонентным процессом y3(t)=S c(t)+S(t)+n(t) где Sc(t) - стимулирующий сигнал (СтС) на входе ШСП.

Второй режим является более распространенным и по энергетике более сложным, поскольку требует устранения взаимного влияния: а) СтС Sc(t) на помехоустойчивость перехвата полезного сигнала S(t); б) полезного ФМС S(t) на достоверность калибровки в УВК. Для достижения требуемого результата при перехвате ФМС S(t) используется принцип амплитудного разделения, в соответствии с которым требуется выполнения условия h=Ps/P c100, где Ps, Pc - мощности S(f) и Sc(f) на входе ШСП, а для достижения требуемой достоверности калибровки ШСП в УВК следует использовать сложный квазидетерминированный СтС Sc(t) по форме сходный с полезным ФМС S(t) и алгоритмы его оптимальной обработки.

В качестве СтС S c(t) предлагается использовать периодический ФМС с манипулирующей последовательностью по априорно избранному варианту закона Голда. При этом амплитуда Umc, частота fc и длительность элемента Tэс СтС устанавливаются на основе целеуказаний, поступающих с первого выхода 151 РУ в соответствии со следующими условиями:

Umc0,1Ums; fcfs; TэсTэ.

При этом выделение СтС S c(t) на фоне полезного ФМС S(t) осуществляется на основе принципа кодового разделения и оптимальной обработки.

После настройки ШСП для перехвата ФМС S(f) адаптация СтС S c(t) осуществляется на основе следующей процедуры:

1) мощность СтС Sc(f) на входе ШСП Рс устанавливается путем регулировки Ат 11 на основе целеуказаний, поступающих с третьего выхода 155 РУ, обеспечивает уменьшение влияния СтС на достоверность перехвата ФМС S(t) до допустимого уровня, например, когда Рс=0,01Ps; ; , где Ps - уровень ФМС S(t) на входе ШСП; - отношение сигнал S(t)/помеха по мощности на входе ШСП; F(g) - функциональная зависимость отношения сигнал S(t)/помеха по напряжению на выходе ШСП;

2) частота СтС S c(t) fc соответствует частоте ФМС S(t), что обеспечивается использованием в УСАК напряжений СЧ 3 и УГ 073, и тогда fc=f+fуг=fs ;

3) длительность элемента СтС Тэс устанавливается в генераторе псевдослучайной последовательности 0132 по целеуказанию, поступающему из РУ, в котором осуществляется оценивание Тэ, и при этом ;

4) для обеспечения кодового разделения СтС Sc(t) и ФМС S(t) в ГПСП 0132 реализуется периодическая манипулирующая последовательность по априорно известному варианту закона Голда Пс(t), несовпадающему с законом формирования манипулирующей последовательности ФМС S(t) и когерентная обработка.

Генератор ПСП (0132) формирует опорное напряжения, которое представляет периодическую манипулирующую последовательность

,

, , ;

где Uc - амплитуда ПСП; T k - длительность кодового интервала в Пc(t); Ти - длительность интегрирования в первом интеграторе И1 0143; FТс - тактовая частота в П c(t); аk - «к»-ый коэффициент в П c(t); М2 - количество кодовых интервалов в Т и.

Тактовая частота ПСП F регулируется путем подачи на первый вход ГПСП (0132) управляющего напряжения с первого входа ГСтС (13) первого выхода (151) РУ 15, обеспечивающего выполнение условия FTcFТэ.

с(t) поступает на первый вход БМ 0131 и на вход ЛЗ 0133. На второй вход БМ 0131 с первого входа 133 ГСтС поступает напряжение со второго выхода 73 Дем 7, вырабатываемое УГ 077.

При этом на первом выходе 131 ГСтС 13 получаем фазоманипулированный процесс

Sc(t,fуг)=U coПс(t)cos(2fугt+уг)

где Uco - амплитуда Sс(t,fуг); fуг, уг - частота и начальная фаза напряжения УГ.

Далее процесс Sc(t,fуг) после прохождения через последовательно включенные См2 12 и Ат 11 на входе Прес 1 ЛТП 8 преобразуется в стимулирующий сигнал

Sc(t,fс)=UmcП с(t-c)cos(2fct+c)

fc=fуг +f; fcfs,

где Umcjc - амплитуда и начальная фаза СтС; с - групповое запаздывание СтС при прохождении тракта от ГПСП 0132 до входа в ШСП.

После прохождения СтС Sc(t,fc) через ЛТП 8 (каскадно включенных Прес 1, МШУ 2, Cм1 3, УПЧ 4, ФСС 5) получаем

Sc(t, fпч)=kлтU Пс(t-с-1)cos(2fуг+лт),

где Sc(t,f пч) - СтС на выходе ФСС 5; лт - начальная фаза Sc(t, fпч ).

Анализ прохождения СтС через Дем 7 может быть выполнен на основе методики, приведенной выше для обработки последнего сигнала S(t), и при этом можно показать, что с выхода ФНЧ 3 072 на первом выходе 72 Дем 7 имеем

U c(t)=kлтkдUmcПc (t-c-1-2)

tгр=1+2; kп=kлтkд

Напряжение Uc(t) поступает с первого выхода 72 Дем 7 на второй вход 142 КИ 14, третий вход 173 РК 17, первый вход 152 РУ 15.

При одновременном приеме полезного сигнала S(t) и СтС Sc(t) с учетом помехи n(t) на входах КИ 14 и РК 17 имеет место аддитивная смесь

y31(t)=Us(t)+Uc (t)+n1(t),

где n1(t) - помеха на выходе ФНЧ3 Дем 7.

Далее обработка процесса y31(t) осуществляется в КИ 14 и РК 17.

Принцип действия КИ (14) состоит в следующем. На второй вход первого перемножителя 1 0142 поступает со второго входа 142 КИ 14 аддитивная смесь y31(t). На первый вход 1 0142 поступает опорное напряжение второго выхода 132 ГСтС Uоп(t)=U0Пc(t-со), которые после прохождения через первый вход 14i КИ и РЛЗ1 0141 приобретает следующий вид

Uоп(t)=U0Пc[t-со-рлз(t)]; co=c

где со - компенсационная задержка, вносимая ЛЗ 133, входящая в ГСтС; рлз(t) - закон перестройки задержки вносимой РЛЗ1 0141.

PЛЗ1 имеет три выхода: 1 выход - [рлз(t)]; 2 выход [рлз(t)-]; 3 выход [рлз(t)+)], . РЛЗ1 0141 перестраивается от Упр2 0144 до тех пор пока временная разность =со+рлз(t)-с-гс не будет превышать интервала корреляции СтС . При этом на выходе И1 0144 имеем

;

где rс() - коэффициент автокорреляции СтС.

При rc()0,5 и выполнении условия U1(T)>Uпор , где Uпор - пороговое напряжение; ПУ 0147 срабатывает и принимается гипотеза об обнаружении СтС Нос. После этого циклическая перестройка РЛЗ1 прекращается и начинается перестройка РЛЗ в следящем режиме для чего напряжение с выхода И1 поступает на Упр2 0144 через последовательно включенные диффиренцирующую цепь и сумматор 0145.

Принцип действия РК 17, выполняющего функции временного дискриминатора, состоит в следующем. Через третий вход 173 РК 17 на первые входы перемножителей П2 0171 и П 3 0172 подается с первого выхода 72 Дем 7 аддитивная смесь y31(t). На второй вход П2 0171 подается через первый вход 171 РК 17 с первого выхода 143 КИ 14 первое опорное напряжение

где - грубая оценка рз; (2) - ширина аппертуры дискриминационной характеристики РК 17.

На второй вход П3 0172 подается через второй вход 172 РК 17 со второго выхода 144 КИ 14 второе опорное напряжение

После когерентной обработки: а) на выходе П2 0171 и ФНЧ1 0173 имеем:

a) ;

,

где hф(t) - импульсная реакция ФНЧ1(2); Rc() - автокорреляционная функция Sc(t, ); - рассогласование по времени между СтС Uc(t) на входе П2 0171 и Uоп(t).

б) на выходе П3 0172 и ФНЧ2 0174 имеем ; hф(t)=2fфнчsinc(fфнчt); ;

На выходе ВУ 0171 и И2 0176 получаем процесс ,

где D() - напряжение, соответствующее временному рассогласованию; Ти - постоянная интегрирования И2 0176.

Напряжение D() через первый выход 174 РК 17 и третий вход 146 КИ 14 поступает на второй вход Сум 0145 КИ 14 и далее на вход Упр2 0144, обеспечивая точную подстройку PЛЗ1 при выполнении условия D()0.

После завершения подстройки PЛЗ 1 0141, когда 0, с четвертого (информационного) выхода РЛЗ1 0141 через третий выход 145 КИ 14, поступает на вход 161 УР 16 где информация о величине гр, которая регистрируется в УР 16 и с его выхода 162 поступает на второй вход 154 РУ 15.

Принцип действия РУ 15 заключается в следующем. На первый вход 152 ОУ 15 через первый выход 72 Дем 7 поступает демодулированный полезный сигнал в виде манипулирующей последовательности Ums Пs(t), который далее обрабатывается в ИУ 0151 и в ИШТ, по результатам которой с третьего выхода 155 РУ 15 на управляющий вход 112 ЛТ 11 подается команда на установку коэффициента передачи ЛТ 11, и входа из условия Umc0,1 Umc, а со второго выхода 156 РУ 15 снимается команда на вход 102 Упр1 10, а с его выхода 101 на управляющий вход 63 Кор 62 с целью установки коэффициента передачи ЛТП при котором обеспечивается при калибровке ШСП величина выходного напряжения. С первого выхода 151 РУ 15 снимается информация о величине тактовой частоты FTs принимаемого сигнала, которая затем поступает на второй управляющий вход 134 ГСтС 13 с целью обеспечения подстройки тактовой частоты в ГПСП 0132 ГСтС 13, исхлдя из условия FTcFTs.

На второй вход 154 РУ 15 поступает информация о величине гр, с выхода 162 УР 16, которая далее обрабатывается в ВВП 0153 РУ 15, где вырабатывается временная коррекция и; исходя из условия к=к-гр, где к - заданная величина временного запаздывания, вносимого ШСП, которую следует поддерживать в процессе калибровки.

Свыхода ВВП 0153 команда о и через четвертый выход 153 РУ 15 и через второй вход 74 Дем 7 поступает на управляющий вход РЛЗ2 079. При этом на выходе ШСП, который соответствует третьему выходу 75 Дем 7 будем иметь

Us(t)=Ums Пs(t-к).

Достоверность калибровки ШСП зависит от входного отношения по мощности СтС Ss (t)+n(t)

, ,

где Ps, Pc - мощность полезного сигнала S(t) и СтС Sc(t) на входе ШСП; - дисперсия шума n(t) на входе ШСП.

С учетом когерентной обработки в КИ 14 и РК 17 на выходе И 1 0147 и И2 0176 выходное отношение по напряжению СтС Sc(t) к результирующей помехе равно:

, ; rc()0,5; ;

где gс1, gс2 отношение СтС % Sc(t) и результирующей помехе по напряжению на выходе И1 и И2 соответственно.

При Fт=106 Гц, Ти=10-2 и gвхс=0,1 получаем gc15 и gc210.

Для этих исходных данных среднеквадратичная погрешность оценивания группового запаздывания в ШСП составляет при ТЭСТэ.

При промышленной реализации УСАК можно использовать типовые функциональные узлы, которые могут быть реализованы на аналоговой элементной базе (Ат, См2 , Кор), а также на цифровой элементной базе (ГСтС, КИ, РК, Дем, УР, РУ).

Принципы построения функциональных узлов на основе аналоговой элементной базы изложены в монографии [4. - Белов Л.А. Формирование стабильных частот и сигналов. -М: йз-во АС ADEMA, 2005].

Принципы построения функциональных узлов на основе цифровой элементной базы изложены в монографии [5. - Тяжев А.И. «Выходные устройства приемников с цифровой обработкой сигналов».- Самара.: из-во Самарский университет, 1992].

Таким образом, устройство совмещенного автоматического контроля можно использовать промышленым способом по своему назначению, что характеризует полезную модель как промышленно применимую.

Устройство для совмещённого автоматического контроля широкодиапазонных супергетеродинных приёмников, содержащее генератор стимулирующих сигналов, смеситель, аттенюатор, последовательно соединённых, а также когерентный измеритель, управитель и корректор, дополнительно введены разностный коррелятор, устройство регистрации группового времени запаздывания, демодулятор, решающее устройство, а в генераторе стимулирующего сигнала и когерентном измерителе изменена структура и состав функциональных узлов, причём первый выход (131) генератора стимулирующего сигнала (13) подключён к первому входу (123) второго смесителя См2, а второй вход (122) этого смесителя подключён ко второму выходу синтезатора частоты, входящего в состав контролируемого приёмника, выход (121) второго смесителя подключён к первому входу (113) регулируемого аттенюатора, а второй управляющий вход (112) аттенюатора подключён к третьему выходу (155) решающего устройства, выход аттенюатора (111) подключён ко входу преселектора приёмника через направленный ответвитель, первый вход (133) генератора стимулирующего сигнала соединён со вторым входом демодулятора, второй выход (132) генератора стимулирующего сигнала (13) подключён к первому входу (141) когерентного измерителя (14), второй вход (134) генератора стимулирующего сигнала соединён с первым выходом (151) решающего устройства, второй вход (142) когерентного измерителя соединён с первым выходом (72) демодулятора, третий выход (145) когерентного измерителя соединен со входом (161) устройства регистрации группового времени запаздывания, второй выход (144) когерентного измерителя соединён со вторым входом (172) разностного коррелятора; второй вход (142) когерентного измерителя соединён со вторым выходом (72) демодулятора, вход (162) устройства регистрации группового времени запаздывания соединён со вторым входом (154) решающего устройства, второй выход (155) решающего устройства через каскадно включённый первый управитель (10) соединён с управляющим входом (63) корректора, выход (62) которого соединён с первым входом (71) демодулятора, первый выход (72) которого соединён с первым входом (152) решающего устройства и первым входом (133) генератора стимулирующего сигнала, первый выход (72) демодулятора соединён с первым входом (152) решающего устройства, со вторым входом (142) когерентного измерителя и третьим входом (173) разностного коррелятора; генератор стимулирующих сигналов состоит из генератора псевдослучайной последовательности (0132), линии задержки (0133) и балансного демодулятора (0131), первый выход генератора стимулирующего сигнала (131) соединён с первым входом балансного модулятора, второй вход которого через первый вход (133) подключён ко второму выходу (73) демодулятора, выход балансного модулятора (131) соединён с первым входом второго смесителя (123), второй выход генератора псевдослучайной последовательности через каскадно включённую линию задержки и через второй выход (132) генератора стимулирующих сигналов подключён к первому входу (141) когерентного измерителя; вход генератора псевдослучайной последовательности через второй вход (134) первым выходом (157) решающего устройства, причём когерентный измеритель (14) состоит из первой регулируемой линии задержки (0141), первого перемножителя (0142), первого интегратора (0143), дифференцирующей цепи (0146), порогового устройства (0147), сумматора (0145); второго управителя (0144), первый вход (142) когерентного измерителя соединён с первым входом первой регулируемой линии задержки, первый выход которой соединён с первым входом первого перемножителя, второй вход которого через второй вход (142) когерентного измерителя соединён с первым выходом (72) демодулятора; выход первого перемножителя соединён со входом первого интегратора, первый выход которого подключён ко входу порогового устройства, а второй выход соединён через каскадно включённые дифференцирующую цепь, сумматор и второй управитель со вторым входом первой регулируемой линии задержки; второй выход которой соединён с первым входом устройства регистрации группового времени запаздывания; выход порогового устройства соединён со вторым входом второго управителя; второй выход регулируемой линии задержки через первый выход (143) когерентного измерителя соединён с первым входом (171) разностного коррелятора; третий выход первой регулируемой линии задержки через второй выход (144) когерентного измерителя соединён со вторым входом (172) разностного коррелятора; выход управляемого гетеродина является вторым выходом демодулятора, который соединён с первым входом генератора стимулирующего сигнала, выход третьего фильтра нижних частот является первым выходом демодулятора, который соединён с первым входом решающего устройства, со вторым входом когерентного измерителя и с третьим входом разностного коррелятора, выход третьего фильтра нижних частот соединяется с первым входом второй регулируемой линии задержки, второй управляющий вход которой соединён через второй вход демодулятора с четвёртым выходом решающего устройства, выход второй регулируемой линии задержки соединён с третьим входом демодулятора, который является также выходом контролируемого приёмника, а решающее устройство (15) включает в себя измеритель уровня полезного сигнала (0151), измеритель ширины спектра и тактовой частоты полезного сигнала (0152), вычислитель временной поправки, первый вход (152) решающего устройства одновременно подключён ко входу измерителя полезного сигнала (0151) и ко входу измерителя ширины спектра и тактовой частоты (0152), первый выход измерителя уровня полезного сигнала через третий выход (155) решающего устройства соединён со вторым управляющим входом (112) аттенюатора; второй выход измерителя уровня полезного сигнала через второй выход (156) решающего устройства соединён со входом (102) первого управителя, выход измерителя ширины спектра и тактовой частоты через первый выход (151) решающего устройства соединён со вторым входом (154) генератора стимулирующего сигнала; второй выход (154) решающего устройства соединён со входом вычислителя временной поправки (0153), выход которого через четвёртый выход (153) соединён со вторым входом (74) демодулятора.



 

Похожие патенты:
Наверх