Устройство для обработки импульсных радиосигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащее задающий генератор, программатор, оконечный блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антенну и .последовательно соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты, отличающееся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, в него введены генератор импульсов тока, управляемый фазовращатель, первьй, второй и третий ключи и синхронньй детектор, при этом выход задающего генератора соединен через последовательно соединенные управляемый.фазо-, вращатель и первый ключ с входом приемопередатчика , а через синхронный детектор - с входом оконечного блока, выход усилителя высокой частоты соединен с вторым входом синхронного детектора, выход управляемого фазовращателя соединен через второй ключ с первым входом усилителя мощности, второй выход приемопередатчика через третий 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 мощноети , а второй выход программатора соединен с третьим входом датчика эхосигналов через генераторимпульсов тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ ОНИ Х

РЕСПУБЛИК

3(SING 01 S 7 28

Ф»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ й„,, Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3613516/18-09 (22) 28.06,83 (46) !5.09.84. Бюл. ¹- 34 (72) А.Б. Кудрявцев и А.В. Пяткова (71) Московский ордена Ленина и орде. на Трудового Красного Знамени химикотехнологический институт им. Д.И. Менделеева (53) 621.396.96(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 777607, кл. G 01 S 7/28, 1978 °

2. Патент США - 3577145, кл. 343-17.2. Рс, опублик. 1971 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащее задающий генератор, программатор, оконечный блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антенну и .последовательно соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, в него введены генератор импульсов тока, „„SU„„1113759 А управляемый фазовращатель, первый, второй и третий ключи и синхронный детектор, при этом выход задающего генератора соединен через последовательно соединенные управляемый фазовращатель и первый ключ с входом при- емопередатчика, а через синхронный детектор — с входом оконечного блока, выход усилителя высокой частоты соединен с вторым входом синхронного детектора, выход управляемого фаэовращателя соединен через второй ключ с первым входом усилителя мощности, второй выход приемопередатчика через третий 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 эхосигналов через генератор импульсов тока.

1

Изобретение 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 используемых 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 MOILíîñòè, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты 321.

Однако такое устройство имеет низкую помехозащищенность, чта обусловлено возникновением ложных (комбинационных) эхо-сигналов 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, сов держащее задающий генератор, программатор, аконечньй блок, последовательно соединенные приемопередатчик и антенну и последовательно соединенные усилитель мощности, датчик эхо-сигналов и усилитель высокой частоты, введены генератор импульсов тока, управляемый фазовращатель, первый, второй и .третий ключи и синхронный детектор, при этом выход задающего генератора соединен через последовательна соединенные управляемый фазо13759 3 вращатель и первый ключ с входам приемопередатчика, а через синхронныи детектор — с входом оконечного блока, выход усилителя высокой часS таты соединен с вторым входом синхраннага детектора, выход управляемо

ro фазавращателя соединен через второй ключ с первым входом усилителя мощности, второй выход приемопере l0

40 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-сигналов 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-сигналов, варианты выполнения; на фиг. б — синхронный детек-.ор .

Устройство для обработки импульсных радиосигналов содержит задающий генератор I, программатор 2, оканечньй блок 3, приемопередатчик 4, антенну 5, усилитель б мощности, датчик 7 эха-сигналов, усилитель 8 высо. кой частоты, генератор 9 импульсов тока, первый 10, второй 11 и третий

12 ключи, синхронный детектор 13 и управляемый фазоврещатель 14.

Устройство для обработки импульсных радиосигналов работает следующим образам.

Непрерывный сигнал с частотой с выхода задающего генератора 1 (фиг. 2а) поступает на первый (сигнальный) вход управляемого фазавращателя 14, фаза сигнала на выходе ко. торога с момента времени t =О да момента времени t.+ т., где ь. — длительность зондирующего радиаимпульса, изменяется пад действием управляющего сигналы, поступающего на второй (управляющий) вход управляемого фазовращателя 14 с первого выхода программатора 2 в соответствии с используемым законом частотной модуляции сигнала. Сфармированньй таким образом линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал (фиг. 2б) с выхода управляемого фазовращателя

30 з 1113

14 через открытый по сигналу с вто.: рого выхоца программатора 2 (фиг. 2в) первый ключ 10 поступает на вход приемопередатчика 4 (фиг. 3), который содержит усилитель 15 мощности, цир5 кулятор 16 и усилитель 17 высокой частоты. После усиления в усилителе

15 мощности и прохождения через циркулятор 16 ЛЧМ радиоимпульсный сигнал (фиг, 2г) излучается через антенну 5. По окончании радиоимпульса первый ключ 10 размыкается на вре мя Тл-3 где Т вЂ” период повторения зондирующих радиоимпульсов.

Одновременно с излучением ЛЧМ радиоимпульса по сигналу с второго выхода программатора 2 на третий вход датчика 7 эхо-сигналов (фиг. 4 и 5), содержащего сумматоры 18, резонатср 19 или катушку 20 индуктивности с рабочим веществом 21, помещенные в поле постоянного магнита ?2 и катушки 23 градиента постоян ного магнитного поля, подается импульс тока с выхода генератора 9 импульсов тока (фиг. 2д). Импульс тока может иметь произвольные ампли. туду и направленность при условии, что создаваемая им неоднородность постоянного магнитного поля больше ширины линии спинового магнитного резонанса рабочего вещества 21. В чАстности, импульс тока может быть промодулирован случайной функцией.

В результате действия этого импульса тока имевшаяся до момента времени

t =0 в рабочем веществе 21 когерентная намагниченность затухает до нуля.

В момент времени л „+ i по сигналу (фиг ° 2е) с четвертого выхода программатора 2 замыкается на время

t -7 ь, где t — максимально возможное время задержки принимаемого сигнала, третий ключ 12, через который принятый антенной 5 сигнал (фиг. 2ж) с отвода циркулятора 16 через усили- 45 тель 17 высокой частоты приемопередатчика 4 подается на один из входов сумматора 18 датчика 7 эхо-сигналов.

В момент времени t которое заведомо больше ожидаемой задержки принятого сигнала t, (фиг. 2ж), с выхода усилителя 6 мощности подается на другой из входов сумматоров 18 датчика 7 эхо-сигналов короткий радиоимпульс (фиг. 2з), сформированный из немодулированного непрерывного сигнала (фиг. 2a) путем замыкания на время Тл второго ключа 11 по сигна

759 4 лу (фиг. 2и) с тре-.ьего выхода программатора 2. Амплит да А этого сигнала зависит от управляющего сигнала с пятого выхода программатора 2 который формируется в соответствии с условиями Нл лво "u И

g 1 л >z 2л ь 1 где ̈́— напряженность магнитного радиочастотного поля, созданного этим импульсом (фиг. 2з) в рабочем веществе 21 датчика 7 эхо-сигналов

Нл =А; )1 — гиромагнитное отношение используемых спинов (например, для электрона g, ==22,8 МГц/Гс, для протонов лллл=4,21 10 МГц/Гс); д f — ширина резонансной линии рабочего вещества 21 датчика 7 эхо-сигналов равная глубине частотной модуляции зондирующего радиоимпульсного сигнала (фиг. 2г).

В момент времени t =2t -t †.ь на г з "О. выходе датчика 7 эхо-сигналов начинает формироваться эхо-сигнал (фиг. 2к) представляющий собой инвертированную во времени копию принятого сигнала (фиг. 2ж). Для сжатия сигнала (фиг. 2к) в момент времени р =".t г на первый вход датчика 7 эхо-сигналов (на один из входов сумматоров 18) подается с выхода усилителя 6 мощности ЛЧМ радиоимпульс (фиг. 2л) длительностью

Этот импульс формируется из сигнала с выхода управляемого фазовращателя

1фиг. 2б) путем замыкания на время второго ключа 11 по сигналу (фиг. 2м) с третьего выхода программатора 2 (вне интервалов времени ь и Гл8 на выходе управляемого фазовращателя имеет место немодулированный сигнал частотой f ). При этом глубина частотной модуляции остается равной глубине частотной модуляции зондирующего радиоимпульса (фиг. 2r), 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 устанавливает4 ся заранее, исходя из соотношения уН „)1 4ЛгИ и

t 1 где Н„ — напряженность радиочастот- . ного магнитного поля, создаваемого

5 11

P вторым 180 импульсом в рабочем вещества 21 датчика 7 эхо-сигналов, и запоминается в программаторе 2.

В результате действия второго

180 импульса в момент времени

t =2t, +1: на выходе датчика 7 эхосигналов возникает сжатый эхо-сигнал (фиг. 2н), 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. 2н) подается на первые входы фазовых детекторов 25, 26, на вторые входы которых подается опорное напряжение, и с выхода задающего генератора 1 сдвинутые по отношению друг к другу на

90 с помощью фазовращателя 24 на выходах первого и второго фазовых детекторов 25, 26 выделяются соответственно синфазная и квадратурная компоненты 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 извлече13759 ния 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

1О предложенного устройств показал, что предложенное устройство имеет большую помехозащищенность за счет исключения случайной интерференции отдельных компонент сжатого эхо-сигнала

15 и регистрации посторонних сигналов даже с идентичным законом частотной модуляции вследствие применения когерентных зондирующего и обрабатывающих (180 ) радиоимпульсов. Кроме

2О того, исключается образование ложных (комбинационных) эхо- ".. налов вследствре применения 180 обрабатывающих радиоимпульсов, не создающих поперечной намагниченности в рабочем вер ществе датчика эхо-сигналов; а также уничтожается. поперечная намагниченность между отдельными циклами сжатия путем наложения на рабочее вещество датчика эхо-сигналов импульсов градиентов постоянного магнитного поля, параметры которых некритичны для достижения желаемых результатов, что позволяет проводить подряд несколько циклов зондирование — сжатие с накоплением получаемых сигналов.

1113759 1 i/3759

Составитель В. Иванов

Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Швыдкая Техред Таланта

»»

Заказ 6615/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, ч