Цифровой корректор частотной характеристики корреляционного приемника

 

Изобретение относится к технике корреляционного приема и может быть использовано при построении устройств прецизионной корреляционной обработки с малыми частотными искажениями.Цель изобретения - повышение точности коррекции путем минимизации среднеквадратичного уровня искажений свернутого сигнала пс отношению к расчетной форме взаимной корреляционной функции. Цифровой корpe qop 1 частотной характеристики корреляционного приемника содержит корректирующий фильтр 2, генератор 3 калибровочного сигнала, блок 4 настройки корректирующего фильтра, измеритель 5 импульсной характеристики корреляционного приемника, блок 6 памя и, блок 7 корреляционной обработки откорректированного сигнала. Поставленная цель достигается путем введения в устройство измерителя 5 импульсной характеристики корректируемого корреляционного приемника, генератора калибровочного сигнала блока 7 корреляционной обработки откорректированного сигнала и соответствующих связей, за счет чего осуществляется минимизация среднеквадратичного уровня искажений взаимной коореляционной функции по отношению к расчетной форме. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ (ОциАлистичЕских

РЕСПУБЛИК (я)з Н 04 B 3/04

ГОСУДАРСТВ Е Н4ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О 4

00, Юга

К АВТОРСКQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708213/09 (22) 14,04,89 (46) 23,01.92, Бюл. М 3 (72) А. S, Тамбовцев (53) 621,395.654(086,81 (56) Авторское свидетельство СССР

М 10833!9, кл. Н 04 В 3/04, 1982. (54) ЦИФРОБЭЙ КОРРЕКТОР ЧАСТОТНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ -КОРРЕЛЯЦИОННОГО

ПРИЕМНИКА (57) Изобретение относится к технике корреляционного приема и может быть использовано при построении устройств прецизионной корреляционной обработки с малыми частотными искажениями. Цель изобретения — повышение точности коррекции путем минимизации среднеквадратичного уровня искажений свернутого сигнала пс отношению к расчетной форме взаимной корреляционной функции. Цифровой кор5%„„1707768 А1 ректор 1 частотной характеристики корреляц.IGннсго приемника содержит корректирующий фильтр 2, генератор 3 калибровочного сигнала, блок 4 настройки корректирующего фильтра, измеритель 5 импульсной характеристики корреляционного приемника, блок 6 памя;и, блок 7 корреляционной обработки откорректированного сигнала. Поставленная цель достигается путем введения в устройство измерителя 5 импульсной характеристики корректируемого корреляционного приемника, генератора калибровочного сигнала блока 7 корреляционной обработки откорректированного сигнала и соответствующих связей, за счет чего осуществляется минимизация среднеквадратичного уровня искажений взаимной коореляционной функции по отношению к расче-:ной форме, 2 з,п, ф-лы, 5 ил.

1707758

Изобре ение отн kcL»Tc)l к технике коррелгцио!; iok о пр <е ла L) может быть использова но и; » пос роении уст,.х, тв прецизионной кос.реля..Lо:ннсй of ðàáoòêè с малыми час;отными ) "кажен)»ями. (, ель изо »ретения — повышение точно . г; корр .ци)»уте)» минимизации среднекааf pа ичнсго Y)овk я исK8же> ий оэср)),"того си,.HQ1а сэ отношению к расчетной форме ))эг,))лной корреляцио ной функции

На фИГ. ; nL)eqCтаВЛЕНа СтРУКтУРНаЯ электрическая схема корректора частстной характ. оистики приемчика; нв фиг, 2 — при .е,. ыло. нен) 1 з)лерител:, импульсной

x;pa).;=.p»,т;;.и пр,:е«н»кл; нв фиг. 3 — пример г,ыпо:)не) ия блока корреляционной обpF:0OTx» OT.СррЕКтИрОВаННОГО СИГНаЛа; На фи.. 4 — пример выполнения корректируюLore, L пыра; на фиг. 5 — пр)»ер выполнени> блока настройки корректирующего фильтра. ()) . ;>ревой) корректор 1 частотной характеристикии корре". : öèoí Hoãî приемника содержит корректирующий фильтр 2, генератор ", к-, ибровоного сигнала, блок 4 )астре..хи корректирующего фильтра. иэ.е; )-, ль 5 );млу."scнci хал)акер)" стики пр "я,, .»но с i „)=мни,а, C..:oê 5 г)а;юти, 1ох 7, ррег,-::z. .oík ) с )работки отоек1»оо;-ъ - .с с»г;.-.1а. ,) Е -.ro. 1 .; ..— Каэан .;."Р Е,— г руел)ый,rL - «):-ил Б цифросы» выходом, со,;.р ас)ий с uoTBBHk- -р) емник 9 и ком:гор рс,к,;«а ка »бурсаки (не показан). ...«::„-итель х . кто," и т-.:х» прием,ика (p,"-. 2) со,". к)) —. ..«-а-о;,,2.,""сх 1 опера в- с-й г),1)л т). (1О, .), рсализ"ванн. и ак !.сеэатиьн - чзп-л»). х °, ее у "тройство

;33г", )СОк 42 д.л и;:1, .: . 7 ко" рел= циг чо«обрзбо-ки (фиг, „, сэ.; ржит; х k. и БЬ ) 3, ь. ходной БОП

11, постоя ::lo =эпоми,аюшее устройство (ПЗУ) 15, умно «);те; ь 16. Сул л»втор 17.

Корректиру.ещ)).й фильтр 2 (фиг. 4) содержит входной ЕОП 18, выходной БОП 19, м)- ожите1ь 20, суглл.атор 21. БОП 22.

Блок 4 адэп"ивной настройки (фиг. 5) эдсрж:т БОП 23, БОП 24, у. нэл;итель 25, с )лматор 26,6ОП 27, БОП 2Р) делитель 29, EC..:"(3 ). Умнсжитель 31. с .. м".òoð 32. БОП

33, умножит.ль 34, b0,! 35, квадратор 35,,е;тель 37, умн жите."o 38, .y).ìàòoð 39, умн жи ель 40, с,мматс 41, умножитель

42, yx:íoæëòåëü 43, сумматор 44, У трсйст-вс раоотает следующим образом.

Пассивная по)леха лр:.дставляет собой с> перпозииию отдельных составляющих, повторяющих закон модуляции используемого сигнала S(t) с расстройкой по частоте и задержите. Учитывая, что в подавляющем большинстве случаев расстройка частоты помехи крайне )лала по сравнению с величины „обратно)» длительности сигнала тэ она

5 может считаться нулевой. Поэтому мощность помехи на выходе корреляционного приемника определяется формой взаимной корреляционной функции (ВКФ) используемого сигнала и фильтра корреляционной об10 работки, имеющего частоту настройки Ф, котсрая соответствует ожидаемой частоте полезного сигнала. Наличие в приемнике 8 с цифровым выходом полосового фильтра, ограничивающего ширину спектра входных 5 сигналов переддискретизацией,10 времени и дискретной обработки с шаго.л в блоке 7 корреляционной обработки приводит к искажениям реальной ВКФ r(t) по отношению к расчетной форме r(r), которые проявляют20 ся, в конечном Счете, в увеличении уровня помех. В случае, если ф:»льтр дискретной корреляционной обработки WT(i) получен дискретизацией фильтра W(t), а сигнал перед корреляционной обработкой пропущен

25 через фильтр с частотной характеристикой

H(f), которая удовлетворяет условиям теоремы Котельникова для дискретизации по времени с Lk:агом Т, то искажения ВКФ состоят из рвух ка лпонен

30 ,()- r kL=Д,(t) i Д +)

-4/ еэ

"< г ) = - (! 5 ) ь (г 1 /,Г ф) е а Р гт) ц г

ЮЪ

2 .Г ) оo! ° SL() vl,(f Ф)е>р(2р,Г-,)(Г

-и l ) ! где р = T, 40, WН+Ф1

Ндрт(() = . я оптимальная, фи ч (1 +Ф) э),чс:ки ье реализуемая фильтром с конечной импульснсй характеристикой: частотная характеристика фильтра (черта сверху означает комплексное сопряжение).

Цифровой корректор 1 расчетной характеристики предназначен для приближения сквозной частотной характеристики коррегяционногo приемника В к оптимальной и, 50 следовательно, уменьшения уровня второй компоненты, мощность которой составляет

1 ЛФ

1 ()(г f(ни) н р ()) а(г) (г ф)), г

Учитывая ортогональность обеих компонент друг к другу — это следует из отсут1707769

1 („) 1т (7 ! 5

Ьб ствия пересечения .бластей их инте рирования по часто-,e в формуле (1j получаем, чта уменьшение втаоси компоненты приводит к ,меньшению искажений ВКФ в целом.

Представляя 6() в виде произведения частотных характеристик полосового фильтра приемника 8 с цифровым выходом и коррекирук. цего фильтра 2, импульсные характеристики которых соотьетственно пл(п)п1..М, и,1»(Ь)п - 1...М», можно преобразг ".àòü вырэжение (2) к виду

z - h.» С!» - 2 Re(h» gj + rp, (3) гд= — симвэл эрмитова сопря.кения, некото-ый =»а",ÿð.

КîMrо> е: Tbi арми-аваЛ теплицеeой

;атрицы С i вектора 0 иглеют вид

C., и, н .— F Е И (ь ) 1; „ Vl а, V — .т — Lr 1, fg 7(! — 1! (1V. (;+ г

E.

r, r кафф",öèeìòû а л Ь зависят;алька от пар;.метоав I,cppE.."ÿöèîííîé абоабо-ки могут ", .ть вы лслены заранее для всех гар сигнаг — фи; ьтр, с ка;арыми может работать 1ррел цианный приемник

Вект": касрект",р.ю. а ф!,:.,;„-а 2 ь адяще-. в со тав ци,рава о корректора 1 частот а : характеристики. доставляющий ми -. мум эы. а,«ен .я (3; яв. жется реше,. ем -.истемы линейных;равнений

Ch,-g.

I)

Весь цикл рабаты блока 7 корреляцачна. обработки сигнала с стоит иэ ре .. з ка;иброеки и раачс-с ре+."ма, Вкг аче. ие рек.;ма калибровки осуществляется автомeтически в следующиx случаях: для дапалн тельного улучшения скзоэнай частотной характеристики; при смене несущей частоты — ввиду переключения филыра преселектора и изменения его частотной харак1еаистики; при смене параметров корр ляционней обработки — ввиду изменения оптимальнсй частотной характеристики; принудительна с некоторым темпом, опреen. =-.м.«м э.:спер,;ментально — для компенсации дрейфа частотны . харэктеристик анагаговых уздав или при «х ззмене в результате неи=правности.

1"

25 ."i ;

Во время режима калибров»и бла» 7 корреляционной обработки не работает

Сначала коммутатором (не показан)»аррс»тируемый приемник отключается ат антенны и принимает от генератора калибровочный сигнал в виде пачки L коротких импульсов со спектром, который в десять и более раз перекрывает интервал частот в полосе пропускания приемника 9

В качестве таких импульсов могут испальз зваться, например, радиосигналы с амплит, дой модуляцией или без нее, на несуще. равной частоте настройки приемника 9 и с произведением их длительности на полосу прапускания приемникам, равным 0,1 и менее. Чтобы отклики приемника 9 на каждый импульс не накладывались друг íà друiа период следования импульсов в пачке дслжен превышать длительность импульсной характеристики приемника 9, которая оценивается заранее геред сдачей приел никэ

9 в эксплуатацию. Тс да же путем оценка ровня собственных шумов приемника 9 э» периментально подбирается количество и лпульсов в пачке так, чтобы отношение сигнал/шум при пас едующем когерентном накоплении в измерителе 5 импульсной характеристики приемчика составля! à q =

60 дБ и более. На выходе приемника 9 абразуе1ся когерентная последовательность сигнагав, проггарцианальчых э.вивале> тнай имп 1г;ьснай ха„ак1еристике всех уç Ic приемника hï(ï) с ди" кретам времени Измеритель 5 характер 1cTI ки приемника праизвс„л-. выделение .арактepиcти»и h-р1 на

".îíå сабственнг«шума приемника 9 7утем кагерентнаго чзкап",ения где%(п) — аткли» приемника на! - и импульс.

Измеречный вектор h;. выдается в блок

4 настройки корректирующего фильтра 2, на второй вход которого из блока 6 памяти подаются параметры оптимизации а и Ь, вызываемые, в сваю очередь, командами блока 7 корреляционной обработки в соответствии с текущи л; параметрами корреляционной обработки В блоке 4 сначала вычисляются кемпоненты вектора g и первого столбца матр .цы С па формулам (4), а затем решается система уравнения(6). Рассчитанный вектор,.к выдается в корректирующий фильтр

2. !;а зтам режим калибровки заканчивается.

В .абачем режиме блоки 3-6 не работаю . Сигналы с выхода антенны, проходя чеоеэ риемник 9 и корректирующий фильтр 2

1707766

28, с установл" «ными в ходе калибровки коэффициентами, поступают в блгк 7 корреляционной обработки откорректированного сигнала.

Из>«еритель 5 импульсной характеристики приемника 9 работает следующим образом, Вначале БОП 11 обнуляется. На первый вход сумматора 10 поступают отсчеты сткл> ка > риемника Y:,(и) для текущего импульса ..алиброво" ного сигнала, на второй вход из БОП 11 — накопленныедля предыдуcgего импульса отсчеты, результаты накоплг>«ия каждого тс етэ записываются в ОЗУ 11 по тем же адресам. После окончания калибровочного сигнала посредством блока 12 деления осуществляется нормир вка накопленного отклика на количество импульсов L.

Блок 7 корреляционной сбработки откорректированного ci«.нала работает следующим с бравом. Информация от коректируюц>"-го фильтра 2 поступает во вхэд»ой БОП 13, о-,куда по.;чередно считываяе;ся e,мно «итсл-1, ла второй вхсдумчом ителя 16 из ПЗУ 15 поступают коэффициенты текущс "o фильтра короеляциончо обработки, а номер текущей пэ-,ы

c ;i, - фильтр выдгетса в»а-естве адреса

i,- ни . 13у 15 в блок 6 гамяти. Г. редствскл сумма.пра 7 осуще"-в: eTc суммигс". ",«e ь: -..>«o .1н о- »,-эцио> с г.-„-сами

:..л.е;. ° >- ML . k.оз .т...,л-: >та> т ль-;..= корр . ;ци i «н и сг р ". . --. C ;>., n . c в». да "умма-.ора .7 3.; .»1сываютс.-. в ылодí c.1 Б О! 1 4.

> .Ьррект „;ч-, .и >p;:; отае-, лЕ V/>(, к ) р

".:"""--..,и-" в БО>. "., r-;-.; Cn та:.«д

CiT Г Г «Ек« 1- - 3 nCT,П.-.eT ВО ь. .од . Б л >: ., o » д г."" оcä>«c счлть.

i.аг са в умножи, ". . Б c. < . Top

oc ùccT-. яется сумм:.ссра>;«с в»одной информиации = весами, опр=- enÿ=-мыми коэффициентами кор> ектир ко.цего фил.ьтра г>»(п1, поступающ>«ми i = . БОП 22 í.l втopoi> вход умнож,>тела 20, а результат за;»1сывгется в выхо„"-«оА БС > 19.

Блок 4 настройки:.о"„pci.тирующегс фильтра 2 работает следующлм образом.

Б: П 23 занзсатса Y мпокзнты измере> .>го вектора из,.змгр;Tens ".,импульс>«ой характеристики по,«емн;1«а, а =- БОП 24 -- парам .: pbl оптил«> зац,«л а и, Ь "3 блока 6 па«ляти..1осредствс> у,но-. теля 25 и сумматора 26 осущесталс ется ра чет первого столбца матри ы С и вг «ора g го фср упе (4). Результаты зап с ыва отся в БОП 27 и

Ь

)n

4LJ

5 0 с5

Бло»и 29-44 обеспечивают решение системы урав>-.ен> и (6). Сна«ала БОП 23 обнуляется, первые элементы столбца матрицы

С и ве»тора g поступают на вход делителя

29. э частное заносится в БОП 30 в качестве начального значения. Затем циклично (Г4»1) раз (М» — порядок системы уравнений, равный порядку корректирующего фильтра

2) повторяются следующие операции. С помощью умножителя 31 и сумматора 32 вычисляется величина F». Вектор Х«" полученныи в предыдущем цикле, поступает в умнсжитель 31 из БОП 33. В умножителе 34 вычисляется величина Я». Величина Р„ полученная в пргдыдущем цикле, поступает в умножитель 34 иэ ОЗУ 35, Квадратор 36 вычисляет величину S» и выдает ее в делитель

37, вычисляющий величину Р», которая загисывается е СЗУ 35 взамен вели «11ны Р» . 1.

Величи. а Я» поступает из умножлтеля 34 в умножи-ель 38,; з в-оппй вход ко«срого иэ

Б, П 33 выдается ьгктор i<, полученный в г, «») прегыдуще>л Li «K, е, После "y ",ìèpoâàíèÿ в блоке 39 вектор л" запись!вается в ОЗ" 33 ) ° I

=замен У, " Умножитель 40 совместно с сумматором. 41 выч.«сляет âe. ичину к, На

BTGpoA вход су>лматора 41 из БОП 28 пода>сс. . к.. - поь:-нты ee>Topa rpaeoA части сиь, смы ур.;ь" >.ий. В, лножи-еле 42 выизль;-. ся ь .-,>;-i«,:à nl»,, котора ",ance .>cu, .зуе- ..а ь у. чож>лте,:." 43. Сук:. эти;. 44 вы,; > .. . ->..— .-е гн 1.- систе>.«ь . а те г

«ц> к;ie. -::;щегс=я в Би 1 30

"с- г, «а -: .;е-о r вторые s> c;,>- блоков 40, . И 1-. r>a ПС=.. гдг>Л цЛКЛЕ pC > Е, СTe>L из БС1 3L> вы;ае,ся в блок к ррект ",-:" Loc>cÃo ч л 11тоа 2.

F-к 5 и --,-,> .- -- -а"-а -. - бой l3Y сpcм -.а«c;K>To >«.х по <Ь(о;.1улc {", ко3 и .>re>«Tc,". сГ тимл ац,"> Г и Ь. Ho ep исус лай "ос.—."ц> онном пр; емн> ке, c 7 .орое «>«L oчной обработки, является эд есом ... ен .а для этих коэффициентов. ." о р >л < .- а и 3 о б о е т е н и я

1 i, ровой корректор частотнол рактеристл,л коррелационного пр.,емн>1»а, ссдержа,i«,1 корр=-ктирующи.. ф.«льTp, в:од

K Typo» яв.-бьется F.«oäo÷ для псдключения выхс;э и . >*: «ка. блок настройки корректл"„,юц,ег ;«nьтра, выкод которого под»лючен к упрзвляюгце>«у входу ксрре TL«py>oùeão фи;ьтрз, б.-;nx гамяти, о т л v, ч а ю щ л и с я те>., что. с цг,ь 3 повышения точнс:тл кор„-акции частотной характеристики корреляционного гриемника путем >линимизации с",гдк>екьгдратлчного уровня искажений сверну>.:го си;нала по отношению к расчет170 776В

10 ной форме взаимной корреляционной функции выходного сигнала, и,. лены блок корреляционной обработки откорректированного сигнала. измеритель импульсной характеристики корреляционного приемника, вход которого соединен с входом корректирующего Фильтра, а выход подключен к первому входу блока настройки корректирующего фильтра, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, вход которого соединен с выходом корректирующего фильтра, и генератор калибровочного импульса, выход которого является выходом для подключения входа приемника.

2. Корректор по п. 1. о т л и ч а ю щ и йс я тем что измеритель импульсной характеристики приемника выполнен в виде последовательно: соединенных сумматора, первый вход которого является входом измерителя импугьсной характеристики приемника, блока оперативной памяти и блока деления отсчетов калибровочного сигнала. второй выход блока оперативной памят подключен к второму входу сумматора

3, Корректор по пп. 1 и 2, о т и и ч а ю5 шийся тем, что блок корреляционнэ обработки откорректированного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных входного блока оперативной памяти. вход которого является входом блока

10 корреляционной обработки откорректированного сигнала, умножителя, сумматора и выходного блока оперативной памяти, первый выход которого является первым выходом бгока корреляционной обработки

15 откорректированного сигнала, а второй выход подключен к второму входу сумматоре, постоянного запоминающего устройства, первый выход которого является вторым выходом блока корреляционной обработки от20 корректированного сигнала. а второй выход подключен к второму входу умножителя.

1707768

Составитель Ш. Эвьян

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Ред хтор Г.Гербер

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

За а 276 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рвушсквя наб.. 4/5