устройство обработки сигнала и блоки для его реализации
Классы МПК: | G01S13/02 системы, использующие принцип отражения радиоволн, например первичные радиолокационные системы; аналогичные системы G01S7/292 выделяющие требуемые эхо-сигналы |
Автор(ы): | Беляев Б.Г., Голубев Г.Н., Жибинов В.А. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт измерительных приборов |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-05-05 публикация патента:
20.09.2000 |
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для обработки сигнала. В основу изобретения положена техническая задача создания устройства, обеспечивающего исключение ложного обнаружения объекта за счет действия боковых лепестков сжатого сигнала, при сохранении параметров согласованной обработки, а также создание весового фильтра с управляемой весовой функцией. Эта задача решается за счет введения дополнительных каналов весовой обработки и блока распознавания сигнала и бокового лепестка, взаимодействующих между собой на основе способа обработки, основанного на использовании различной зависимости уровня сигнала и его боковых лепестков от смены весовой функции. Технический результат заключается в исключении ложного обнаружения за счет действия боковых лепестков сжатого сигнала. 6 с.п.ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. Устройство обработки сигнала, содержащее весовой фильтр, вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что в него введены генератор колебаний и блок распознавания сигнала и бокового лепестка, а в качестве весового фильтра взят фильтр с управляемой весовой функцией и в него введен второй вход, при этом выход генератора соединен со вторым входом фильтра, выход фильтра - со входом блока распознавания, а первый и второй выходы блока являются выходами устройства. 2. Блок распознавания, содержащий измеритель отношений уровней сигналов, отличающийся тем, что в него введены сглаживающий фильтр и фильтр частоты генератора колебаний, ячейки порогов П1 и П2 и ячейка запрета, при этом входы фильтров соединены и являются входом блока, а выходы соединены со входами измерителя, вход ячейки порогов П1 соединен с выходом сглаживающего фильтра, а выход - является выходом канала обнаружения сигнала - первым выходом блока, вход ячейки порогов П2 соединен с выходом измерителя, а выход - с первым входом ячейки запрета, второй вход которой соединен с выходом фильтра частоты генератора колебаний, а выход - является выходом канала обнаружения бокового лепестка - вторым выходом блока. 3. Весовой фильтр с управляемой весовой функцией, содержащий двухканальный блок весовой фильтрации, вход которого является входом фильтра, отличающийся тем, что в него введен блок управления весовой функцией, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами двухканального блока, третий - является вторым входом фильтра, а выход - выходом фильтра. 4. Блок управления весовой функцией, содержащий усилитель У1, усилитель У2 с регулируемым коэффициентом усиления и сумматор, отличающийся тем, что вход усилителя У1 является первым входом блока, первый вход У2 - вторым входом блока, второй вход У2 - третьим входом блока, первый и второй входы сумматора соединены с выходами усилителей, а выход является выходом блока. 5. Устройство обработки сигнала, содержащее последовательно соединенные согласованный фильтр, вход которого является входом устройства и ячейку порога, выход которой является первым выходом устройства, отличающееся тем, что в него введен блок обнаружения бокового лепестка, первый вход которого соединен со входом фильтра, а второй - с его выходом, а выход является вторым выходом устройства. 6. Блок обнаружения бокового лепестка, содержащий измеритель отношений уровней сигналов, отличающийся тем, что в него введены генератор колебаний, последовательно соединенные весовой фильтр, вход которого является первым входом блока, усилитель, второй вход которого соединен с выходом генератора, ячейка вычитания, второй вход которой соединен с первым входом измерителя и является вторым входом блока, и фильтр частоты генератора, выход которого соединен со вторым входом измерителя, и последовательно соединенные ячейка порога, вход которой соединен с выходом измерителя, и ячейка запрета, второй вход которой соединен со вторым входом измерителя, а выход является выходом блока.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для обработки сигнала. В современных РЛС широко используются сигналы сравнительно большой длительности с внутриимпульсной модуляцией (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т. 3, М., Сов. радио, 1979, с.400, 402). Обнаруживают такой сигнал после временного сжатия импульса в согласованном фильтре. Выходной сигнал после согласованной обработки состоит из сжатого импульса, временное положение которого соответствует по дальности положению объекту, и ряда дополнительных откликов (боковых лепестков), соответствующих другим значениям дальности - ложным положениям объекта. Боковые лепестки существенно меньше по мощности, чем сигнал. Так, для прямоугольного сигнала с линейной частотной модуляцией максимальный уровень бокового лепестка (УБЛ) на 13,2 дБ ниже сигнала (там же с. 433, рис. 25 и с. 434, табл. 9). Поэтому исключают боковые лепестки за счет сравнения амплитуды сжатого сигнала с порогом, который устанавливают выше максимального УБЛ. Эту операцию выполняют с помощью устройства обработки сигнала, состоящего из последовательно соединенных согласованного фильтра и ячейки порога (фиг. 1). Недостаток этого устройства состоит в том, что при большом уровне принимаемого колебания (УБЛ) может превысить пороговый уровень, при этом вместо одного объекта будет обнаружено несколько ложных, смещенных относительно истинного по дальности. Это приведет к возрастанию уровня ложной тревоги. Известно устройство обработки сигнала, содержащее в дополнение к указанному выше устройство автоматического регулирования усиления (Справочник по радиолокации ... с. 170), что эквивалентно автоматическому изменению уровня порога. При этом уровень усиления сигнала, поступающего на согласованный фильтр, изменяется в зависимости от уровня мешающих сигналов. Но боковой лепесток не будет восприниматься устройством как мешающий, поскольку он, практически, не отличается от сигнала. Поэтому такое устройство не может быть использовано для исключения бокового лепестка. Известно устройство обработки сигнала с фазовым различением (там же с. 172 - 173). В устройстве принимаемое колебание до поступления на согласованный фильтр ограничивают на уровне значительно ниже уровня шумов. Недостаток этого устройства состоит во взаимном подавлении сигналов от близкорасположенных объектов за счет перекрытия колебаний. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство обнаружения сигнала с весовой фильтрацией (там же с. 430, а также Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д. Ширмана, М., Сов. радио, 1970, с. 143 - 145). Устройство включает в себя последовательно соединенные весовой фильтр, вход которого является входом устройства и ячейку порога, выход которой является выходом обнаружителя (фиг. 2). Известно построение весового фильтра на ультразвуковой линии задержки, при этом в отличие от устройства согласованной фильтрации суммирование частей колебания осуществляется с весовыми коэффициентами aj при j = 1 - N, которые определяют уровень снимаемого колебания. Значения коэффициентов определяются видом весовой функции -![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
На вход устройства обработки сигнала (фиг. 3) поступает колебание. В весовом фильтре с управляемой весовой функцией сигнал сжимается во времени. В процессе сжатия вид весовой функции изменяется за счет воздействия на фильтр колебания генератора. В результате этого на выходе фильтра будет получено колебание с модуляцией в области бокового лепестка и, практически, с отсутствием модуляции в области главного лепестка (см. материалы патента N 2112992 ст. 12, 1 абз.). Используя эти различия, блок распознавания сигнала и бокового лепестка в случае действия главного лепестка сигнала выдает сигнал только на первом выходе, а если действует боковой лепесток, то еще и на втором выходе. Таким образом, признаком обнаружения бокового лепестка является наличие сигнала на втором выходе устройства, а главного лепестка - только на первом выходе. Блок распознавания (фиг. 4) работает следующим образом:
Сглаживающий фильтр и фильтр частоты генератора выделяют соответственно огибающую амплитудно-модулированного импульса и модулирующее колебание. Далее определяют отношение их амплитуд с помощью измерителя отношений. Если значение из отношения меньше порога ячейки П2 (т.е. глубина модуляции больше пороговой величины), то сигнал с выхода ячейки запрета не пройдет и тогда сигнал с выхода фильтра частоты генератора поступает на выход 2 блока. Когда же значения отношения амплитуд выше порога ячейки П2 (т.е. глубина модуляции меньше пороговой величины, что свидетельствует об обнаружении главного лепестка), то сигнал с выхода фильтра частоты генератора на выходе 2 блока будет отсутствовать. Измеритель отношений уровней сигналов может быть построен, например, на основе 2-х логарифмических усилителей, входы которых являются 1-м и 2-м входами измерителя и ячейки вычитания, 1-й и 2-й входы которой соединены с выходами усилителей, а выход является выходом измерителя (теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д. Ширмана, М., Сов. радио, 1970, с. 297, рис. 5.62). Весовой фильтр с управляемой весовой функцией (фиг. 4) работает следующим образом. Колебание поступает на вход двухканального весового фильтра и сжимается во времени с использованием весовых функций в каналах
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156237/8800.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156476/2156476-2t.gif)
где Ktj - коэффициент усиления усилителя У2 в момент времени, определяемый воздействием генератора колебаний на третий вход блока или второй вход усилителя У2. Если
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156476/2156476-3t.gif)
При Ktj = 1 получим весовой коэффициент, соответствующий согласованной обработке, и уровень сигнала будет максимальным, при Ktj = 0, весовой коэффициент будет определяться только весовой функцией
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156237/8800.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156237/8800.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156476/2156476-4t.gif)
При
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156016/981.gif)
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156476/2156476-5t.gif)
При Ktj = 0 получим весовой коэффициент, соответствующий согласованной обработке (уровень сигнала максимальный), а при Ktj = 1,
![устройство обработки сигнала и блоки для его реализации, патент № 2156476](/images/patents/315/2156476/2156476-6t.gif)
Класс G01S13/02 системы, использующие принцип отражения радиоволн, например первичные радиолокационные системы; аналогичные системы
Класс G01S7/292 выделяющие требуемые эхо-сигналы