Радиомониторинг слабых широкополосных частотно-модулированных сигналов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Мамонтов, Кирилл Александрович

• Мамонтов, Кирилл Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мамонтов, Кирилл Александрович

Список основных сокращений и условных обозначений

Введение

1 Радиомониторинг сложных сигналов

1.1 Модели радиообстановки при проведении радиомониторинга

1.2 Особенности радиомониторинга слабых широкополосных частотно-модулированных сигналов

1.3 Выводы

2 Обнаружение и измерение девиации частоты слабых широкополосных

ЧМ сигналов

2.1 Краткий обзор методов и средств измерения девиации ЧМ сигналов

2.2 Особенности квадратурной обработки ЧМ сигналов с гармонической модуляцией

2.3 Исследование алгоритма работы ЭА в режиме обнаружения

ЧМ сигналов

2.4 Исследование режима измерения девиации частоты ЧМ сигналов

2.5 Анализ полученных результатов

2.6 Выводы

3 Измерение средней и модулирующей частот ЧМ сигналов

3.1 Краткий обзор методов измерения средней ЧМ сигналов

3.2 Многошкальный автокорреляционный частотный дискриминатор

3.3 Особенности режима "грубого" измерения средней частоты ЧМ сигналов

3.4 Расчет выходного отношения сигнал / шум и среднеквадратической погрешности "грубого" измерения средней частоты ЧМ сигналов

3.5 Особенности режима измерения модулирующей частоты ЧМ сигналов

3.6 Расчет входного и выходного отношения сигнал / шум спектроанализатора и среднеквадратической погрешности измерения модулирующей частоты ЧМ сигналов

3.7 Особенности режима "точного" измерения средней частоты ЧМ сигналов

3.8 Расчет длительности сеанса радиомониторинга

3.9 Выводы 84 4 Моделирование адаптивного экспресс-анализатора

4.1 Вводные замечания

4.2 Функциональные зависимости измеряемых параметров ЧМ сигналов

4.3 Моделирования рабочих характеристик

4.4 Моделирование автокорреляционного частотного дискриминатора в режиме измерения девиации

4.5 Моделирование частотного дискриминатора в режиме измерения несущей частоты ЧМ сигнала

4.6 Моделирование частотного дискриминатора в режиме измерения модулирующей частоты ЧМ сигнала

4.7 Выводы 104 Заключение 106 Литература 111 Приложения

Список основных сокращений и условных обозначений

А - антенна;

АКФ - автокорреляционная функция; АУ - антенное устройство;

АУКО - автокорреляционное устройство с квадратурной обработкой;

АЧД - автокорреляционный частотный дискриминатор;

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

АЭА - адаптивный экспресс-анализатор;

ВТ - входной тракт;

ВУ - вычитающее устройство;

Г - гетеродин;

ГС - генератор сигналов;

ГШ - генератор шума;

Дел - делитель напряжений;

ДХ - дискриминационная характеристика;

ИДЧ - измеритель девиации частоты;

ИК - устройство извлечения корня квадратного;

Инд - индикатор;

Инт - интегратор;

ИРИ - источник радиоизлучения;

ИП - измерительная подсистема;

ИЧ - измеритель частоты;

Кв - квадратор;

Кл - классификатор сигналов;

JI3 - линия задержки;

ЛТП - линейный тракт приемника;

ЛУ - логическое устройство;

МИЧ - мгновенное измерение частоты;

Об - обнаружитель сигналов;

ОСШ - отношение сигнал / шум; П - перемножитель;

ПЛЗ - перестраиваемая линия задержки;

ПМИЧ - приемник с мгновенным измерением частоты;

111111 - пакет прикладных программ;

ППФ — перестраиваемый полосовой фильтр;

ПСА - параллельный спектроанализатор;

ПУ - пороговое устройство;

ПФ - полосовой фильтр;

РИ - радиоизлучения;

PJI - радиолокация;

PJ1C - радиолокационная станция;

РМ - радиомониторинг;

РН - радионавигация;

РО - радиообстановка;

РПрУ - радиоприемное устройство;

РУ - радиоуправление, решающее устройство;

РХ - рабочая характеристика;

РЭБ - радиоэлектронная борьба;

РЭП - радиоэлектронное подавление;

РЭС - радиоэлектронное средство;

С А - спектроанализатор;

СВЧ - сверхвысокие частоты;

См - смеситель;

СРМ - средства радиомониторинга; СРС - средства радиосвязи; Сум - сумматор;

УИз - устройство измерения параметров сигналов; УКО - устройство квадратурной обработки; Упр - управляющее устройство;

УУ - устройство управления;

ФАПЧ - фазовая автоподстройка частоты;

Фвр - фазовращатель;

ФМ - фазовая манипуляция;

ФНЧ - фильтр нижних частот;

ФП - функциональный преобразователь;

ФУ - функциональный узел;

ФЧХ - фазочастотная характеристика;

ЧД - частотный дискриминатор;

ЧМС - частотно-модулированный сигнал;

ЧМСГМ - частотно-модулированный сигнал с гармонической модуляцией;

ШПС - широкополосный сигнал;

ЭА - экспресс-анализатор;

ЭО - энергетический обнаружитель;

ЭСЧ - электронно-счетный частотомер.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиомониторинг слабых широкополосных частотно-модулированных сигналов»

Проблема повышения помехозащищенности и скрытности систем управления и связи является весьма острой и до сих пор не нашла своего решения в большинстве прикладных задач. Решению этой проблемы способствует комплексное использование различных методов и средств (сигналов сложной формы, оптимальных методов их обработки, фазированных антенных решеток, современной технологии, организационных мер).

Существует большое количество радиоэлектронных средств (РЭС), которые, как правило, являются составной частью сложных комплексов v различного назначения, используемых в радиосвязи, радиолокации (PJI), радионавигации (РН), радиоуправлении (РУ), радиомониторинге (РМ), рассмотренные в книге Вартанесяна В.А. [1].

Быстрый рост числа РЭС усложняет электромагнитную обстановку, а вопросы электромагнитной совместимости приобретают первостепенное значение. Эти обстоятельства усложняют работу средств РМ в системах оперативного обнаружения, обусловливают повышенные требования по точности оценки параметров сигналов и быстродействию.

Способность комплекса выполнять задачу в заданных условиях принято характеризовать его эффективностью. Эффективность радиосистем зависит от ряда факторов, таких как точность, живучесть, надежность, помехозащищенность, верность передачи информации. В системах радиомониторинга на первый план, как правило, выступает достоверность (Ь параметров сигналов. Если же такая оценка осуществляется в условиях радиопротиводействия, то большое значение приобретает фактор помехоустойчивости или помехозащищенности радиосистемы. При этом требуемая точность оценивания параметров сигналов должна достигаться в сложной помеховой обстановке, что в значительной степени будет определяться помехоустойчивостью системы радиомониторинга. При этом часто точность и помехоустойчивость оказываются тесно связанными.

Согласно работе Тузова Г.И. [2], под помехозащищенностью радиосистемы понимается ее способность выполнять задачи в условиях радиоэлектронного подавления (РЭП). Таким образом, помехозащищенность представляет собой то слагаемое эффективности систем, которое характеризуется способностью противостоять мерам РЭП.

Для повышения помехозащищенности радиосистем используется РМ, в ходе которого предполагается последовательное выполнение трех основных задач: обнаружение факта работы РЭС (обнаружение сигнала), определение структуры обнаруженного сигнала (на основе определения ряда его параметров) и раскрытие содержащейся (передаваемой) в сигнале информации. Последняя задача иногда имеет самостоятельное значение (является одной из конечных целей).

Перечисленным задачам радиомониторинга могут быть противопоставлены три вида скрытности сигналов: энергетическая, структурная и информационная. Энергетическая скрытность характеризует способность противостоять мерам, направленным на обнаружение сигнала разведывательным приемным устройством. Путями повышения энергетической скрытности являются увеличение ширины спектра используемых сигналов (применение сложных сигналов), использование селекции (пространственной, временной, частотной) и снижение энергетического потенциала системы связи.

Под помехоустойчивостью РЭС понимается способность РЭС противостоять вредному влиянию помех. Помехоустойчивость РЭС зависит от сочетания большого числа факторов - выбора формы сложного сигнала, вида (формы) помехи, ее интенсивности, формы полезного сигнала, выбора оптимальных методов синтеза приемников, включающих синтез систем фильтрации, антенны, оптимизацию систем поиска, применяемых способов борьбы с помехами и т.д.

Метод передачи информации, при котором сигнал занимает полосу частот, существенно превышающую полосу частот передаваемого сообщения, называется широкополосным, а системы связи его реализующие, -широкополосными. В настоящее время в системах связи получили распространение широкополосные фазоманипулированные (ФМ) сигналы с шириной спектра до 20 МГц. Существенное увеличение спектра ФМ сигналов сдерживается возможностями цифровой элементной базы. Данное ограничение успешно устраняется при использовании в системах связи широкополосных частотно-модулированных сигналов (ЧМС) с индексом частотной модуляции при девиации частоты Аа> >107 -т-108 Гц и модулирующей частоте О

Q порядка сотен килогерц, а также цифровые сигналы с помехоустойчивым кодированием. В обоих примерах эффективно используется вся занимаемая полоса частот. Недостатком существующих систем, использующих такой 4 сигнал, является то, что они обеспечивают удовлетворительную работу лишь при входных отношениях сигнал / шум (ОСШ) gex > 1. Так, аналоговая ЧМ обеспечивает хорошую работу лишь при gex> 10, а при gex < 10 наступает пороговый эффект, о чем говорится в работе Тузова Г.И. [2].

В отечественной и зарубежной литературе появилось значительное число работ, посвященных изучению свойств сложных сигналов и исследованию систем, использующих такие сигналы. Значительный вклад в эти исследования внесен основополагающими работами JI.E. Варакина, А.С. Винницкого, С. Голомба, А.Г. Зюко, Дж. Костаса, Б.Р. Левина, А.А. Сикарева, Н.Л. Теплова, В.И. Тихонова, Л.М. Финка, А.А. Харкевича, а также трудами Г.Б. Блэсбалга, Г. Ван Триса, Р.К. Диксона, В.И. Журавлева, Ч. Кука, А.С. Немировского, Ю.Б.

Окунева, В.Б. Пестрякова, Н.Т. Петровича, Г.И. Тузова, Х.Ф. Хармута, М.С. Ярлыкова и других ученых.

В настоящее время теоретические возможности сложных сигналов и систем сигналов достаточно хорошо изучены, доказаны перспективность систем связи со сложными сигналами, необходимость их дальнейшего изучения, освоения и внедрения в практику. Как сказано в работе Полякова П.Ф. [3], особенно перспективно применение сложных сигналов в сочетании с принципами адаптации (для преодоления априорной неопределенности о характеристиках сигналов и помех) для повышения эффективности работы систем связи в современных каналах, подверженных комплексному воздействию, в первую очередь замираний, шумов и сосредоточенных по спектру помех.

Развитие теории и техники аналоговых систем связи со сложными сигналами важно еще и потому, что, в последнее время снова возрос интерес к аналоговым системам передачи информации, использующим широкополосные сигналы (ШПС). Это связано с тем, что непрерывно совершенствуется аналоговая техника и в'ряде случаев аналоговые методы могут обеспечить более помехоустойчивую и эффективную по сравнению с цифровыми передачу непрерывных сообщений.

Использование сложных сигналов позволяет создавать радиотехнические системы извлечения информации о трассе прохождения сигнала, обладающие свойством скрытности функционирования.

Широкополосные ЧМС находят большое применение в современных радиолокационных станциях (PJIC) для обнаружения целей и слежения за ними, а также в РН, связи, измерительной технике. Они рассматриваются в трудах таких ученых, как Поляков П.Ф., Картьяну Г., Виницкий А.С., Зенькович А.В., Помазанов А.В., Зикий А.Н., Зорин P.JL, Дикарев Б.Д. [3, 5 -7, 79].

Одновременное измерение дальности и скорости целей осуществляется также PJIC с непрерывной ЧМ, например, по треугольному закону. Трудности реализации работающих в непрерывном режиме PJIC в значительной степени окупаются простотой приемника.

В радиовысотомерах (РВ), устанавливаемых на самолетах, вертолетах, искусственных спутниках Земли и космических аппаратах, часто применяют импульсные и непрерывные ЧМС. РВ с ЧМ позволяют не только с высокой точностью измерять средние и малые расстояния между излучателем и поверхностью, но и получать дополнительную информацию о скорости снижения, характере подстилающей поверхности и т.д.

Широкое применение находят ЧМ сигналы и в космической связи, о чем говорится в работе Кочемасова В.Н. [4]. Современные PJIC в состоянии не только обнаруживать космические объекты и измерять параметры их движения, но и определять их размер, конфигурацию, скорость вращения вокруг центра тяжести и оси вращения. Широкополосные ЧМС могут использоваться в межспутниковых каналах связи в сантиметровом и миллиметровом диапазонах частот (109 -г 1011 Гц). Для предотвращения возможности постановки помех данные системы связи должны обладать скрытностью функционирования, а, следовательно, уровень сигнала должен быть намного ниже уровня шумов. Для решения этих задач необходимы сигналы с полосой частот до нескольких сотен мегагерц. В литературе встречаются упоминания об использовании для этого непрерывных ЧМ сигналов и коротких смодулированных радиоимпульсов с полосой частот в несколько гигагерц, как, например, в книге Alongi A.V. [80], но наибольшее применение нашли все же ЧМ сигналы, рассмотренные в работах как отечественных ученых таких, как Кочемасов В.Н., Белов J1.A. [68], так и зарубежных, таких, как Bromaghim D.R., Perry J.B., Filler Е., Yartt J. [81, 82].

ЧМС нашли применение в различных областях радиотехники, так как они обеспечивают высокую помехоустойчивость, точность измерения параметров облучаемых объектов, возможность работы ниже уровня шумов. Для ЧМ сигналов относительно просто осуществляется коррекция искажений, вносимых элементами тракта и средой распространения радиоволн. С помощью ЧМ сигналов возможно осуществление различных частотно-временных преобразований входного сигнала.

Устройства формирования ЧМ сигналов могут быть реализованы в различных диапазонах частот (от звукового до оптического), с девиацией частоты от единиц герц до единиц гигагерц и скоростью изменения частоты, достигающей в отдельных случаях 1 ГГц / мкс и более.

Стабилизируя амплитуду и используя управители частоты, слабо влияющие на амплитуду, удается достигнуть широких диапазонов перестройки по частоте. Так, типичной является октавная перестройка по частоте транзисторных генераторов СВЧ с помощью варикапов, известны генераторы с диапазоном перестройки в 3 - 4 декады.

Как подчеркнул Пеклер В.В. в работе [8], исследование проблемы измерения параметров сигналов скрытных систем связи, использующих сигналы с широким спектром (1 ГГц и более), в рамках РМ и радиоэлектронной борьбы (РЭБ) на настоящий момент нельзя считать исчерпанным, усилия специалистов направлены на создание систем РЭБ с очень высокой вероятностью перехвата и оценивания параметров любых сложных сигналов, что наряду с аппаратным совершенствованием систем РЭБ, осуществляемым на основе новых технологий, делает важными и актуальными научный анализ аналоговых сигналов, направленный на определение оптимальных методов и потенциальных точностных границ оценки параметров таких сигналов. Постоянно повышаются требования к точности оценивания параметров сигналов и для принятия правильных практических решений очень важно знание потенциальных точностных границ оценивания. При этом не нашел отражения вопрос влияния на точностные показатели оценивания закона модуляции. Несомненно, важны и необходимые временные затраты.

Для обнаружения и определения параметров движения носителей ЧМС и их местоположения требуется измерение доплеровского смещения fdon, т.е. возникает необходимость в точном измерении средней частоты широкополосных ЧМС. При построении средств радиомониторинга (СРМ) большое внимание уделено обработке узкополосных сигналов с шириной спектра ДГ5<107 Гц и достаточно большим уровнем (входное отношение сигнал / шум g]x> 1), а вопросы обработки слабых широкополосных ЧМС исследованы недостаточно. Описанные достоинства ЧМ сигналов и возможность их применения в скрытных линиях связи позволяет сделать вывод о необходимости построения СРМ таких сигналов, что свидетельствует об АКТУАЛЬНОСТИ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ.

ЦЕЛЬЮ диссертационной работы является исследование принципов построения адаптивного экспресс-анализатора (АЭА) на основе автокорреляционного устройства с квадратурной обработкой (АУКО), обладающего высокими показателями помехоустойчивости, точности измерения информативных параметров сигналов и обеспечивающего в процессе радиомониторинга обнаружение, измерение девиации, средней и модулирующей частот слабых широкополосных частотно-модулированных сигналов.

Задача измерения параметров имеет следующие особенности:

- большой диапазон априорной неопределенности по измеряемым параметрам;

- необходимость приема слабых широкополосных ЧМС, когда входное отношение сигнал / помеха меньше единицы.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1) исследованием принципов построения измерителя параметров ЧМ сигналов на основе многошкального АУКО;

2) исследованием алгоритмов, принципов построения и структур экспресс-анализатора (ЭА) радиомониторинга, обеспечивающего обнаружение и измерение информативных параметров "полезных" сигналов;

3) определением погрешностей ЭА на этапах обнаружения и измерения параметров ЧМС для оценки качества его работы;

4) разработкой программного обеспечения для моделирования разработанных алгоритмов и проведение на его основе имитационного моделирования работы экспресс-анализатора.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы заключается в следующем: а) предложены и проанализированы принципы построения адаптивного экспресс-анализатора на основе автокорреляционной обработки, обладающего совокупностью таких характеристик, как высокие точность и помехозащищенность, широкий рабочий частотный диапазон, что позволяет решать такие актуальные задачи радиомониторинга, как обнаружение и экспресс-анализ параметров слабых широкополосных ЧМС; б) предложены и исследованы алгоритмы обнаружения, измерения информативных параметров слабых широкополосных ЧМС на основе использования многофункциональных автокорреляционных устройств; в) разработаны методики анализа помехоустойчивости устройства обнаружения, быстродействия, точности измерения средней частоты, девиации и модулирующей частоты.

ПРАКТИЧЕСКУЮ ЗНАЧИМОСТЬ работы представляют: а) алгоритмы и принципы построения средства радиомониторинга информационных параметров слабых широкополосных ЧМС в условиях полной априорной неопределенности; б) рассчитанные погрешности измерения каждого параметра; в) разработанный инструмент моделирования корреляционных устройств для решения широкого круга задач обнаружения и измерения параметров сигналов, и на его основе проведено исследование предложенных принципов построения.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты работы нашли применение в работах, выполненных в интересах предприятий КБП (г. Тула), НКБ "Миус" (г. Таганрог) в ходе выполнения хоздоговорных НИР № 11224, № 11227 и госбюджетной НИР № 1054 / 2, выполненной в ТРТУ, а также находят использование в учебном процессе на кафедре РТС ТРТУ в курсах "Технико-экономическое проектирование РТС", "Актуальные вопросы обработки сигналов" и "Актуальные вопросы системотехники".

АПРОБАЦИЯ основных теоретических и практических результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах в Таганрогском государственном радиотехническом университете, на Всероссийской конференции "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, 2004 г.), на Всероссийской конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании" (НИТ-2004) (Рязань, 2004 г.), на Всероссийской конференции с международным участием "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления " (Таганрог, 2004 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты диссертации отражены в 8 научных работах, из них 4 статьи, 3 тезисов докладов на научно-технических конференциях и одна заявка на патент № 2004121435 от 13.07.04.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, списка литературы и списка основных сокращений и условных обозначений.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Мамонтов, Кирилл Александрович

Результаты работы могут быть использованы при проектировании перспективных и модернизации существующих средств радиомониторинга, обладающих высокими точностями измерения параметров частотно-модулированных сигналов в условиях многокомпонентной радиообстановки и априорной неопределенности по всем информативным параметрам.

Заключение

В диссертационной работе исследовались принципы построения средства радиомониторинга и алгоритмы измерения информативных параметров частотно-модулированных сигналов, позволяющие производить обработку сигналов в условиях априорной неопределенности относительно средней частоты, девиации и модулирующей частоты. Рассмотренное устройство при заданной погрешности оценки требуют существенно меньших аппаратурных затрат, чем известные корреляционные и спектральные измерители.

Основные научные результаты работы сводятся к следующему:

1. На основе анализа существующих средств радиомониторинга сложных сигналов, показано, что существующие радиоприемные устройства не могут полностью отвечать всем необходимым требованиям, предъявляемым к системам быстрого распознавания сигналов и самым подходящим является использование комбинированного радиоприемника, состоящего из супергетеродинного РПрУ и РПрУ с мгновенным измерением частоты, что позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерения информативных параметров.

2. С учетом реальной радиообстановки показана необходимость построения измерителя по принципу адаптивного автокорреляционного экспресс-анализатора, имеющего перестраиваемую линию задержки и обеспечивающего многоэтапную обработку информации с целью обеспечения обнаружения полезных сигналов и оценивания его параметров с высокой точностью в условиях априорной неопределенности.

3. Предложены и исследованы алгоритм и структура адаптивного экспресс-анализатора на основе многошкального АЧД с квадратурной обработкой; дана методика анализа основных характеристик на этапах обнаружения и оценивания информативных параметров ЧМС.

4. Предложен алгоритм обнаружения ЧМС и показано, что для обеспечения вероятности правильного обнаружения Рш=0,95 при вероятности ложных тревог Рлт =10~4 -И 0~б необходимо, чтобы входное отношение сигнал / помеха лежало в интервале glx = \,3 Л О"3 (-28,8дБ) -И, 52 • 10~3 (-28,17 дБ) для ЧМС с индексом модуляции $ = 5000. При этом выходное отношение сигнал / помеха находится в пределах g0 = 5,95 -г 6,8, а пороговое g = 4,3 -г 5,3.

5. Проведен анализ работы синтезированного измерителя в режиме измерения девиации и показано, что относительная среднеквадратическая погрешность измерения девиации частоты слабых широкополосных ЧМС с девиацией частоты Afd = 5-107 Гц и модулирующей частотой F = 104 Гц при о времени задержки ПЛЗ г = 10" сек и постоянной времени ФНЧ 7} = 0,1 сек, при входном отношении составляет oAfd = 1,7-106 Гц {G^d/Kr =0,034>

V / А/* у сигнал / шум g]x = 102(-20дБ) и выходном gd = 29,7.

6. Предложен алгоритм работы анализатора на этапах "грубого" и "точного" измерения средней частоты и показано, что благодаря многошкальному принципу построения и переменной задержке в ПЛЗ возможно измерение средней частоты слабых (< 1) широкополосных (Afs >107 -И О8 Гц) ЧМС с погрешностью, не превышающей 80 Гц г \

- 8 • 10~! при gex - -20дБ, средней частоте ^=10 Гц, девиации v Js j частоты Afd = 5-107 Гц, модулирующей частоте F = 104 Гц и индексе модуляции /? = 5000.

7. Выполнен анализ работы ЭА в режиме измерения модулирующей частоты, в результате чего можно сделать вывод о том, что при использовании параллельного спектроанализатора в совокупности со счетчиковым частотомером возможно обеспечение относительной ctF погрешности -= 3,2 • Ю-4 с вероятностями правильного обнаружения и F ложной тревоги Рлт= 10'5, Рпо = 0,998 при F= 5-104 Гц; Д&= 5-107 Гц.

8. Разработана схема всей исследуемой системы для проведения моделирования с использованием пакетов прикладных программ "MicroCap V - VII" и решения таких задач радиотехники, как обнаружение сигнала, оценка его параметров, построение корреляционных функций, временных и спектральных диаграмм, гистограмм, проведение статистического имитационного эксперимента. На основе разработанной модели проведено исследование предложенной структурной схемы ЭА.

В процессе моделирования проведены исследования: алгоритмов и структур автокорреляционного частотного дискриминатора с квадратурной обработкой;

- дискриминационных характеристик в режиме измерения девиации и на этапах "грубого" и "точного" измерения средней частоты ЧМС;

- зависимостей выходных отношений сигнал / шум от входных на каждом этапе работы ЭА;

- среднеквадратических погрешностей измерения каждого параметра ЧМС.

Полученные в результате моделирования характеристики помехоустойчивости и точности находятся в хорошем соответствии с теоретическими расчетами, что подтверждает их состоятельность.

9. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: а) исследованы принципы построения адаптивного экспресс-анализатора на основе автокорреляционной обработки, обладающего совокупностью таких характеристик, как высокие точность и помехозащищенность, широкий рабочий частотный диапазон, что позволяет решать такие актуальные задачи радиомониторинга, как обнаружение и экспресс-анализ параметров слабых широкополосных ЧМС; б) предложены и исследованы алгоритмы обнаружения, измерения информативных параметров слабых широкополосных ЧМС на основе использования многофункциональных автокорреляционных устройств; в) разработаны методики анализа помехоустойчивости обнаружения, быстродействия, точности измерения средней частоты, девиации и модулирующей частоты.

10. Практическая значимость работы заключается в том, что предложены и исследованы алгоритмы и принципы построения средства радиомониторинга информационных параметров слабых широкополосных ЧМ сигналов в условиях полной априорной неопределенности, разработан инструмент моделирования корреляционных устройств для решения широкого круга задач обнаружения и измерения параметров сигналов, и на его основе проведено исследование предложенных принципов построения.

11. Апробация основных теоретических и практических результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах в Таганрогском государственном радиотехническом университете, на Всероссийской конференции "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, 2004 г.), на Всероссийской конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании" (НИТ-2004) (Рязань, 2004 г.), на Всероссийской конференции с международным участием "Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения" (Таганрог, 2004 г.).

12. Акты внедрения. Основные результаты работы нашли применение в работах, выполненных в интересах предприятий (КБП г. Тула; НКБ "Миус" г. Таганрог) в ходе выполнения хоздоговорной НИР № 11224 и госбюджетной НИР № 1054 / 2, выполненной в ТРТУ, а также находят использование в учебном процессе на кафедре РТС ТРТУ в курсах "Технико-экономическое проектирование РТС", "Актуальные вопросы обработки сигналов" и "Актуальные вопросы системотехники".

13. Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, из них 4 статьи, 3 тезисов докладов на научно-технических конференциях и одна заявка на патент № 2004121435 от 13.07.04.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мамонтов, Кирилл Александрович, 2005 год

1. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка. - М.: Воениздат, 1991. 255 с.

2. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И. Тузов, В.А. Сивов, В.И. Прытков и др.; Под ред. Г.И. Тузова. М.: Радио и связь, 1985. 264 с.

3. Поляков П.Ф. Широкополосные аналоговые системы связи со сложными сигналами. -М.: Радио и связь, 1981. 153 с.

4. Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников B.C. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. М.: Радио и связь, 1983. 192 с.

5. Картьяну Г. Частотная модуляция. 2-е изд.: Пер. с румынского -Бухарест: Меридиане, 1964.

6. Виницкий А.С. Модулированные фильтры и следящий прием ЧМ сигналов. М.: Сов. радио, 1969. 548 с.

7. Зенькович А.В. Искажения частотно-модулированных колебаний. М.: Сов. радио, 1974. 296 с.

8. Пекл ер В.В. Анализ точности оценок параметров некоторых дискретных сигналов радиотехнических систем связи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Спб, 1998.

9. Теория обнаружения сигналов / Под ред. П.А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984. 440 с.

10. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра. М.: Сов. радио, 1980. 350 с.

11. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.

12. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Сов. радио, 1982. 624 с.

13. Котов А.Ф., Миропольский Ю.Ф. Аналоговые корреляционные измерители: Учебн. Пособие / Моск. ин-т радиотехники, электроники и автоматики. М., 1992. 79 с.

14. Дятлов А.П. Обнаружители и измерители параметров сигналов в радиоконтроле: Учебное пособие. 4.1. Таганрог, радиотехн. ин-т. Таганрог, 1993. 85 с.

15. Дятлов А.П. Корреляционные устройства в радионавигации. Часть II. Автокорреляционные частотные дискриминаторы. // Учебное пособие. -Таганрог: ТРТИ, 1988. 60 с.

16. Дятлов А.П., Дятлов П.А. Анализ и моделирование обнаружителей сигналов: Методические указания к лабораторно-практическим занятиям. -Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. 82 с.

17. Виницкий А.С. Автономные радиосистемы: Учеб. пособие для вузов. -М.: Радио и связь, 1986. 336 с.

18. Щербак В.И., Водянин И.И. Приемные устройства систем радиоэлектронной борьбы // Зарубежная радиоэлектроника, 1987, №5. С. 50 -60.

19. Баландин B.C., Головинский К.В., Дорофеев В.В., Куц В.А. Перспективы развития приемных устройств систем радиоэлектронной борьбы // Зарубежная радиоэлектроника, 1987, №12. С 78 92.

20. Вакин С.А., Шустов JI.H. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968. 444 с.

21. Дятлов А.П. Оптимизация приемников радиосистем первичной обработки информации. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТИ, 1990. 40 с.

22. Дятлов А.П., Евдокимов Ю.Ф. Сравнительный анализ некоторых типов частотных дискриминаторов // Сборник научных статей ТРТИ "Техника усиления и преобразования радиосигналов", Таганрог: Изд-во ТРТИ, 1971. С. 142-147.

23. Белавин О.В. Основы радионавигации. М.: Сов. радио, 1977. 320 с.112

24. Павленко Ю.Ф., Шпаньон П.А. Измерение параметров частотно-модулированных колебаний. М.: Радио и связь, 1986. 208 с.

25. Денисенко И.Н., Межов Ф.Д. Анализ работы частотного демодулятора ^ с линией задержки. М. // Радиотехника, т. 19, 1964, №12.

26. Каганов В.И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках. М. "Связь", 1969. 232 с.

27. Гоноровский И.С. Частотная модуляция и ее применение. — М.: Связьиздат, 1948. 283 с.

28. Артым A.M. Теория и методы частотной модуляции. М. — Л.: Госэнергоиздат, 1961. 244 с.

29. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. 342 с.

30. Коржик В.И. и др. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник / Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н.: Под ред. Л.М. Финка. М.: Радио и связь, 1981. 231 с.

31. Радиотехнические системы. Учебник для вузов / Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио, 1968. 496 с.jf, 32. Дятлов П.А. Экспресс-анализатор радиообстановки // Труды ВНТКстудентов и аспирантов. Таганрог, 1997. С. 24-25.

32. Симонтов И.М., Троицкий Б.С. Линейные искажения в демодуляторах ЧМ колебаний // Сб. "Методы помехоустойчивого приема ЧМ и ФМ". Под ред. А.Г. Зюко. М.: "Сов. радио", 1970.

33. Литюк В.И., Ярошенко А.А. Адаптивный цифровой частотный дискриминатор. // Радиосистемы, вып. 62, 2002. С. 23 26.

34. Литюк В.И., Казакевич А.А. Цифровой частотный дискриминатор спеременной крутизной дискриминационной характеристики // Известия ТРТУ, Таганрог, ТРТУ, №1, 1997. С. 33 35.

35. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Мамонтов К.А. Экспресс-анализатор широкополосных частотно-модулированных сигналов // Известия ТРТУ, Таганрог, ТРТУ, №8, 2004.

36. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Мамонтов К.А. Оценивание средней частоты широкополосных частотно-модулированных сигналов // Телекоммуникации, №6, 2004. С. 22 26.

37. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Мамонтов К.А. Радиомониторинг слабых широкополосных частотно-модулированных сигналов // Телекоммуникации, №8, 2004. С. 45-49.

38. Мамонтов К.А. Алгоритмы и структуры автокорреляционных частотных дискриминаторов // Сборник научных статей "Современные проблемы теории радиотехнических сигналов, цепей и систем", Таганрог, ТРТУ, 2004.

39. Заявка на патент № 2004121435 от 13.07.04. Адаптивный экспресс-анализатор параметров широкополосных частотно-модулированных сигналов / Дятлов А.П., Дятлов П.А., Мамонтов К.А.

40. Миропольский Ю.Ф. Квадратурный преобразователь для корреляционного измерителя // Радиотехника, 1990, №3. С. 87 89.

41. А.с. 936374 (СССР) Частотный дискриминатор / А.П. Дятлов, П.П. Клименко, А .Я. Петров. Опубл. в Б.И., 1982, №22.

42. А.с. 1661663 (СССР) Устройство для измерения девиации частоты частотно-манипулированных сигналов / Ю.А. Геложе, А.П. Дятлов, П.П. Клименко, Е.И. Коваленко. Опубл. в Б.И., 1991, №25.

43. Каравашкин Б.К., Шпаньон П.А. Исследование метода измерения девиации частоты частотно-модулированного колебания по нулям функций Бесселя. // Измерительная техника, 1960, №3. С. 34.

44. Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х. Многофункциональное автокорреляционное устройство с квадратурной обработкой информации // Радиосистемы, вып. 62, 2002, С. 3 9.

45. Дятлов А.П., Дятлов П.А. Многофункциональное корреляционное устройство первичной обработки информации. Труды III ВНТК "Актуальныепроблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". Таганрог, 1996. С. 158.

46. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1962. 1100 с.

47. Миропольский Ю.Ф. Обработка сигналов в многопозиционной радиотехнической системе с ограниченной пропускной способностью каналов связи // Сборник научн. трудов №157 МЭИ. М.: МЭИ, 1988.

48. Котов А.Ф., Миропольский Ю.Ф. Оптимизация обработки сигналов в МРС при ограниченной пропускной способности каналов связи. ВНТК теория и техника пространственно-временной обработки сигналов // Тезисы докладов. Свердловск: Изд-во УПИ, 1989.

49. Дятлов А.П., Дятлов П.А. Многоканальное корреляционное устройство с однородной структурой // Труды III ВНТК "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". Таганрог, 1997. С. 101.

50. Рабинер JL, Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. / Под. Ред. Ю.Н. Александрова. М.: Мир, 1978. 848 с.

51. Саврасов Ю.С. Алгоритмы и программы в радиолокации. М.: Радио и связь, 1985.216 с.

52. Вакман Д.Е. Асимптотические методы в линейной радиотехнике. М.: Сов. радио, 1962. 247 с.

53. А.с. 1173556 (СССР) Следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов / А.П. Дятлов, П.П. Клименко. Опубл. в Б.И., 1985, №30.

54. А.с. 1748248 (СССР) Следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов / Ю. А. Геложе, А.П. Дятлов, П.П. Клименко, В.И. Родзин. Опубл. в Б.И., 1992, №26.

55. Дятлов А.П., Кочерга А.В. Анализ автокорреляционного частотного дискриминатора при оценивании частоты составных фазоманипулированныхсигналов // Известия ТРТУ, Таганрог: Изд-во ТРТУ, №1, 1995. С. 3 6.115

56. Дятлов А.П. Корреляционное устройство контроля спектральных характеристик радиообстановки // Радиотехника, №11, 1984. с. 25 — 28.

57. Воллернер Н.Ф. Аппаратурный спектральный анализ сигналов. М.: Сов. радио, 1977. 208 с.

58. Основы моделирования сложных систем / Под ред. И.В. Кузьмина. Киев: Изд-во Вища школа. 1981.

59. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Наука, 1982. 296 с.

60. Моделирование в радиолокации / Под ред. А.И. Леонова. М.: Сов. радио, 1979. 264 с.

61. Справочник по типовым программам моделирования / Под ред. А.П. Ивахненко. Киев: Изд-во Техника, 1980.

62. Мамонтов К.А. Моделирование автокорреляционного частотного дискриминатора // Труды ВНТК "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 2004.

63. Мамонтов К.А. Оценивание средней частоты частотно-модулированного сигнала // Труды IX ВНТК студентов, молодых ученых и специалистов "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании". Рязань, 2004. С. 52.

64. Мамонтов К.А. Моделирование широкополосного фазовращателя // Труды VII ВНК студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления", Таганрог, 2004.

65. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования MicroCap V. М.: Изд-во Солон, 1997. 273 с.

66. Дятлов А.П., Евдокимов О.Ю. и др. Моделирование автокорреляционных обнаружителей и измерителей параметров сигналов в интересах радиоконтроля // Известия ТРТУ, Таганрог, Изд-во ТРТУ, №1, 1995. С. 7-9.

67. Кочемасов В.Н., Белов JI.A. Применение JI4M сигналов и методы их формирования // Зарубежная радиоэлектроника, 1975, №8, С. 32 63.

68. Тактические приемопередатчики (перевод). М.: Иностранная печать. Серия "TCP служб зарубежных государств", ВИНИТИ, №12, 2001. С. 22 - 24.

69. Комбинированные технологии для станций радиоэлектронного подавления, (перевод). М.: Иностранная печать. Серия "TCP служб зарубежных государств", ВИНИТИ, №8, 2001. С. 3 7.

70. Многофункциональный комплекс радиоконтроля (перевод). М.: Иностранная печать. Серия "TCP служб зарубежных государств". ВИНИТИ. №7. 2001. С. 24-25.

71. Приемники предупреждения о радиолокационном облучении (перевод). М.: Иностранная печать. Серия "TCP служб зарубежных государств", ВИНИТИ, №2, 2001. С. 14-20.

72. Многофункциональные комплексы радиоконтроля и выявления каналов утечки информации (перевод). М.: Иностранная печать. Серия "TCP служб зарубежных государств", ВИНИТИ, №12, 2001. С. 35 37.

73. Зенькович А.В. Анализ частотного дискриминатора на связанных контурах//Электросвязь, 1971, №4.

74. Кантор Л.Я., Дорофеев В.М. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов. М.: Связь, 1977. 335 с.

75. Аппаратура для частотных и временных измерений / Под ред. А.П. Горшкова. М.: Сов. радио, 1971. 336 с.

76. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс // Учебное пособие. М.: Изд-во Форум: Инфра-М, 2005. 432 с.

77. Помазанов А.В., Румянцев К.Е. Гетеродины радиоприемников: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. 53 с.

78. Помазанов А.В., Зикий А.Н., Зорин Р.Л., Дикарев Б.Д. Оценкапараметров сигналов: Учебное пособие. 4.1. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1999. 57 с.117

79. Alongi A.V. Short-pulse and wide-bandwidth high-resolution radars // In: Atmospheric effects on radar target identification and imaging. Dordrecht - Boston, 1976. P. 83- 156.

80. Bromaghim D.R., Perry J.B. A wideband linear FM ramp generator for long-range imaging radar // IEEE Trans., 1978, v. MTT-26, №5. P. 322 325.

81. Filler E., Yartt J. COBRA DANE wideband pulse compression system // In: EASCON'76, IEEE Cat. №76 CH 1154-4. Washington, 1976. P. 61-A 61-M.

82. Broderick P. Effect of Distortion on the Bessel-Zero Method of Frequency Modulation Measurements // "Proc. IEE", Electronics Record, 1966, v. 113, №5, P. 740.

83. Rapport F., Stone N. Receivers for signal acquisition // Microwave Journal, №1, 1977. P. 29-33.

84. Robinson S.J. Comment on "Broadband microwave discriminator" // IEEE Transactions on microwave theory and techniques, March, 1964, vol. 12. P. 255.

85. Katz E.H., Schreiber H.H. "Design of phase discriminators", Microwaves, August, 1965. P. 26-33.