Приемник амплитудно-импульсных частотно-модулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телеметрических системах, работающих с амплитудно-импульсными частотно-модулированными сигналами. Цель изобретения - повышение отношения сигнал шум. В устройстве, содержащем усилитель 1 радиочастоты, смеситель 2, гетеродин 3, второй усилитель 4 промежуточной частоты, стробируемый ограничитель 5, первый частотный детектор 6, расширитель 7 импульсов, синхронизатор 8, элемент 9 задержки, первый усилитель 10 промежуточной частоты, управляющий элемент 11, элемент 12 управления, второй частотный детектор 13, амплитудный детектор 14, измеритель 15 отношения сигнал шум и сумматор 16, обеспечивается регулировка полосы пропускания первого усилителя 10 промежуточной частоты в зависимости от отношения сигнал шум. 4 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (ц)5 Н 04 B 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4392047/24-09 (22) 14.03.88 (46) 07.08.90. Бюл. Ф 29 (72) Л.В. Мовчан, Е.П. Екимов, В.И.:Рябков и Л.А. Мовчан (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 759021, кл. Н 04 В 1/10, 1978. (54) ПРИЕМНИК АМПЛИТУДНО-ИМПУЛЬСНЫХ

ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телеметрических системах, работающих с амплитудно-импульсными частотно-модулированными сигналами. Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум.

В устройстве, содержащем усилитель 1 радиочастоты, смеситель 2, гетеродин

Э, второй усилитель 4 промежуточной частоты, стробируемый ограничитель 5> первый частотный детектор 6, расширитель 7 импульсов, синхронизатор 8, элемент 9 задержки, первцй усилитель

10 промежуточной частоты, управляющий элемент 11, элемент 12 управления, второй частотный детектор 13, амплитудный детектор 14, измеритель 15 отношения сигнал/шум и сумматор 16, обеспечивается регулировка полосы пропускания первого усилителя 10 про. межуточной частоты в зависимости от отношения сигнал/шум. 4 ил.

1584109

Изобретение относится к радиотех-1нике и может быть использовано в теле метрических системах, работающих с амплитудно-импульсныла частотно-моду.лированными (АИИ-ЧИ) сигналами.

Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум (С/Ш).

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема приемника АИМ-ЧИсигналов; на фиг. 2 — эпюры напряже-! ний, поясняющие работу приемника; на, фиг. 3 — структурная электрическая ., .схема примера реализации измерителя

I îòHoøåíèÿ С/Ш; на фиг.4 — структурная 15

1, "электрическая схема примера реализации синхронизатора. г

Приемник AHN-ЧМ-сигналов содержит

:усилитель 1 радиочастоты, смеситель 2, гетеродин 3, второй усилитель 4 промежуточной частоты, стробируелгый ограничитель 5, первый частотный детектор 6, расширитель 7 импульсов, синхронизатор 8, элемент 9 задержки, первый усилитель 10 промежуточной частоты, управляющий элемент 11, элемент 12 управления, второй частотный детектор 13, амплитудный детектор 14, измеритель 15 отношения С/Ш, сумматор 16.

Измеритель 15 отношения С/Ш содер:жит .ключ 17, амплитудные детекторы

18 и 19, интегрирующие фильтр 20, блок 21 определения отношения. Синхро низатор 8 содержит полосовые фильтры

22 и 23, триггер Шмидта 24, инвертор

25, ждущие мультивибраторы 26 и 27.

Приемник работает следующим образом.

На вход усилителя 1 поступает телеметрический радиосигнал с АИМ-ЧИ, который представляет собой последовательность радиоимпульсов со скважностью, равной двум, причем несущая частота в пределах длительности радиоимпульсов постоянна, но изменяется от импульса к импульсу в соответствии с изменением модулирующего напряжения, имеющего амплитудно-импульсную модуляцию (фиг.2,А). После усиления в усилителе 1 в смесителе 2 при помощи

50 гетеродина 3 радиосигнал усиливается и фильтруется усилителем 4, проходит стробируемый ограничитель 5, устраняющий паразитную .амплитудную модуляцию и "вырезающий" шумы в паузах меж- 55 ду радиоимпульсами, и поступает на первый детектор 6, формирующий оценку частоты принятого радиоимпульса

0,4

М = — к р (2) где Bf — значение узкой полосы проJ пускания усилителя 10; — длительность импульса радиосигнала;

К вЂ” коэффициент, зависящий от значения измеренного отношения сигнал/шум принимаемого радиосигнала.

Выполнение требований выражения 2 обеспечивает получение на выходе усилителя 10 максимально возможного от(фиг.2,В) . В расширителе 7 значение напряжения импульсов (фиг. 2, Б) запоминается на время, равное длительн ти паузы между радиоимпульсами (ф .2,В) t< — tg; „ - t,....

Расширитель 7 может быть реализован в виде конденсатора с коммутируелгыми цепями заряда — разряда. Перезаряд конденсатора до нового значения напряжения текущего импульса производится в моменты времени при помощи импульсов (фиг. 2,M) с выхода синхронизатора 8. Расширенные импульсы (фиг.2,В) поступают на управляющий элемент 11, который может представлять собой аналоговый усилитель и варикап, включенный в резонансный контур усилителя 10. Задача управляющего элемента 11 состоит в формировашп. такого размаха напряжения, при котором обеспечивается перестройка фильтра усилителя 10 в резонанс с частотой текущего радиоимпульса варикапом выбранного типа, При этом процесс перестройки усилителя 10 происходит с момента начала приема текущего радиоимпульса (фиг,2,Л, ) и продолжается в течение

° ° ° практически всей длительности принимаемого радиоимпульса (фиг.2,Л, временной интервал d t), Полоса пропускания усилителя 3 в течение этого времени максимальна и равна 4 f „„=- 2 Л,Ц где d f — девиация частоты принимаемого радиосигнала, что обеспечивается подачей на элемент 12 импульсов (фиг.2,Ж) с выхода сумматора 16.

В расчетный момент окончания переходных процессов (фиг. 2,, + Ж;

t > + Pt...,) перестройки усилителя

10 при помощи элемента 12 производится сужение полосы пропускания фильтра усилителя 10 до значений, определяе- мых выражением

0,4 у мин до значений

У мс(к

40 с

0,4 (4) 5 . 15841 ношения С/Ш. Для этого на вход элемента 12 подается напряжение (фиг.2,Е) с выхода измерителя 15 через сумматор

16. В качестве элемента 12 может исиользоваться полевой транзистор, включенный параллельно перестраиваемому фильтру усилителя 10. При полностью открытом транзисторе (в пределах длительности импульсов, . фиг.2,Ж) полоса пропускания усилителя 1О определяется выражением (1), для чего соответствующим образом выбирается амплитуда импульсов (фиг.2,Ж). Размах напряжения отношения С/Ш нормируется так, чтобы при отношении С/Ш напряжение (фиг.2,E) было минимально и полевой транзистор элемента 12 был полностью закрыт, при отношении С/Ш ) 20 напряжение Е должно быть максимально и обеспечивать 20 полное открывание полевого транзистора элемента 12. При закрытом транзисторе элемента 12 полоса пропускания усилителя 10 определяется выражением (2), где K=! Следовательно, при из- 25 менении напряжения отношения С/Ш от

О до 20 полоса пропускания усилителя

10 должна плавно изменяться от значений

Исходя из этого пределы изменения коэффициента К при изменении отношения С/Ш от О до 20 задаются выражением

Выполнение выражения (4) обеспечивает .элемент 12. Сумматор 16 производит сложение напряжений (фиг,2,Ж и 45

Е) для формирования обобщенного, управляющего шириной полосы пропускания усилителя 10 напряжения (фиг.2,3), Поскольку амплитуда импульсов (фиг.2,:

Ж) уже сама по себе обеспечивает ус- 50 тановку Л Е„,, то некоторое увеличение амплитуды этих импульсов за счет напряжения (фиг.2,E) в пределах йt уже не влияет на ширину полосы пропускания усилителя 10, поэтому оказывается воз-55 можным формирование управляющего нап ряжения (фиг.2,3) путем простого линейного сложения напряжения (фиг.2,Е и Ж).

09 о

Переходные процессы сужения полосы пропускания усилителя 10 заканчиваются в течение временных промежутков

3 „поэтому к моменту начала приема очередного радиоимпульса усилитель 10 оказывается настроенным с некоторой погрешностью на несущую частоту предыдущего радиоимпульса и имеет полосу пропускания, определяемую выражением (2). На вход усилителя 10 поступают задержанные на элементом 9 радиоимпульсы (фиг.2,К) с АИМ-ЧМ-сигнала-:, ми, поэтому усилитель 10 осуществляет квазиоптимальную фйльтрацию такого радиосигнала в установившемся режиме.

Наличие некоторой расстройки фильтра усилителя 10 относительно частоты принимаемого радиоимпульса обусловлено тем, что оценка частоты (фиг.2,Б) формируется детектором 6 при широкой полосе пропускания усилителя 4 и подвержена воздействию шумов. Однако расстройка усилителя !О постоянна в течение всей длительности процесса фильтрации полезных радиоимпульсов, поэтому не приводит к появлению паразитной частотной модуляции, а только несколько ухудшает выходное отношение С/Ш.

Расширение полосы пропускания усилителя !О при возрастании отношения

С/Ш принимаемой смеси сигнала и шума путем изменения коэффициента К позво" ляет избежать ухудшения фильтрующих свойств усилителя 10 из-за наличия расстройки и связанного с этим ухудше-, ния отношения сигнал/шум, так как чем уже полоса пропускания усилителя 10, тем выше его селективные свойства и тем больше ошибка настройки в резонанс с принимаемым радиоимпульсом, которая возрастает с ухудшением, входного отношения С/Ш. Это приводит к ухудшению фильтрующих свойств усилителя 10, т.е. к снижению выходного отношения

С/Ш по сравнению с потенциально достижимым. Существует очевидно некото- рая оптимальная ширина полосы пропус" кания усилителя 10, при которой точность слежения за частотой радиосигнала и степень его фильтрации наилучшие. Подбор соответствующим образом величины управляющего напряжения обеспечивает квазиоптимальную обработку сигнала в усилителе 10 изменяющимся входным отношением С/Ш.

С выхода усилителя 10 отфильтрован-. ный от шумов радиосигнал (фиг.2,Л) 1584109 поступает на детектор 13, где npeotipaзуется им в видеоимпульсы с амплитудой, зависящей от значения принимаемой частоты. Полученный видеосигнал с ЛИИ подается на выход приемника, Синхронную работу элементов приемника обеспечивает синронизатор 8, один из вариантов реализаг ли которого ,представлен на фиг. 4. На вход синхро низатора 8 подается выделенная ампли.;тудным детектором 14 огибающая вход, ного радиосигнала, представляющая со бой, как правило, меандр (фиг. 2,Г).

,В синхронизаторе 8 для повышения по.мехоустойчивости формирования всех необходимых синхроимпульсов производится фильтрация огибающей (фиг.2,Г) . узкополосными фильтрами 22 и 23. На выходе фильтра 22 выделяется первая

20 . гармоника импульсной последовательности (фиг.2,Г), амплитуда которой зависит от амплитуды импульсов и по этому может быть использована для оценки амплитуды приримаемого радиосигнала в измерителе 15. В фильтре 23 производится выделение первой гармоники напряжения, поэтому синусоидальное напряжение (фиг ° 2,Н) имеет посто. янную амплитуду и полностью очищено от шумов и помех. Триггер Шмидта 24 формирует прямоугольные импульсы, соответствующие моментам приема радиоимпульсов, т.е. основную синхропосле, довательность. Проинвертированная инвертором 25 синхропоследовательность (фиг. 2,Д) используется для запирания стробируемого ограничителя 5 на время паузы между радиоимпульсами, что обеспечивает формирование на его вы

40 ходе четких фронтов радиоимпульсов и подавление шумов паузы. Ждущие мультивибраторы 2б и 27 запускаются передними фронтами импульсов и формируют соответственно короткие импульсы (фиг ° 2,M), обеспечивающие работу рас45 ширителя 7, и импульсы (фиг. 2,Ж) включения широкой полосы пропускания усилителя 10.

Один из возможных вариантов реализации измерителя 15 приведен на фиг. 3,5

Оценка уровня шумов производится путем выделения при помощи ключа 17 шумов (фиг. 2,П), пауз между импульсами (фиг. 2,Г), детектирования реализации шумов амплитудным детектором 18 и 55 интегрирования огибающей шумов в фильтре 20. Оценка интенсивности шумов (фиг. 2,P) несет информацию об усред-.. ненном по 10-20 паузам значении уровня шумов принимаемого радиосигнала, т,е. изменяется во времени непреры — но. Открывание ключа 17 производят синхронмпульсы (фиг. 2,Д). Оценку амплитуды полезного сигнала производит амплитудный детектор 21 путем детектирования напряжения (фиг.2,Н) и усреднения продетектированного напряжения. Блок 21 формирует оценку отношения С/Ш (фиг. 2,Е). формула и з о б р е т е н и я

Приемник амплитудно-импульсных частотно-модулированных сигналов, содержащий соединенные последовательно усилитель радиочастоты, вход которого является входом приемника, и смеситель, другой вход которого соединен с выходом гетеродина, соединенные последовательно амплитудный детектор, выход которого соединен с входом синхронизатора, и измеритель отношения сугнал/шум, первый и второй входы синхронизирующих импульсов которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, соединенные последовательно стробируемый ограничитель, вход которого соединен с входом амплитудного детектора, а вход стробирующего импульса соединен с вторым выходом синхронизатора, и первый частотный детектор, первый усилитель промежуточной частоты, вход управления частотой настройки которого соединен с выходом управляющего элемента, а вход управления шириной полосы пропускания соединен с выходом элемента управления, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него введены второй усилитель промежуточной частоты, вход и выход которОго соединены с выходом смесителя и выходом стробируемого ограничителя соответственно, элемент задержки, вход которого соединен с выходом стробируемого ограничителя, а выход соединен с входом первого усилителя промежуточной частоты, второй частотный детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход является выходом приемника, расширитель импульса, сигнальный вход которого соединен с выходом первого частотного детектора, вход синхроимпульсов соединен с третьим выходом синхронизатора, а выход соединен с входом управляю>о

1584109

1 щего элемента, и сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходом измерителя отношения сигнал/шум

1 и четвертым .выходом синхронизатора соответственно, а выход соединен с входом элемента..управления.

1584109

Фиа4

Составитель Н. Мельников

Техред Л.Олийнык . Корректор М. Самборская

Редактор И. Горная

Заказ 2264

Подписное

Тираж 532

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул, Гагарина, 101