Линия связи

Линия связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования в технике связи. Цель изобретения - повышение помехозащищенности в условиях узкополосных и импульсных помех. Линия связи содержит на передающей стороне источник 1 информации, блок 2 частотно-временного сдвига, сумматор 4 и передатчик 6, а на приемной стороне - блок 3 частотно-временного сдвига, линию 5 задержки , приемник 7, компенсаторы 8 и 9, блок 10 подавления помех и усилитель-ограничитель 11 о Формируют пе-г редаваемый сигнал в виде суммы двух сигналов, один из которых смещен относительно другого по времени и частоте . На приемной стороне сигналы разделяются. Затем с одним из них осуществляют операцию частотно-временного сдвига. После этого сигналы суммируются. Поскольку помеховые составляющие смещены относительно одна другой по временной и частотной осям в блоке 3 частотно-временногоi сдвига, они устраняются без повреждения полезного сигнала, за счет формирования оценок помех в блоке 10 и вычитания их из принимаемого сигнала . 4 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 В 1/00, 11,:36И ;: йй3

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 46 10266/09 (22) 25. 11.88 (46) 15.02.91. Бюп. Р 6 (71) Владимирский политехнический институт (72) Е.К. Левин, П.А.. Полушин и А,Г. Самойлов (53) 621.396.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1007203, кл. Н 04 В 1/10.

Защита от помех. Под ред. Макси мова М.В. М.: Сов. радио, 1976. (54) ЛИНИЯ СВЯЗИ (57) Изобретение предназначено для использования в технике связи. Цель изобр ет ения — повышение помехозащищенности в условиях узкополосных и импульсных помех. Линия связи содержит на передающей стороне источник 1 информации, блок 2 частотно — временного сдвига, сумматор 4 и передатчик, Изобретение пр една значено для п ередачи дискретной информации в условиях помех.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости в условиях узкополос— ных и импульсных помех.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема линии связи; на фиг.2 — то же, кожченсаторов; на фиг.3 — блок частотно-временного сдвига передающей стороны; на фиг.4 — то же, приемной стор оны; на фиг . 5 — блок подавления помехи.

„„SU 1628206 А 1

6, а на приемной стороне — блок 3 частотно-временного сдвига, линию 5 задержки, приемник 7, компенсаторы 8 и 9, блок 10 подавления помех и усилитель-ограничитель 11. Формируют пе-; редаваемый сигнал в виде суммы двух сигналов, один из которых смещен относительно другого по времени и частоте. На приемной стороне сигналы разделяются. Затем с одним из них

/ осуществляют операцию частотно-временного сдвига. После этого сигналы суммируются. Поскольку помеховые составляющие смещены относительно одна другой по временной и частотной осям в блоке 3 частотно-временного ф сдвига, они устраняются без повреждения полезного сигнала, за счет формирования оценок помех в блоке !0 и вычитания их из принимаемого сигна- С ла. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Линия связи содержит источник 1 информации, блоки 2,3 частотно-временного сдвига; сумматор 4, линию 5 задержки, передатчик 6, приемник 7, компенсаторы 8,9, блок 10 подавления помех, усилитель-ограничитель 11.

Компенсаторы 8,9 содержат сумматор 12, фазовращатель на 90 13, усилители 14,15, интеграторы 16,17, перемножители 18, 19.

Блок 2 частотно-временного сдвига передающей стороны содержит сме1628206. S<(t) по частотной оси на величину

hf и задерживает его по времени на образуя тем самым сигнал S (t)

2 °

S (t) = S„(t) . Уровень сигналов S1(t) и Бг(1) одинаков. На выходе сумматора 4 образуется суммарный сигнал

S (t) = Б„(Е) + S2(t), который с помощью передатчика 6 и передающей ант енны излучается в пр ос транс тво.

Линия предназначена для работы в условиях, когда ширина спектра узкополосной помехи П, много уже ширины спектра сигнала П, П и <(Пс. Величина частотного сдвига <))(f в блоке 2 должна быть больше П,, П ))М >П <1, Нетрудно видеть, что сигналы

S < (t) и Б () некоррелированы в совпадающие моменты времени. Действительно, пусть имеет место ЧМ, S4(t)

= Up cos(63pt + (() +Чо<, где Но, Я,Ц) - амплитуда, центральная частота и начальная фаза сигнала; g (t) случайное изменение фазы, перенося-. щее информацию. Тогда коэффициент корреляции процессов S4() и SZ(t)

) Uîcos 2 (

Нетрудно видеть, что среднее значение этой составляющей равно нулю, так как для любой g f 4 0 cos 2(()<)тt = О, На приемной стороне к суммарному сигналу $ (t) добавляется внешняя помеха ((tF, при этом иа вьиоде приемника 7 сигнал U>(t) = S (t) + т SZ(t) э ((О) помеховме <(Е) и (t) разнесены по частоте и по вре- 40

V мени. Это позволяет их удалить из полезного сигнала. В случае импульсной помехи сигнал одного входа (где она присутствует) бланкируется, а вместо него используется сигнал другого вхо- 45 да, где помеха в данный момент отсутствует, и наоборот.

B случае узкополосной помехи из сигнала одного входа режектируется область спектра, где сосредоточена помеха. Взамен вырезанной части помещается сигнал с такой же областью спектра, которая была вырезана из сигнала другого входа, à в нем узкопо лосная помеха имеется в другой облас55 ти спектра, а в рассматриваемой отсутствует. Таким образом, помеха удаляется, а сигнал. восстанавливается.

Точно так же обрабатывается сигнал (t) — Cp(t — Ь t) ° сители 20,21, гетеродины 22,23, линию 24 задержки.

Блок 3 частотно-временного сдвига приемной стороны содержит смесители 25,26, линию 27 задержки, гетеродин 28, генератор 29 ъ управляемый напряжением, фазовый детектор 30, фильтр 3 1 нижних частот.

Блок 10 подавления помехи содержит вычитатели 32,33, управляемые режекторные фильтры 34,35, ключи 36, 37, сумматор 38, усилитель 39, блок

40 управления элемент 41 памяти, управляемый генератор 42, смеситель

43, узкополосный фильтр 44, линию

45 задержки, фильтр 46 верхних частот, фильтр 47 нижних частот, амплитудные детекторы 48,49, пороговые блоки 50, 51 .

Линия связи работает следующим образом.

На передающей стороне источник 1 сигнала вырабатывает сигнал S<(t) (с ЧМ, ЧТ или 0(1)Т) . Блок 2 частотно-, временного сдвига сдвигает сигнал

Б Б — Посоя Ио + <- () + <-Р().1соз< ( г

2оЬО (t — 6t)+ CP (t — Ь t)+ CP)= другого входа. Таким образом, на выходе блока 10 подавления помехи имеI ется. очищенный от помех сигнал S<(t), который подается на усилитель-ограничитель 11 и далее на опорный вход первого блока компенсации и на выход линии связи в целом. Усилитель-ограничитель 11 нужен для стабилизации работы блоков во время переходного > процесса установления режима.

Компенсаторы 8,9 (фиг.2) предназначены для удаления из напряжения сигнального входа (с) тех составляющих, . которые коррелированы с напряжением опорного входа (О) .

Пусть коэффициенты усиления первого 14 и второго 15 регулируемых усилителей равны соответственно q4 и q

Сигнал на входе (c) в точке 10 U > =

= Uc(t), сигнал на входе (О) в точке

11 U ц = Uo(t), сигнал на выходе сумматора 12 и блока компенсации U< =

= V (t) . Обозначим через U, (1) сигнал П„(t) прошедший через фазовращатель 13 на 90, Тогда U = Uc +

+ q

28206+ б удут п ер естр аока напряжение т равным нулю.

Q UcU + енты Ч, Ч

ПсПо ° г о <

Ф "с( %UcUo

U ! U U&(20

Uñ

5 16 и второго 19 перемножителей (в точ— ках 13 и 14) напряжения

<4 o ?? 0 ???? ?? ?????????????????? u>

Эти напряжения подаются на интег— раторы 16 и 17, а их выходные сигналы управляют коэффициентами усиления q <, а регулируемьж усилителей.

Таким образом, значения а < и qà. определяю тся формулами

3а, — А =UU +qU

3>ã с О о где А<, А < — суммарный коэффициент передачи по соответствующей петле обратной связи, Интеграторы 16, 17 иваться до тех пор, п на их входах не стане

При этом П U + q U

+ q U = 0 H коэффици

2 опр ед еляются как

Uc Uo

Ч1 = = Ч =

Их можно объединить в один компФ лексный коэффициент, описывая U u

Uo комплексными сигналами. В таком случа е (В дальнейшем точку над обозначениями опустим, предполагая сигналы комплексными) .

Последняя формула описывает тот факт, что на выход компенсатора проходят только те составляющие сигнала U, которые некоррелированы с сигналом U .

Рассмотрим работу блока 2 частотно-временного сдвига (фиг.3) . Входной сигнал после прохождения смесителя 20 сдвигается вверх по частотной оси

5 !

О

6 на частоту f< . Далее в смесителе 21 он сдвигается вниз по частотной оси на частоту fg. Синусоидальные колебания частот f и Ег вырабатываются пер< вым 22 и вторым ".3 гетеродинами. Частоты f< и "г удовлетворяют условиям — f = ДЕ. Далее сигнал задержива2. ется по времени в линии 24 задержки на величину Дс. Таким образом, после прохождения сигналом первого блока частотно-временного сдвига он приобретает требуемый сдвиг по частоте на $ f и по времени на Д t.

Рассмотрим работу блока 3 частотно-временного сдвига (фиг.4).

В нем также осуществляется сдвиг сигнала по частоте на Дf и по времени на $ t. Для этого сигнал пропускается через смеситель 25, где сдвигается вверх по частотной оси на частоту с помощью гетеродина 28, вырабатывающего напряжение с частотой

Далее сигнал сдвигается вниз по частотной оси в четвертом смесителе на частоту f вырабатываемую частотно-управляемым гетер одином 28, После этого сигнал задерживается по времени на величину P t с помощью линии 27 задержки. Частоты f и fy должны удовлетворять условияю Д f — f g — fq.

Схема блока 3 частотно-временног о сд вига отлича ется от схемы блока

2 тем, что здесь присутствуют фазовый детектор 30 и фильтр 31. Эта цепочка служит для нейтрализации нестабильностей частоты гетеродинов

22, 23, 28. Из-эа нестабильностей частоты величина Д f обеспечиваемая на передающей стороне, может отличаться в небольших пределах от величины

ДХ, обеспечиваемой на приемной стороне. В связи с этим частотно-управляемый гетеродин 28 может перестраиваться по частоте в небольших пределах (эти пределы определяются нестабильностью упомянутых трех гетеродинов) .

Для подстройки используется известная схема фазовой автоподстройки частоты. Параметры фильтра 31 выбираются так, чтобы пропускать только медленные изменения, обусловленные нестабильностью. Сравнение производится с сигналом опорного входа.

На опорном входе имеется сигнал S < +

+ В . На сигнальном входе в точке 16 имеется вначале также сигнал S < + S

1628206 (в течение переходного процесса., по окончании составляющая S в этом сигй нале пропадает) . После линии 29 задержки в т. 17 имеется сигнал U ó (Б + Б ) = S + S . В сигнале

cr с7 У 5

U <7 с сигналом Б + $ — $ + Б кор 7 с7 релированы только составляющие S .

По ним и будет осуществляться настройка частоты с точностью до фазы.

Результаты взаимодействия остальных составляющик в фазовом детекторе будут достаточно высокочастотны, они через фильтр не пройдут и на генератор 29 не подействуют. Таким образом, на выходе блока 3 частотно-временного сдвига имеется сигнал, в котором составляющая S синфазна и равна сос Т

v тавляющеи S < в опорном сигнале (рав енс т во об еспечива ется единичным коэффициентом передачи по амплитуде сквозного тракта) . Присутствие помех не повлияет на подстройку, так как в точке 17 и в опорном сигнале помеховые составляющие взаимно не корре-25 лированы и результат сравнения их текущих фаз через фильтр 31 также не пройдет. Полоса фильтра 31 должна бьггь меньше Qf„

Теперь рассмотрим работу блока подавления помеки, фиг.5. Сначала рассмотрим цепи обнаружения помек.

Входной сигнал поступает на регулируемый усилитель 39, далее на амплитудный детектор 48, Напряжение

35 фильтра 47 нижних частот управляет усилением регулируемого усилителя

39, обеспечивая средний уровень сигнала на его выходе постоянным. Описанное кольцо осуществляет автоматическую регулировку усиления (АРУ)

Причем параметры ФНЧ подобраны таким образом, чтобы АРУ отслеживала относисительно медленные изменения амплитуды сигнала (например, за счет 45 замираний) и не срабатывала на быстрые изменения огибающей при попадании импульсной помехи. Поскольку указанные виды модуляции в линии связи (ЧМ, IT ОФТ) предполагают постоянный уровень излучаемого полезного сигнала, то быстрые изменения нап-. ряжения на выходе амплитудного детектора 48 говорят о приходе импульсной помехи. Оны выделяются с помощью фильтра 46 верхних частот и далее с

55 помощью порогового блока 50 из них формируется управляющий видеоимпульс, совпадающий по времени с радиоимпульсом помехи на входе второго ключа 37.

Чтобы выравнять различные задержки прохождения сигналом по двум разным цепям с входа ключа и до выхода порогового устройства на выходе приемника 7 (фиг. 1), предназначена первая линия 5 задержки.

Далее управляющий видеоимпульс задерживается в линии 45 задержки на время Qt и поступает на управляю-! щий вход ключа 36. Каждый из ключей

36, 37 закрывается при воздействии видеоимпульса на его управляющий вход. В открьггом состоянии ключи имеют единичный коэффициент передачи.

Для обнаружения узкополосной помехи и определения ее местоположения на оси частот в полосе спектра полезного сигнала используется цепь из блока 40 управления, управляемого генератора 42, смесителя 43, узкополосного фильтра 44, амплитудного детектора 49, порогового блока 51 и элемента 41 памяти.

Узкополосной считается помеха, мощность которой значительно превышает среднюю мощность полезного сигнала в этой узкой полосе. Блок 40 управления вырабатывает управляющее напряжение, которое циклически перестраивает частоту f управляемог го генератора 42 так, чтобы она про ходила весь диапазон спектра частот полезного сигнала. В смесителе 43 спектр полезного сигнала сдвигается вниз на частоту fz. Далее сигнал проходит через узкополосный фильтр 44, амплитудный детектор 49 и пороговыи блок 51. Таким образом определяется уровень спектральных составляющик входного сигнала в узкой полосе, причем эта полоса проходит весь спектр входного сигнала. Если где-либо уровень составляющих в этой узкой полосе резко возрастает, второй пороговый блок зафиксирует это как присутствие узкополосной помехи.

Сигнал об этом подается на элемент 4 1 памяти, на который также постоянно подается управляющее напряжение с блока 40 управления. В момент поступления сигналов порогового блока 51 это управляющее напряжение запомнится. Оно несет информацию о том, в какой области спектра сосредоточена узкополосная помеха.

Управляющее напряжение с элемента памяти подается на. управляемые рещая ц „ я, содержит помеху. В этом случае бго П<9,1I< U<8,0< . Поскольку через фильтр 34 на этой частоте сигнал не проходит, то Пг< = У<9<1<в

Пщ и(Паь!Н= 2 0<9<1< . А в сигнале

1 на частоте f << помехи нет. Та<9 ким образом в выходном сигнале помеха на частоте Еп< режектирована, а сам полезный сигнал не поврежден.

Аналогично происходит и на частоте f><

Формула изобретения

1 . Линия с вя зи, с од ержащая на передающей стороне источник информации и передатчик с антенной, а на приемной стороне приемник с антенной и линию задержки, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности в условиях узкополосных и импульсных помех, в нее на передающей стороне введены

25 последовательно соединенные блок частотно-временного сдвига и сумматор, выход которого подключен к входу передатчика, а второй вход сумматора объединен с выходом источника информации и входом блока частотновременного сдвига, а на приемной стороне — первый и второй компенсаторы, блок частотно-временного сдвига, блок подавления помех и усилитель-ограничитель, причем объединенные сигналь35 ные входы компенсаторов соединены с выходом линии задержки, вход которой подключен к выходу приемника и первому входу блока подавления по40 мех, выход которого через усилительограничитель соединен с опорным входом первого компенсатора, выход которого подключен к сигнальному входу блока частотно-временного сдвига и

45. опорному входу второго компенсатора, выход которого соединен с вторым входом блока подавления помех и с опор— ным входом блока частотно-временного сдвига, выход которого соединен с

5р третьим входом блока подавления помех, выход усилителя-ограничителя является информационным выходом линии связи.

2. Линия связи по и ° 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что компенсаторы содержат сумматор, первый и второй регулируемые усилители, первый и второй интеграторы, первый и второй перемножители и фазовращатель на

1628206 10 жекторные фильтры 34, 35 и включает их таким образом, чтобы их полосы режекции f Р и fp совпадали с положе1 нием узкополосной помехи в сигнале, проходящем через них. Причем f p

5 (-f = Qf Вне полосы режекции коэффиРг циент пропускания обоих режекторных фильтров близок к единице.

Если узкополосные помехи отсутст вуют во всей полосе полезного сигнала, то режекция не производится и их коэффициент передачи единичный во всей полосе.

Рассмотрим процесс удаления им- 15 пульс ной помехи.

Пусть в какой-то момент времени помехи во входных сигналах У<в,П(, (точках 18 и 19) отсутствуют. Тогда на выходе первого вычитателя 32 20 точке 20 сигнал U о = U „g- Б <б ° Коэффициент, передачи режекторных фильтров и ключей равен единице, поэтому на выходе второго вычитателя

33 сигнал равен нулю. При этом на выходе блока в целом сигнал U „ = У<В +

+ П< = 2ос, где Бс — полезная составляющая .

Пусть В сигнаэ,e U <8 появилась импульсная помеха ((t) (в сигнале U„(1 ее нет, поскольку помехи в них сдвинуты на Q t) . Тогда U = U<

Первый ключ 36 закрыт, поэтому U <

Б(9 — U

1 вь!у Uig + UÄ9 П2< 20<9 ?? ?? ?????????????? 0<9 ???????? ???????????? ?????????????? ???????????? ???????????????? ???????????????????????? ??.??. ug>1y= 2ПС. Аналогично, если импульс помехи будет в точке 19. Тогда ключ 2 закрыт, Uzi = -Uzo= 0<8

UbblI 2 БМ = 2U(,, так как в U

Рассмотрим процесс удаления узкополосной помехи. Пусть в сигнале U<8 она присутствует на частоте f <, в сигнале и<9 на частоте f» A2j f n<

-f q< = Ьй . При этом первый режекторп ный фильтр 34 настроен на частоту второй 35 — на частоту Ел . Оба

П< ключа открыты. Вне частот f II< и f(( составляющие сигналов проходят (как рассмотрено выше) без изменений и суммируются в третьем сумматоре 38.

Рассмотрим составляющие на частоте f и(— U(8 п„0<9 и<. Составляюll 1

90, причем выходом компенсатора яв<-0 ляется выход сумматора, сигнальным входом компенсатора — один вход сумматора, а опорным входом компенсатора — объединенные входы вторoro перемножителя и второго регулируемого усилителя и вход фазовращателя на

90, выход которого соединен с входа9 ми первого перемножителя и первого регулируемого усилителя, выходы первого и второго перемножителей соответственно через первый и второй интеграторы подключены к другим входам первого и второго регулируемых усилителей, а выходы регулируемых усилителей соединены соответственно с другими входами сумматора, его выход соединен с другими входами первого и второго перемножителей.

3. Линия связи по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок частотновременного сдвига передающей стороны содержит последовательно соединенные первый и второй смесители и линию задержки, а также первый и второй гетеродины, причем входом блока частот но — вр еменног о сдвига явля ется вход первого смесителя, а выходом— выход линии задержки, выходы первого и второго гетеродинов подключены к другим входам соответственно первого и второго смесителей.

4. Линия связи по п.2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок частотно-временного сдвига приемной стороны содержит последовательно соединенные первый смеситель, второй смеситель, линию задержки, фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением, подключенный выходом к второму входу второго смесителя, и гетеродин, подключенный выходом к второму входу первого смесителя, сигнальным и опорным входами блока являются соответственно первый вход первого смесителя и второй вход фазового детектора, а выходом блока — вы. ход линии задержки.

5. Линия связи по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что блок по628206 12 давления помех содержит первый и второй вычитатели, первый и второй управляемые режекторные фильтры, первый и второй ключи, сумматор и регулируемый усилитель, первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй пороговые блоки, управляемый генератор, блок управления, узкополосный фильтр, смеситель, элемент памяти, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот и линию задержки, при— чем первым и вторым входами блока подавления помех являются соответственно первый и второй входы первого вычитателя и соединенные также с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом блока подавления помехи, а третий вход—

2О к выходу второго вычитателя, выход первого вычитателя подключен к сигнальным входам первого и второго управляемых режекторных фильтров, их выходы — к сигнальным входам пер25 вого и второго ключей, а выходы первого и второго ключей соответственно — к первому и второму входам второго вычитателя, третьим входом блока подавления помех является вход

gp регулируемого усилителя, выход которого подключен к входам первого амплитудного детектора и смесителя, выход первого амплитудного детектора через фильтр нижних частот соединен с другим входом регулируемого усилителя, а через последовательно соединенные фильтр верхних частот и первый пороговый блок — с входом линии задержки, выход и вход линии задержки подключены к управляющим входам первого и второго ключей, выход блока управления соединен с входом элемента памяти и через управляемый генератор — с другим входом смесителя, его выход через последовательно еоедин енные узкополосный фильтр, втор ой амплитудный детектор и второй пороговый блок подключен к другому входу элемента памяти, выходы элемента памяти соединены с управляющими входами первого и второго управляемых режекторных фильтров.!

628206

1628206

Составитель В. Богачев

Т ехр ед Л. Олийнык

Редактор О. Спесивых

КоРРектоР О, Кравцова

Заказ 349 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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