Устройство выбора максимального значения сигнала при наличии интерференции

Устройство выбора максимального значения сигнала при наличии интерференции

Реферат

 

Изобретение относится к области техники связи и измерительной технике и может быть использовано в приемниках оптимальной обработки сложных фазоманипулированных сигналов для определения наибольшего сигнала при одновременном действии на входе приемника сигнала от «земного» и «ионосферного» лучей. Технический результат - устранение моментов пересинхронизации при наличии интерференции на приемном конце. Достигается тем, что применяются два одинаковых устройства, содержащие каждое: K каналов, состоящих из последовательно соединенных входных ключей и запоминающих ячеек, выходы которых соединены с соответствующими входами стробирующих ключей, вторые входы стробирующих ключей и входных ключей соединены с выходами синхронизатора, и выходное устройство. Оба устройства соединены между собой через устройство управления, а между стробирующими ключами и выходным устройством включена линия задержки. Устройство управления через схему ИЛИ соединено с синхронизаторами, которые соединены между собой. 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области техники связи и измерительной технике и может быть использовано в приемниках оптимальной обработки сложных фазоманипулированных сигналов для определения наибольшего сигнала при одновременном действии на входе приемника сигнала от "земного" и "ионосферного" лучей.

Известны устройства для определения временного положения основного максимума сигнала, например устройства по патентам США №3688532 и 3891930 и устройство по авт. св. СССР №577661. Схемы этих устройств содержат аналого-цифровой преобразователь, схему задержки, схему синхронизации и управления, преобразователь данных из цифровой формы в аналоговую, схему памяти. Все эти устройства выделяют наибольшую амплитуду сигнала, поступающего в виде последовательности видеоимпульсов различной амплитуды.

Известны также устройства для выделения экстремумов, содержащие компараторные аналоговые запоминающие элементы, преобразователи напряжения в фазу импульсов, многоустойчивые элементы и схемы совпадения и захвата. Это, например, устройство по авт. св. СССР №375483. Устройство для определения экстремальных значений сигналов по авт. св. №430336 содержит преобразователь напряжения во временной интервал, триггеры и схемы совпадения.

Все эти устройства позволяют выделить наибольшую амплитуду из последовательности импульсов, а не в каждом импульсе, имеющем несколько выбросов, т.е. не позволяют выбрать наибольший пик корреляционной функции. Кроме того, при наличии интерференции сигнала происходит потеря информации, т.к. при последовательном поиске принимается решение о наличии информации по нескольким импульсам, следующим друг за другом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по авт. св. № 1840067, 2006.

Блок-схема этого устройства приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - входной ключ;

2 - запоминающая ячейка;

3 - схема сравнения;

4 - стробирующий ключ;

5 - выходное устройство;

6 - синхронизатор.

Устройство-прототип содержит n-каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные входной ключ 1 и запоминающую ячейку 2, выход которой соединен с одним из входов n-входовой схемы сравнения 3. Выходы схемы сравнения 3 соединены со входами стробирующих ключей 4, которые имеются в каждом канале. Выходы стробирующих ключей 4 соединены с n входами выходного устройства 5, а управляемые входы входных ключей 1 и стробирующих ключей 4 соединены между собой и с выходами синхронизатора 6.

Работает устройство следующим образом. Исследуемый сигнал (корреляционная функция) подается одновременно на все входные ключи 1, а на управляемые входы этих ключей подаются импульсы с синхронизатора 6, сдвинутые друг относительно друга на длительность самого импульса.

На выходе каждого входного ключа 1 появляется напряжение, уровень которого пропорционален входному сигналу в данный момент. Выходные уровни ключей 1 запоминаются на время тактового интервала запоминающими ячейками 2. С выходов запоминающих ячеек 2 сигналы подаются на n-канальную схему сравнения 3, выполненную по схеме дифференциального усилителя. На одном из выходов схемы сравнения, соответствующем входу с максимальным уровнем, появляется нормированный уровень напряжения, Это напряжение подается на стробирующий ключ 4 соответствующего канала. На вторые входы стробирующих ключей 4 подаются импульсы с синхронизатора 6, совпадающие по времени со стробирующими импульсами, подаваемыми на входные ключи 1. Таким образом, на выходе одного из стробирующих ключей 4 выделяется импульс, который и определяет временное положение наибольшего пика корреляционной функции. С выходов стробирующих ключей 4 сигнал подается на выходное устройство 5 - схему объединения каналов. Устройства последовательного поиска, принимающие решения о наличии полезного сигнала по нескольким импульсам, следующим подряд через интервалы Т (см. Н.К.Пынтя. Устройство последовательного поиска периодического сигнала на фоне помех, - Вопросы радиоэлектроники, серия ТРС, вып.4, 1969), как правило, синхронизируются по первому выбросу, превышающему порог. Работа на боковых лепестках обладает меньшей помехоустойчивостью по сравнению с работой на наибольшем выбросе корреляционной функции и может привести к срыву синхронизации. Устройство-прототип определяет наибольшее значение корреляционной функции. И если на выходе согласованного фильтра имеется это устройство, то приемное устройство будет синхронизироваться уже не по первому выбросу, а по максимальному.

Когда приемное устройство засинхронизировалось по сигналу от "земного" луча, а "ионосферный" луч еще отсутствовал, а затем появился большой амаплитуды или приемное устройство засинхронизировалось по наибольшему сигналу от "ионосферного" луча, а затем "ионосферный" луч начал уменьшаться и стал меньше "земного" (интерференция), то в этих случаях устройство будет пересинхронизироваться, а это влечет за собой потерю информации, т.к. при последовательном поиске принимается решение о наличии информации по нескольким импульсам, следующих подряд через интервал Т.

Целью предлагаемого изобретения является устранение моментов пересинхронизации при наличии интерференции на приемном конце,

Эта цель достигается за счет применения двух одинаковых устройств - прототипа, которые соединены между собой через устройство управления, а между стробирующими ключами и выходным устройством включена линия задержки. Устройство управления через схему ИЛИ соединено с синхронизаторами, которые соединены между собой,

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на фиг.3, где обозначено:

1 - входной ключ;

2 - запоминающая ячейка;

3 - схема сравнения;

4 - стробирующий ключ;

5 - выходное устройство;

6 - синхронизатор;

7 - линия задержки;

8 - схема ИЛИ;

9 - устройство управления.

Устройство выбора максимального сигнала при наличии интерференции состоит из двух одинаковых устройств-прототипов. Функциональные связи между блоками 1-4, 6 остаются неизменными. Синхронизатор 6 первого устройства соединен с синхронизатором 6 второго устройства. Кроме того, синхронизатор 6 первого устройства через схему ИЛИ 8 соединен с устройством управления 9. Устройство управления 9 соединено со входами входных ключей 1 и объединяет схемы обоих устройств выбора максимума. Выходы всех стробирующих ключей 4 обоих устройств соединены с соответствующими входами линии задержки 7, выход которой соединен со входом выходного устройства 5.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Исследуемый сигнал (корреляционная функция) подается одновременно на все входные ключи 1 первого устройства, на управляемые входы которых подаются импульсы с синхронизатора 6 первого устройства, сдвинутые друг относительно друга на длительность самого импульса. Эти же импульсы через схему ИЛИ 8 подаются на управляемый вход устройства управления 9, запирая его на время работы синхронизатора 6 первого устройства и, тем самым, запрещая прохождение сигнала на входные ключи 1 второго устройства. Синхронизатор 6 второго устройства запускается задним фронтом последнего импульса от синхронизатора 6 первого устройства.

При появлении второго сигнала, (например "ионосферного луча"), сдвинутого на t по отношению к первому сигналу (например "земному лучу") (см. фиг.2) он подается одновременно на все входные ключи 1, но первое устройство засинхронизировалось по первому сигналу и в это время синхронизатор 6 первого устройства не работает, а работает синхронизатор 6 второго устройства, импульсы которого, сдвинутые друг относительно друга на длительность самого импульса, подаются на управляемые входы входных ключей 1 второго устройства.

На выходе каждого ключа 1 появляется напряжение, уровень которого пропорционален входному сигналу в данный момент. Выходные уровни напряжений с ключей 1 запоминаются на время тактового интервала запоминающими ячейками 2. С выходов запоминающих ячеек 2 сигналы подаются на n-входовую схему сравнения 3, выполненную по схеме дифференциального усилителя. На одном из n-выходов схемы сравнения, соответствующем входу с максимальным уровнем, появляется нормированный уровень напряжения, который подается на стробирующий ключ 4 соответствующего канала. На вторые входы стробирующих ключей 4 подаются импульсы с синхронизатора 6, совпадающие во времени со стробирующими импульсами, подаваемые на входные ключи 1. На выходе одного из стробирующих ключей 4 выделяется импульс, который определяет временное положение наибольшего пика корреляционной функции как сигнала пришедшего "земным лучом" (как, например, в первом устройстве), так и сигнала, пришедшего "ионосферным лучом" (как во втором устройстве). С выходов стробирующих ключей 4 сигнал подается на соответствующие отводы линии задержки 7, причем время задержки между двумя соседними отводами равно длительности импульсов , идущих с синхронизаторов 6, а количество отводов линии задержки 7 равно 2n, где n - количество каналов в каждом устройстве. Причем время задержки сигнала первого канала первого устройства равно (2n-1), второго канала первого устройства (2n-2) и т.д. Таким образом, в выходном устройстве 5 будет происходить суммирование максимальных выбросов корреляционных функций, пришедших "земным" и "ионосферным" лучами. В общем случае число каналов в каждом устройстве может быть неодинаковым (nm).

Известно, что радиоволны средневолнового диапазона распространяются двумя различными способами: вдоль поверхности Земли ("земная волна") и через ионосферу ("ионосферная волна"). Днем эти волны сильно поглощаются ионосферой и их прием осуществляется обычно лишь за счет "земной волны". Ночью на далеких расстояниях в пункте приема преобладают "ионосферные" волны (см. Виленский И.М., Удальцов А.П., Шмогер И.О. О напряженности поля радиоволн диапазона 150-1500 кГц, распространяющихся на больших расстояниях от передатчика, "Геомагнетизм и аэрономия", 1970, т.10, стр.262-267). На фиг.4 приведены кривые напряженности поля радиоволн диапазона 150-1500 кГц, из которых видно, что на расстояниях до 300 км в ряде случаев (особенно для частот f>500 кГц) напряженность поля "земной" волны существенно меньше "ионосферной".

Устройства последовательного поиска, принимающие решения о наличии полезного сигнала по нескольким импульсам следующим подряд через интервал Т как правило синхронизируются по первому сигналу, превышающему порог.

Работа по сигналу пришедшему "земной" волной в ночное время обладает меньшей помехоустойчивостью по сравнению с работой по сигналу, пришедшему "ионосферной" волной, тем более по сравнению с суммарным сигналом.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить помехоустойчивость принимаемого сигнала в ночное время за счет выделения максимальных значений корреляционных функций сигналов "земной" и "ионосферной" волн и их суммирования.

Формула изобретения

Устройство выбора максимального значения сигнала при наличии интерференции, содержащее K каналов, состоящих из последовательно соединенных входных ключей и запоминающих ячеек, выходы которых соединены с соответствующими входами схемы сравнения, выходы схемы сравнения соединены с соответствующими входами стробирующих ключей, вторые входы стробирующих ключей и входных ключей соединены с выходами синхронизатора и выходное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости синхронизации при наличии интерференции, в него введено дополнительно D каналов, причем D+K, состоящих из последовательно соединенных входных ключей, запоминающих ячеек, схемы сравнения стробирующих ключей, вторые входы стробирующих ключей и входных ключей соединены с выходами синхронизатора, устройство управления, соединенное со входам устройства и объединяющее первые входы входных ключей, схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами первого синхронизатора, а выход - со вторым входом устройства управления, линия задержки, входы которой соединены с выходами стробирующих ключей всех каналов, а выход - со входом выходного устройства.

РИСУНКИ