Устройство для передачи и приема информации с использованием линейно-частотно-модулированных сигналов при многолучевом распространении радиоволн

Устройство для передачи и приема информации с использованием линейно-частотно-модулированных сигналов при многолучевом распространении радиоволн

Реферат

 

Использование: в радиотехнике, а именно в радиотехнических системах передачи дискретной информации. Сущность изобретения: устройство содержит на передающей стороне элемент НЕ 1, элементы И 2, 3, два формирователя импульсов 4, 5, два формирующих ЛЧМ -фильтра 6, 7, сумматор 8, передатчик 9, на приемной стороне - приемник 10, два согласованных ЛЧМ-фильтра 11, 12, сумматор 16, тактовый синхронизатор 21, первый компаратор 25. С целью повышения помехоустойчивости при многолучевом распространении радиоволн введены на передающей стороне: преобразователь кода 29, генератор меандра 28, перемножитель 30, а на приемной стороне - первый, второй перемножители 13, 15, первая, вторая линии задержки 14, 17, первый, второй фильтры нижних частот 18, 19, первый, второй ключи 20, 22, первый, второй интеграторы 23, 24, второй компаратор 26, мультиплексор 27. 1 з.п. ф-лы 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических системах передачи дискретной информации.

Известно устройство [1] содержащее на передающей стороне источник дискретного сообщения, триггер, дешифратор, первый и второй импульсные генераторы, первую, вторую дисперсионные линии задержки, сумматор, полосовой фильтр, генератор псевдослучайной последовательности, первый перемножитель, радиопередатчик, генератор тактовых импульсов, источник аналогового сообщения, блок выборки и хранения, аналоговый мультиплексор, частотный модулятор, генератор гармонических колебаний, второй перемножитель, первый и второй делители частоты, а на приемной стороне хронизатор, решающий блок, получатель дискретного сообщения, первый, второй и третий перемножители, блок выборки и хранения, полосовой фильтр, генератор псевдослучайной последовательности, дешифратор, формирователь импульсов, радиоприемник, генератор тактовых импульсов, фильтр нижних частот, первую и вторую дисперсионные линии задержки, первый и второй детекторы огибающей, первый и второй ключи, генератор меандра, блок поиска, фазоимпульсный демодулятор, сумматор, получатель аналогового сообщения.

Однако данное устройство обладает недостаточной помехоустойчивостью вследствие наличия на передающей стороне дополнительной частотной модуляции, которая приводит к появлению рассогласования по частоте в приемных согласованных фильтрах и, следовательно, к энергетическим потерям.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство [2] приинятое за прототип.

Известное устройство для передачи и приема информации с использованием ЛЧМ -сигналов содержит на передающей стороне последовательно соединенные первый элемент И, первый формирователь импульсов, первый формирующий ЛЧМ -фильтр, а также последовательно соединенные второй элемент И, второй формирователь импульсов, второй формирующий ЛЧМ-фильтр, причем, выходы первого и второго формирующих ЛЧМ-фильтров подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого подключен к входу передатчика, при этом первый вход первого элемента И и является входом устройства, а второй вход второго элемента И объединен с вторым входом первого элемента И и является тактовым входом устройства, причем первый вход первого элемента И через элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента И. на приемной стороне содержит последовательно соединенные первый согласованный ЛЧМ -фильтр, первый детектор огибающей, а также последовательно соединенные второй согласованный ЛЧМ-фильтр, второй детектор огибающей, причем входы первого и второго согласованных ЛЧМ-фильтров объединены и соединены с выходом приемника, при этом компаратор, схема временного стробирования и блок расширения импульсов также соединены последовательно, при этом выход первого детектора огибающей подключен одновременно к первым входам компаратора и второго сумматора, а выход второго детектора огибающей подключен одновременно к вторым входам компаратора и второго сумматора, при этом выход второго сумматора подключен к входу тактового синхронизатора, выход которого подключен к тактовым входам схемы временного стробирования и блока расширения импульсов, выход которого является выходом устройства.

Однако данное устройство не обеспечивает достаточную помехоустойчивость приема при многолучевом распространении радиоволн, так как решение о переданном символе выносится по одному корреляционному всплеску за период посылки, т. е. отсутствует режим накопления энергии всего сигнала, которая включает энергию отраженных лучей.

Цель изобретения повышение помехоустойчивости при многолучевом распространении радиоволн.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства Предложенное устройство содержит на передающей стороне: элемент НЕ 1, первый элемент И 2, второй элемент И 3, первый формирователь импульсов 4, второй формирователь импульсов 5, первый формирующий ЛЧМ-фильтр 6, второй формирующий ЛЧМ-фильтр 7, сумматор 8, передатчик 9, генератор меандра 28, преобразователь кода 29, перемножитель 30, на приемной стороне: приемник 10, первый согласованный ЛЧМ-фильтр 11, второй согласованный ЛЧМ-фильтр 12, первый перемножитель 13, первую линию задержки 14, второй перемножитель 15, сумматор 16, вторую линию задержки 17, первый фильтр нижних частот 18, второй фильтр нижних частот 19, первый ключ 2О, тактовый синхронизатор 21, второй ключ 22, первый интегратор 23, второй интегратор 24, первый компаратор 25, второй компаратор 26, мультиплексор 27.

На фиг. 2 представлена структурная схема тактового синхронизатора (TC) 21, который содержит рециркулятор 31, первый фильтр нижних частот 32, первый компаратор 33, делитель на два 34, ключ 35, второй фильтр нижних частот (ФНЧ) 36, второй компаратор 37, дифференциатор 38, блок ФАПЧ 39, формирователь импульсов (ФИ) 40, при этом регулятор 31, первый ФНЧ 32, первый компаратор 35 соединены последовательно, также последовательно соединены ключ 35, второй ФНЧ 36, второй компаратор 37, дифференциатор 38, блок ФАПЧ 39, ФНЧ 30, при этом вход рециркулятора 31 является входом ТC 21, а выход рециркулятора 31, подключен одновременно к входу делителя на два 34 и входу ключа 35, другой вход которого подключен к выходу первого компаратора 33, другой вход которого подключен к выходу делителя на два 34, причем выход первого компаратора 33 является первым выходом ТС 21, выход ФИ 40 является вторым выходом ТС 21, а выход блока ФАНЧ 39 является третьим выходом ТС 21.

Заявляемое устройство для передачи и приема информации работает следующим образом.

На первый вход элемента И 2, объединенного с входом элемента НЕ 1, поступает сигнал с генератора меандра 28. При логической "единице", действующей на выходе генератора меандра 28, первый формирующий ЛЧМ-фильтр 6 формирует сигнал с убывающей ЛЧМ, а при действии логического "нуля", действующего на выходе генератора меандра 28, второй формирующий ЛЧМ-фильтр 7 формирует сигнал с возрастающей ЛЧМ. Сигналы с выходом первого 6 и второго 7 формирующих ЛЧМ-фильтров суммируются в сумматоре 8 и преобразуются в непрерывную последовательность ЛЧМ-сигналов.

Информационный сигнал от источника дискретного сообщения поступает на вход преобразователя кода 29, который является информационным входом устройства, на другой вход которого, являющийся тактовым входом устройства, поступают тактовые ЛЧМ-импульсы.

Преобразователь кода 29 осуществляет преобразование прямого кода источника дискретного сообщения в относительный. Сформированный сигнал с относительным кодированием поступает на вход первого перемножителя 30. На другой вход первого перемножителя 30 поступает непрерывная последовательность ЛЧМ-сигналов. В результате на выходе первого перемножителя 30 формируются последовательность ЛЧМ-сигналов, манипулированных по фазе в соответствии с символами передаваемого сообщения.

На приемной стороне осуществляется демодуляция переданноro сигнала.

Первый согласованный ЛЧМ-фильтр 11 согласован с сигналом с убывающей ЛЧМ, а второй 12 с сигналом с возрастающей ЛЧМ. Сигналы с выходов первого 11 и второго 12 согласованных ЛЧМ-фильтров поступают на входы автокорреляционных демодуляторов сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Демодулятор подключенный к выходу первого согласованного фильтра 11, содержит второй перемножитель 13, первую линию задержки 14, первый ФНЧ 18. Демодулятор, подключенный к выходу второго согласованного ЛЧМ-фильтра 12 включает в свой состав третий перемножитель 15, вторую линию задержки 17 и второй ФНЧ 19. Сигналы с выходов первого 18 и второго 19 фильтров нижних частот поступают на соответствующие входы сумматора 16, с выхода которого сигналы поступают на вход тактового синхронизатора 21, который управляет моментами включения первого и второго интегратора 23, 24 в режим накопления, а также определяет момент сброса этих интеграторов, т.е. время накопления энергии основного и задержанных лучей. Сигналы с выходов накопителей: первогo и второго интеграторов 23, 24, в случае, если они превышают порог соответственно первого и второго компараторов 25, 26, поступают на соответствующие входы мультиплексора 27, на выходе которого формируется восстановленное исходное переданное дискретное сообщение.

Тактовый синхронизатор 21 работает следующим образом.

Сумма корреляционных всплесков с выходов фильтров 18, 19 через сумматор 16 поступает на вход рециркулятора 31. Рециркулятор 31 осуществляет накопление корреляционных всплесков основного и отраженных лучей. Первый ФНЧ 32 осуществляет сглаживание последовательности вальсов. Этот сигнал далее поступает на вход первого компаратора 33. Этот же сигнал через делитель на два 34 поступает на другой вход первого компаратора 33, определяя пороговый уровень сигнала первого компаратора 33. В этом случае первый компаратор 33 выдает импульсы в течение времени, когда уровень сигнала вдвое превышает его среднее значение. Импульсы с выхода первого компаратора 33 замыкают ключ 35 и сигнал с выхода рециркулятора 31 проходит на вход второго ФНЧ 36, который также осуществляет усреднение последовательности импульсов, формируемых на выходе ключа 35. Сигнал с выхода первого компаратора 33, являющийся первым выходом 21 тактового синхронизатора, замыкает первый и второй ключи 20, 22 устройства, включая первый и второй интеграторы 23, 24 устройства в режим накопления.

Сигнал с выхода второго ФНЧ 36 поступает на вход двухуровневого второго компаратора 37, знак на выходе которого дает значение принятого информационного символа. Далее сигнал поступает на вход дифференциатора 38, который выделяет моменты изменения полярности напряжения, т.е. границы посылок. Выходные импульсы дифференциатора 38 являются ведущей последовательностью, под у которой подстраивается блок ФАПЧ 39. Сигнал с выхода блока ФАПЧ 39, который является третьим выходом 21 тактового синхронизатора, в конце каждой посылки разряжает первый и второй интеграторы 23, 24 устройства. Из этого же сигнала формирователь 40 формирует импульсы, поступающие на второй вход мультиплексора 27 устройства.

Следует отметить такой факт, что накопление энергии в первом и втором интеграторах 23, 24 устройства происходит не все время посылки, а только в течение времени, когда сигнал с выхода рециркулятора 31 вдвое превосходит его средний уровень. Это позволяет некогерентно складывать в этих интеграторах энергию нескольких достаточно мощных лучей, отстающих друг от друга по времени не более, чем на величину примерно равную 2/3 длительности посылки.

Формула изобретения

1. Устройство для передачи и приема информации с использованием линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов при многолучевом распространении радиоволн, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные первый элемент И, первый формирователь импульсов, первый формирующий ЛЧМ-фильтр, последовательно соединенные второй элемент И, второй формирователь импульсов, второй формирующий ЛЧМ-фильтр, причем выходы первого и второго формирующих ЛЧМ-фильтров подключены к соответствующим входам сумматора, а также передатчик, при этом первый вход первого элемента И соединен с входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и является тактовым входом устройства, на приемной стороне - приемник, выход которого подключен к входам первого и второго согласованных ЛЧМ-фильтров, сумматор, выход которого соединен с входом тактового синхронизатора, а также первый компаратор, отличающееся тем, что на передающей стороне введены генератор меандра, преобразователь кода, перемножитель, причем выход генератора меандра подключен к первому входу первого элемента И, тактовые входы генератора меандра и преобразователя кода являются тактовыми входами устройства, информационным входом которого является вход преобразователя кода, выход которого подключен к одному входу перемножителя, другой вход которого подключен к выходу сумматора, выход перемножителя подключен к входу передатчика, на приемной стороне введены последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот, первый ключ и первый интегратор, последовательно соединенные второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй ключ, второй интегратор, второй компаратор и мультиплексор, а также первая и вторая линия задержки, причем выход первого согласованного ЛЧМ-фильтра подключен к первому входу первого перемножителя и входу второй линии задержки, выход второго согласованного ЛЧМ-фильтра подключен к первому входу второго перемножителя и входу первой линии задержки, выход которой подключен к второму входу первого перемножителя, выход второй линии задержки подключен к второму входу второго перемножителя, при этом выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к соответствующим входам сумматора, первый выход тактового синхронизатора подключен к управляющим входам первого и второго ключей, второй выход тактового синхронизатора подключен к второму входу мультиплексора, а третий выход тактового синхронизатора подключен к вторым входам первого и второго интеграторов, причем третий вход мультиплексора подключен к выходу первого компаратора, вход которого подключен к выходу первого интегратора, причем выход мультиплексора является выходом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тактовый синхронизатор содержит последовательно соединенные рециркулятор, первый фильтр нижних частот и первый компаратор, последовательно соединенные ключ, второй фильтр нижних частот, второй компаратор, дифференциатор, блок фазовой автоподстройки частоты и формирователь импульсов, причем вход рециркулятора является входом тактового синхронизатора, выход рециркулятора подключен к входам делителя на два и ключа, другой вход которого подключен к выходу первого компаратора, другой вход которого подключен к выходу делителя на два, выход первого компаратора является первым выходом тактового синхронизатора, выход формирователя импульсов является вторым выходом тактового синхронизатора, третьим выходом которого является выход блока фазовой автоподстройки частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2