Приемник модулированного периодического сигнала

Приемник модулированного периодического сигнала

Реферат

 

Изобретение содержит усилитель радиочастоты 1, гетеродин 2, перестаиваемый генератор 3, балансный модулятор 4, дополнительный перемножитель 5, усилитель промежуточной частоты 6, полосовые фильтры 7 и 8, перемножитель 9, полосовой усилитель 10, полосовой фильтр 11 и регистрирующий блок 12. Приемник позволяет принимать пары составляющих спектра входного сигнала, что обеспечивает ему высокую помехоустойчивость от белого шума и сосредоточенных помех. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в радиоуправлении и других областях при приеме сигнала в условиях воздействия интенсивных помех.

Известен двухканальный приемник модулированного периодического сигнала [2], содержащий в каждом канале гетеродин и последовательно соединенные усилитель радиочастоты (УРЧ), смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), перестраиваемый генератор, балансный модулятор, следящий фильтр, фазовращатель, дополнительный смеситель, последовательно соединенные первый перемножитель и второй полосовой фильтр, а также последовательно соединенные второй перемножитель, фильтр нижних частот и регистрирующий блок.

Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявленного устройства, являются последовательно соединенные УРЧ, смеситель и УПЧ, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из выходов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок.

Недостатками известного устройства являются низкая помехоустойчивость, обусловленная перемножением шумов, попадающих в полосы пропускания УПЧ обоих каналов, а также сложность конструкции.

Заявляемое устройство направлено на решение задачи упрощения конструкции и повышения помехоустойчивости приема модулированного сигнала в условиях воздействия помехи типа "белый шум", а также гармонических помех.

Эта задача решается в заявленном устройстве тем, что в известный приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилитель радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовый фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного приемника; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие распределение спектров сигнала и шума на входах дополнительного перемножителя, на выходах УПЧ и первых двух полосовых фильтров (а), а также на выходе перемножителя (б); на фиг. 3 - расчетная зависимость отношения мощности сигнала на выходе приемника (Р_ш/Р_с)вых. от того же отношения на входе приемника с полосой пропускания 1 кГц.

Приемник (фиг. 1) содержит усилитель радиочастоты 1, гетеродин 2, перестраиваемый генератор 3, балансовый модулятор 4, дополнительный перемножитель 5, усилитель промежуточной частоты 6, полосовые фильтры 7 и 8, перемножитель 9, полосовой усилитель 10, полосовой фильтр 11 и регистрирующий блок 12.

Приемник работает следующим образом.

Рассмотрит пример приема пары составляющих спектра сигнала с частотами _{c m} , где _c - центральная частота спектра сигнала; _m - частота модуляции. Этот сигнал подается на один вход перемножителя 5, на другой его вход подается сигнал с выхода балансного модулятора 4 с частотами _{o к} , где _o - частота гетеродина 2, _к - частота генератора 3. На выходе перемножителя формируются сигналы с частотами: .

Полосовые фильтры 7 и 8 настроены соответственно на первую и вторую частоту (или на вторую пару частот). На выходе перемножителя 9 возникает сигнал с частотой 2(_к-_m) или 2(_к+_m) , если выбрана вторая пара частот. После прохождения полосового усилителя 10 и полосового фильтра 11, настроенного на частоту 2(_к-_m) или 2(_к+_m) , сигнал регистрируется блоком 12. Затем регистрирующий блок 12 выдает сигнал управления на перестройку генератора 3.

Гетеродином 2 удерживается постоянной разность (_o-_c) , а перестраиваемым генератором 3 удерживается постоянной разность (_к-_m) или (_к+_m) . Поэтому перестройка фильтров 7, 8 и 11 не требуется. Перестройка частоты генератора 3 означает настройку приемника на прием другой пары частот модуляции входного сигнала.

Высокая помехоустойчивость заявляемого устройства обусловлена тем, что вследствие независимости сигнала на выходе перемножителя 9 от центральной частоты сигнала и частоты гетеродина и того, что частоты (_{к m}) низкие, полосовой фильтр 11 может быть выбран максимально узкополосным (согласованным с длительностью сигнала с с частотами _{c m} . В результате при воздействии "белого шума" на вход приемника отношение P_с/P_ш на выходе полосового фильтра 11 (на входе регистрирующего блока 12) может быть значительно повышено. Вследствие узкополосности фильтра 11, а также фильтров 7 и 8 (полоса пропускания последних определяется суммарной нестабильностью частот сигнала _c и гетеродина _o ) приемник обладает высокой помехоустойчивостью и при воздействии сосредоточенных (гармонических) помех. Действительно, из фиг. 2 видно, что одиночная гармоническая помеха может привести к ложному приему лишь только, если ее частота отличается от частоты сигнала ( (_{c m}) ) на величину не более полосы пропускания фильтра 11, т.е. если продукт комбинационного взаимодействия помехи с другими сигналами попадает в полосу пропускания фильтра 11. Две гармонические помехи приводят к ложному приему, если обе они попадают соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а разность частот между ними находится в пределах полосы пропускания фильтра 11. Вероятность этого события достаточно мала при узких полосах пропускания фильтров 7, 8 и 11.

Отношение P_ш/P_с на выходе приемника при воздействии "белого шума" определяется соотношением: , где отношение (P_ш/P_с)_вх взято для шума в полосе 1 кГц, F_у и F_ш - полосы пропускания фильтра 11 и фильтра 7 (8) соответственно.

Формула (1) справедлива для любой пары спектральных составляющих, симметричных относительно центральной частоты, в том числе и для гармонического сигнала с балансной модуляцией.

Заявленное устройство может принимать также сигналы с однополосной модуляцией, имеющие несимметричный спектр. В этом случае генератор 3 - высокочастотный, а гетеродин 2 - низкочастотный, для приема любой спектральной составляющей сигнала генератор 3 настраивается так, чтобы разность частот принимаемой составляющей и частот пары сигналов с выхода балансного модулятора 4 попадали соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а частота настройки фильтра 11 должна быть равна удвоенной частоте гетеродина 2. В этом случае вместо (1) имеет место соотношение: Формулы (1) и (2) получены в предположении, что пиковые мощности сигналов в обоих случаях одинаковы. Из этих формул видно, что помехоустойчивость приемника с однополосной модуляцией несколько выше, чем у приемника с балансной модуляцией, если пиковые мощности передатчиков в обоих случаях равны.

Результаты расчета по формуле (1) приведены на фиг. 3 для полосы пропускания фильтра 11, равной 5 Гц и для ряда значений полос пропускания фильтра 7 (8). Линия F_ш= 0 соответствует предельной помехоустойчивости приемника при F_у= 5 Гц . Очевидно, что F_ш не может быть меньше F_у , т.к. иначе сигнал конечной длительности может не пройти через фильтр 7 (8). Кроме того, как было показано ранее, практический выбор величины F_ш определяется нестабильностью частоты сигнала на выходе перемножителя 5.

Все существенные признаки заявленного устройства являются известными также, как и средства их реализации. Пояснения требует лишь регистрирующий блок 12, который выполняется как пороговое устройство по амплитуде и длительности, т. е. сигнал считается принятым, если амплитуда сигнала на выходе полосового фильтра 11 превышает заданный уровень в течение заданного времени. После регистрации принятого сигнала блок 12 выдает в перестраиваемый генератор 3 сигнал окончания регистрации, после чего генератор 3 перестраивается на другую частоту в соответствии с программой перестройки, заложенной в нем.

Формула изобретения

Приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилители радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовой усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, отличающийся тем, что между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовой фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3