Способ автоматической регулировки чувствительности радиоприемника сигналов с программной перестройкой рабочей частоты и устройство для его осуществления

Способ автоматической регулировки чувствительности радиоприемника сигналов с программной перестройкой рабочей частоты и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в радиоприемниках сигналов с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Известны устройства, предназначенные для регулировки чувствительности приемных трактов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматической регулировки чувствительности радиоприемника [авторское свидетельство СССР №1800584, опубликовано 07.03.93], содержащее три регулируемых аттенюатора, линейный тракт приема, ключ, регулятор автоматической регулировки, линейный сумматор, два цифровых интегрирующих измерителя уровня, блок деления, два регистра, блок сравнения, исполнительный элемент, регулирующий элемент, генератор тестового сигнала и синхронизатор.

Способ регулирования чувствительности, реализуемый этим устройством, заключается в циклическом измерении уровней шума и смеси тест-сигнала и шума в линейном тракте приема, вычислении отношения сигнал/шум, сравнении полученного отношения с результатом аналогичных вычислений в предыдущем цикле и выработки управляющего сигнала на регулируемые аттенюаторы. Регулируемые аттенюаторы под воздействием этого сигнала изменяют в ту или иную сторону свой коэффициент передачи на одну дискрету, что приводит к изменению чувствительности радиоприемника. Процесс регулирования - непрерывный, и при достижении максимального значения отношения сигнал/шум происходит отстройка аттенюатора на одну дискрету в сторону уменьшения или увеличения коэффициента передачи, а затем, в соответствии с алгоритмом, изменение направления регулирования.

При приеме сигналов с ППРЧ происходит периодическая перестройка радиоприемника с одной частоты на другую в соответствии с заданной программой. Очевидно, что помехошумовые условия приема на каждой частоте индивидуальны, и для обеспечения качественного приема такого сигнала необходимо регулировать чувствительность радиоприемника на каждой частоте. Применение упомянутого выше устройства автоматической регулировки чувствительности для приема сигналов с ППРЧ малоэффективно, т.к. регулируемый аттенюатор будет иметь коэффициент передачи, соответствующий максимальному отношению сигнал/шум, достигнутому при регулировании чувствительности на одной рабочей частоте, что, в общем случае, не соответствует условиям приема на других частотах, входящих в программу перестройки.

Целью изобретений является обеспечение максимального отношения сигнал/шум на каждой рабочей частоте при приеме сигналов с ППРЧ в сложившейся помехошумовой обстановке.

Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого способа достигается тем, что, как и в прототипе, на рабочей частоте в режиме дежурного приема при отсутствии полезного сигнала циклически осуществляют регулирование чувствительности радиоприемника, для чего измеряют на выходе линейного тракта приема величину напряжения смеси внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов, подают на вход радиоприемника тестовый сигнал, измеряют на выходе линейного тракта приема величину напряжения смеси тестового сигнала, внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов, вычисляют отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема, сравнивают значение вычисленного отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приема с его значением, полученным в предыдущем цикле регулирования, и изменяют коэффициент передачи регулируемого аттенюатора в зависимости от результата сравнения, причем коэффициент передачи изменяют на одну дискрету в прежнем (по отношению к предыдущему циклу) направлении регулирования, если отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема возросло, и изменяют на одну дискрету в противоположном направлении, если отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема понизилось, переменной величине, отражающей отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема, присваивают значение вычисленного отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приема для сравнения в следующем цикле регулирования, а в режиме приема полезного сигнала устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, полученный при осуществлении регулирования чувствительности радиоприемника.

Особенности заключаются в том, что регулирование чувствительности радиоприемника осуществляют последовательно на каждой рабочей частоте согласно программе перестройки рабочей частоты. Значение коэффициента передачи регулируемого аттенюатора записывают в запоминающее устройство. При перестройке на новую рабочую частоту в режиме дежурного приема перед осуществлением регулирования чувствительности радиоприемника устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, равный его значению, записанному в запоминающее устройство на соответствующей рабочей частоте. В режиме приема полезного сигнала на каждой рабочей частоте согласно программе перестройки рабочей частоты устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, равный его значению, записанному в запоминающее устройство при осуществлении регулирования чувствительности радиоприемника на соответствующей рабочей частоте.

Поскольку в режиме приема полезного сигнала при перестройке с одной рабочей частоты на другую производят считывание из запоминающего устройства и установление значения коэффициента передачи регулируемого аттенюатора, записанного на этапе регулирования чувствительности для данной частоты, то максимальное отношение сигнал/шум обеспечивается на каждой рабочей частоте принимаемого сигнала с ППРЧ.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство, которое, как и прототип, содержит генератор тестового сигнала, ключ, линейный сумматор, регулируемый аттенюатор и линейный тракт приема.

В отличие от прототипа в предлагаемое устройство введены контроллер аттенюатора, запоминающее устройство и амплитудный детектор. Генератор тестового сигнала, ключ, линейный сумматор, регулируемый аттенюатор, линейный тракт приема и амплитудный детектор соединены последовательно, второй вход линейного сумматора является входом устройства, а выход линейного тракта приема - его выходом, один вход контроллера аттенюатора соединен с выходом амплитудного детектора, на другие входы контроллера аттенюатора подаются код частоты настройки от линейного тракта приема и код режима работы, один управляющий выход контроллера аттенюатора подключен к управляющему входу регулируемого аттенюатора, другой управляющий выход контроллера соединен с управляющим входом ключа, шиной данных контроллер аттенюатора соединен с запоминающим устройством.

Описанная конструкция устройства позволяет фиксировать в запоминающем устройстве результаты регулирования чувствительности в виде значений коэффициентов передачи регулируемого аттенюатора, соответствующих максимальному отношению сигнал/шум на каждой рабочей частоте, и использовать их при приеме полезного сигнала путем применения контроллера, который по коду рабочей частоты считывает эти значения из запоминающего устройства и вырабатывает соответствующее управляющее воздействие на регулируемый аттенюатор. В результате этого регулируемый аттенюатор на каждой частоте настройки радиоприемника, входящей в программу принимаемого сигнала, имеет коэффициент передачи, соответствующий максимальной чувствительности для данной частоты.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа;

на фиг.2 - схема алгоритма работы контроллера аттенюатора в режиме дежурного приема;

на фиг.3 - схема алгоритма работы контроллера аттенюатора в режиме приема полезного сигнала.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Регулирование чувствительности осуществляют, когда радиоприемник функционирует в режиме дежурного приема (при отсутствии полезного сигнала) и перестраивает частоты в соответствии с программой.

На каждой частоте настройки радиоприемника производят следующие действия.

Шаг 1. Устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, равный его значению, записанному в запоминающее устройство для соответствующей рабочей частоты (в первом цикле регулирования на данной частоте значение этого коэффициента берется равным фиксированному абстрактному значению, например, максимальному).

Шаг 2. Измеряют величину напряжения смеси внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов (Ш) на выходе линейного тракта приема.

Шаг 3. Подают тестовый сигнал на вход приемного устройства.

Шаг 4. На выходе линейного тракта приема измеряют величину напряжения смеси тестового сигнала, внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов (С+Ш).

Шаг 5. Вычисляют отношение сигнал/шум:

где:

С - напряжение тестового сигнала;

Ш - напряжение внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов.

Шаг 6. Сравнивают значение М со значением М*, полученным в предыдущем цикле регулирования.

Шаг 7. В соответствии с результатом сравнения изменяют значение коэффициента передачи регулируемого аттенюатора. При этом если отношение сигнал/шум возросло по сравнению с предыдущим циклом регулирования (М>М*), то направление изменения коэффициента передачи регулируемого аттенюатора (уменьшение или увеличение) сохраняют, изменяя значение на одну дискрету. В противном случае изменяют направление регулирования (например, если в предыдущем цикле коэффициент передачи увеличивали, то в текущем - уменьшают), изменяя значение коэффициента передачи так же на одну дискрету.

Шаг 8. Полученное значение коэффициента передачи регулируемого аттенюатора записывают в ячейку памяти запоминающего устройства, закрепленную за текущей частотой настройки.

Шаг 9. Переменной М* присваивают значение М для сравнения в следующем цикле регулирования.

Шаги 2-9 повторяют в течение всего времени работы радиоприемника на данной частоте. При последующих настройках на данную частоту процесс регулирования чувствительности продолжают.

В результате выполнения описанных действий значение отношения сигнал/шум с течением времени достигнет максимума. При дальнейшем повторении циклов регулирования коэффициент передачи регулируемого аттенюатора будет изменяться на одну дискрету в сторону уменьшения или увеличения от состояния максимального отношения сигнал/шум, а затем, в соответствии с алгоритмом, возвращаться на одну дискрету к состоянию максимального отношения сигнал/шум.

В режиме приема полезного сигнала при перестройке радиоприемника с одной рабочей частоты на другую производят считывание из запоминающего устройства и установление значения коэффициента передачи регулируемого аттенюатора, обеспечивающего максимальное отношение сигнал/шум для данной частоты.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит соединенные последовательно генератор тестового сигнала (ГТС) 1, ключ (К) 2, линейный сумматор (ЛС) 3, на второй вход которого подается принимаемый сигнал, регулируемый аттенюатор (РА) 4, линейный тракт приема (ЛТП) 5 и амплитудный детектор (АД) 6, выход которого соединен с входом контроллера аттенюатора (КА) 7. На другие входы контроллера подаются код частоты настройки от линейного тракта приема ЛТП 5 и код режима работы. Шиной данных контроллер связан с запоминающим устройством (ЗУ) 8. Один управляющий выход КА 7 соединен с управляющим входом РА 4, а другой соединен с ключом К 2.

Устройство работает следующим образом.

В режиме дежурного приема смена частоты настройки производится в соответствии с программой радиоприемного устройства, как и при приеме полезного сигнала. При этом контроллер КА 7 по коду частоты, поступающему от ЛТП 5, считывает из запоминающего устройства значение записанного ранее для данной частоты коэффициента передачи (КП) регулируемого аттенюатора (в первом цикле регулирования на данной частоте значение этого коэффициента берется равным фиксированному абстрактному значению, например, максимальному). На выходе ЛТП 5 присутствует смесь внутренних и внешних линейных и нелинейных шумов, которая детектируется амплитудным детектором АД 6, и напряжение смеси шумов поступает на вход контроллера аттенюатора КА 7. Контроллер, в соответствии с алгоритмом работы (фиг.2), производит измерение уровня этого напряжения Ш, после чего выдает сигнал открывания Ключа 2. При открывании Ключа 2 на линейный сумматор ЛС 3 поступает тестовый сигнал, суммируется там с внешними линейными и нелинейными шумами, проходит через регулируемый аттенюатор РА 4 и линейный тракт приема ЛТП 5, на выходе которого появляется смесь тестового сигнала, внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов. Полученная смесь детектируется АД 6 и поступает на вход КА 7, где производится измерение уровня напряжения этой смеси (С+Ш). После измерения величины (С+Ш) контроллер КА 7 выдает закрывающий сигнал на Ключ 2 и производит вычисление отношения М (выражение 1).

Полученное значение М сравнивается контроллером КА 7 с полученным в предыдущем цикле регулирования значением М* (в первом цикле регулирования - с абстрактным значением М*, например, М*=1). Результат сравнения (улучшилась или ухудшилась чувствительность по сравнению с предыдущим шагом регулирования) определяет направление регулирования. Так, если М>М*, то коэффициент передачи (КП) регулируемого аттенюатора РА 4 изменяется контроллером на одну дискрету в прежнем направлении регулирования (уменьшение или увеличение), в противном случае - направление регулирования изменяется на противоположное. Полученное значение коэффициента передачи контроллер КА 7 записывает в запоминающее устройство ЗУ 8, и цикл регулирования повторяется.

При достижении максимального значения отношения сигнал/шум работа устройства продолжается. При этом происходит отстройка РА 4 на одну дискрету в сторону уменьшения или увеличения коэффициента передачи от состояния максимального отношения сигнал/шум, а затем, в соответствии с алгоритмом, возвращение на одну дискрету к состоянию максимального отношения сигнал/шум.

В режиме приема полезного сигнала контроллер КА 7 осуществляет управление регулируемым аттенюатором путем установления коэффициентов передачи, записанных в запоминающее устройство для каждой частоты на этапе регулирования, в соответствии с алгоритмом работы в данном режиме (фиг.3).

Управление режимами работы устройства осуществляет радиоприемник путем выдачи на устройство регулирования кода режима работы.

1. Способ автоматической регулировки чувствительности радиоприемника сигналов с программной перестройкой рабочей частоты, заключающийся в том, что на рабочей частоте в режиме дежурного приема при отсутствии полезного сигнала циклически осуществляют регулирование чувствительности радиоприемника, для чего измеряют на выходе линейного тракта приема величину напряжения смеси внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов, подают на вход радиоприемника тестовый сигнал, измеряют на выходе линейного тракта приема величину напряжения смеси тестового сигнала, внешних и внутренних линейных и нелинейных шумов, вычисляют отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема, сравнивают значение вычисленного отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приема с его значением, полученным в предыдущем цикле регулирования, и изменяют коэффициент передачи регулируемого аттенюатора в зависимости от результата сравнения, причем коэффициент передачи изменяют на одну дискрету в прежнем по отношению к предыдущему циклу направлении регулирования, если отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема возросло, и изменяют на одну дискрету в противоположном направлении, если отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема понизилось, переменной величине, отражающей отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приема, присваивают значение вычисленного отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приема для сравнения в следующем цикле регулирования, а в режиме приема полезного сигнала устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, полученный при осуществлении регулирования чувствительности радиоприемника, отличающийся тем, что регулирование чувствительности радиоприемника осуществляют последовательно на каждой рабочей частоте согласно программе перестройки рабочей частоты, значение коэффициента передачи регулируемого аттенюатора записывают в запоминающее устройство, при перестройке на новую рабочую частоту в режиме дежурного приема перед осуществлением регулирования чувствительности радиоприемника устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, равный его значению, записанному в запоминающее устройство на соответствующей рабочей частоте, в режиме приема полезного сигнала на каждой рабочей частоте согласно программе перестройки рабочей частоты устанавливают коэффициент передачи регулируемого аттенюатора, равный его значению, записанному в запоминающее устройство при осуществлении регулирования чувствительности радиоприемника на соответствующей рабочей частоте.

2. Устройство автоматической регулировки чувствительности радиоприемника сигналов с программной перестройкой рабочей частоты, содержащее генератор тестового сигнала, ключ, линейный сумматор, регулируемый аттенюатор и линейный тракт приема, отличающееся тем, что в него введены контроллер аттенюатора, который функционирует, или в режиме дежурного приема, или в режиме приема полезного сигнала, при этом в режиме дежурного приема контроллер аттенюатора по коду частоты, поступающему от линейного тракта приемника, считывает из запоминающего устройства значение записанного ранее для данной частоты коэффициента передачи регулируемого аттенюатора, производит измерение уровня напряжения смеси шумов, поступающей на вход контроллера аттенюатора с выхода амплитудного детектора, выдает сигнал открывания ключа, производит измерение уровня напряжения смеси сигнала и шума, выдает закрывающий сигнал на ключ, производит вычисление отношения сигнал/шум М, полученное значение М сравнивается с полученным в предыдущем цикле регулирования значением М*, результат сравнения определяет направление регулирования: если М>М*, то коэффициент передачи регулируемого аттенюатора изменяется контроллером аттенюатора на одну дискрету в прежнем направлении регулирования, если М<М*, то направление регулирования изменяется на противоположное, осуществляет запись полученного значения коэффициента передачи в запоминающее устройство, а упомянутое регулирование повторяется; а в режиме приема полезного сигнала контроллер аттенюатора осуществляет управление регулируемым аттенюатором путем установления коэффициентов передачи, записанных в запоминающее устройство для каждой частоты на этапе регулирования, а управление режимами работы устройства осуществляется путем выдачи на контроллер аттенюатора кода режима работы; запоминающее устройство и амплитудный детектор, причем генератор тестового сигнала, ключ, линейный сумматор, регулируемый аттенюатор, линейный тракт приема и амплитудный детектор соединены последовательно, второй вход линейного сумматора является входом устройства, а выход линейного тракта приема - выходом устройства, один вход контроллера аттенюатора соединен с выходом амплитудного детектора, на другие входы контроллера аттенюатора подаются код частоты настройки от линейного тракта приема и код режима работы, один управляющий выход контроллера аттенюатора подключен к управляющему входу регулируемого аттенюатора, другой управляющий выход контроллера аттенюатора соединен с управляющим входом ключа, шиной данных контроллер аттенюатора соединен с запоминающим устройством.