Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство

Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к многоканальным адаптивным радиоприемным устройствам, и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации, функционирующих в сложной сигнально-помеховой обстановке.

Известны различные типы многоканальных адаптивных радиоприемных устройств, базирующихся на адаптивных антенных системах (ААС): с управлением вперед, с использованием корреляционных обратных связей, модуляционного типа и др. Адаптивные антенные системы модуляционного типа, обладающие рядом преимуществ, содержат антенную решетку, блок взвешенного сложения (БВС), блок формирования весовых коэффициентов (БФВК) и блок частотно-временной обработки (БЧВО) (см. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986, с.448). Эти системы обеспечивают формирование двух напряжений, пропорциональных уровням сигнала и помехи. Недостатком данных устройств является их недостаточное быстродействие при использовании сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Известно многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. Пат. РФ №2066925, МПК H04B 1/06, опубл. 20.09.1996 г.), содержащее блок взвешенного сложения, блок частотно-временной обработки, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения, а группа информационных выходов является выходной шиной устройства, антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, блок формирования весовых коэффициентов, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки.

Устройство-аналог обеспечивает прием сигналов всех радиостанций с ППРЧ, использующих общие частоты. Для селекции сигналов различных источников радиоизлучений (ИРИ) в нем используется информация о фазе цикловой синхронизации различных радиосредств (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Комбинированные методы помехозащиты (использование адаптивных антенных систем и сигналов с псевдослучайной перестройкой частоты). - Зарубежная радиоэлектроника, 1988, №5, с.24-31).

Недостатком аналога является его длительное вхождение в связь в силу того, что диаграмма направленности ААС является частотно-зависимой. Высокая скорость изменения частот, на которых осуществляется передача информации, предполагает использование быстродействующего алгоритма адаптации. В противном случае ААС постоянно будет находиться в переходном режиме.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. Пат. РФ №2107394, МПК H04B 7/02, H01Q 21/00, опубл. 20.03.1998 г.). Оно содержит блок взвешенного сложения, блок частотно-временной обработки, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения, а информационный выход является выходной шиной устройства, антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, блок формирования весовых коэффициентов, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки, блок фиксации весовых коэффициентов, группа адресных входов которого соединена с группой адресных выходов блока частотно-временной обработки, первая группа информационных входов соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксирования весовых коэффициентов, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока фиксации весовых коэффициентов.

Устройство-прототип обеспечивает высокое быстродействие алгоритма адаптации, что в конечном счете позволяет осуществить более качественный прием сигналов ИРИ с ППРЧ. Последнее стало возможным благодаря учету априорной информации о сигнально-помеховой обстановке на используемых частотах в предшествующие моменты времени. При этом оно представляет собой ААС, реализующую минимаксный алгоритм пространственной обработки сигналов. Устройство обеспечивает формирование диаграммы направленности, максимум которой отслеживает направление на корреспондента, а минимумы ориентированы в направлении источников помех. Следовательно, использование данных о сигнально-помеховой обстановке позволяет в устройстве-прототипе увеличивать соотношение η=сигнал/(помеха + шум) на его выходе.

Однако устройству-прототипу также присущ недостаток, связанный с относительно низким качеством приема сигналов ИРИ, работающих в режиме ППРЧ. Здесь качество приема характеризуется вероятностью безошибочной селекции (собирания) сигналов заданного источника, передаваемых на различных частотах, из их совокупности. В свою очередь, вероятность правильной селекции существенно зависит от:

загрузки общей полосы рабочих частот (количества ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах);

особенностей распространения радиоволн в районе развертывания (наличия пересеченного или горного рельефа местности, городской застройки и т.п., приводящих к многолучевости распространения радиоволн).

Названные причины приводят к ошибкам селекции сигналов заданного ИРИ с ППРЧ, а следовательно, и к снижению качества приема сигналов η. В ряде случаев для уменьшения внутрисистемных помех используются системы связи с ППРЧ, в которых обеспечивается общая синхронизация радиосетей (ортогональные сети связи с ППРЧ), работающих на общих частотах (см. Клименко Н.Н. Радиостанции УКВ диапазона: состояние, перспективы развития, особенности применения режима скачкообразного изменения частоты. - Зарубежная электроника, №8, 1990, с.20-32). В этих условиях прототип теряет свою работоспособность.

Целью заявляемого технического решения является разработка устройства, обеспечивающего повышение качества приема сигналов заданного ИРИ с ППРЧ, за счет увеличения вероятности правильной селекции входного потока сигналов путем учета его пространственных параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное адаптивное радиоприемное устройство, содержащее блок взвешенного сложения, блок частотно-временной обработки, первый информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения, а информационный выход является выходной шиной устройства, антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, блок формирования весовых коэффициентов, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки, блок фиксации весовых коэффициентов, первая группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксирования весовых коэффициентов, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока фиксации весовых коэффициентов, группа адресных входов которого соединена с группой адресных выходов блока частотно-временной обработки, дополнительно введен блок оценки пространственных параметров, первая группа информационных входов которого объединена с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, группа адресных выходов соединена с группой адресных входов блока частотно-временной обработки, вторая группа информационных входов которого является второй входной установочной шиной устройства, а вторая группа информационных входов блока оценки пространственных параметров является первой входной установочной шиной устройства, при этом блок частотно-временной обработки содержит первый сумматор, выход которого является группой информационным выходом блока, второй сумматор, выход которого является выходом полезной составляющей сигнала блока, третий сумматор, выход которого является выходом помеховой составляющей сигнала блока, преобразователь кода, первая группа информационных входов которого является группой адресных входов блока, вторая группа информационных входов является второй группой информационных входов блока и, K приемных каналов, информационные входы которых объединены и являются информационным входом блока, информационный выход каждого из приемных каналов соединен с соответствующим входом первого сумматора, выходы полезной составляющей K приемных каналов соединены с соответствующими входами второго сумматора, выходы помеховой составляющей K приемных каналов соединены с соответствующими входами третьего сумматора, адресные выходы K приемных каналов являются группой адресных выходов блока, входы управления K приемных каналов соединены с соответствующими выходами преобразователя кода, при этом каждый приемный канал содержит последовательно подключенные полосовой фильтр, элемент задержки и ключ, выход которого является информационным выходом приемного канала, а вход полосового фильтра - информационным входом приемного канала, коммутатор, последовательно соединенные амплитудный детектор, пороговое устройство, второй формирователь импульсов, переключатель и RS-триггер, выход которого соединен с входами управления ключа и коммутатора и одновременно является адресным выходом приемного канала, первый выход коммутатора является выходом полезной составляющей сигнала канала приема, второй выход является помеховой составляющей сигнала канала приема, информационный вход коммутатора соединен с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, первый формирователь импульсов и ждущий мультивибратор, вход которого объединен со вторым входом RS-триггера и является входом управления канала приема, а выход соединен со входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен со вторым входом переключателя.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые блоки и связи, позволяет достичь цели изобретения: обеспечить повышение качества приема сигналов заданного ИРИ с ППРЧ за счет увеличения вероятности правильной селекции входного потока сигналов путем учета их пространственных параметров.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 приведена структурная схема многоканального адаптивного радиоприемного устройства и блока частотно-временной обработки;

на фиг.2 представлена структурная схема блока оценки пространственных параметров;

на фиг.3 иллюстрируется частотно-пеленговая панорама;

на фиг.4 приведена структурная схема блока формирования весовых коэффициентов;

на фиг.5 приведена структурная схема блока фиксации весовых коэффициентов;

на фиг.6 представлена структурная схема преобразователя кода.

Сущность изобретения заключается в том, что селекцию сигналов ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах, предлагается осуществлять с использованием их пространственных параметров, например по направлению их прихода (пеленгу θ). В настоящее время известны измерители пространственных параметров (см. Пат. РФ №2341811, МПК G01S 3/14, опубл. 20.12.2008; Пат. РФ №2263327, МПК G01S 3/14, опубл. 27.10.2005), позволяющие с достаточно высокой точностью осуществлять измерение θ для различных условий с погрешностью в пределах двух градусов. Поэтому при работе с корреспондентами даже в ограниченном секторе, например 100°, предлагаемое устройство в состоянии осуществить селекцию сигналов заданного ИРИ и качественный их прием при одновременной работе до 50 ИРИ с равномерным рассосредоточением по азимуту. При этом размерность антенной системы N должна составлять не менее 51 антенного элемента. Обеспечение качественного приема сигналов заданного ИРИ с ППРЧ на общих с другими ИРИ частотах потребовало внесение изменений в БЧВО. При этом в заявляемом устройстве сохранена важнейшая характеристика прототипа - скорость адаптации к сигнально-помеховой обстановке.

Заявляемое устройство (см. фиг.1) содержит блок взвешенного сложения 1, блок частотно-временной обработки 6, первый информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения 1, а информационный выход является выходной шиной устройства 8, антенную решетку 2, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения 1, блок формирования весовых коэффициентов 3, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения 1, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки 6, блок фиксации весовых коэффициентов 4, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов 3, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксирования весовых коэффициентов 4, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока фиксации весовых коэффициентов 4, группа адресных входов которого соединена с группой адресных выходов блока частотно-временной обработки 6.

Для обеспечения повышения качества приема сигналов заданного ИРИ с ППРЧ, с одновременным сокращением времени вхождения в связь за счет увеличения вероятности правильной селекции входного потока сигналов путем учета их пространственных параметров, дополнительно введен блок оценки пространственных параметров 5, первая группа информационных входов которого объединена с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения 1. Группа адресных выходов блока 5 соединена с группой адресных входов блока частотно-временной обработки 6, вторая группа информационных входов которого является второй входной установочной шиной устройства 9. Вторая группа информационных входов блока 5 является первой входной установочной шиной устройства 7.

Кроме того, блок частотно-временной обработки 6 содержит первый сумматор 10, выход которого является информационным выходом блока 6, второй сумматор 11, выход которого является выходом полезной составляющей сигнала блока 6, третий сумматор 12, выход которого является выходом помеховой составляющей сигнала блок 6. Преобразователь кода 13, первая группа информационных входов которого является группой адресных входов блока 6, а вторая группа информационных входов является второй группой информационных входов блока 9. Кроме того, блок 6 имеет K приемных каналов 14.1-14.K, информационные входы которых объединены и являются информационным входом блока 6, а информационный выход каждого из приемных каналов 14.1-14.K соединен с соответствующим входом первого сумматора 10. Выходы полезной составляющей сигнала К приемных каналов 14.1-14.K соединены с соответствующими входами второго сумматора 11. Выходы помеховой составляющей сигнала K приемных каналов 14.1-14.K соединены с соответствующими входами третьего сумматора 12. Адресные выходы K приемных каналов 14.1-14.K являются группой адресных выходов блока 6. Входы управления K приемных каналов 6 соединены с соответствующими выходами преобразователя кода 13. При этом каждый приемный канал 14.1-14.K содержит последовательно подключенные полосовой фильтр 15, элемент задержки 16 и ключ 17, выход которого является информационными выходом каждого приемного канала 14.1-14.K, а вход полосового фильтра 15 - информационным входом каждого приемного канала 14.1-14.K. Коммутатор 20, а также последовательно соединенные амплитудный детектор 19, пороговое устройство 23, второй формирователь импульсов 24, переключатель 21 и RS-триггер 18, выход которого соединен с входами управления ключа 17 и коммутатора 20 и одновременно является адресным выходом приемного канала 14.1-14.K. Первый выход блока 20 является выходом полезной составляющей сигнала канала приема 14.1-14.K, а второй выход - помеховой составляющей сигнала канала приема 14.1-14.K. Информационный вход блока 20 соединен с выходом амплитудного детектора 19, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 15. Кроме того, в состав блока 6 входят первый формирователь импульсов 22 и ждущий мультивибратор 25, вход которого объединен со входом RS-триггера 18 и является входом управления канала приема 14.1-14.K. Выход блока 25 соединен со входом первого формирователя импульсов 22, выход которого соединен со вторым входом переключателя 21.

Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. фиг.1) работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигналов с ППРЧ, помех и шумов с выхода антенной решетки 2 поступает на входы БВС 1. В блоке 1 осуществляют взвешивание принимаемых сигналов в полосе ΔF и их сложение. Далее они следуют в БЧВО 6. В блоке 6 выполняют расфильтровку принимаемых сигналов по К частотным каналам и их задержку на Δτ. Последняя операция необходима для компенсации временных потерь в блоке 5 на определение в текущий момент времени направлений прихода сигналов ИРИ и номиналов частот, на которых выявлена их работа. По истечении времени Δτ на группе выходов блока 5 появляется информация о параметрах f_i и θ_j M работающих ИРИ с ППРЧ, которая поступает на адресные входы блока 6. Значения f_i и θ_j используют в БЧВО 6 для селекции входного потока сигналов ИРИ с ППРЧ (для выделения сигналов назначенного корреспондента). Данную операцию осуществляют по значению параметра θ_j, которое задается в блоке 6 по второй установочной шине 9 перед началом работы устройства. В противном случае, если значение θ_j априорно неизвестно, эта операция выполняется методом перебора сигналов работающих ИРИ с ППРЧ. В результате на выходной шине 8 блока 6 появляются "собранные" на разных частотах отрезки излучений только заданного ИРИ. Кроме того, БЧВО 6 формирует два показателя качества U_c и U_П, которые поступают на соответствующие входы БФВК 3. Эти напряжения используют в блоке 3 для уточнения весовых коэффициентов, поступивших с группы выходов блока 4 (по аналогичному алгоритму, реализованному в устройстве-прототипе). Уточненные в блоке 3 значения W(f_i, θ_j) в блок 1 для максимизации значения сигнального показателя качества U_C и минимизации помехового U_П. В результате достигается более быстрая (по сравнению с аналогами) и точная компенсация мешающих сигналов и согласованный прием сигналов. Кроме того, уточненные значения W(f_i, θ_j) с выхода блока 3 поступают в блок 4 и обновляют хранящуюся информацию о сигнально-помеховой обстановке по соответствующим адресам {f_i}. Таким образом, заявленное устройство формирует такую диаграмму направленности в полосе ППРЧ ΔF, у которой минимумы соответствуют направлениям на источники помех, а максимум ориентирован в направлении θ_j ИРИ с ППРЧ. В результате достигается многоканальный помехозащищенный прием сигналов заданного источника с ППРЧ.

По окончании работы m-го ИРИ на частотной позиции f_i уточненное значение вектора весовых коэффициентов W(f_i, θ_j)_m запоминают в блоке 4 по соответствующему {f_i} адресу. В очередном цикле работы m-го ИРИ с ППРЧ на i-й частоте будут использованы уточненные значения векторов W(f_i, θ_j)_m. При этом алгоритм работы заявляемого устройства допускает постепенное (плавное) изменение азимутального параметра сигналов ИРИ с ППРЧ (вызванное, например, перемещением последнего). В этом случае в блоке 6 уточняется значение пространственного параметра θ_j m-го ИРИ. Это стало возможным благодаря тому, что значение θ_j задается как , где Δθ - величина, определяемая точностными характеристиками блока 5, и может составлять, например, 1 или 2 градуса. По окончании работ ИРИ на i-й частоте в блоке 6 уточняется значение . Однако резкие изменения пространственного параметра θ_j m-го ИРИ с ППРЧ, вызванные, например, перемещениями его между сеансами связи, приведут к проблемам, связанным со значительными временными затратами на процессы адаптации и, как следствие, - к потерям передаваемой информации в начале сеанса связи.

В предлагаемом устройстве временные затраты на адаптацию к сигнально-помеховой обстановке (СПО) аналогичны затратам прототипа и значительно ниже, чем у известных аналогов. Положительный эффект по быстродействию в заявляемом устройстве и прототипе достигается благодаря учету априорной информации о СПО на используемых частотах в предшествующие интервалы времени (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Оценка пространственно-поляризационных параметров сигналов и помех при приеме излучений с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. - Радиотехника и электроника, 1990 г., т.35, №4, с.767-774).

Блок частотно-временной обработки 6 (см. фиг.1) реализован в виде K - канального приемного устройства. Приемные каналы 14.1-14.K настраивают на частотные позиции сигналов с ППРЧ f_i, i=1, 2, …, K. Априорное знание направлений прихода сигнала ИРИ с ППРЧ θ_j обеспечивает бесподстроечное вхождение в связь с заданными корреспондентами и формирование показателей качества U_c и U_П. Здесь под априорным знанием значения параметра θ_j, j=1, 2, …, М, также понимается регулярность (стабильность) проявления азимутального угла θ_j излучения m-го ИРИ с ППРЧ на разных частотах в течение сеанса связи (справедливо для ситуации, когда значение θ_j априорно неизвестно).

Суммарный сигнал с выхода блока 1 поступает на входы приемных каналов 14.1-14.K БЧВО 6. Пройдя через полосовой фильтр 15, он задерживается на время Δτ в элементе задержки 16. Данная операция необходима для компенсации временных затрат в блоке 5 на измерение параметров f_i и θ_j. Измеренные в БОПП 5 значения {f_i, θ_j} поступают на входы преобразователя кода 13. В функции блока 13 входит определение номера приемного канала 14.1-14.K (по значениям f_i и θ_j), выход которого будет подключен к соответствующему входу первого (сигнального) сумматора 10. Пусть излучение заданного ИРИ появилось на K-й частоте, i=K. На K-м выходе блока 13 формируется управляющий сигнал, который поступает на второй вход RS-триггера 18 и вход ждущего мультивибратора 25 выбранного K-го канала приема 14.K. Данным импульсом RS-триггер 18 переводится во второе устойчивое состояние. В результате на его выходе в момент времени t₁ формируется сигнал управления, который открывает ключ 17. Принятый с направления θ_j сигнал m-го ИРИ с ППРЧ и задержанный в блоке 16 проходит через блок 17 на K-й вход первого (сигнального) сумматора 10 и далее на выходную шину устройства 8. При переходе m-го ИРИ на другую рабочую частоту к работе подключается другой канал приема 14, а сигнал с его выхода также поступает на соответствующий вход сумматора 10 в связи с тем, что направление его прихода θ_j остается прежним. Одновременно с приемом сигналов заданного m-го ИРИ на i-й частоте в блоке 13 уточняют среднее значение параметра . На очередной частной позиции m-го ИРИ используют уточненное значение .

Кроме того, сигнал управления, сформированный на выходе RS-триггера 18 в момент времени t₁, переключает коммутатор 20. Входной сигнал канала приема 14.K детектируют в блоке 19 и далее его огибающая через коммутатор 20 поступает на соответствующий K-й вход второго сумматора 11 полезной составляющей сигнала. В результате суммирования в блоке 11 подобных сигналов всех K каналов приема 14.K формируют сигнальный показатель качества U_с для всех используемых в работе ИРИ частот. Дополнительно в момент времени t₁ выходной сигнал блока 18 поступает на выход канала приема 14.K и БЧВО 6. В заявляемом устройстве он используется в качестве выходного сигнала, несущего информацию о номере канала приема (а иначе - о частоте f_K), в котором в текущий момент времени осуществляется прием сигналов заданного корреспондента.

В большинстве известных систем связи с ППРЧ длительность излучений на используемых частотах постоянна и априорно известна. Это позволило использовать ждущий мультивибратор 25 и первый формирователь импульсов 22 для возвращения RS-триггера 18 в исходное состояние. С помощью импульса, сформированного блоком 13 в момент времени t₁ и поступающего на вход блока 25, формируют управляющий сигнал, длительность которого совпадает со временем пребывания ИРИ с ППРЧ на частотной позиции. Импульсом (соответствующим заднему фронту этого сигнала), сформированным блоком 22 и прошедшим через переключатель 21, RS-триггер 18 возвращают в исходное состояние. В результате запрещается прохождение сигналов через ключ 17, а коммутатор 20 возвращается в исходное состояние. Сигналы, поступающие на вход канала приема 14.K, начинают восприниматься как помеховые. Продетектированные в блоке 19 излучения (их огибающая) через коммутатор 20 поступают на соответствующий K-й вход третьего сумматора помеховой составляющей сигнала 12. В результате суммирования в блоке 12 подобных сигналов всех каналов приема формируют помеховый показатель качества U_П для всех используемых в работе частот.

При приеме сигналов ИРИ с ППРЧ типа TH/FH (прыгающее время/прыгающая частота) время окончания работы ИРИ на частотной позиции априорно неизвестно. В связи с этим переключатели 21 всех K каналов приема 14 устанавливают во второе положение. Продетектированный сигнал с выхода блока 19 поступает на вход порогового устройства 23. В его задачу входит формирование импульса, передний и задний фронты которого соответствуют началу и концу работы ИРИ на частотной позиции. Названный импульс с выхода блока 23 поступает на вход второго формирователя импульсов 24. В задачу последнего входит формирование короткого импульса по заданному фронту сигнала блока 23. Этот импульс через переключатель 21 поступает на первый вход RS-триггера 18, возвращая его в исходное состояние. В этом режиме становится возможным адаптивный прием сигналов ИРИ, работающих также и на фиксированных частотах в заданной полосе ΔF.

На фиг.2 приведена структурная схема блока оценки пространственных параметров. Он содержит генератор синхроимпульсов 26, блок формирования эталонных разностей фаз 27, первое запоминающее устройство 28, антенный коммутатор 29, радиоприемное устройство 30, блок аналого-цифрового преобразования 31, блок преобразования Фурье 32, блок вычисления разностей фаз 33, второе запоминающее устройство 34, блок вычитания 35, умножитель 36, сумматор 37, третье запоминающее устройство 38 и блок определения азимута 39. Кроме того, непосредственное участие в измерении пространственных параметров сигналов принимает антенная решетка 2. С помощью блоков 2 и 5 реализуется фазовый интерферометр (см. Пат. РФ №2283505, МПК 7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25; Пат. РФ №2263328, опубл. 24.05.2004 г., №30).

На подготовительном этапе многоканального адаптивного радиоприемного устройства рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) Δφ_l,h(f_i) для средних значений рабочих частот ИРИ с ППРЧ f_i=Δf(2i-1)/2. Значение Δf определяется минимальной шириной пропускания приемных трактов БОПП 5 и БЧВО 6. Для этого предварительно осуществляют описание пространственных характеристик антенной решетки 2 заявляемого устройства. С этой целью измеряют взаимные расстояния между антенными элементами (АЭ) A_l,h решетки 2 при их размещении на горизонтальной плоскости. В общем случае (Z_l,h≠0) используют расстояния между проекциями пространственного размещения АЭ на горизонтальную плоскость, проходящую через первый элемент. В этом случае для каждого АЭ дополнительно измеряют значения {Z_l,h} как {Z_l,h}={Z_l}-{Z_h}. Результат измерений по первой входной установочной шине 7 (см. фиг.1 и 2) поступают на вход блока формирования эталонных значений ППИП 27. Здесь по известному алгоритму (см. Пат. РФ 2283505, МПК7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25) вычисляют значения Δφ_l,h,эm(f_i), которые в дальнейшем хранятся в первом запоминающем устройстве 28 (см. фиг.2). Вводится склонение (при необходимости) θ_скл антенной решетки 2 относительно направления на север, например, как угол между векторами, проходящими через первый и второй АЭ и центр решетки в направлении на север.

В процессе работы заявляемого устройства с помощью блоков 2, 29-39 (см. фиг.2) осуществляют поиск и обнаружение сигналов ИРИ с ППРЧ в заданной полосе частот ΔF. Принятые антенной решеткой 2 сигналы на частоте f_i поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 29. В задачу последнего входит обеспечение синхронного подключения в едином промежутке времени любых пар АЭ к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа двухканального радиоприемного устройства 30 поступают сигналы со всех возможных АЭ решетки 2. При этом все АЭ периодически выступают как в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 29). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.

Сигналы, поступившие на входы радиоприемного устройства 30, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты блока 30 сигналы поступают на соответствующие входы двухканального блока аналого-цифрового преобразования (БАЦП) 31, где синхронно преобразуются в цифровую форму. Кроме того, код частоты настройки f_i блока 30 с его адресного выхода поступает на выход БОПП 5.

Полученные цифровые отсчеты сигналов АЭ A_l и A_h в блоке 31 перемножают на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга на π/2. В результате в блоке 31 формируют четыре последовательности отчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух АЭ A_l и A_h). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в блоке 31 выполняют операцию перемножения каждой квадратурной составляющей сигнала на соответствующие отсчеты временного окна. Порядок выполнения этих операция подробно рассмотрен в Пат. РФ №2263328 и Пат. РФ №2283505. На завершающем этапе в блоке 31 формируют две комплексные последовательности отсчетов.

Сигналы с выхода БАЦП 31 поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 32. В результате выполнения в блоке 32 операции в соответствии с выражением получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов в АЭ A_l и A_h, а следовательно, и их фазовые характеристики. Измерение разности фаз Δφ_l,h(f_i) в парах A_l и A_h предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражением

,

где l, h=1, 2, …, N, l≠h - номер АЭ. На его основе Δφ_l,h(f_i) определяется как

Δφ_l,h(f_i)=arctg(U_c(f_i)/U_s(f_i)).

Эта функция выполняется блоком 33. Измеренное значение Δφ_l,h(f_i) очередным импульсом генератора 26 записывают во второе запоминающее устройство 34. Данная операция выполняется до тех пор, пока не будут записаны в эти блоки значения ППИП для всех возможных сочетаний пар АЭ. Выполнение этой операции соответствует формированию массива измеренных ППИП Δφ_l,h,изм(f_i).

Основное назначение блоков 35, 36, 37, 38 и 27, 28 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δφ_l,h,изм(f_i) от эталонных значений, измеренных для всех направлений прихода сигнала Δθ_j и всех частот Δf_j

где j=1, 2, …, J; JΔθ=360°, i=1, 2, …, I; IΔf=ΔF.

В результате в третьем запоминающем устройстве 38 формируется массив данных H_θ(f_i), на основе которых находится искомый параметр θ_j. Эта операция осуществляется в блоке 39 путем поиска минимальной суммы H_θ(f_i) в массиве данных H_θ(f_i). Результаты измерения θ_j поступают на выход БОПП 5. Следует отметить, что БОПП 5 в состоянии измерять и угол места β прихода радиосигналов. Однако в предлагаемом устройстве для селекции сигналов различных ИРИ с ППРЧ используется лишь значение θ_j как наиболее информативный параметр. Угол места β в большинстве практических случаев близок к нулю и поэтому малоинформативен. Кроме того, точность измерения угла места β, как правило, ниже точности измерения пеленга в θ_j в силу реализационных особенностей используемых антенных решеток.

В качестве критерия для принятия решения по селекции сигналов ИРИ с ППРЧ в предлагаемом устройстве выступает свойство примерного равенства параметра θ_j для всех используемых частот и всех составляющих спектра сигнала одного источника (см. фиг.3). При этом допускается разброс значений пеленга θ_j для различных рабочих частот в небольших пределах Δθ=2°-4°, обусловленных погрешностями измерений в силу ряда известных причин (см. фиг.3). Имеющие место шумовые и прочие выбросы носят нерегулярный характер и на работоспособность заявляемого устройства влияния не оказывают.

В случае недостаточного быстродействия БОПП 5 может быть выполнен N-канальным (по числу АЭ), например восьми или шестнадцати канальным. В этом случае необходимость в антенном коммутаторе 29 отпадает, а элементы 30, 31, 32, 33, 35, 36 и 39 выполняют N-канальными.

Блок 3 (см. фиг.4) предназначен для формирования таких весовых коэффициентов, которые обеспечили бы формирование диаграммы направленности с максимумом в направлении заданного корреспондента и минимумами в направлениях, мешающих сигналов и помех. Блок 3 содержит N·K трактов формирования весовых коэффициентов 40.1-40.K и первый сумматор 49. Каждый тракт 40, в свою очередь, содержит цифроаналоговый преобразователь 41, первый и второй ключи 42 и 45 соответственно, второй сумматор 43, интегратор 46, умножитель 48, генератор пертурбационной последовательности 47 и аналого-цифровой преобразователь 44.

При обнаружении заданного m-го ИРИ с ППРЧ на i-й частоте f_i (см. фиг.4) с группы информационных выходов блока 4 на соответствующие группы информационных входов трактов формирования весовых коэффициентов 40.1-40.NK поступают весовые коэффициенты W₁, W₂, … W_NK. Эти значения были сформированы блоком 3 и зафиксированы в блоке 4 на предыдущем цикле выхода m-го ИРИ на i-й частоте f_i и отражающие СПО на тот момент времени. В каждом тракте 40 поступившие весовые коэффициенты преобразуют в аналоговый вид в блоках 41 и через ключ 42 подают на третий вход второго сумматора 43. Прохождение весовых коэффициентов через ключи 42 всех трактов 40 регулируется первым сигналом управления, поступившим на первый управляющий вход блока 3 с первого управляющего выхода блока 4.

Одновременно генератор 47 вырабатывает случайную последовательность, которая поступает на первый вход умножителя 48. На второй вход блока 48 поступают напряжения U_C и U_П, соответствующие уровням сигналов заданного ИРИ с ППРЧ и помех. Результаты перемножения названных величин поступают на вход интегратора 46. Кро