Радиоприемное устройство

Радиоприемное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Социапистнческик

Респубики

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1»906008 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 05. 80 (2! ) 2919633/18-09 (51) М. Кл.

Н 04 В 1/10 с присоелинением заявки At—

Гео74арстааннын комитат

СССР оо долам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15.02 .82 (53) УДК621 ° 396. .669(088.8) (54) РАДИОПРИЕИНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолиниях с высоким уровнем флуктуационных и сосредоточенных по спектру помех при замирании сигнала.

Известно радиоприемное устройство с некогерентной обработкой многочастотных двоичных сигналов, в частотные каналы которого включены элементы "взвешивания" коэффициенты передаI î чи которых изменяются пропорционально отношению сигнал — помеха в каждом частотном канале (13.

Одиако данное устройство обладает недостаточной помехозащищенностью

15 при воздействии комбинированных помех.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналого-цифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитель, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал — шум, к выходу которого подключен блок синхронизации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генератор f23.

Однако данное устройство обладает недостаточной помехоустойчивостью из-эа временного запаздывания при введении коррекции усиления в каскадах автоматической регулировки уси ления и весовых коэффициентов.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Цель достигается тем, что в радиоприемное устройство, содержащее де3 906008 тектор огибающей, аналого-цифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитель, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, 10 между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал — шум, к аыходу которого подключен блок синхронизации, lS второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генератор, введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок zo управления, другие входы которого соединены " другими выходами опорного генератора и выходом блока синхронизации соответственно, между выходами

N полосовых фильтров и входом детек- 5 тора огибающей включен второй коммутатор, выход детектора огибающей соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, зв управляющие входы детектора оФ ибающей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов, накопителя, первого и второго коммутаторов, блока сравнения, а также точка соединения установочных входов первого и второго сумматоров подключены к соответствующим выходам блока управления, другие управляющие входы блока нормирования, блока памяти, блока оценки отношения сигнал — шум, накопителя, а также управляющий вход блока синхронизации соединены с соответствующими выходами блока задания режимов, Входным сигналом для предложенного устройства является сигнал с выхода линейного радиотракта, который поступает на входы М полосовых фильтров 1, где происходит разделение по спектру частотных составляющих сигналов на N частотных каналов. Выходы N полосовых фильтров 1 через второй коммутатор 2 поочередно подключаются к входу общего для всех частотных каналов детектора 3. Время, на которое каждый из канальных фильтров подключен к детектору 3 огибающей выбрано таким, чтобы напряжение на детекторе 3 огибающей успевало на— расти от нуля до амплитудного значения напряжения ла выходе полосового фильтра 1. Детектор 3 подключен к входу АЦП 4, После окончания интервала времени, отведенного на нарастание напряжения на выходе детектора 3, разрешается работа АЦП 4, в котором напряжение сигнала на выходе детектора 3 преобразуется в код. После окончания преобразования напряжение на выходе детектора 3 принудительно гасится и детектор 3 огибающей готов к тому, чтобы быть подключенным к выходу следующего полосового фильтра

1. Управление во времени работой детектора 3 огибающей (моментом гашения), АЦП 4 (моментом преобразования1>

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Радиоприемное устроиство содержит полосовые фильтры 1, второй коммутатор 2, детектор 3 огибающей, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 4, блок 5 нормирования, блок 6 памяти, блок 7 весовых коэффициентов, блок 8

55 оценки отношения сигнал — шум, накопитель 9, первый коммутатор 1О, пер-; вый сумматор 11, второй сумматор 12, блок 13 сравнения, блок 14 синхронизации, опорный генератор 15, блок 16 задания режимов и блок 17 управления.

Радиоприемное устройство работает следующим образом.

Предложенное устройство может быть использовано в следующих режимах: обработка последовательного составного сигнала с частотной избыточностью (сигнала типа частотно-временная матрица), обработка параллельного составного частотно-разнесенного сигнала, обработка сигналов частотной телеграфии (ЧТ), а при соответствующем увеличении числа блоков суммирования и сравнения также и сигналов двоичной частотной телеграфии (ДЧТ).

Режимы работы устанавливаются оператором на блоке 16, при этом на выходах этого блока формируются управляющие воздействия на блок 17 управления, блок 5 нормирования, блок

6 памяти, блок 8, накопитель 9, блок

14 синхронизации, т. е. на входы блоков, работа которых зависит от вида обрабатываемого сигнала.

906008

1 работой второго коммутатора 2 выполняется от блока 17 управления.

Длительность подключения выхода каждого полосового фильтра 1 к входу детектора 3 огибающей соответствует временным параметром детектора 3 огибающей и АЦП 4, а порядок подключения и количество последовательно подключенных каналов — типу сигнала, который определяется выбранным режимом работы в блоке 16.. Назначение детектора 3 огибающей и АЦП 4 состоит в том, чтобы осуществить преобразование значений огибающей на выходах паласовых фильтров 1 в набор отсчетов выборочных значений, взятых с необходимой частотой. Для такого преобразования необходимо соблюдение следующего требования: частота взятия отсчетов в каждом канале должна быть не ниже удвоенной наивысшей частоты в спектре сигнала, подвергнутого дискретизации. Таким образом интервалы времени между подключениями одного и того же полосового фильтра к детектору 3 определяются требуемой частотой дискретизации Е, которая должна быт ь больше наивысшей частоты, содержащейся в спектре огибающей сигнала на выходе полосового фильтра 1. Использование одного детектора 3 огибающей и одного АЦП 4 требует более высокого их быстродействия, а также согласованности по времени управлейия вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей 6 и АЦП 4. На выходе

АЦП 4 формируется последовательность отсчетов, следующих друг за другом с частотой переключения Ет,, превышающей частоту дискретизации f>< в каждом канале и число раз О, равное числу каналов

Чтобы иметь воэможность различать в этой последовательности отсчетов те из них, которые принадлежат одному и тому же частотному каналу, необходимо жестко связать во времени управление вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей, АЦП 4, а также моментами восприятия соответствующих отсчетов последующей обработки, что и достигается при помощи блока 17 управления. Сигналы на выходе АЦП 4 представляют собой последовательность. закодированных чисел, каждое иэ которых есть значение отсчета.

С выхода АЦП 4 значение огибающей поступает на блок 5 нормирования, в котором осуществляется согласование динамического диапазона входных сигналов с объемом памяти блоков дальнейшей обработки сигнала. Кроме того, блок 5 нормирования дает возможность выбрать единую метрику для различных каналов, что позволяет суммировать сигналы, относящиеся к информационным "единице" или "нулю", прошедшие по разным частотным каналам, а затем сравнивать результаты суммирования.

8 предлагаемом устройстве обработка сигнала ведется в цифровом виде, поэтому все блоки следующие за АЦП

4, оперируют с и разрядными числами, представляющими собой значение отсче?В тов сигнала. Число разрядов и определяется величиной динамического диапазона и необходимой точностью взятия отсчета. Например, при динамическом диапазоне изменения сигналов на выходе паласовых фильтров 1, равном

80 дБ, и относительной погрешности преобразования 72 требуемое числа разрядов равно 16.

В каждсм из блоков, следующих за зо

АЦП 4, производятся различные вычисления над и разрядными числами (сложение, умножение, деление и т. д. и имеются устройства для запоминания, набора этих чисел, желательно стре35 миться к уменьшению объемов памяти в блоках, а следовательно к сокращение разрядности чисел, хранящихся в неи.

Однако точность вычислений при этом не должна уменьшаться столь существенно но, чтобы ухудшалась помехоустойчивость. В этом смысле может идти речь о нормировании сигнала, как о решении задачи согласования динамического диапазона входных сигналов с объектом памяти блоков дальнейшей обработки сигналов. В рассматриваемом примере динамический диапазон входного сигнала 80 дБ, реализованный при использовании 16-разрядного двоичного кода

"сжимается" s блоке нормирования до 4-х разрядов. Таким образом на выходе блока 5 нормирования отсчеты значений огибающей сигнала, принадлежащего любому из каналов, изменяются в одних и тех же пределах: от нуля до максимального значения, выражаемого 4-х разрядным числом независимо от того, каков максимальныи

906008

3О

4О

7 г уровень сигнала в данном канале при поступлении на вход блока 5 нормирования. Тот факт, что максимальные значения сигнала на выходе блока 5 нормирования во всех частотных каналах имеют одинаковые значения мож7 но рассматривать, как приведение к

"единой метрике". Операция нормирования не приводит к ухудшению помехоустойчивости, поскольку в этом случае соотношение между сигналом и помехой не изменяется.

Работа блока 5 нормирования описывается уравнением

AX

Y;„—

X max ê где Х „ — значение i-того отсчета в

К-том частотном канале на длительном интервале Т (Тинтервал информационной посылки, не обязательно синхронизированный с тем же интервалом на передаче), поступающего в виде

16-ти разрядного двоичного числа с выхода АЦП 4 на блок 5 нормирования;

Х „ †„ значение максимального отсчета среди всех в (-том частотном канале за интервал анализа;

А — постоянная величина, которая определяется динамическим диапазоном на выходе блока 5 нормирования.

Нормированные значения огибающих в виде 4-х разрядных двоичных чисел поступают на вход блока 6 памяти и на один из входов блока 8. Значения огибающих запоминаются в блоке 6 на время, в течение которого в блоке 8 вычисляются управляющие воздействия для блока 7, в котором производится затем "взвешивание" нормированных значений огибающих, пропорционально отношению сигнал/помеха для каждого частотного канала. Для вычисления отношения сигнал/помеха используют априорные сведения о структуре сигнала, например наличие определенной скважности частотного элемента сигнала или другие сведения о структуре сигнала. Выработанные в результате сигналы для управления "взвешивани-, .ем" поступают на блок 7.

Для того, чтобы режим работы и интервал исследования сигнала в блок

8 совпадал с используемым объемом памяти блока 6, работой этих блоков управляет блок 16. Кроме того, чтобы совпадали наборы значений огибающей, относящиеся к одному частотному каналу, работой блока 6 памяти и блока

8 управляет во времени блок 17 управления.

В предлагаемом приемном устройстве в блоке 8 оценивают отношения сигнал/помеха одним из косвенных методов. Например, при приеме сигналов с частотно-временным кодом оценка отношения сигнал/помеха производится по степени отличия принимаемого сигнала, являющегося смесью переданного сигнала и помехи от образца сигнала.

"Взвешенные" значения огибающих поступают в накопитель 9, работой которого во времени управляет блок 17 управления, а изменением режимов работы при изменении вида сигнала -блок

16. Накопитель 9 служит для запоминания значений огибающей сигнала за интервал времени, отводимыи для синхронизации, либо за интервал времени приема одного элемента (двух, трех или любого требуемого числа элементов ) при передаче по частотным каналам различной информации. Считывание хранящихся в накопителе 9 значений для выявления синхронизирующего сигнала осуществляется в соответствии с принятым на данный период работы видом сигнала (последовательный, параллельный и т, д.} и структурой синхронизирующего сигнала. При изменении структуры синхронизирующей комбинации, или изменении вида сигнала поступает соответствующий сигнал от блока 16 и одновременно изменяются сигналы управления работой накопителя 9 во времени, идущие от блока 17 управления.

Считываемые из накопителя 9 в соответствии с заданной структурой сиг. нала значения огибающих поступают для обработки на блок 14 синхронизации, второй вход которого связан с выходом блока 8 для регулирования порогов срабатывания блока 14 синхронизации. После выявления (обнаружения) сигнала синхронизации сведения о положении начала и конца интервала существования информационного символа поступают из блока 14 синхронизации

9 9060 в блок 17 управления для осуществления временной коррекции тактовых сигналов управления, вырабатываемых в последнем.

Значения огибающих, поступающие из накопителя 9 через первый коммутатор 10 на первый и второй сумматоры 11 и 12, складываются в них в соответствии с выбранной структурой сигналов, после чего результаты сум- 16 мирования сравниваются в блоке 13 сравнения. Моментом принятия решения управляет блок 17 управления,он же производит обнуление первого и второго сумматоров 11 и 12 после 15 сравнения.

Синхронизация осуществляется по самому помехоустойчивому из используемых видов сигналов, по составному частотно-временному сигналу. Для щ осуществления синхронизации передают специальный синхросигнал, структура которого известна в пункте приема.

Синхросигнал передают в начале сеанса связи, в течение которого затем 25 после установления синхронизма) может .быть исгюльэован и другой вид сигнала. Например, при испытаниях макета устройства для синхронизации использует синхросигнал, состоящий из 6 (В = 15) информационных "единиц" передаваемых последовательным составным сигналом в начале сеанса связи.

В этом случае накопитель 9 расчитывают на то, чтобы вместить число отсчетов не менее, чем эа 15 информационных посылок по всем частотным каналам.

Для установления синхронизма производится вычисление взаимно-корре-, 4в ляционных функций между принимаемым сигналом и образцом синхросигнала, известного в пункте приема.

До установления синхрониэма накопитель 9 служит для хранения значений входного сигнала за интервал времени синхросигнала. После установления синхрониэма накопитель 9 используют для запоминания значений огибающих в частотных каналах за интервал ин50 формационного символа для того, чтобы иметь возможность с гюмощью сумматоров первого 11 и второго 12 и блока

13 сравнения обработать информационную посылку. До установления синхро55 ниэма интервал посылки Т в приемнике ориентирован случайно относительно интервала Т на передаче, между ними существует сдвиг д . Так как в при08 10 емнике точно известно, какой сигнал должен быть передан для синхронизации, например гюследовательность из

l 5-ти информационных единиц, передаваемая частотно-временным сигналом, то в блоке 14 синхронизации производится приближенное вычисление значений функции взаимной корреляции приходящего сигнала с ожидаемым. С учетом некоторых упрощений при представлении образца ожидаемого сигнала, зто вычисление сводится к операциям сложения, легко выполняемым при цифровой обработке. Результат обработки за

15 информационных посылок сопоставляется с порогом. В случае превышения порога выявляется положение максимального превышения по положению максимума и осуществляется синхронизация.

После превышения порога и выявления положения максимума превышения с выхода блока 14 синхронизации поступает команда, по которой блок 17 управления устанавливается в положение, при котором устраняется величина сдвига.

Первый и второй сумматоры 11 и 12 предназначены для суммирования отсчетов эа интервал информационной посылки Т, хранящихся в накопителе 9, при работе после обнаружения сигнала.

Например, при приеме частотно-временных сигналов суммирование производится в соответствии с частотно-временным кодом информационного "нуля" и

"единицы". Информационная посылка "нуля" отличается от "единицы" порядком следования частотных составляющих в посылке. Суммирование делается для того, чтобы решение о принимаемом информационном символе выносить не гю одному отсчету эа интервал длительности Т, а с учетом интегрировавания на длительности всего интервала и также с учетом всех каналов.

Таким образом, на выходе первого и второго сумматоров 11 и 12 при при еме частотно-временного сигнала образуется сумма отсчетов значений огибающей принимаемого сигнала, проходящих по разным частотным каналам, вычисленная с учетом частотно-временного кода информационного "нуля" и "едини" цы". При приеме паралл льного сигнала или сигнала ЧТ на выходе первого сумматора 11 образуется сумма отсчетов значений огибающей в канале "Нажатия", а на выходе второго суммато11 906008 12 ра 12 образуется сумма отсчетов в канале "Отжатие" за интервал Т.

Предложенное устройство позволяет достигнуть высокой помехоустойчивости при приеме различных видов составного сигнала, как последовательного, так и параллельного типа с различными скоростями манипуляции и различной частотной избыточностью, а также при приеме сигналов ЧТ, так как введейие коэффициентов нормирования и весовых коэффициентов производится как бы, безынерционно по отношению к корректируемым значениям сигнала, а именно, коррекции подвергаются те отсчеты, по которым вычислены коэффициенты коррекции. При таком решении обеспечивается также существенное ослабление влияния импульсных помех.

Формула изобретения

Радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналогоцифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитеМь, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал — шум, к .выходу которого подключен блок синхро5 !

О

40 низации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок управления, другие входы которого соединены с другими выходами опорного генератора и выходом блока синхронизации соответственно, между выходами N полосовых фильтров и входом детектора огибающей включен второй коммутатор, выход детектора огибающей соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, управляющие входы детектора огибающей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов, накопителя, первого и второго коммутаторов, блока сравнения, а также точка соединения установочных входов первого и второго сумматоров подключены к соответствующим выходам блока управления, другие управляющие входы блока нормирования, блока памяти, блока оценки отношения сигналшум, накопителя, а также управляющий вход блока синхронизации соединены с соответствующими выходами блока задания режимов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 469215, кл. Н 04 В 1/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

h" 333713, кл. H 04 8 1/10, 1971 (прототип) .

906008

Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССС а СССР по делам изобретений и открытий . 4/5

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Эаказ 398/74

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель Н. Мельников

На ь Корректор М. Пожо

Редактор И. Митровка Техред М. адь