НЕКОГЕРЕНТНЫЙ ИНВАРИАНТНЫЙ ПРИЕМНИК Российский патент 1997 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиосвязи, радио-, гидролокации и может быть использовано в устройствах обработки многопозиционных сигналов.

Известны устройства с автоматически регулируемым в зависимости от интенсивности шумов порогом, которые содержат набор параллельно соединенных по входу цепочек из согласованного фильтра и квадратичного детектора, а также блок выбора максимального сигнала, сумматор, перемножитель и пороговый блок [1] Чтобы порог в этих устройствах регулировался автоматически, в них необходимо производить оценивание дисперсии помехи, которое осуществляется стандартным способом суммированием квадратов обсчетов напряжений соответствующих каналов; это требует большого динамического диапазона сигналов на выходе сумматора и является их существенным недостатком.

Из известных некогерентных инвариантных приемников наиболее близким по технической сущности является приемник, который содержит приемные блоки, состоящие из последовательно соединенных согласованного фильтра и квадратора, при этом входы приемных блоков соединены между собой, а выходы подключены к входам блока выбора максимального сигнала и соединены со входами сумматора, выход которого через перемножитель подключен к входу блока сравнения, причем, второй вход перемножителя соединен со входом формирователя порогового сигнала, а второй вход блока сравнения соединен с выходом блока выбора максимального сигнала [2]
В данном некогерентном инвариантном приемнике реализуется решающее правило, инвариантное к изменению интенсивности помехи:

где Z_i,i 1,
M отсчеты напряжений с выходов приемных блоков;
H₀ гипотеза об отсутствии сигнала;
H гипотеза о наличии j-позиционного сигнала;
C пороговая константа.

Величина Z_i, на которую умножается пороговая константа C в правой части решающего правила (1), пропорциональная выборочной дисперсии помехи, формируемой по M отсчетам напряжения с выходов приемных блоков с помощью квадраторов и сумматора. Перемножение пороговой константы на выборочную дисперсию помехи обеспечивает регулирование порогового напряжения в зависимости от изменения уровня помехи инвариантный (нечувствительный к изменению интенсивности помехи) режим приема, однако, оценивание дисперсии помехи, как и в устройствах, описанных в кн. Бакута П.А. и др. требует большого динамического диапазона изменения сигналов на выходе сумматора. Техническим результатом которой может быть получение при осуществлении изобретения уменьшения динамического диапазона обрабатываемых сигналов.

Это достигается тем, что в некогерентный инвариантный приемник, содержащий параллельно соединенные по входу приемные блоки, состоящие из последовательно соединенных согласованного фильтра и квадратора, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом приемного блока, первый блок выбора максимального сигнала, входы которого подключены к первой половине приемных блоков, а выход является первым выходом устройства, а также последовательно соединенные формирователь порогового сигнала, перемножитель и первый блок сравнения, выход которого является вторым выходом устройства, введены два блока вычитания, два блока выбора минимального сигнала, второй блок сравнения, коммутатор, первым и вторым выходами соединенный с вторыми входами соответственно первого блока сравнения и перемножителя, и второй блок выбора максимального сигнала, входами соединенный с выходами второй половины приемных блоков, причем входы и выход первого блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам первой половины приемных блоков и первому входу первого блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого блока выбора максимального сигнала и первым входам коммутатора и второго блока сравнения, а входы и выход второго блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам второй половины приемных блоков и первому входу второго блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу второго блока выбора максимального сигнала и вторым входам коммутатора и второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и является третьим выходом устройства, при этом выход второго блока выбора максимального сигнала является четвертым выходом устройства.

На чертеже представлена структурная электрическая схема некогерентного инвариантного приемника, который содержит: приемные блоки 1-1, 1-М; согласованный фильтр 2; квадратор 3; первый блок выбора максимального сигнала 4; первый блок сравнения 5; перемножитель 6; формирователь порогового сигнала 7; первый блок вычитания 8; первый и второй блоки выбора минимального сигнала 9 и 10; второй блок вычитания 11; второй блок выбора максимального сигнала 12; второй блок сравнения 13; коммутатор 14.

Некогерентный инвариантный приемник работает следующим образом.

На входы приемных блоков 1-1, 1-М, каждый из которых состоит из фильтра 2, согласованного с одной из М ожидаемых форм (позиций) сигнала и квадратора 3, поступает смесь сигнала с шумом (или чистый шум), которая фильтруется и возводится в квадрат.

Сигналы с выходов первой половины приемных блоков 1-1, 1-М/2 поступают на входы первого блока 4 выбора максимального сигнала, где производится выбор максимального сигнала, и входы первого блока 9 выбора минимального сигнала, где производится выбор минимального сигнала. Максимальный и минимальный сигналы с выходов блоков 4 и 9 подаются на входы первого блока 8 вычитания, в котором из максимального сигнала вычитается минимальный сигнал, и результирующий сигнал с выхода подается на первые входы второго блока 13 сравнения и коммутатора 14.

Сигналы с выходов второй половины приемных блоков 1-М/2+1/, 1-М поступают на входы второго блока 12 выбора максимального сигнала, и входы второго блока 10 выбора минимального сигнала, где производится выбор минимального сигнала. Максимальный и минимальный сигналы с выходов блоков 12 и 10 подаются на входы второго блока 11 вычитания, в котором из максимального сигнала вычитается минимальный сигнал, и результирующий сигнал с выхода подается на вторые входы второго блока 13 сравнения и коммутатора 14.

В блоке 13 сравниваются по величине поступающие на его входы сигналы и вырабатывается сигнал управления, который с выхода подается затем на управляющий вход коммутатора 14. Коммутатор 14 управляется таким образом, чтобы максимальный и минимальный сигналы с выхода коммутатора 14 всегда поступали соответственно на второй вход первого блока 5 сравнения и на второй вход перемножителя 6. Например, если сигнал A с выхода блока 8 больше сигнала B с выхода блока 11, на выходе блока 13 сравнения вырабатывается сигнал, скажем "0", по которому коммутатор 14 направляет сигналы A и B без коммутации, соответственно, на входы блоков 5 и 6. В противном случае (A, B), на выходе блока 13 вырабатывается сигнал "1" и коммутатор 14 перебрасывает входные цепи, подавая сигнал A на вход перемножителя 6, а сигнал B на вход блока 5 сравнения.

Формирователь 7 вырабатывает пороговое напряжение, которое перемножается в перемножителе 6 с сигналом, поступающим на его второй вход с второго выхода коммутатора 14; результат перемножения сравнивается в первом блоке 5 сравнения с сигналом, поступающим на его второй вход с первого выхода коммутатора 14.

Если сигнал с первого выхода коммутатора 14 превышает сигнал с выхода перемножителя 6, в блоке 5 сравнения (на втором выходе устройства) принимается решение о наличии сигнала, либо в первой половине (1-1, 1-М/2), либо во второй половине (1-М/2+1, 1-М) приемных блоков, в какой именно, указывает сигнал с выхода второго блока 13 сравнения (не третьем выходе устройства); скажем, сигналу "0" соответствует наличие максимального сигнала в первой половине приемных блоков (на первом выходе устройства), сигналу "1" наличие максимального сигнала во второй половине приемных блоков (на четвертом выходе устройства), иначе (если сигнал с первого выхода коммутатора 14 меньше сигнала с выхода перемножителя 6), принимается решение о наличии только шума.

В некогерентном инвариантном приемнике реализуется решающее правило, инвариантное (как и в прототипе) к интенсивности помехи.

Обозначим отсчеты напряжений на выходах некогерентных приемных блоков 1
1,1 М (фиг. 2) через Z, их максимальные отсчеты, достигаемые в J-м, K-м каналах (1<= J<=M/2, М/2+1<=K<=M), через Z_maxj, Z_maxk, а минимальные отсчеты, достигаемые соответственно в 1-й, 2-й половинах приемных блоков, через Z_min1, Z_min2.

Далее обозначим: W_j1 Z_maxj Z_min1 размах (разность максимального и минимального значений) отсчетов на выходах 1-й половины приемных блоков, с максимальным значением, достигаемым в j-м канале, W_k2 Z_maxk Z_min2 размах отсчетов на выходах 2-й половины приемных блоков, с максимальным значением, достигаемым в К-м канале.

Гипотеза Но: сигнал отсутствует на выходе всех М приемных блоков, будет отвергать в пользу альтернативы Hj1: сигнал присутствует в j-м канале 1-й половины приемных блоков, если
Hj1: W_j1 > C W_k2 и W_j1 > W_k2 (2)
или альтернатива НК2: сигнал присутствует в K-м канале 2-й половины приемных блоков, если
НК2: W_k2 > C W_j1 и W_k2 > W_j1 (2')
где С пороговая константа,
и принимать в противном случае Но: W_j1 < OM_k2 или W_k2 < CW_j1.

Решающие правила (2) и (2') положены в основу функционирования заявляемого устройства.

Существенным отличием заявляемого устройства от прототипа и аналогов является то, что в нем в качестве решающего правила (процедуры принятия решения о наличии сигнала) используется отношение двух независимых размахов, оного размаха для индикации сигнала, другого для оценки интенсивности шума. В отсутствии сигнала размаха приблизительно одинаковы, значимое же увеличение размаха в одной из половин каналов (приемных блоков) свидетельствует о наличии в ней сигнала. Причем независимость размахов сохраняется и при наличии сигнала, поскольку размах отсчетов, в которых присутствует сигнал, становится коррелированным с максимальным отсчетом (самим сигналом), а размах отсчетов в другой половине каналов по-прежнему оценивает интенсивность шума. Последнее свойство отсутствовало бы, например, в случае, если в качестве оценки интенсивности шума использовался бы размах отсчетов по всем каналам.

Использование в решающем правиле заявляемого устройства размахов, не превышающих максимальных отсчетов, позволяет исключить операцию суммирования отсчетов на выходах приемных блоков прототипа, требующую большого динамического диапазона с обрабатываемых сигналов, а, следовательно, и предъявляющую при реализации дополнительные требования к цепям усиления и источнику питания устройства.

Таким образом, ведение новых блоков двух блоков вычитания, двух блоков выбора минимального сигнала, второго блока выбора максимального сигнала, второго блока сравнения, коммутатор позволяет сократить динамический диапазон обрабатываемых сигналов, что упрощает техническую реализацию устройства. Кроме того, повышается точность решающей схемы, так как операция суммирования всегда сопровождается потерями по сравнению с операцией выбора максимального (минимального), сигнала.

Использование: изобретение относится к радиосвязи, радио-, гидролокации и может быть использовано в устройствах обработки многопозиционных сигналов. Сущность изобретения: уменьшение динамического диапазона обрабатываемых сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в некогерентный инвариантный приемник, содержащий параллельно соединенные по входу приемные блоки, состоящие из последовательно соединенных согласованного фильтра и квадратора, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом приемного блока, первый блок выбора максимального сигнала, входы которого подключены к первой половине приемных блоков, а выход является первым выходом устройства, а также последовательно соединенные формирователь порогового сигнала, перемножитель и первый блок сравнения, выход которого является вторым выходом устройства, введены два блока вычитания, два блока выбора минимального сигнала, второй блок сравнения, коммутатор, первым и втором выходами соединенный с вторыми входами соответственно первого блока сравнения и перемножителя, и второй блок выбора максимального сигнала, входами соединенный с выходами второй половины приемных блоков, причем входы и выход первого блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам первой половины приемных блоков и первому входу первого блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого блока выбора максимального сигнала и первым входам коммутатора и второго блока сравнения, а входы и выход второго блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам второй половины приемных блоков и первому входу второго блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу второго блока выбора максимального сигнала и вторым входам коммутатора и второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и является третьим выходом устройства, при этом выход второго блока выбора максимального сигнала является четвертым выходом устройства. Таким образом, введение новых блоков - двух блоков вычитания, двух блоков выбора минимального сигнала, второго блока выбора минимального сигнала, второго блока выбора максимального сигнала, второго блока сравнения, коммутатора - позволяет сократить динамический диапазон обрабатываемых сигналов, что упрощает техническую реализацию устройства. Кроме того, повышает точность решающей схемы, так как операция суммирования всегда сопровождается потерями по сравнению с операцией выбора максимального (минимального) сигнала. 1 ил.

Некогерентный инвариантный приемник, содержащий параллельно соединенные по входу приемные блоки, состоящие из последовательно соединенных согласованного фильтра и квадратора, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом приемного блока, первый блок выбора максимального сигнала, входы которого подключены к выходам первой половины приемных блоков, а выход является первым выходом устройства, а также последовательно соединенные формирователь порогового сигнала, перемножитель и первый блок сравнения, выход которого является вторым выходом устройства, отличающийся тем, что для уменьшения динамического диапазона срабатываемых сигналов введены два блока вычитания, два блока выбора минимального сигнала, второй блок сравнения, коммутатор, первым и вторым выходами соединенный с вторыми входами соответственно первого блока сравнения и перемножителя, и второй блок выбора максимального сигнала, входами соединенный с выходами второй половины приемных блоков, причем входы и выход первого блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам первой половины приемных блоков и первому входу первого блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого блока выбора максимального сигнала и первым входам коммутатора и второго блока сравнения, а входы и выход второго блока выбора минимального сигнала подключены соответственно к выходам второй половины приемных блоков и первому входу второго блока вычитания, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу второго блока выбора максимального сигнала и вторым входам коммутатора и второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и является третьим выходом устройства, при этом выход второго блока выбора максимального сигнала является четвертым выходом устройства.