РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК G01S7/34 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиотехнических системах для обнаружения импульсных сигналов на фоне собственных шумов, а также при воздействии радиотехнического фона и мешающих сигналов радиотехнических устройств.

Известна схема автоматического регулирования заданного значения вероятности ложной тревоги [1]
В этом устройстве автоматическое поддержание заданного значения вероятности ложной тревоги производится за счет изменения напряжения на втором входе порогового элемента пропорционально среднему времени превышения помехами порогового уровня. Недостатком этого устройства является невысокая степень подавления помех типа "несущая", "амплитудно-моделированная" и "импульсная". Обусловлено это тем, что указанное устройство автоматического регулирования заданного значения вероятности ложной тревоги предполагает наличие на его выходе помех, превышающих пороговый уровень.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является усилитель промежуточной частоты с двухканальным пороговым устройством [2]
Устройство содержит усилитель промежуточной частоты, детектор и двухканальное последетекторное пороговое устройство, включающее основной и дополнительный каналы, причем дополнительный канал вырабатывает напряжение порога. Смесь импульсного сигнала с шумами (помехой) с выхода детектора подается на вход дополнительного канала без ослабления, а на вход основного канала через резистивный делитель напряжения.

Недостатком известного устройства является критичность уровня ложных тревог вследствие взаимной нестабильности коэффициента передачи резистивного делителя напряжения и коэффициента преобразования формирователя напряжения порога, а также взаимной неидентичности частотных свойств основного канала и канала формирования напряжения порога, которые изменяются при воздействии дестабилизирующих факторов (изменение напряжения источника питания, воздействие интервала температур и спецфакторов).

Техническим результатом изобретения является повышение стабильности уровня ложных тревог и помехозащищенности предлагаемого радиоприемного устройства.

Технический результат достигается тем, что в радиоприемное устройство, вход детектора которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход с первым входом порогового амплитудного квантователя, выход которого является выходом радиоприемного устройства и соединен с выходом формирователя напряжения порога, состоящего из ключа тока заряда, накопительного конденсатора и генератора тока разряда, введены усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входами ключа тока заряда и генератора тока разряда, и согласующий эмиттерный повторитель, вход которого соединен с выходами ключа тока заряда, генератора тока разряда и накопительным конденсатором, при этом выходы усилителя-ограничителя и согласующего эмиттерного повторителя соединены с входами резистивного сумматора, выход которого подключен к второму входу порогового амплитудного квантователя.

На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемого радиоприемного устройства; на фиг. 2 осциллограммы напряжений в различных точках схемы радиоприемного устройства; на фиг. 3 зависимость выходного напряжения формирователя напряжения порога от плотности входных сигналов; на фиг. 4 экспериментальные зависимости чувствительности предлагаемого радиоприемного устройства, принятого за прототип, от величины напряжения помехи на входе.

Предлагаемое радиоприемное устройство содержит каскадно соединенные усилитель промежуточной частоты 1, детектор 2 пороговый амплитудный квантователь 3, включающий пороговый элемент 4 и амплитудный квантователь 5, выход которого является выходом радиоприемного устройства. Выход амплитудного квантователя 5 соединен с входом формирователя напряжения порога 6, состоящего из ключа тока заряда, накопительного конденсатора 8 и генератора тока разряда 9. Сумматор 10, выполненный на резисторе, соединен по одному из выходов с выходом согласующего эмиттерного повторителя 11, а по другому входу с выходом усилителя-ограничителя 12. Вход согласующего эмиттерного повторителя 11 соединен с выходами ключа тока заряда 7, генератора тока разряда 9 и накопительным конденсатором 8. Входы ключа тока заряда 7, генератора тока разряда 9 и усилителя-ограничителя 12 соединены между собой. Выход сумматора 10 подключен к второму входу порогового амплитудного квантователя 3.

Предлагаемое радиоприемное устройство работает следующим образом.

После усиления в усилителе промежуточной частоты 1 и преобразования в детекторе 2 смесь из сигнала, шумов и импульсной помехи в широком диапазоне длительностей, показанная на фиг. 2а и соответствующая по времени рабочей зоне, поступает на первый вход порогового элемента 4.

Напряжение в рабочей зоне скачкообразно изменяется на величину ΔU (фиг. 2, б), которая подается на второй вход порогового элемента 4 с выхода усилителя-ограничителя 12 (фиг. 2,в) при подаче на его вход импульсного сигнала (сигнала управления) отрицательной полярности (фиг. 2,г), соответствующего по длительности рабочей зоне.

С выхода амплитудного квантователя 5 импульсные сигналы, нормированные по амплитуде, подаются на вход формирователя напряжения порога 6, а именно на первый вход ключа тока заряда 7, постоянным током которого происходит заряд емкости накопительного конденсатора 8, напряжение на котором при этом возрастает. В то же время с помощью генератора тока разряда 9 емкость накопительного конденсатора 8, подключенного к его первому входу, разряжается и напряжение на нем уменьшается.

Приращение напряжения ΔU_н.к на накопительном конденсаторе 8 определяется следующим выражением:

где I_зар. ток заряда емкости накопительного конденсатора,
I_разр. ток разряда емкости накопительного конденсатора,
τ_u - длительность импульсов,
T период следования импульсов.

Плотность P_вх. входных импульсов определяется при использовании ранее приведенного выражения следующей формулой:

где f_n частота повторения импульсов.

При плотности P_вх. входных сигналов, равной P_вх.кр., происходит заряд емкости накопительного конденсатора до напряжения E_обр.. (фиг. 2,б), которая подается на второй вход порогового элемента 4.

Поэтому суммарное напряжение E_р.3 в рабочей зоне сигнала будет составлять:
E_p.з.= E_обр.+ΔU
Следует отметить, что во время действия управляющего импульса, соответствующего по длительности рабочей зоне сигнала, происходит запирание активного элемента генератора тока разряда 9, вследствие чего напряжение на накопительном конденсаторе 8 остается постоянным в течение времени, соответствующего рабочей зоне сигнала.

Таким образом, из сказанного ранее видно, что за счет увеличения напряжения порога во время подачи импульса управления с усилителя-ограничителя 12 помехи на выходе амплитудного квантователя либо полностью подавляются, либо плотность их становится меньше P_вх.кр. (фиг. 2,д).

В связи с тем, что в предлагаемом радиоприемном устройстве для обработки сигналов и помех используется один и тот же канал (усилитель промежуточной частоты, детектор, пороговый амплитудный квантователь) и применен сумматор, введенный в цепь формирования напряжения порога, повышается точность и стабильность поддержания уровня ложных тревог на выходе радиоприемного устройства и эффективность подавления помех в рабочей зоне сигнала.

Из ранее сказанного очевидно, что в предлагаемом радиоприемном устройстве напряжение ΔU является величиной постоянной и не зависящей от значения напряжения E_обр., которое в зависимости от напряжения помехи изменяется приблизительно в пределах от где Uдетo

В известном устройстве напряжение в рабочей зоне сигнала связано с напряжением ΔU соотношением:
E_p.з.= E_oбр.(1+δ)
где , которая остается неизменной при любом значении напряжения помехи.

В результате этого с увеличением напряжения помехи возрастает напряжение ΔU, падает чувствительность радиоприемного устройства в рабочей зоне, а следовательно, снижается его помехозащищенность.

В предлагаемом радиоприемном устройстве при увеличении напряжения помехи на первом входе порогового амплитудного квантователя 3 возрастает пропорционально ему напряжение E_обр. на втором его входе. Поскольку при этом напряжение ΔU остается постоянным, повышается уровень ограничения "снизу", а следовательно, и соотношение сигнал/помеха, что и обеспечивает повышение помехозащищенности. Сказанное ранее наглядно иллюстрируется приведенными на фиг. 4 зависимостями чувствительности от напряжения помехи типа "непрерывная генерация" в предлагаемом и известном устройствах при одинаковых значениях плотности смеси сигнал+помеха.

Как видно из фиг. 4, чувствительность предлагаемого радиоприемного устройства при ΔU 10 мВ с увеличением напряжения от минус 60 до минус 40 дБ остается практически постоянной. В то же время в известном устройстве при и изменении уровня помехи в ранее указанном диапазоне чувствительность резко ухудшается.

Использование: радиотехнические системы для обнаружения импульсных сигналов на фоне собственных шумов. Сущность изобретения: радиоприемное устройство содержит детектор, вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход - с первым входом порогового амплитудного квантователя, выход которого является выходом устройства и соединен с входом формирователя напряжения порога, состоящего из ключа тока заряда, накопительного конденсатора и генератора тока разряда, усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входами ключа тока заряда и генератора тока разряда, и согласующий эмиттерный повторитель, вход которого соединен с выходами ключа тока заряда, генератора тока разряда и накопительным конденсатором, при этом выходы усилителя-ограничителя и согласующего эмиттерного повторителя соединены с входами резистивного сумматора, выход которого подключен к второму входу порогового амплитудного квантователя. 4 ил.

Радиоприемное устройство, вход детектора которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход с первым входом порогового амплитудного квантователя, выход которого является выходом радиоприемного устройства и соединен с входом формирователя напряжения порога, состоящего из ключа тока заряда, накопительного конденсатора и генератора тока разряда, отличающееся тем, что в него введены усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входами ключа тока заряда и генератора тока разряда, и согласующий эмиттерный повторитель, вход которого соединен с выходами ключа тока заряда, генератора тока разряда и накопительным конденсатором, при этом выходы усилителя-ограничителя и согласующего эмиттерного повторителя соединены с входами резистивного сумматора, выход которого подключен к второму входу порогового амплитудного квантователя.