ПРИЕМНИК МОДУЛИРОВАННОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА Российский патент 1998 года по МПК H04B1/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в радиоуправлении и других областях при приеме сигнала в условиях воздействия интенсивных помех.

Известен двухканальный приемник модулированного периодического сигнала [2], содержащий в каждом канале гетеродин и последовательно соединенные усилитель радиочастоты (УРЧ), смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), перестраиваемый генератор, балансный модулятор, следящий фильтр, фазовращатель, дополнительный смеситель, последовательно соединенные первый перемножитель и второй полосовой фильтр, а также последовательно соединенные второй перемножитель, фильтр нижних частот и регистрирующий блок.

Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявленного устройства, являются последовательно соединенные УРЧ, смеситель и УПЧ, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из выходов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок.

Недостатками известного устройства являются низкая помехоустойчивость, обусловленная перемножением шумов, попадающих в полосы пропускания УПЧ обоих каналов, а также сложность конструкции.

Заявляемое устройство направлено на решение задачи упрощения конструкции и повышения помехоустойчивости приема модулированного сигнала в условиях воздействия помехи типа "белый шум", а также гармонических помех.

Эта задача решается в заявленном устройстве тем, что в известный приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилитель радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовый фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного приемника; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие распределение спектров сигнала и шума на входах дополнительного перемножителя, на выходах УПЧ и первых двух полосовых фильтров (а), а также на выходе перемножителя (б); на фиг. 3 - расчетная зависимость отношения мощности сигнала на выходе приемника (Р_ш/Р_с)вых. от того же отношения на входе приемника с полосой пропускания 1 кГц.

Приемник (фиг. 1) содержит усилитель радиочастоты 1, гетеродин 2, перестраиваемый генератор 3, балансовый модулятор 4, дополнительный перемножитель 5, усилитель промежуточной частоты 6, полосовые фильтры 7 и 8, перемножитель 9, полосовой усилитель 10, полосовой фильтр 11 и регистрирующий блок 12.

Приемник работает следующим образом.

Рассмотрит пример приема пары составляющих спектра сигнала с частотами ω_c± ω_m , где ω_c - центральная частота спектра сигнала; ω_m - частота модуляции. Этот сигнал подается на один вход перемножителя 5, на другой его вход подается сигнал с выхода балансного модулятора 4 с частотами ω_o± ω_к , где ω_o - частота гетеродина 2, ω_к - частота генератора 3. На выходе перемножителя формируются сигналы с частотами:
.

Полосовые фильтры 7 и 8 настроены соответственно на первую и вторую частоту (или на вторую пару частот). На выходе перемножителя 9 возникает сигнал с частотой 2(ω_к-ω_m) или 2(ω_к+ω_m) , если выбрана вторая пара частот. После прохождения полосового усилителя 10 и полосового фильтра 11, настроенного на частоту 2(ω_к-ω_m) или 2(ω_к+ω_m) , сигнал регистрируется блоком 12. Затем регистрирующий блок 12 выдает сигнал управления на перестройку генератора 3.

Гетеродином 2 удерживается постоянной разность (ω_o-ω_c) , а перестраиваемым генератором 3 удерживается постоянной разность (ω_к-ω_m) или (ω_к+ω_m) . Поэтому перестройка фильтров 7, 8 и 11 не требуется. Перестройка частоты генератора 3 означает настройку приемника на прием другой пары частот модуляции входного сигнала.

Высокая помехоустойчивость заявляемого устройства обусловлена тем, что вследствие независимости сигнала на выходе перемножителя 9 от центральной частоты сигнала и частоты гетеродина и того, что частоты (ω_к± ω_m) низкие, полосовой фильтр 11 может быть выбран максимально узкополосным (согласованным с длительностью сигнала с с частотами ω_c± ω_m . В результате при воздействии "белого шума" на вход приемника отношение P_с/P_ш на выходе полосового фильтра 11 (на входе регистрирующего блока 12) может быть значительно повышено. Вследствие узкополосности фильтра 11, а также фильтров 7 и 8 (полоса пропускания последних определяется суммарной нестабильностью частот сигнала ω_c и гетеродина ω_o ) приемник обладает высокой помехоустойчивостью и при воздействии сосредоточенных (гармонических) помех. Действительно, из фиг. 2 видно, что одиночная гармоническая помеха может привести к ложному приему лишь только, если ее частота отличается от частоты сигнала ( (ω_c± ω_m) ) на величину не более полосы пропускания фильтра 11, т.е. если продукт комбинационного взаимодействия помехи с другими сигналами попадает в полосу пропускания фильтра 11. Две гармонические помехи приводят к ложному приему, если обе они попадают соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а разность частот между ними находится в пределах полосы пропускания фильтра 11. Вероятность этого события достаточно мала при узких полосах пропускания фильтров 7, 8 и 11.

Отношение P_ш/P_с на выходе приемника при воздействии "белого шума" определяется соотношением:
,
где отношение (P_ш/P_с)_вх взято для шума в полосе 1 кГц, ΔF_у и ΔF_ш - полосы пропускания фильтра 11 и фильтра 7 (8) соответственно.

Формула (1) справедлива для любой пары спектральных составляющих, симметричных относительно центральной частоты, в том числе и для гармонического сигнала с балансной модуляцией.

Заявленное устройство может принимать также сигналы с однополосной модуляцией, имеющие несимметричный спектр. В этом случае генератор 3 - высокочастотный, а гетеродин 2 - низкочастотный, для приема любой спектральной составляющей сигнала генератор 3 настраивается так, чтобы разность частот принимаемой составляющей и частот пары сигналов с выхода балансного модулятора 4 попадали соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а частота настройки фильтра 11 должна быть равна удвоенной частоте гетеродина 2. В этом случае вместо (1) имеет место соотношение:

Формулы (1) и (2) получены в предположении, что пиковые мощности сигналов в обоих случаях одинаковы. Из этих формул видно, что помехоустойчивость приемника с однополосной модуляцией несколько выше, чем у приемника с балансной модуляцией, если пиковые мощности передатчиков в обоих случаях равны.

Результаты расчета по формуле (1) приведены на фиг. 3 для полосы пропускания фильтра 11, равной 5 Гц и для ряда значений полос пропускания фильтра 7 (8). Линия ΔF_ш= 0 соответствует предельной помехоустойчивости приемника при ΔF_у= 5 Гц . Очевидно, что ΔF_ш не может быть меньше ΔF_у , т.к. иначе сигнал конечной длительности может не пройти через фильтр 7 (8). Кроме того, как было показано ранее, практический выбор величины ΔF_ш определяется нестабильностью частоты сигнала на выходе перемножителя 5.

Все существенные признаки заявленного устройства являются известными также, как и средства их реализации. Пояснения требует лишь регистрирующий блок 12, который выполняется как пороговое устройство по амплитуде и длительности, т. е. сигнал считается принятым, если амплитуда сигнала на выходе полосового фильтра 11 превышает заданный уровень в течение заданного времени. После регистрации принятого сигнала блок 12 выдает в перестраиваемый генератор 3 сигнал окончания регистрации, после чего генератор 3 перестраивается на другую частоту в соответствии с программой перестройки, заложенной в нем.

Изобретение содержит усилитель радиочастоты 1, гетеродин 2, перестаиваемый генератор 3, балансный модулятор 4, дополнительный перемножитель 5, усилитель промежуточной частоты 6, полосовые фильтры 7 и 8, перемножитель 9, полосовой усилитель 10, полосовой фильтр 11 и регистрирующий блок 12. Приемник позволяет принимать пары составляющих спектра входного сигнала, что обеспечивает ему высокую помехоустойчивость от белого шума и сосредоточенных помех. 3 ил.

Приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилители радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовой усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, отличающийся тем, что между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовой фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин.