ИМИТАТОР РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01S7/02 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к средствам имитации радиосигналов источников радиоизлучений (ИРИ), и может быть использовано при разработке и испытаниях систем и средств радиосвязи, радиоконтроля (мониторинга), а также для обучения операторов указанных систем.

Известен имитатор радиосигналов, содержащий задающий генератор, соединенный через параллельно включенные формирователи имитируемых сигналов к измерителям параметров сигналов, блок управления и формирователь вспомогательных сигналов, включающий элемент запрета, элемент ИЛИ и делитель частоты (см. авт. св. СССР 771706, кл. G 09 В 23/18) [1].

Известен также тренажер радиотелеграфистов, включающий индикатор, формирователь управляющих импульсов, регистратор результатов тренажа, блок счетчиков сигналов правильности ответов и счетчик задержанных сигналов (см. авт. св. СССР 862175, кл. G 09 В 19/26) [2].

Известные устройства не решают задачу имитации радиосигналов произвольных типов, присущих множеству реальных сигналов ИРИ, в силу ограниченности их возможностей по записи и воспроизведению записанных сигналов.

Эта задача частично решена в имитаторе замирания радиоканала и методе имитации замирания (см. заявку PCT/F1 93/00135, IPC5: Н 04 В 17/00, 7/005) [3]. В заявке импульсная переходная характеристика формируется путем задержки и перемножения выборки коэффициентов (Ai(t), Bi(t)) полученных радиочастотных сигналов в фильтре с импульсной характеристикой конечной длительности (КИХ-фильтре), который включает по крайней мере два КИХ-блока, состоящих из последовательно соединенных блоков задержки данных. Выборки сигнала, задержка которых необходима, проводятся через каждый КИХ-блок к последующему КИХ-блоку, а отфильтрованные выходные данные каждого КИХ-блока суммируются для получения желаемой общей величины задержки и разрешения. Имитация замирания при многолучевом распространении радиоволн представлена формулой (1)
S(t)=Сум(Ai(t)•U(t-Ti)),
где S(t) - сигнал замирания (выходной сигнал имитатора),
U(t) - входной сигнал имитатора.

Из формулы (1) и описания работы следует, что имитация замирания выполняется лишь в том случае, пока на имитатор поступает входной сигнал U(t).

Однако в реальных условиях большинство радиосигналов имеет прерывистый характер, что исключает возможность их имитации с помощью имитатора замирания радиоканала.

Наиболее близким по схемному решению к заявляемому изобретению является устройство для имитации периодических сигналов переменной частоты, принятых бортовыми радиовысотомерами (см. патент ЕПВ 030053, кл. G 01 S 7/40), принимаемое за прототип.

Устройство для имитации периодических сигналов переменной частоты состоит из генератора синхросигнала предопределенной частоты (синхронизатора, генератора сигнала опорной частоты), к выходу которого подключен делитель частоты с управляемым делителем. От устройства управления на управляемый делитель поступают данные (вводимые оператором или поступающие от ЭВМ), определяющие значения частоты имитируемого сигнала, а также уровня аналогового сигнала. Управляемый делитель через устройство связи подключен ко входу управления делителя частоты синхросигнала. К его выходу подключен преобразователь синхросигнала с поделенной частотой в сигналы периодической формы соответствующей частоты - генератор сигнала периодической формы соответствующей частоты (гармонический аппроксимирующий счетчик), преобразующий последовательность бит на входе в близкий гармонический сигнал на выходе. Этот сигнал фильтруется в фильтре нижних частот, подключенном к выходу генератора сигнала периодической формы соответствующей частоты, и передается как выходной синусоидальный сигнал (имитированный сигнал) на соответствующую линию выходного канала устройства. При имитации аналоговых сигналов 12-разрядный сигнал входных данных, вводимых оператором или поступающих от ЭВМ, передается на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого через буферный каскад передается как выходной аналоговый сигнал на соответствующую линию выходного канала устройства.

Однако, так как данное устройство обеспечивает только формирование сигнала синусоидальной формы и аналогового сигнала требуемого уровня, то с его помощью нельзя сформировать сигналы с различными видами модуляции, структурными признаками и другими параметрами реальных сигналов. Кроме того, в известном устройстве не обеспечивается функция записи и хранения сигналов различных типов, имитация которых в дальнейшем должна быть выполнена.

Техническим результатом изобретения является имитация сигналов произвольного вида, представленных модельными файлами данных или цифровыми записями реальных сигналов.

Технический результат достигается тем, что в известном имитаторе радиосигналов, содержащем генератор синхросигнала опорной частоты, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя частоты, устройство управления для генерации сигнала установки делителя, соединенное через аппаратуру связи с входом установки коэффициента деления управляемого делителя частоты, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, согласно изобретению, он дополнительно содержит устройство считывания данных, устройство записи данных, устройство управления потоками данных, полосовой фильтр, устройство переноса сигналов на требуемую радиочастоту, аналого-цифровой преобразователь и второй управляемый делитель частоты, причем выход управляемого делителя частоты соединен с входами тактирования устройства считывания данных и цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом блока памяти через устройство считывания данных, вход управления которого вместе с входом управления блока памяти и входом управления устройства записи данных соединен с выходом устройства управления потоками данных, выход цифроаналогового преобразователя через полосовой фильтр соединен с входом устройства переноса сигналов, выход которого является выходом имитатора, вход данных блока памяти через устройство записи данных соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход которого является входом сигнала промежуточной частоты имитатора, а входы тактирования устройства записи данных и аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом второго управляемого делителя частоты, соединенного по сигнальному входу с выходом генератора синхросигнала опорной частоты, а по входу управления с выходом аппаратуры связи.

Другим отличием является выполнение устройства считывания данных в виде цифрового процессора, содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства.

Другим отличием является выполнение устройства записи данных в виде цифрового процессора, содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства.

Другое отличие состоит в том, что полосовой фильтр настроен на промежуточную частоту имитатора.

На чертеже представлена блок-схема имитатора радиосигналов.

Имитатор радиосигналов содержит генератор синхросигнала опорной частоты 1, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя частоты 2 с управляемым делителем, устройство управления 3 для генерации сигнала установки делителя, соединенное через аппаратуру связи 4 с входом установки коэффициента деления управляемого делителя частоты 2, блок памяти 5 и цифроаналоговый преобразователь 6, устройство считывания данных 7, устройство записи данных 8, устройство управления потоками данных 9, полосовой фильтр 10, устройство переноса сигналов 11 на требуемую радиочастоту, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12 и второй управляемый делитель частоты 13.

Выход управляемого делителя частоты 2 соединен с входами тактирования устройства считывания данных 7 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 6, сигнальный вход которого соединен с выходом блока памяти 5 через устройство считывания данных 7, вход управления которого вместе с входом управления блока памяти 5 и входом управления устройства записи данных 8 соединен с выходом устройства управления потоками данных 9. Выход ЦАП 6 через полосовой фильтр 10 соединен с входом устройства переноса сигналов 11, выход которого является выходом имитатора. Вход данных блока памяти 5 через устройство записи данных 8 соединен с выходом АЦП 12, сигнальный вход которого является входом сигнала промежуточной частоты имитатора. Вход тактирования АЦП 12 вместе с входом тактирования устройства записи данных 8 соединен с выходом второго управляемого делителя частоты 13, соединенного по сигнальному входу с выходом генератора синхросигнала опорной частоты 1, а по входу управления с выходом аппаратуры связи 4.

Устройство считывания данных 7 выполнено в виде цифрового процессора (например, типа DSP30B), содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства.

Устройство записи данных 8 выполнено в виде цифрового процессора (например, типа DSP30B), содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства.

Для выделения имитируемого сигнала полосовой фильтр 10 настроен на промежуточную частоту имитатора.

При работе имитатора радиосигналов генератор синхросигнала опорной частоты 1 непрерывно формирует синусоидальное колебание с фиксированной высокостабильной частотой или поток прямоугольных импульсов с фиксированной высокостабильной тактовой частотой. Устройство управления 3 через аппаратуру связи 4 устанавливает на управляемом делителе частоты 2 заранее выбранный оператором имитатора (или автоматически по программе) коэффициент деления частоты генератора синхросигнала опорной частоты 1. Полученный на выходе управляемого делителя частоты 2 поток импульсов поделенной опорной частоты подается на входы тактирования ЦАПа 6 и устройства считывания данных 7 и обеспечивает считывание данных, хранящихся в блоке памяти 5, с высокостабильным периодом следования.

Полосовой фильтр 10, включенный между выходом ЦАПа 6 и входом устройства переноса сигналов 11 на требуемую радиочастоту, выделяет из широкого спектра сигнала на выходе ЦАПа 6 только часть спектра имитируемого сигнала вблизи определенной промежуточной частоты. Фильтр 10 настроен на эту промежуточную частоту, соответствующую радиочастоте, на которой получены данные, хранящиеся в блоке памяти 5. Указанные данные представляют собой набор цифровых эквивалентов мгновенных напряжений сигнала, подлежащего имитации. Набор данных для каждого вида имитируемого сигнала может быть получен либо в результате предварительного формирования цифровой математической модели сигнала, либо путем записи реализации принятого из эфира сигнала в цифровом виде с помощью АЦП.

Устройство переноса сигналов 11 переносит выделенный полосовым фильтром 10 имитируемый сигнал на необходимую для использования радиочастоту. Этот сигнал является выходным сигналом имитатора.

Устройство управления потоками данных 9 осуществляет под управлением оператора имитатора радиосигналов изменение режимов работы имитатора с описанного выше режима имитации (воспроизведения) сигнала на режим записи сигнала в блок памяти 5.

В режиме записи принятый из эфира сигнал поступает на сигнальный вход АЦП 12 на промежуточной частоте работы имитатора (или, что то же самое - на промежуточной частоте радиоприемного устройства, являющегося одним из возможных вариантов источника входного сигнала для имитатора). Аналогично работе управляемого делителя частоты 2, второй управляемый делитель частоты 13 управляется через аппаратуру связи 4 от устройства управления 3 и обеспечивает получение потока тактирующих импульсов требуемой высокостабильной частоты для тактирования работы АЦП 12 и устройства записи данных 8. С помощью АЦП 12 входной сигнал имитатора на промежуточной частоте преобразуется в последовательность цифровых эквивалентов мгновенных значений напряжения сигнала, измеренных с установленным тактовым периодом. Эти данные регистрируются в блоке памяти 5 с помощью устройства записи данных 8. Как правило, тактовые частоты режимов записи и воспроизведения выбирают одинаковыми для максимального совпадения параметров имитируемого сигнала и реального записанного сигнала.

Наличие схем двухпортового запоминающего устройства (двухпортовой памяти) в составе устройства считывания данных 7 и устройства записи данных 8 позволяет одновременно производить запись данных в одну половину памяти и считывание данных из другой половины той же памяти с различными тактовыми частотами. Это обеспечивает возможность воспроизведения (имитации) сигнала из блока памяти 5 или запись сигнала в блок памяти 5 без пропуска отдельных мгновенных значений сигнала. Таким образом, в блоке памяти 5 в режиме записи запоминается весь входной сигнал без искажений, вызываемых пропусками частей сигнала. Аналогичным образом, при воспроизведении сигнала из блока памяти 5 имитированный сигнал также не будет иметь пропусков.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 771706, кл. G 09 B 23/18.

2. Авторское свидетельство СССР 862175, кл. G 09 В 19/26.

3. PCT/F1 93/00135, IPC5: H 04 B 17/00, 7/005.

4. ЕПВ 030053, кл. G 01 S 7/40 - прототип.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к средствам имитации радиосигналов источников радиоизлучений, и может быть использовано при разработке и испытаниях систем и средств радиосвязи. Технический результат заключается в том, что имитируют сигналы произвольного вида, представленные модельными файлами данных или цифровыми записями сигналов. Имитатор радиосвязи содержит генератор синхронизатора опорной частоты, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя частоты, устройство управления для генерации сигнала установки делителя, соединенное через аппаратуру связи с входом установки коэффициента деления управляемого делителя частоты, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, устройство считывания данных, устройство записи данных, устройство управления потоками данных, полосовой фильтр, устройство переноса сигналов на требуемую радиочастоту, аналого-цифровой преобразователь и второй управляемый делитель частоты. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Имитатор радиосигналов, содержащий генератор синхросигнала опорной частоты, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя частоты, устройство управления для генерации сигнала установки делителя, соединенное через аппаратуру связи с входом установки коэффициента деления управляемого делителя частоты, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство считывания данных, устройство записи данных, устройство управления потоками данных, полосовой фильтр, устройство переноса сигналов на требуемую радиочастоту, аналого-цифровой преобразователь и второй управляемый делитель частоты, причем выход управляемого делителя частоты соединен с входами тактирования устройства считывания данных и цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом блока памяти через устройство считывания данных, вход управления которого вместе с входом управления блока памяти и входом управления устройства записи данных соединен с выходом устройства управления потоками данных, выход цифроаналогового преобразователя через полосовой фильтр соединен с входом устройства переноса сигналов, выход которого является выходом имитатора, вход данных блока памяти через устройство записи данных соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход которого является входом сигнала промежуточной частоты имитатора, а вход тактирования вместе с входом тактирования устройства записи данных соединены с выходом второго управляемого делителя частоты, соединенного по сигнальному входу с выходом генератора синхросигнала опорной частоты, а по входу управления с выходом аппаратуры связи. 2. Имитатор радиосигналов по п.1, отличающийся тем, что устройство считывания данных выполнено в виде цифрового процессора, содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства. 3. Имитатор радиосигналов по п.1, отличающийся тем, что устройство записи данных выполнено в виде цифрового процессора, содержащего схему двухпортового оперативного запоминающего устройства. 4. Имитатор радиосигналов по п.1, отличающийся тем, что полосовой фильтр настроен на промежуточную частоту имитатора.