УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ Российский патент 2003 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Известны устройства для приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, описанные в статье В.И. Борисова "Системы радиосвязи с расширением спектра сигналов", Теория и техника радиосвязи, выпуск 1, 1998 г. , стр. 24, рис. 9, стр. 25, рис. 10, стр. 26, рис. 11, в монографии Р.К. Диксона "Широкополосные системы", Москва, "Связь", 1979 г., стр. 191-192, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, описанное в монографии В.И. Борисова и др. "Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты", издательство "Радио и связь", Москва, 2000 г., стр. 24, рис. 1.7б, взятое за прототип.

Структурная схема прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1, 3 - первый и второй полосовые фильтры;
2 - перемножитель (смеситель);
4 - демодулятор;
5 - генератор псевдослучайного кода;
6 - перестраиваемый синтезатор частот.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первый полосовой фильтр 1, вход которого является входом устройства, перемножитель 2, второй полосовой фильтр 3, демодулятор 4, выход которого является выходом устройства, а также генератор псевдослучайного кода 5, n выходами соединенный с n управляющими входами перестраиваемого синтезатора частот 6, выходом соединенный с вторым, опорным входом перемножителя 2.

Устройство-прототип работает следующим образом.

На вход устройства поступает входная смесь, содержащая сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, представляющий собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, модулированную информацией, несущие частоты которых меняются по заданному псевдослучайному коду (программе перестройки), а также узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала.

Входная смесь поступает на вход блока 1, где осуществляется ее фильтрация в полосе частот, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. С выхода блока 1 входная смесь поступает на первый, сигнальный, вход блока 2, на второй, опорный, вход которого поступает опорный сигнал 1 с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, формируемый блоком 6, на управляющие входы которого подается псевдослучайный код с выходов блока 5, определяющий закон перестройки частоты блока 6.

В результате перемножения входного сигнала с синхронным с ним опорным сигналом осуществляется свертка входного сигнала на промежуточную частоту.

Сигнал на промежуточной частоте фильтруется в блоке 3 в полосе частот, согласованной с длительностью , и демодулируется в блоке 4, с выхода которого подается на выход устройства.

Узкополосные помехи за счет перемножения с перестраиваемым по частоте опорным сигналом превращаются на выходе блока 2 в импульсные помехи, длительностью τ_o.

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Для устранения указанного недостатка в устройство для приема сигналов псевдослучайной перестройки рабочей частоты, содержащее первый полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, генератор псевдослучайного кода, n выходов которого соединены с n управляющими входами перестраиваемого синтезатора частот, а также последовательно соединенные первый перемножитель, второй полосовой фильтр и демодулятор, выход которого является выходом устройства введены последовательно соединенные второй перемножитель, третий полосовой фильтр, блок бланкирования импульсных помех, третий перемножитель, четвертый полосовой фильтр и аттенюатор; последовательно соединенные первый элемент задержки, первый вычитатель, ограничитель, синхронно-фазовый фильтр и второй вычитатель, выход которого соединен с первым, сигнальным входом первого перемножителя; последовательно соединенные третий элемент задержки, вход которого соединен с выходом перестраиваемого синтезатора частот и с вторым, опорным входом второго перемножителя, и четвертый элемент задержки, вход которого также соединен с вторым, опорным входом третьего перемножителя, а выход четвертого элемента задержки соединен с вторым, опорным входом первого перемножителя. Введен второй элемент задержки, выход которого соединен с первым входом второго вычитателя и с первым, сигнальным входом синхронно-фазового фильтра. При этом, выход аттенюатора соединен с вторым, опорным входом первого вычитателя. Кроме того, выход первого полосового фильтра соединен с первым, сигнальным входом второго перемножителя и с первыми входами первого и второго элементов задержки.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
1, 3, 8, 11 - первый, второй, третий и четвертый полосовые фильтры;
2, 7, 10 - первый, второй и третий перемножители (смесители);
4 - демодулятор;
5 - генератор псевдослучайного кода;
6 - перестраиваемый синтезатор частот;
9 - блок бланкирования (режектирования) импульсных помех;
12 - аттенюатор;
13, 16 - первый и второй вычитатели;
14 - ограничитель;
15 - синхронно-фазовый фильтр;
17, 18, 19 и 20 - первый, второй, третий и четвертый элементы задержки.

Предлагаемое устройство содержит первый полосовой фильтр 1, вход которого является входом устройства; последовательно соединенные второй перемножитель 7, третий полосовой фильтр 8, блок бланкирования импульсных помех 9, третий перемножитель 10 и четвертый полосовой фильтр 11, выход которого через аттенюатор 12 присоединен к второму входу вычитателя 13; последовательно соединенные генератор псевдослучайного кода 5, n выходов которого присоединены к n управляющим входам перестраиваемого синтезатора частот 6, выход которого соединен с вторым, опорным входом второго перемножителя 7 и входом третьего элемента задержки 19, выход которого соединен с вторым, опорным входом третьего перемножителя 10 и с входом четвертого элемента задержки 20, выход которого соединен с вторым, опорным входом первого перемножителя 2; последовательно соединенные первый элемент задержки 17, первый вычитатель 13, ограничитель 14, выход которого соединен с вторым, опорным входом синхронно-фазового фильтра 15, выход которого присоединен к второму входу второго вычитателя 16, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки 18 и с первым, сигнальным входом синхронно-фазового фильтра 15, а выход второго вычитателя 16 соединен с последовательно соединенными первым перемножителем 2, вторым полосовым фильтром 3 и демодулятором 4, выход которого является выходом устройства; кроме того, первый, сигнальный вход второго перемножителя 7 и входы первого и второго элементов задержки 17 и 18 объединены между собой и с выходом первого полосового фильтра 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает входная смесь, содержащая сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, представляющий собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, модулированных информацией несущие частоты которых меняются по заданному псевдослучайному коду (программе перестройки), а также узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала. Входная смесь поступает на вход блока 1, где осуществляется ее фильтрация в полосе частот, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. С выхода блока 1 входная смесь поступает на первый, сигнальный, вход блока 7, на второй, опорный вход которого подается опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, синхронный с входным сигналом, формируемым блоком 6. В блоке 7 осуществляется перемножение входной смеси с опорным сигналом.

Результат перемножения (смешивания) входного и опорного сигналов представляет собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, которые на промежуточной (разностной) частоте фильтруются блоком 8. При этом полоса пропускания блока 8 ΔF согласована с длительностью . В то же время узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты на выходе блока 7, за счет перемножения с опорным сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты также превращаются в радиоимпульсы, длительностью τ_o, которые также фильтруются блоком 8. Амплитуды радиоимпульсов длительностью τ_o, образовавшихся из узкополосных помех, на выходе блока 8 значительно превышают амплитуду радиоимпульсов полезного сигнала.

С выхода блока 8 радиоимпульсы сигнала и радиоимпульсы, образовавшиеся из узкополосных помех, поступают на блок 9, где осуществляется бланкирование радиоимпульсов, амплитуды которых значительно превышают ожидаемый уровень полезного сигнала. Бланкирование осуществляется за счет запирания тракта на время, в течение которого напряжение на входе блока 9 превышает пороговое значение.

С выхода блока 9 последовательность радиоимпульсов, из которой исключены радиоимпульсы, обусловленные воздействием мощных узкополосных помех, подаются на первый, сигнальный, вход блока 10, на второй, опорный, вход которого поступает через блок 19 опорный сигнал, формируемый блоком 6. Программа перестройки по частоте блока 6 определяется кодовой последовательностью, формируемой блоком 5, которая подается в параллельном коде с n выходов блока 5 на n управляющие входы блока 6.

Результат перемножения (смешивания) радиоимпульсов входного сигнала с опорным сигналом с выхода блока 10 подается на вход блока 11, где фильтруется на суммарной частоте в блоке 11, полоса пропускания которого равна полосе частот, занимаемой входным сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. На выходе блока 11 выделяется оценка сигнала - восстановленный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, из которого исключены радиоимпульсы, пораженные мощными узкополосными помехами. Оценка сигнала с выхода блока 11 через блок 12 подается на второй вход блока 13, где компенсирует сигнал во входной смеси, поступающей на первый, сигнальный вход блока 13 с выхода блока 1 через блок 17.

Величина задержки блока 17 подбирается в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалось выравнивание по времени прихода сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и его оценки на входах блока 13.

Коэффициент передачи блока 12 подбирается в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалось выравнивание амплитуд входного сигнала и его оценки таким образом, чтобы обеспечивалась эффективная компенсация сигнала на выходе блока 13.

За счет вычитания в блоке 13 из входной смеси оценки сигнала на его выходе формируется оценка узкополосных помех, которая через блоки 14 и 15 подается на второй вход блока 16, на первый вход которого через блоки 1 и 18 подается входная смесь. Одновременно входная смесь с выхода блока 18 подается на первый, сигнальный вход блока 15.

В блоке 14 за счет ограничения осуществляется нормирование уровней оценок узкополосных помех, подаваемых на второй, опорный вход блока 15, что необходимо для обеспечения постоянства его коэффициента передачи при изменении уровней узкополосных помех на входе устройства.

Одновременно за счет ограничения в блоке 14 осуществляется подавление узкополосными помехами (выделенными на выходе блока 13), нескомпенсированных в блоке 13 радиоимпульсов сигнала, соответствующих тем радиоимпульсам сигнала, которые были отрежектированы.

Таким образом на второй, опорный вход блока 15 подается нормированная по уровню оценка узкополосных помех, а на первый, сигнальный его вход подается входная смесь. На выход блока 15 проходят только узкополосные помехи, так как только они подаются на его второй, опорный вход, при этом, их фазы и амплитуды совпадают с фазами и амплитудами соответствующих помех входной смеси, подаваемых на его первый, сигнальный вход, то есть, блок 15 обеспечивает автоматическую подстройку амплитуд и фаз оценки помех под амплитуды и фазы соответствующих помех во входной смеси.

С выхода блока 16 сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, очищенный от узкополосных помех, подается на первый, сигнальный вход блока 2, на второй, опорный вход которого подается опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты от блока 6 через последовательно соединенные блоки 19 и 20. В блоке 2 за счет перемножения (смешивания) входного и опорного сигналов осуществляется свертка входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты в последовательность радиоимпульсов, которая на промежуточной частоте фильтруется блоком 3 и демодулируется блоком 4, с выхода которого подается на выход устройства.

Блок 15 может быть выполнен так, как это представлено в монографии В.М. Свистова "Радиолокационные сигналы и их обработка", М., "Сов. радио", 1977 г., стр. 123.

Блок 17 обеспечивает выравнивание по времени прихода сигнала и его оценки на входах блока 13.

Блок 18 обеспечивает выранивание время прихода узкополосных помех и их оценки на входах блока 16.

Блоки 19 и 20 обеспечивают синхронность входного и опорного сигналов на входах блоков 7 и 2 соответственно.

Величины задержек блоков 18, 17, 19, 20 подбираются в процессе настройки устройства.

Блок 7 может быть выполнен так, как это указано в монографии "Системы подвижной радиосвязи". /Под редакцией И.М. Пышкина. Москва, "Радио и связь", 1986 г., стр.190, рис. 4.34.

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Технический результат - повышение помехоустойчивости к узкополосным помехам. В устройстве приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты за счет введения второго, третьего и четвертого полосовых фильтров, второго и третьего перемножителей, блока бланкирования импульсных помех, аттенюатора, первого и второго вычитателя, ограничителя, синхронно-фазового фильтра и первого, второго, третьего и четвертого элементов задержки достигается формирование оценки узкополосных помех с последующей их компенсацией с использованием полученной оценки, в результате чего информационные символы, передаваемые на частотах, пораженных узкополосными помехами, не искажаются. 2 ил.

Устройство для приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, содержащее первый полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, генератор псевдослучайного кода, n выходов которого соединены с n управляющими входами перестраиваемого синтезатора частот, а также последовательно соединенные первый перемножитель, второй полосовой фильтр и демодулятор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные второй перемножитель, третий полосовой фильтр, блок бланкирования импульсных помех, третий перемножитель, четвертый полосовой фильтр и аттенюатор, последовательно соединенные первый элемент задержки, первый вычитатель, ограничитель, синхронно-фазовый фильтр и второй вычитатель, выход которого соединен с первым сигнальным входом первого перемножителя, последовательно соединенные третий элемент задержки, вход которого соединен с выходом перестраиваемого синтезатора частот и с вторым опорным входом второго перемножителя, и четвертый элемент задержки, вход которого также соединен с вторым опорным входом третьего перемножителя, а выход четвертого элемента задержки соединен с вторым опорным входом первого перемножителя, введен второй элемент задержки, выход которого соединен с первым входом второго вычитателя и с первым сигнальным входом синхронно-фазового фильтра, при этом выход аттенюатора соединен с вторым опорным входом первого вычитателя, кроме того, выход первого полосового фильтра соединен с первым сигнальным входом второго перемножителя и с первыми входами первого и второго элементов задержки.