СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И СЖАТИЯ СИГНАЛА Российский патент 2004 года по МПК H04B1/64 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при радиотехнических и акустических измерениях.

Широко известный способ формирования и сжатия сигнала с импульсной модуляцией предполагает обработку сигнала, представленного в виде последовательности радиоимпульсов, равноотстоящих друг от друга [1]. При сжатии таким образом сформированного сигнала образуются боковые составляющие, наличие которых вызывает неоднозначность при производстве измерений.

Известен способ обработки импульсного сигнала, обеспечивающий подавление боковых составляющих [2]. Недостатком указанного способа является уменьшение амплитуды и расширение импульса, соответствующего центральному максимуму.

Прототипом предлагаемого изобретения выбран наиболее близкий к заявляемому способ формирования и сжатия сигнала с импульсной модуляцией, представленного в виде последовательности (пачки) импульсов, которую формируют путем смещения каждого из импульсов относительно начала последовательности на величину, варьируемую в зависимости от положения импульса в пачке, при этом в процессе обработки принятого сигнала осуществляют преобразование колебаний, задержку импульсов и сжатие сигнала путем суммирования импульсов [3].

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение алгоритма формирования и сжатия импульсного сигнала с сохранением качества обработки принятого сигнала.

Указанная задача решается тем, что, используя способ формирования и сжатия сигнала, основанный на генерации импульсов, передаваемых в виде последовательности, а также на усилении импульсного сигнала после его приема и последующей обработке импульсов, при формировании последовательности импульсов, генерацию очередного импульса, начиная с третьего, осуществляют с интервалом, отличающимся от предыдущих, например изменяют названный интервал на величину, соизмеримую с длительностью импульса, (приблизительно равную длительности импульса). Для передачи сигнала на несущей частоте осуществляют амплитудную модуляцию несущих колебаний с помощью упомянутых импульсов, генерируемых при формировании последовательности. Сжатие принятого сигнала производят путем оптимальной обработки последовательности импульсов, например осуществляют суммирование импульсов после их задержки на время

где t_n - длительность последовательности импульсов; Δ T_j - интервал между соседними импульсами; t_u - длительность импульса; i - порядковый номер импульса в последовательности; N - количество импульсов в последовательности, при этом значение Δ t₁ задают в зависимости от величины приращения указанного интервала между импульсами в процессе их генерации, например, принимают Δ t₁≥_{0 при изменении интервала на величину, приблизительно равную длительность импульса.}

Техническим результатом изобретения является осуществление возможности формирования и обработки сигнала по упрощенному алгоритму с сохранением такого же, как в известном способе, превышения амплитуды центрального максимума над боковыми составляющими, что обеспечивает упрощение схемы реализации, повышение надежности и эффективности способа.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блочная схема формирования последовательности импульсов; на фиг.2 изображена схема обработки сигнала путем сжатия пачки импульсов.

Для формирования пачки импульсов может быть использована схема, содержащая согласно фиг.1 генератор 1 импульсов (ГИ), подключенный к блоку 2 управления и соединенный с линиями задержки (ЛЗ) 3, связанными с сумматором 4, выход которого подключен к модулятору 5, на второй вход которого подается высокочастотный сигнал (напряжение несущей частоты) ~ u. Выход модулятора 5 связан с передатчиком (не показано).

Схема, обеспечивающая сжатие сигнала путем суммирования импульсов, в соответствии с фиг.2 содержит подключенный к приемнику (не показано) смеситель 6, с которым связан гетеродин 7; усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 8, соединенный с выходом смесителя 6 и подключенный к выпрямителю 9, выход которого посредством блока 10 линий задержки (ЛЗ) соединен с линейным сумматором 11, связанным с регистрирующим устройством 12.

Формирование пачки передаваемых на несущей частоте импульсов осуществляют следующим образом.

На выходе ГИ 1 по команде блока 2 управления формируется прямоугольный импульс, который подают на входы ЛЗ 3, где осуществляется задержка импульса на заданное время. Время смещения (задержки) импульса относительно начала последовательности для каждой ЛЗ различно и определяется в соответствии с равенством

где i - порядковый номер ЛЗ 3, соответствующий номеру импульса в пачке; Δ T_j - интервал между данным и предшествующим импульсом, который определяют по формуле

где s - приращение интервала. В частном случае s≈ t_u, при этом задают Δ T₁≥_{0. Смещенные импульсы с выходов ЛЗ 3 поступают на входы сумматора 4, где формируется последовательность импульсов, которые затем подают на модулятор 5, на который, помимо этого, подается высокочастотное напряжение ~ u. В результате получают сигнал с импульсной модуляцией, который затем передают. Возможно также формирование последовательности импульсов с уменьшенной к концу последовательности длительностью интервалов. При этом для определения интервала между импульсами используют вышеприведенное выражение, полагая s≈ - tu. В этом случае задают}

Обработка сигнала заключается в следующем.

Принятый на несущей частоте импульсный сигнал подают на смеситель 6, на который также подается сигнал с гетеродина 7. В результате осуществляется преобразование частоты. В процессе усиления и фильтрации колебаний в УПЧ 8 выделяют сигнал промежуточной частоты. После выпрямления в выпрямителе 9 сигнал в виде пачки видеоимпульсов подают на блок 10 ЛЗ. Если усиление сигнала осуществляется на несущей частоте, тогда необходимость в преобразовании частоты отпадает. Задержку каждого импульса осуществляют в соответствии с его временным смещением на время, определяемое в соответствии с выражением (1). Соответствующая смещению задержка импульсов достигается предварительной настройкой (подбором) ЛЗ блока 10. После задержки импульсы подают на линейный сумматор 11, где осуществляется накопление сигнала за счет суммирования импульсов. Максимальное значение полученного в результате суммирования сигнала измеряют с помощью регистрирующего устройства 12. При рациональном выборе скважности и количества импульсов в пачке боковые составляющие суммарного сигнала имеют минимальное значение. Центральный максимум, представляющий сумму всех импульсов, имеет амплитуду, в десятки раз превышающую уровень шума, образованного боковыми составляющими, благодаря чему исключается неоднозначность в измерениях.

Как показала опытная проверка на цифровых моделях, формирование сигнала в соответствии с выражением (2) и его обработка путем задержки импульсов в соответствии с выражением (1) и суммирования обеспечивают решение поставленной задачи. Подтвердилась также высокая эффективность процесса сжатия рассмотренных последовательностей независимо от способа оптимальной обработки импульсного сигнала.

Источники информации

1. Радиолокационные устройства / В.В.Васин, О.В.Власов, В.В.Григорин - Рябов и др. Под ред. В.В.Григорина-Рябова. - М.: Сов. радио, 1970, с.195-200.

2. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, с.122-123.

3. Патент RU 2154899, 7 Н 04 В 1/64, 20.08.2000 (прототип).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при радиотехнических измерениях и акустических измерениях. Технический результат заключается в осуществлении возможности формирования и обработки сигнала по упрощенному алгоритму с сохранением превышения амплитуды центрального максимума над боковыми составляющими. Способ формирования и сжатия сигнала основан на генерации импульсов, передаваемых в виде последовательности, а также на усилении принятого импульсного сигнала и его последующей обработке, при передаче сигнала генерацию очередного импульса, начиная с третьего, осуществляют с интервалом, отличающимся от предыдущих на величину, соизмеримую с длительностью импульса, сжатие принятого сигнала осуществляют путем суммирования импульсов, при этом интервал между соседними импульсами определяют как ΔТ_i+1=ΔT₁+si, где ΔТ₁ - значение первого по порядку интервала; i - порядковый номер импульса; s - приращение интервала, в частном случае равное длительности импульса. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования и сжатия сигнала, основанный на генерации импульсов, передаваемых в виде последовательности, а также на усилении принятого импульсного сигнала и его последующей обработке, отличающийся тем, что при передаче сигнала генерацию очередного импульса, начиная с третьего, осуществляют с интервалом, отличающимся от предыдущих на величину, соизмеримую с длительностью импульса, сжатие принятого сигнала осуществляют путем суммирования импульсов, при этом интервал между соседними импульсами определяют как

Δ T_i+1=Δ T₁+si,

где Δ T₁ - значение первого по порядку интервала;

i - порядковый номер импульса;

s - приращение интервала, в частном случае равное длительности импульса.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при формировании сигнала задают значение первому по порядку интервалу Δ T₁≥_{0, если величина s, определяющая приращение интервала между импульсами, положительна, и, если величина s отрицательна, задают названному параметру где N - количество импульсов в последовательности.}