УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА МОДУЛИРОВАННЫХ ПО ФАЗЕ И ЧАСТОТЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, ОБОРУДОВАННЫХ БЛОКИРАТОРАМИ РАДИОЛИНИЙ УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВОМ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке широкополосных радиостанций и систем передачи данных, устанавливаемых на подвижных объектах, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом.

Известно устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов [А.с. СССР №684750, 7МПК Н04В 7/165, 1979 г.; H04J 1/20, заявка Японии №49-25043, Н04В, 1974 г.], которые содержат на передающей стороне - синхронизатор, выходы которого через соответствующие коммутаторы подключены к входам фазового частотного модулятора, и выходной согласующий блок, при этом на вторые входы коммутаторов поданы информационные сигналы, на приемной стороне - линейный согласующий блок, выход которого подключен к входу блока задержки и к входам полосовых фильтров, выходы которых через соответствующие амплитудные детекторы подключены к входам детектора максимального сигнала, выходы которого через интеграторы соединены с входами триггера, а также частотный модулятор и блок формирования опорного сигнала, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, причем выход соответствующего интегратора соединен с входом частотного модулятора.

Данные устройства имеют невысокую помехоустойчивость и не могут быть использованы в качестве средства передачи информации между объектами, оборудованными блокираторами радиолиний управления взрывом.

Известно устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов [Пат. РФ №2228576, 7МПК Н04В 7/00, 10.05.2004], содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные синхронизатор, первый коммутатор, фазовый модулятор, первый смеситель, ко второму входу которого подключен выход частотного модулятора, состоящего из двух ключей, выходы которых являются выходом частотного модулятора, первый полосовой фильтр, второй смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, причем второй вход второго смесителя через последовательно соединенные первый линейный частотно-модулированный гетеродин, первый блок «ИЛИ», первый делитель частоты и первый блок «И» подключен ко второму входу второго ключа и через первый синтезатор частот - ко вторым входам фазового модулятора и первого ключа, первый вход которого соединен с первым входом второго ключа и выходом второго коммутатора, первый вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора, а второй вход - через последовательно соединенные второй блок «ИЛИ» и второй блок «И» подключен ко второму входу передающей стороны, являющемуся информационным входом устройства, при этом первый вход второго блока «И» соединен со вторым входом первого блока «И», первым выходом блока управления и первым входом третьего блока «И», второй вход которого подключен к третьему входу передающей стороны, являющемуся информационным входом устройства, а выход через третий блок «ИЛИ» соединен со вторым входом первого коммутатора, причем второй вход третьего блока «ИЛИ» через последовательно соединенные блок «И-НЕ», второй выход которого подключен ко второму входу второго блока «ИЛИ», и первый согласованный фильтр соединен со вторым входом первого блока «ИЛИ» и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к первому входу передающей стороны, являющемуся входом управляющего сигнала устройства, а второй выход блока управления соединен со вторыми входами блока «И-НЕ» и четвертого блока «И», первый вход которого через второй делитель частоты подключен ко второму выходу синтезатора частот, первому входу первого линейного частотно-модулированного гетеродина и выходу первого опорного генератора, а выход четвертого блока «И» через генератор кодов соединен с первым согласованным фильтром, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, вход которого является входом приемной стороны, третий смеситель, второй полосовой фильтр, блок задержки, четвертый смеситель, ко второму входу которого подключен выход частотного модулятора, состоящего из двух ключей, выходы которых являются выходом частотного модулятора, и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к первому входу фазового детектора и через блок формирования опорного сигнала соединен со вторым входом фазового детектора, выход которого является выходом приемной стороны, причем первый выход блока формирования опорного сигнала через второй синтезатор частот подключен к первым входам третьего и четвертого ключей, а также содержит два полосовых фильтра, входы которых подключены к входу блока задержки, а выходы через соответствующие амплитудные детекторы соединены с соответствующими входами детектора максимального сигнала, выходы которого через соответствующие интеграторы подключены ко вторым входам ключей частотного модулятора и соответствующим входам третьего триггера, выход которого через последовательно соединенные седьмой блок «И», второй согласованный фильтр, второй триггер, шестой блок «И», выход которого подключен ко второму входу второго триггера, первый триггер, формирователь импульсов, четвертый блок «ИЛИ» и второй линейный частотно-модулированный гетеродин подключен ко второму входу третьего смесителя, причем второй вход второго линейного частотно-модулированного гетеродина соединен со вторым входом шестого блока «И» и выходом второго опорного генератора, выход которого через последовательно соединенные пятый блок «И» и третий делитель частоты подключен ко второму входу четвертого блока «ИЛИ», а соответствующие выходы первого триггера соединены с соответствующими входами пятого и седьмого блоков «И».

При размещении известного устройства на подвижных объектах, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, при их включении на излучение прицельной помехи на частоте приемной стороны возможна перегрузка линейного согласующего блока и нарушение функционирования приемной стороны.

Недостатком данного устройства являются низкая помехоустойчивость в условиях прицельных помех при размещении его на подвижных объектах, оборудованных передатчиками помех радиолиниям управления взрывом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте широкополосных сигналов [Пат. РФ №2262802, Н04В 7/165, 20.10.2005], принятое за прототип.

Устройство-прототип содержит на передающей стороне - последовательно соединенные первый коммутатор, линейный частотно-модулированный генератор, первый полосовой фильтр, первый смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, а также последовательно соединенные первый синтезатор частот, синхронизатор и второй коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора, первый вход которого подключен к первому входу передающей стороны, являющемуся информационным входом устройства, второй вход передающей стороны является управляющим входом устройства и соединен со вторым входом линейного частотно-модулированного генератора, второй выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, а третий и четвертый входы линейного частотно-модулированного генератора соединены соответственно с выходом синхронизатора и первым выходом первого синтезатора частоты, второй выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, при этом синхронизатор выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов, вход которого подключен к входу синхронизатора и инвертора, выход которого соединен с выходом синхронизатора, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, вход которого является входом приемной стороны, второй смеситель, второй полосовой фильтр, дисперсионный фильтр сжатия, ключ, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, интегратор, мультиплексор, первый триггер, блок «ИЛИ», блок «И», делитель частоты, блок формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, и второй триггер, выход которого является выходом приемной стороны, а также второй синтезатор частот, выход которого подключен ко вторым входам блока «И» и блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, третий вход которого соединен с выходом интегратора, а второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов подключены соответственно ко вторым и третьим входами мультиплексора, вторым входам делителя частоты, блока «ИЛИ» и второго триггера, при этом выход делителя частоты соединен также со вторым входом первого триггера, второй выход которого подключен ко второму управляющему входу ключа.

При размещении устройства-прототипа на подвижных объектах, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, при их включении на излучение прицельной помехи на частоте приемной стороны из-за невысокого динамического диапазона дисперсионного фильтра сжатия возможна его перегрузка и нарушение режимов внешней синхронизации и приема информационных сигналов.

Таким образом, недостатком прототипа являются низкая помехоустойчивость в условиях прицельных помех при размещении его на подвижных объектах, оборудованных передатчиками помех радиолиниям управления взрывом.

Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости устройства для передачи и приема модулированных по фазе и частоте широкополосных сигналов при его размещении на подвижных объектах, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, достигаемое за счет снижения уровня спектральной плотности мощности прицельной помехи, поступающей на вход приемника путем совмещения неполной корреляционной обработки с согласованной фильтрацией, а также управляемой временной селекцией сжатых по времени видеоимпульсов.

Указанный результат достигается за счет того, что в устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте широкополосных сигналов для подвижных объектов, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные первый коммутатор, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор, первый полосовой фильтр, первый смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, а также последовательно соединенные первый синтезатор частот, синхронизатор и второй коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора, первый вход которого подключен к первому входу передающей стороны, являющемуся информационным входом, второй вход передающей стороны является управляющим входом и соединен со вторым входом линейного частотно-модулированного генератора, второй выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, а третий и четвертый входы линейного частотно-модулированного генератора соединены соответственно с выходом синхронизатора и первым выходом первого синтезатора частот, второй выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, при этом синхронизатор выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов и инвертора, выход которого соединен с выходом синхронизатора, а вход формирователя импульсов подключен к входу синхронизатора, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, второй смеситель, второй полосовой фильтр, дисперсионный фильтр сжатия, ключ, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, интегратор, мультиплексор, второй триггер, блок «ИЛИ», блок «И», делитель частоты и блок формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам первого триггера, выход которого является информационным выходом приемной стороны, а также второй синтезатор частот, первый выход которого подключен ко вторым входам блока «И» и блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, третий вход которого соединен с выходом интегратора, а третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов подключены соответственно ко второму и третьему входам мультиплексора, вторым входам блока «ИЛИ» и делителя частоты, выход которого соединен со вторым входом второго триггера, второй выход которого подключен ко второму управляющему входу ключа, согласно изобретению введены на приемной стороне последовательно соединенные второй блок «И» и линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, второй вход ЛЧМ гетеродина подключен ко второму выходу второго синтезатора частот, при этом первый вход второго блока «И» соединен с седьмым выходом блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, являющемуся также вторым управляющим выходом приемной стороны, а второй вход второго блока «И» соединен с четвертым выходом блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, кроме того, вход линейного согласующего блока является входом приемной стороны.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известно устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов, установленное на подвижном объекте, оборудованном блокиратором радиолиний управления взрывом, обеспечивающее прием информации с другого подвижного объекта, оборудованного передатчиком помех, за счет снижения уровня спектральной плотности мощности прицельной помехи, поступающей на вход приемника, достигаемого путем совмещения неполной корреляционной обработки с согласованной фильтрацией, а также управляемой временной селекцией сжатых по времени информационных видеоимпульсов.

В предлагаемом устройстве для снижения спектральной плотности мощности прицельной помехи на входе дисперсионного фильтра сжатия введена неполная корреляционная обработка принимаемых сигналов, поступающих на вход приемной стороны. Для ее реализации на приемной стороне введен линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин, с выхода которого на второй вход второго смесителя поступает ЛЧМ сигнал вида:

где ω₀ - центральная угловая частота гетеродинного ЛЧМ сигнала;

- скорость перестройки угловой частоты сигнала гетеродина;

μ_s - скорость перестройки угловой частоты пилот-сигнала (информационного сигнала);

Δμ - приращение скорости перестройки угловой частоты;

τ_И - длительность гетеродинного ЛЧМ сигнала.

Вид закона перестройки угловой частоты первого гетеродина приведен на фиг.3.

Предположим, что на первый вход второго смесителя поступают пилот-сигнала в виде последовательности ЛЧМ импульсов вида:

где - центральная угловая частота пилот-сигнала,

и прицельной помехи:

где ω_ППО - центральная угловая частота прицельной помехи;

α(t)=A_м sin Ω_мt+θ - ширина спектра прицельной помехи;

N=1, 2, 3, 4,....

Законы изменения частоты пилот-сигнала (сплошная линия) и прицельной помехи (штриховая линия) приведены на фиг.4.

На выходе второго смесителя прицельная помеха изменяет ширину спектра на величину становится не только заградительной но и импульсной, с длительностью, равной длительности ЛЧМ гетеродина. Увеличение ширины спектра помехи приведет соответственно к уменьшению ее спектральной плотности мощности

Новое значение спектральной плотности мощности помехи на выходе второго смесителя найдем из выражения:

где - коэффициент ослабления;

- ширина амплитудно-частотного спектра помехи на входе второго смесителя;

- ширина амплитудно-частотного спектра помехи на выходе второго смесителя.

С выхода смесителя преобразованные на первую промежуточную частоту пилот-сигнал (2) и помеха (3) поступают на второй полосовой фильтр с полосой пропускания (см. фиг.5). На выходе второго полосового фильтра помеха приобретает вид импульсной последовательности длительностью и периодом повторения Т_П (см. фиг.6). Так как амплитудно-частотная характеристика второго полосового фильтра согласована только с амплитудно-частотным спектром пилот-сигнала то мощность помехи на выходе второго полосового фильтра имеет вид:

Из отношения мощностей прицельной помехи на выходе второго полосового фильтра (5) и входе второго смесителя (4) найдем качественную оценку предлагаемого устройства (γ), то есть потери прицельной помехи, обусловленные введенным дополнительным корреляционным преобразованием принимаемых сигналов. Предположим, что ширина спектра прицельной помехи (3) на входе второго смесителя равна ширине спектра пилот-сигнала а Δω_ПФ3.2=Δω_С, тогда:

Таким образом, введение дополнительного преобразования по частоте и спектру обеспечивает снижение мощности прицельной помехи на входе дисперсионного фильтра сжатия для случая, когда ширина спектра помехи соизмерима с шириной спектра сигнала, не менее чем в 3 раза.

На фиг.1 приведена структурная схема передающей и приемной сторон предлагаемого устройства.

На фиг.2 приведена структурная схема блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделение информационных сигналов.

На фиг.3-8 приведены эпюры, поясняющие работу передающей и приемной сторон предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит на передающей стороне (фиг.1) - первый 1.1 и второй 1.2 коммутаторы, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор 2, первый полосовой фильтр 3.1, первый смеситель 4.1, выходной согласующий блок 5, первый синтезатор 6.1 частот, синхронизатор 7, состоящий из формирователя 8 импульсов и инвертора 9, на приемной стороне - линейный согласующий блок 10, второй смеситель 4.2, второй полосовой фильтр 3.2, дисперсионный фильтр 11 сжатия, ключ 12, усилитель 13 промежуточной частоты, амплитудный детектор 14, интегратор 15, мультиплексор 16, второй триггер 17.2, блок 18 «ИЛИ», первый блок 19.1 «И», делитель 20 частоты, блок 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, первый триггер 17.1, второй синтезатор 6.2 частот, второй блок 19.2 «И» и линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин 22.

На передающей стороне - первый вход первого коммутатора 1.1 соединен с первым (информационным) входом передающей стороны, а его выход через последовательно соединенные линейный частотно-модулированный генератор 2, первый полосовой фильтр 3.1 и первый смеситель 4.1 подключен к входу выходного согласующего блока 5, выход которого является выходом передающей стороны. При этом второй вход первого смесителя 4.1 соединен со вторым выходом синтезатора 6.1 частот, первый выход которого подключен к четвертому входу линейного частотно-модулированного генератора 2 и входу синхронизатора 7, состоящему из последовательно соединенных формирователя 8 импульсов и инвертора 9, выход которого соединен с выходом синхронизатора 7, вход которого подключен к входу формирователя 8 импульсов. Кроме того, выход синхронизатора 7 подключен к третьему входу линейного частотно-модулированного генератора 2 и через второй коммутатор 1.2 соединен со вторым входом первого коммутатора 1.1, причем второй вход второго коммутатора 1.2 подключен ко второму выходу линейного частотно-модулированного генератора 2, второй вход которого соединен со вторым (управляющим) входом передающей стороны. На приемной стороне - линейный согласующий блок 10, вход которого подключен к входу приемной стороны, а его выход через последовательно соединенные второй смеситель 4.2, второй полосовой фильтр 3.2, дисперсионный фильтр сжатия 11, ключ 12, усилитель 13 промежуточной частоты, амплитудный детектор 14, интегратор 15, мультиплексор 16, второй триггер 17.2, блок 18 «ИЛИ», первый блок 19.1 «И» и делитель 20 частоты подключен к первому входу блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера 17.1, выход которого является первым (информационным) выходом приемной стороны, а также последовательно соединенные второй синтезатор 6.2 частот и линейный частотно-модулированный гетеродин 22, выход которого подключен ко второму входу второго смесителя 4.2, причем первый выход второго синтезатора 6.2 частот соединен со вторыми входами первого блока 19.1 «И» и блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам мультиплексора 16, первый вход которого соединен с третьим входом блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, пятый и шестой выходы которого подключены соответственно ко вторым входам блока 18 «ИЛИ» и делителя 20 частоты, выход которого соединен со вторым входом второго триггера 17.2, второй выход которого подключен ко второму входу ключа 12, причем седьмой выход блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов является вторым (управляющим) выходом приемной стороны, и через второй блок 19.2 «И» соединен с первым входом линейного частотно-модулированного гетеродина 22, при этом второй вход второго блока 19.2 «И» подключен к четвертому выходу блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов.

Блок 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов выполнен согласно схеме, приведенной на фиг.2, на которой обозначено:

211.1, 211.2, 211.3 и 211.4 - первый, второй, третий и четвертый блоки «И»;

212.1, 212.2, и 212.3 - первый, второй и третий делители частоты;

213.1, 213.2, 213.3 и 213.4 - первый, второй, третий и четвертый триггеры;

214.1 и 214.2 - первый и второй блоки «ИЛИ».

Блок 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов содержит последовательно соединенные первый блок 211.1 «И», первый делитель 212.1 частоты и первый триггер 213.1, первый вход которого подключен к первому входу блока 21, а выход первого триггера 213.1 соединен с первыми входами первого 211.1 и второго 211.2 блоков «И», выход последнего является первым выходом блока 21. Второй вход первого блока 211.1 «И» подключен ко вторым входам блока 21 и третьего блока 211.3 «И», выход которого через последовательно соединенные второй делитель 212.2 частоты и второй триггер 213.2 подключен к первым входам третьего 211.3 и четвертого 211.4 блоков «И», выход которого является вторым выходом блока 21, причем второй вход четвертого блока 211.4 «И» соединен со вторым входом второго блока 211.2 «И» и третьим входом блока 21, а выходы второго 211.2 и четвертого 211.4 блоков «И» подключены соответственно к первому и второму входам первого блока 214.1 «ИЛИ», выход которого через третий делитель 212.3 частоты соединен с шестым выходом блока 21 и через четвертый триггер 213.4 подключен к четвертому выходу блока 21, причем первый вход четвертого триггера 213.4 соединен с первым входом блока 21. Кроме того, выход третьего делителя 212.3 частоты через последовательно соединенные второй блок 214.2 «ИЛИ» и третий триггер 213.3 подключен к пятому выходу блока 21, при этом первый вход второго блока 214.2 «ИЛИ» соединен с выходом второго делителя 212.2 частоты и третьим выходом блока 21. Первый вход третьего триггера 213.3 подключен к выходу первого делителя 212.1 частоты, первому входу второго триггера 213.2 и седьмому выходу блока 21, являющемуся управляющим выходом приемной стороны.

Линейный частотно-модулированный генератор 2 выполнен согласно схеме, приведенной в Пат. РФ №2262802, 7МПК Н04В 7/165, 20.10.2005, см. фиг.2.

Первый и второй полосовые фильтры 3.1 и 3.2 могут быть реализованы, например, по схеме фильтра сосредоточенной селекции [Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: «Сов. Радио», 1977. - 448 с., ил., стр.130, фиг.3.13].

Первый и второй смесители 4.1 и 4.2 представляют собой, например, диодный преобразователь частоты, выполненный, например, по балансной схеме [М.С.Шумилин, В.Б.Козырев, В.А.Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.: ил., стр.178, фиг.2.77].

Первый и второй синтезаторы 6.1 и 6.2 частот состоят, например, из опорного генератора, выполненного, например, на микросхеме серии КР1533ЛН2 по схеме (В.Н.Вениаминов, О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко. Микросхемы и их применение: Справ. пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 240 с., стр.210, фиг.7.10, д], выход которой через первый выход синтезатора 6.1 (6.2) соединен соответственно с четвертым входом ЛЧМ генератора 2 и синхронизатором 4 (первым входом блока 19 «И» и вторым входом блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов), а также подключен к фазовому детектору, входящему в состав схемы ФАПЧ с умножением в N раз [Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М., 1987. - 320 с.: ил., см. стр.183, рис 4.18, б], где N - коэффициент умножения опорного сигнала при формировании напряжения гетеродина для передающей стороны и опорного сигнала для линейного частотно-модулированного гетеродина 22, а выход ФАПЧ является вторым выходом первого (второго) синтезатора 6.1 (6.2) частот.

Дисперсионный фильтр 11 сжатия представляет собой, например, ультразвуковое устройство типа дифракционная решетка [Ч.КУК, М.БЕРНФЕЛЬД. Радиолокационные сигналы. Теория и применение. Перевод с английского под редакцией B.C.КЕЛЬЗОНА. М., «Сов. радио», 1971, фиг.13.23, стр.498].

Ключ 12 может быть реализован, например, на микросхеме серии 282КТ2 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., стр.193, 222]

Блоки 19, 211.1...211.4 «И», коммутаторы 1.1 (1.2) и инвертор 9, а также блоки 18, 214.1 и 214.2 «ИЛИ» могут быть реализованы, например, на микросхемах серии 1533ЛИ1, 1533ЛН1 и 1533ЛЛ1 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., стр.12, 13, 17 и 74, 75].

Мультиплексор 16 может быть выполнен, например, на микросхеме серии КР1533КП11А [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., стр.44, 88].

Триггеры 17.1, 17.2, 213.1...213.4 могут быть реализованы, например, на микросхемах серии 1533ТМ2 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., стр.35, 82].

Делители частоты 20, 212.1...212,3, формирователь импульсов 23 могут быть выполнены, например, на микросхемах серии КС193ИЕ7А и КР1533ИЕ7 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 2000 г. - 375 с.: ил., стр.22, 80] соответственно.

ЛЧМ гетеродин 25 представляет собой, например, схему, состоящую из генератора с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) [Проектирование радиолокационных приемных устройств: Учеб. Пособие для радиотехнических специалистов вузов / А.П.Голубков, А.П.Лукошкин и др.: Под ред. М.А.Соколова. - М.: Высшая школа, 1984. - 335 с., стр.176, рис.6.28] и цифрового синтезатора ЛЧМ сигнала [Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников В.С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. - М.: Радио и связь, 1983. - 192 с., ил., стр.55, рис.4. 12]. ФАПЧ обеспечивает точную подстройку частоты генератора на частоту эталонного ЛЧМ сигнала, формируемого цифровым синтезатором, и снижение уровня шумов в сигнале ЛЧМ гетеродине 25.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На передающей стороне (фиг.1) в исходном состоянии первый синтезатор 6.1 частот формирует напряжение гетеродина с постоянной частотой для преобразования выходного сигнала ЛЧМ генератора 2 на частоту излучения, а также опорный сигнал тактовой частоты f_Т для синхронизатора 7 и ЛЧМ генератора 2. С выхода синхронизатора 7 на первый вход второго коммутатора 1.2 и на четвертый вход ЛЧМ генератора 2 поступает непрерывная последовательность импульсов положительной полярности с длительностью, равной длительности ЛЧМ сигнала.

Сигнал логического «0», поступающий с управляющего входа передающей стороны на второй вход ЛЧМ генератора 2, запрещает прохождение информационного сигнала с первого входа передающей стороны на первый вход ЛЧМ генератора 2 и формирование ЛЧМ сигнала.

ЛЧМ генератор 2 находится в режиме ожидания. Передающая сторона готова к передаче информационных сигналов.

На приемной стороне в исходном состоянии ЛЧМ гетеродин 25 формирует напряжение гетеродина на фиксированной частоте вида

где - центральные частоты напряжения гетеродина и сигнала (см. фиг.6, интервал времени τ_И - 0).

На обоих выходах второго синтезатора 6.2 частот формируется опорный сигнал тактовой частоты f_Т, который поступает:

- на первый вход ЛЧМ гетеродина 25;

- на вторые входы блока 19 "И", и блока 21 формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов.

Сигнал логической «1» со второго (инверсного) выхода второго триггера 17.2 поступает на второй вход ключа 12 для разрешения прохождения сжатых информационных сигналов на вход усилителя 13 промежуточной частоты.

Сигнал логического «0» с первого (прямого) выхода второго триггера 17.S, через блок 18 «ИЛИ», поступает на второй вход блока 19 «И» для запрета прохождения опорного сигнала на первый вход делителя 20 частоты.

Сигнал логического «0» с первых (прямых) выходов первого и второго триггеров 213.1 и 213.2 (фиг.2) поступают соответственно на первые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков 211.1, 211.2 и 211.3, 211.4 «И» для запрета прохождения как сигнала тактовой частоты на входы первого и второго делителей 212.1 и 212.2 частоты, так и сжатых информационных видеосигналов на 1 и 2 выходы блока 21.

На других выходах блока 21 формируются сигналы логического «0», которые не изменяют состояния блока 18 «ИЛИ», мультиплексора 16, делителя 20 частоты.

Выход интегратора 15 через первый вход мультиплексора 16 подключен к первому входу второго триггера 17.2.

Приемная сторона готова к приему и обработке пилот-сигнала и информационных сигналов.

Включение передающей стороны на излучение осуществляется по сигналу логической «1», поступающему со второго (управляющего) входа передающей стороны на второй вход ЛЧМ генератора 2. На первом выходе ЛЧМ генератора 2 формируется последовательность, состоящая из пилот-сигнала и информационных ЛЧМ радиоимпульсов. Подробное описание работы ЛЧМ генератора 2 приведено в Пат. Россия, №2262802 С1, 7 МПК Н04В 7/165, 20.10.2005.

Пилот-сигнал (2) с выхода ЛЧМ генератора 2 поступает на вход первого полосового фильтра 3.1. Амплитудно-частотная характеристика первого полосового фильтра 3.1 согласована с шириной спектра ЛЧМ сигнала. С выхода первого полосового фильтра 3.1 ЛЧМ сигнал поступает на первый вход первого смесителя 4.1 для преобразования на частоту излучения (см. фиг.4). С выхода первого смесителя 4.1 пилот-сигнал и информационные ЛЧМ сигналы через выходной согласующий блок 5 поступают на выход передающей стороны.

На приемной стороне пилот-сигнал через линейно-согласующий блок 10 поступает на первый вход второго смесителя 4.2. Преобразованный на промежуточную частоту пилот-сигнал поступает на вход второго полосового фильтра 3.2. Ширина спектра пилот-сигнала (информационного сигнала) на выходе второго смесителя 4.2 согласована с полосой пропускания второго полосового фильтра 3.2, то есть Δω_С=Δω_ПФ3.2. Закон изменения частоты пилот-сигнала (сплошная линия) на выходе второго полосового фильтра 3.2 приведен на фиг.5. ЛЧМ сигнал после прохождения второго полосового фильтра 3.2 поступает на вход дисперсионного фильтра 11 сжатия. Дисперсионная характеристика фильтра 11 сжатия ρ_ДФС(t) показана на фиг.6 штрихпунктирной линией.

На выходе дисперсионного фильтра 11 формируется сжатый радиоимпульс с длительностью где (см. фиг.7).

Сжатый радиоимпульс с выхода дисперсионного фильтра 11 через открытый ключ 12 поступает на вход усилителя 13 промежуточной частоты (см. фиг.8). С выхода усилителя 13 промежуточной частоты сжатый радиоимпульс пилот-сигнала поступает на вход амплитудного детектора 14. Видеосигнал с выхода амплитудного детектора 14 через последовательно соединенные интегратор 15 и мультиплексор 16 поступает на первый вход второго триггера 17.2 и изменяет его состояние на противоположное.

Второй триггер 17.2 формирует сигнал логического «0» (бланк), который со второго выхода поступает на второй вход ключа 12 и запрещает прохождение сигналов (шумов) на интервале времени между сжатыми радиоимпульсами на вход усилителя 13 промежуточной частоты. Приемная часть переходит в режим внутренней синхронизации.

Сигнал логической «1» с первого выхода второго триггера 17.2 через блок 18 «ИЛИ» поступает на второй вход первого блока 19.1 «И» и разрешает прохождение опорного сигнала на вход делителя 20 частоты. Через время, равное длительности бланка Т_БЛ=Т-2τ_сж, где Т - период повторения ЛЧМ радиоимпульсов, излучаемых передающей стороной, на выходе делителя 20 частоты появится импульс переноса, который поступает:

- на второй вход второго триггера 17.2 для открытия ключа 12;

- на первый вход блока 21 (фиг.2) для запуска первых селектирующего и управляющего импульсов [см. Пат. Россия, №2262802 С1, 7 МПК Н04В 7/165, 20.10.2005].

В блоке 21 первый и четвертый триггеры 213.1 и 213.4 изменяют свое состояние на противоположное.

На выходе первого триггера 213.1 формируется первый селектирующий импульс с длительностью который поступает на первые входы первого и второго блоков 211.1 и211.2 «И».

Он разрешает прохождение:

- опорного сигнала на вход первого делителя 212.1 частоты;

- информационного импульса (логического «0») на первый выход блока 21.

На выходе четвертого триггера 213.4 формируется первый управляющий импульс, который поступает:

- на третий вход мультиплексора 16 для подключения третьего выхода блока 21 к первому входу второго триггера 17.2;

- на первый вход второго блока «И» 19.2 в качестве сигнала разрешения для формирования ЛЧМ сигнала.

Через время, равное длительности первого селектирующего импульса (τ¹ _СИ), на выходе первого делителя 212.1 частоты появится импульс переноса, который поступает:

- через седьмой выход блока 21 на второй вход второго блока «И» 19.2 для перевода ЛЧМ гетеродина 2 в режим формирования ЛЧМ сигнала. Период повторения импульсов переноса определяет длительность ЛЧМ сигнала и равен периоду повторения ЛЧМ радиоимпульсов передающей стороны. Вид закона изменения частоты гетеродинного напряжения приведен на фиг.7, интервал времени 2τ_И-τ_И. Девиация частоты выбирается из условия а также в качестве сигнала разрешения на включение прицельной помехи. Ширина спектра помехи Δω_П на выходе второго смесителя увеличится на значение девиации частоты ЛЧМ гетеродина (1) и составит Δω_П+Δω_Г1, где Δω_Г1=2Δω_с, что приведет к снижению спектральной плотности мощности помехи;

- на второй вход первого триггера 213.1 для завершения формирования первого селектирующего импульса;

- на первый вход второго триггера 213.2 для запуска второго селектирующего импульса;

- на первый вход третьего триггера 213.3 для формирования второго управляющего импульса (для формирования Т_БЛ).

На выходе второго триггера 213.2 формируется второй селектирующий импульс с длительностью τ² _СИ [см. Пат. Россия, №2262802 С1, 7 МПК Н04В 7/165, 20.10.2005], который поступает на первые входы третьего и четвертого блоков 211.3 и 211.4 «И» для разрешения прохождения:

- опорного сигнала на вход второго делителя 212.2 частоты;

- информационного импульса (логической «1») на второй выход блока 21.

Через время, равное длительности второго селектирующего импульса (τ² _СИ), на выходе второго делителя 212.2 частоты появится импульс переноса, который поступает:

- на второй вход второго триггера 213.2 для завершения формирования второго селектирующего импульса;

- на третий выход блока 21 для изменения состояния второго триггера 17.2 на противоположное (отключения ключа 12);

- на первый вход второго блока 214.2 «ИЛИ».

Импульс переноса с выхода второго блока 214.2 «ИЛИ» поступает на второй вход третьего триггера 213.3 для завершения формирования второго управляющего импульса.

Информационные импульсы с первого и второго выходов блока 21 раздельно во времени поступают на соответствующие входы первого триггера 17.1.

Таким образом, общая продолжительность временной селекции информационных сигналов может быть найдена из выражения τ=τ¹ _СИ+τ² _СИ.

На выходе первого триггера 17.1 формируется информационный сигнал, который поступает на первый выход приемной стороны.

На передающей стороне через время, равное длительности передаваемого сообщения Т_С [Пат. Россия, №2262802 С1, 7 МПК Н04В 7/165, 20.10.2005, см. выражение (8)], формируется второй пилот-сигнал (2). Такой режим работы передающей стороны выбирается из условия обеспечения устойчивого приема информационных сигналов на приемной стороне.

В то же время на приемной стороне третий делитель 212.3 частоты осуществляет подсчет принятых информационных символов (видеоимпульсов на выходах второго и четвертого блоков 211.2 и 211.4 «И»). Коэффициенты деления третьего делителя 212.3 частоты выбирается из условия обеспечения временной синхронизации. Изменение временной задержки информационных сигналов может быть вызвано как относительным отклонением частоты первого и второго синтезаторов 6.1 и 6.2 частот, так и изменением расстояния между передающей и приемной сторонами.

Через время, равное длительности принятого сообщения Т_ПРС

где Т_И - период повторения видеоимпульсов на выходе первого блока 214.1 «ИЛИ»;

М₂ - коэффициент деления, на выходе третьего делителя 212.3 частоты появится видеоимпульс, который поступит:

- на шестой выход блока 21 для обнуления делителя 20 частоты;

- на вторые входы четвертого триггера 213.4 и второго блока 214.2 «ИЛИ» для завершения формирования первого и второго управляющих импульсов.

На выходе четвертого триггера 213.4 формируется сигнал логического «0», который поступает:

- на третий вход мультиплексора 16 для подключения интегратора 15 к первому входу второго триггера 17.2;

- на второй вход второго блока 19.2 «И» в качестве сигнала запрета на формирование ЛЧМ сигнала.

Приемная часть переходит в режим внешней синхронизации (режим приема второго пилот-сигнала и возможного изменения временного положения первого и второго селектирующих импульсов).

Таким образом, введение в состав устройства для передачи и приема модулированных по фазе и частоте широкополосных сигналов для подвижных объектов, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, новых блоков и связей обеспечивает снижение мощности прицельной помехи на входе дисперсионного фильтра сжатия для случая, когда ширина спектра помехи соизмерима с шириной спектра сигнала, не менее чем в 3 раза. Это достигается за счет снижения уровня спектральной плотности мощности прицельной помехи, поступающей на вход приемной стороны, путем совмещения корреляционной обработки с согласованной фильтрацией, а также управляемой временной селекции сжатых по времени видеоимпульсов.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке широкополосных радиостанций и систем передачи данных. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости за счет снижения уровня спектральной плотности мощности прицельной помехи, поступающей на вход приемника, путем совмещения неполной корреляционной обработки с согласованной фильтрацией. Устройство содержит на передающей стороне первый коммутатор, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор, первый полосовой фильтр, первый смеситель, выходной согласующий блок, первый синтезатор частот, синхронизатор и второй коммутатор, на приемной стороне - линейный согласующий блок, второй смеситель, второй полосовой фильтр, дисперсионный фильтр сжатия, ключ, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, интегратор, мультиплексор, первый и второй триггеры, блок ИЛИ, блок И, делитель частоты, блок формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, второй синтезатор частот, второй блок И и линейный частотно-модулированный гетеродин. 8 ил.

Устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте широкополосных сигналов для подвижных объектов, оборудованных блокираторами радиолиний управления взрывом, содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные первый коммутатор, линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор, первый полосовой фильтр, первый смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, а также последовательно соединенные первый синтезатор частот, синхронизатор и второй коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора, первый вход которого подключен к первому входу передающей стороны, являющемуся информационным входом, второй вход передающей стороны является управляющим входом и соединен со вторым входом линейного частотно-модулированного генератора, второй выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, а третий и четвертый входы линейного частотно-модулированного генератора соединены соответственно с выходом синхронизатора и первым выходом первого синтезатора частот, второй выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, при этом синхронизатор выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов и инвертора, выход которого соединен с выходом синхронизатора, а вход формирователя импульсов подключен к входу синхронизатора, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, второй смеситель, второй полосовой фильтр, дисперсионный фильтр сжатия, ключ, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, интегратор, мультиплексор, второй триггер, блок "ИЛИ", блок "И", делитель частоты и блок формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, первый и второй выходы информационных импульсов которого подключены соответственно к первому и второму входам первого триггера, выход которого является информационным выходом приемной стороны, а также второй синтезатор частот, первый выход которого подключен ко вторым входам блока "И" и блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, третий вход которого соединен с выходом интегратора, а третий выход импульсов переноса, четвертый и пятый выходы управляющих импульсов и шестой выход видеоимпульсов блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов подключены соответственно ко второму и третьему входам мультиплексора, вторым входам блока "ИЛИ" и делителя частоты, выход которого соединен со вторым входом второго триггера, второй выход которого подключен ко второму управляющему входу ключа, отличающееся тем, что введены на приемной стороне последовательно соединенные второй блок "И" и линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, второй вход ЛЧМ гетеродина подключен ко второму выходу второго синтезатора частот, при этом первый вход второго блока "И" соединен с седьмым выходом импульсов переноса блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, являющемся также вторым управляющим выходом приемной стороны, а второй вход второго блока "И" соединен с четвертым выходом управляющих импульсов блока формирования селектирующих, управляющих импульсов и выделения информационных сигналов, кроме того, вход линейного согласующего блока является входом приемной стороны.