Дискриминатор для синхронизации по задержке B-частотного дискретно-кодированного сигнала Российский патент 2025 года по МПК H04L7/02 

Изобретение относится к области радиотехники и связи, в частности к устройствам квазикогерентного приема дискретно-кодированных многочастотных радиосигналов, и может найти применение в информационных радиоканалах систем управления беспилотными летательными аппаратами, в частности в активных и полуактивных радиолокационных головках самонаведения крылатых и зенитных ракет, в устройствах синхронизации радиолиний телеуправления ракетами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту, является дискриминатор для синхронизации по задержке В-частотного дискретно-кодированного сигнала (см. Патент №2223607 МПК H04L 7/02), выбранный в качестве прототипа.

Известный дискриминатор содержит последовательно соединенные смеситель, первый вход которого является входом дискриминатора, первый фильтр, выход которого является выходом дискриминатора, первый управляющий элемент, перестраиваемый генератор несущей частоты, фазовращатель на 90°, первый и второй перемножители, первый сумматор, второй фильтр, второй управляющий элемент и генератор опорного сигнала, выход которого подключен ко вторым входам смесителя и первого перемножителя, а также последовательно соединенные третий перемножитель и четвертый перемножитель, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, при этом первый вход третьего перемножителя соединен с выходом генератора опорной частоты, а также содержит объединенные первыми входами с входом дискриминатора пятый и шестой перемножители, выход пятого перемножителя подключен ко второму входу второго перемножителя, а выход шестого перемножителя подключен ко второму входу четвертого перемножителя, вторые входы третьего и пятого перемножителей подключены ко входу фазовращателя на 90°, первый вход первого перемножителя соединен со вторым входом шестого перемножителя.

Устройство-прототип за счет исключения осцилляции дискриминационной характеристики в области захвата обладает высокой помехозащищенностью и точностью. Дискриминатор функционально содержит два коррелятора, на один из которых подается опережающий, а на другой задержанный опорный сигнал. Его существенным недостатком является необходимость выполнения требования высокой степени идентичности корреляторов, что представляет сложную техническую задачу. При нарушении идентичности корреляторов происходит формирование двух существенно различных корреляционных функций между принимаемым и, соответственно, опережающим или задержанным опорными сигналами, отличающихся по своим характеристикам (положение, амплитуда и длительность основного выброса корреляционной функции, величина боковых лепестков). Это приводит к изменению дискриминационной характеристики устройства и появлению систематических ошибок, а также к дополнительным потерям в отношении сигнал/шум.

Отмеченное обстоятельство является существенным недостатком прототипа.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении точности синхронизации дискриминатора путем применения одного модифицированного корреляционного канала, работающего с опережающим и задержанным опорными сигналами. При этом формирование корреляционных функций для опережающего и задержанного сигнала происходит последовательно на одних и тех же элементах дискриминатора, то есть идентичность этих функций обеспечивается автоматически.

Поставленная задача решается за счет того, что в дискриминатор для синхронизации по задержке дискретно-кодированного В-частотного сигнала, содержащий так же, как и прототип, последовательно соединенные смеситель, первый вход которого является входом дискриминатора, первый фильтр, выход которого является выходом дискриминатора, первый управляющий элемент, перестраиваемый генератор несущей частоты, фазовращатель на 90°, последовательно соединенные первый и второй перемножители, сумматор, второй фильтр, второй управляющий элемент и генератор опорного сигнала, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и вторым входом смесителя, а также третий перемножитель первый вход которого соединен с первым входом смесителя, при этом выход третьего перемножителя соединен со вторым входом второго перемножителя, в отличие от прототипа, в него введены последовательно соединенные мультивибратор, блок коммутации и инвертор, а также элемент задержки, при этом входы блока коммутации соединены соответственно с выходами перестраиваемого генератора несущей частоты и фазовращателя на 90°, причем второй выход блока коммутации соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход инвертора соединен с вторым входом первого перемножителя, а выход второго перемножителя через элемент задержки соединен с другим входом сумматора.

Сущность изобретения поясняется чертежом (см. фиг. 1), на котором представлена структурная схема предлагаемого дискриминатора.

Дискриминатор для синхронизации по задержке дискретно-кодированного В-частотного сигнала, содержащий последовательно соединенные смеситель 1, первый вход которого является входом дискриминатора, первый фильтр 2, выход которого является выходом дискриминатора, первый управляющий элемент 3, перестраиваемый генератор несущей частоты 4, фазовращатель 5 на 90°, последовательно соединенные первый 6 и второй 7 перемножители, сумматор 8, второй фильтр 9, второй управляющий элемент 10 и генератор опорного сигнала 11, выход которого соединен с первым входом первого 6 перемножителя и вторым входом смесителя 1, а также третий перемножитель 12 первый вход которого соединен с первым входом смесителя 1, при этом выход третьего перемножителя 12 соединен со вторым входом второго перемножителя 7. В отличие от прототипа в предлагаемый дискриминатор для синхронизации по задержке В-частотного дискретно-кодированного сигнала введены последовательно соединенные мультивибратор 13, блок коммутации 14 и инвертор 15, а также элемент задержки 16, при этом входы блока коммутации 14 соединены соответственно с выходами перестраиваемого генератора несущей частоты 4 и фазовращателя 5 на 90°, причем второй выход блока коммутации 14 соединен со вторым входом третьего перемножителя 8, выход инвертора 15 соединен с вторым входом первого перемножителя 6, а выход второго перемножителя 7 через элемент задержки 16 соединен с другим входом сумматора 9.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемое колебание, представляющее собой аддитивную смесь дискретно-кодированного В-частотного сигнала вида

где μ' - амплитудный множитель;

f_k и ϕ_k - соответственно частотный и фазовый код (k=1…В);

τ - неизвестная флуктуирующая задержка, и помехи (например, белого гауссова шума), поступает на первый вход смесителя 1, на второй вход которого с генератора 11 подается опорный сигнал вида

где μ' - амплитудный множитель опорного сигнала;

- оцененное значение задержки т принимаемого сигнала.

В фильтре 2 вырабатывается сигнал ошибки, который через управляющий элемент 3 (как и в прототипе) осуществляет необходимую перестройку генератора 4 по задержке.

Напряжение на выходе генератора 4 можно представить в виде

На выходе фазовращателя 5 напряжение имеет вид

Симметричный мультивибратор 13 вырабатывает прямоугольную последовательность импульсов (меандр), в соответствии со знаком которого происходит поочередное подключение входов блока коммутации 14 к определенным выходам. В зависимости от знака меандра на вход инвертора 15 подается либо сигнал от генератора несущей частоты 4, либо с фазовращателя 5. При этом на второй вход третьего перемножителя 12 подается либо сигнал с фазовращателя 5, либо от генератора несущей частоты 4. Таким образом, при поступлении с мультивибратора положительного импульса выход генератора несущей частоты 4 через блок коммутации 14 подключается ко входу инвертора 15, а выход фазовращателя 5 через блок коммутации 14 подключается ко второму входу третьего перемножителя 12. При смене знака меандра через блок коммутации 14 на вход инвертора поступает сигнал вида (4), а на второй вход третьего перемножителя - сигнал (3). Для эффективной фильтрации частота переключения блока коммутации 14 выбирается значительно большей полосы пропускания дискриминатора. Техническая реализация блока коммутации 14 хорошо известна и не вызывает трудностей (см., например, И.М. Тетельбаум, Ю.Р. Шнейдер 400 схем для АВМ-М: Энергия, 1978).

На выходах перемножителей 6 и 12 выделяются напряжения, представляющие собой соответственно косинусные и синусные u_c, u_s квадратуры колебаний ψ_on(t) и y(t).

В одном состоянии (положении) блока коммутации 14 на выходе первого перемножителя 6 выделяется напряжение:

а на выходе третьего перемножителя 12:

В другом состоянии блока коммутации 14 на выходе первого перемножителя 6 выделяется напряжение:

а на выходе третьего перемножителя 12:

Для нормального функционирования дискриминатора, напряжение, которое осуществляет следящую перестройку генератора 11, должно формироваться из оцененных и опорных (u_c, u_s) квадратурных составляющих колебаний в соответствии с известным выражением

Введение инвертора 15 обеспечивает формирование напряжения с помощью сумматора 8 с двумя суммирующими входами, на один из которых подается напряжение с выхода второго перемножителя 7, а на второй - через элемент задержки 16, время задержки которого выбрано равным длительности импульса, формируемого мультивибратором 13. При таком построении становится безразлично, на какой вход сумматора подан опережающий, а на какой задержанный сигнал, и отпадает необходимость в выходных управляемых коммутаторах и запоминающих устройствах.

Напряжение на выходе сумматора 8 вида (9) поступает на фильтр 9.

Как и в прототипе фильтр 9 выполнен в виде интегрирующего усилителя и напряжение на его выходе имеет вид

т.е. прямо пропорционально производной от огибающей функции автокорреляции ψ_on(t).

Напряжением u₉ через управляющий элемент 10 осуществляется следящая перестройка генератора 11.

Технический результат от использования предлагаемого дискриминатора для синхронизации по задержке В-частотного дискретно-кодированного сигнала заключается, в отличие от прототипа, в повышении точности синхронизации дискриминатора путем применения одного модифицированного корреляционного канала, работающего с опережающим и задержанным опорными сигналами.

Анализ результатов проведенного математического моделирования показал, что для типовых условий функционирования повышение точности синхронизации, достигаемое применением заявляемого устройства, по сравнению с устройством-прототипом, составляет 15…42%.

Все вновь вводимые элементы широко известны, используются в устройствах радиолокации и связи, описаны в литературе и их практическая реализация не вызывает трудностей.

Изобретение относится к области радиотехники и связи, в частности к устройствам квазикогерентного приема дискретно-кодированных многочастотных радиосигналов. Технический результат - повышение точности синхронизации дискриминатора путем применения одного модифицированного корреляционного канала, работающего с опережающим и задержанным опорными сигналами. Такой результат обеспечивается за счет того, что в дискриминатор для синхронизации по задержке дискретно-кодированного В-частотного сигнала дополнительно введены последовательно соединенные мультивибратор, блок коммутации и инвертор, а также элемент задержки, при этом входы блока коммутации соединены соответственно с выходами перестраиваемого генератора несущей частоты и фазовращателя на 90°, причем второй выход блока коммутации соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход инвертора соединен с вторым входом первого перемножителя, а выход второго перемножителя через элемент задержки соединен с другим входом сумматора. 1 ил.

Дискриминатор для синхронизации по задержке дискретно-кодированного В-частотного сигнала, содержащий последовательно соединенные смеситель, первый вход которого является входом дискриминатора, первый фильтр, выход которого является выходом дискриминатора, первый управляющий элемент, перестраиваемый генератор несущей частоты, фазовращатель на 90°, последовательно соединенные первый и второй перемножители, сумматор, второй фильтр, второй управляющий элемент и генератор опорного сигнала, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и вторым входом смесителя, а также третий перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом смесителя, при этом выход третьего перемножителя соединен со вторым входом второго перемножителя, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные мультивибратор, блок коммутации и инвертор, а также элемент задержки, при этом входы блока коммутации соединены соответственно с выходами перестраиваемого генератора несущей частоты и фазовращателя на 90°, причем второй выход блока коммутации соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход инвертора соединен с вторым входом первого перемножителя, а выход второго перемножителя через элемент задержки соединен с другим входом сумматора.