Устройство для разнесенного приема телеграфных сигналов Советский патент 1987 года по МПК H04B7/02 

1292

тельный приемный блок II, фазовращатель 12, блок определения разности сигналов 13, блок демодуляции 14 и

,измеритель временных искажений 15. На первом этапе происходит компенса- . ция сосредоточенных помех в каждом канале разнесения с помощью адаптивного модуля, представляющего собой пару близко расположенных антенн и осуществляющего регулировку фаз в антеннах основного и дополнительного

приемных блоков 8, 1I и вычитание помеховой компоненты в блоке опреде

Изобретение относится к радиосвя- зи и может найти применение на при- емуых радиоцентрах.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных помех.

На фиг,1 изображена, структорно- электрическая схема устройства; на фиг, 2 - вехсторные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит каналы 1 разнесения, сумматор 2, блок 3 обратной связи, блок 4 прерывания программыj, мультиплексор 5 ввода, вычислитель- ный блок 6 и демультиплексор 7 вывода, причем каждый канал 1 разнесения содержит основной приемный блок 8, блок 9 фазирования, регистр 10, дополнительный приемный блок 11, фазо- вращатель 12, блок 13 определения раности сигналов, блок 14 демодуляции и измеритель 15 временных искажений.

Устройство работает следующим образом,

На первом этапе происходит компенсация сосредоточенньпс помех в каждом канале разнесения с помощью адаптивного модуля, осуществляющего, регулировку фаз в антеннах основного 8 и дополнительного 11 приемных блоков и вьтитание .помеховой компоненты в блоке 13 определения разности сигналов. Регулировка фаз происходит по критерию минимума временных искажений те- леграфных посылок, которые на приемном конце радиолинии в основном оп95.

ления разности сигналов 13, Регулировка фаз происходит по критерию минимума временных искажений .телеграфных посылок, Повьш1ение помехоустойчивости приема осуществляется на втором этапе обработки, когда осуществляется когерентное сложение сигналов с далеко разнесенных адаптивных двухантенных модулей - ослабителей сосредоточенных помех. При этом чем вьщ1е отношение сигнал/помеха, тем меньше величина временных искажений, 2 ил,

ределяются мощными сосредоточенными помехами, т,е, сигналами с отличными от полезных сигналов информационной скоростью и модуляцией. При зтом модуль работает как компенсатор сосредоточенной помехи.

Для эффективной компенсации помехи используют пару близко расположенных антенн (на расстоянии не более полуволны принимаемых колебаний) для обеспечения высокой корреляции напряжений помех на антеннах. Такое устройство (модуль) не обладает свойствами устройств для разнесения приема и поэтому не может обеспечить качественный прием в условиях замираний сигналов,

Повьшение помехоустойчивости приема в условиях замираний обеспечивается на втором этапе обработки, не котором решующую роль играет когерентное сложение сигналов с выходов далеко разнесенных между собой адаптивных двухантенных модулей - ослабителей сосредоточенных помех. Пространственный разнос между модулями выбирают на много больше длины волны принимаемых колебаний с целью обеспечения пространственной декор- реляции замираний.

На фиг,2 показаны векторные диаграммы, иллюстрирующие возможность компенсации помех в адаптивном модуле, содержащем две разнесенные на малое расстояние антенны. На первой антенне фиг,2 а) электромагнитным полем наводится ЭДС U , равная геометрической сумме напряжений сигнала

U|t и помехи и

П|

На второй антенне

тем же электромагнитным полем наводится ЭДС UR f равная геометрической сумме напряжений сигнала U. и помехи Uj , Ввиду малого .разноса, антенн амплитуды как помеховой, так и сигнальной компонент на обеих антеннах практически одинаковы. Однако ввиду разных углов падения электромагнитных волн помехи и сигнала на пару антенн углы сдвига фаз наведенных ЭДС на второй антенне относительно наведенных ЭДС на первой антенне для сигнальной и помеховой компоненты разные, т.е.Аср f (фиг,26), Используя то обстоятельстнент на обеих антеннах одинаковые, можно развернув по фазе результирующие напряжения на второй антенне 11 вычесть помеховые компоненты напряжений из результирующих напряжений RI JR, (фит-2в). При этом помеховые компоненты дадут остаток, практически равный нулю, а сигнальные компоненты дадут остаток U. , отличный от нуля. Отношение амплитуды остатка сигнала к остатку помехи многократно возрастает по сравнению с отношением амплитуды сигнальной компоненты к амплитуде помеховой компоненты на любой из пары антенн, т,е, помеха -после такой операции практически подавлена, а отношение сигнал помеха существенно возрастет.

Очищенный от помехи сигнал одного канала 1 разнесения далее когерентно складывается с остальными очищенными сигналами других каналов 1 разнесения, что дает еще более существенное повьшение помехоустойчивости -В условиях замираний сигналов,

Поворот фазы результирующего вектора требуемый угол осуществляется системой автоматического регулирования, в которой на-основании измерения некоторой величины (в данном случае величины временных искажений телеграфных посылок) дискриминатор (измеритель временных искажений) вырабатывает некоторьй сигнал,величина которЬго пропорциональна измеренной величине. Этот сигнал поступает на блоки, назначение которых так преобразовать сигнал, чтобы он управлял фазовращателем 12 с целью уменьшения измеряемой величины.

92195-4

Алгоритм управления фазой напряжения на выходе одной из антенн должен учитывать особенности зависимости функции качества Q (в данном случае временных искажений) от угловых координат, а также стабильность этой зависимости от времени.

Эксперименты показывают,.что зависимость величины временных иска- .. .жений телеграфных посылок от угло- вътх координат имеет многоэкстремаль- ный характер, а постоянная времени этой характеристики находится в диапазоне 150-200 мс,

В указанных условиях наиболее целесообразно применение алгоритма преобразования, принадлежащего к классу градиентных алгоритмов, описываемых рекуррентным соотношением

0

f5

20

X;

где X

Х- -.

Г- grad Q(X. ),

- вектор управляемых параметров, каждьш элемент которого в общем случае содержит две координаты (амплитуду и фазу); Х;, - последующее значение; Xj - предыдущее значение; Г; - квадратная матрица. Можно показать, что при соответствующем выборе матрицы Г, алгоритм обеспечивает оптимальное (в смысле нахождения экстремума функции качества) Q решение,

В условиях многоэкстремальной функции качества и ограниченного временного интервала, отведенного под постройку, целесообразно -обеспечить не нахождение глобального экстремума, а функционирование системы с качеством не ниже некоторого порогового Quo., выбираемого из конкретной помеховой обстановки.

Учитывая сказанное, можно предложить следующий рекуррентный алгоритм преобразования - приращение фазы X выполняется согласно выражению

йХ; где

-а - zign(AQ;),

а

Q; Q

УЭ

а, Qi Qy

uQ; Q; - QV.,;

a j- медленный шаг подстройки; быстрый шаг подстройки,

В каждом канале 1 разнесения сигналы и помехи на антеннах основно51292195

го 8 и дополнительного 11 приемных блоков наводят ЭДС суммы сигнала и помехи, компоненты которых из-за ных углов прихода отличаются по фазе но практически одинаковы по амплиту- 5 де ввиду малого (меньше полуволны) расстояния между антеннами. Эти ЭДС усиливаются и переносятся на промежуточную частоту основным 8 и дополнительным 11 приемными блоками,

.Сигнал промежуточной частоты с выхода дополнительного приемного i блока 15 через фазовращатель 12 нос- тупает на блок 13 определения разности сигналов, на который также поступает сигнал с выхода основного приемного блока 8.

С выхода блока 13 определения разности сигналов сигнал поступает на блок 14 демодуляции, с выхода которого демодулированный сигнал в виде телеграфных посылок поступает на измеритель 15 временных искажений ВеЛичинй. временных искажений являет- .ся параметром, по которому производится подстройка фaзoвpaD aтeля 12. Измеритель 15 временных искажений вырабатывает оценку временных искажений в восьмиразрядном двоичном коде, которьш поступает на соответствующие разрядные входы мультиплексоров 5 ввода. Одновременно с окончанием процесса оценки временных искажений измеритель 15 временных искажений вырабатывает сигнал прерывания поступающий на соответствующий вход блока 4 прерывания программы, с выхода которого сигнал требования прерывания- поступает в вычислительный блок 6, находящийся в рш1шме ожидания прерывания, Вычислительньш блок 6 по сигналу требования прерывания вызывает соответствующую программу обслуживания прерывания, которая организует мащинный цикл обращения вычислительного блока 6 к соответствующему измерителю 15 временных искажений. Принятый двоичный код обрабатывается программой обслуживания прерывания.и пересылается машинным циклом обращения вычислительного блвка 6 в соответствующий

J5

20

25

30

35

40

ет сигнал от основного приемного блока 8, Разность с выхода основного приемного блока 8 поступает на вход блока 14 демодуляции, с выхода которого демодулированный сигнал в виде телеграфных посылок поступает на измеритель 15 временных искажений, который готовит результаты измерений для следующего цикла работы по очередному прерыванию от измеритешя 15 временных искажений.

Обработка прерываний от каналов разнесения производится вычислитель- , ным блоком 6 циклически, чем осуществляется алгоритм компенсации сосредоточенной поме;хи от удовлетворительного состояния канала. В результате помен ха в кадом канале 1 разнесения оказы- вается ослабленной, Очищенные от помехи, сигналы поступают на входы блока 9 фазирования. Сигналы с выходов блока 9 фазирования поступают на сумматор 2, где когерентно складываются. Выходной сигнал 3 представляющий собой сумму прошедших через блоки 9 фазирования очищенных от помехи сигналов, снимается с выхода сумматора 2, Через блок обратной связи 3 сигнал, сформированный на выходе сумматора 2, поступает на управляю- 0дие входы блоков 9 фазирования благодаря чему поддерживается синфазность складываемых сигналов.

Устройство для разнесенного 45 приема телеграфных сигналов позволяет производить прием сигналов в условиях воздействия сосредоточенной помехи.

50

Новая совокупность признаков обеспечивает ослабление влияния сосредоточенных помех при разнесенном приеме за счет того, что принимают сигналы в калодом .канале разнесения, адресуемый регистр 10, После пересьш- . оценивают величину временных искаже- ки результата вычисления в соот- ний телеграфных посылок, которая за™ ветствующий адресуемый регистр 0 по висит от отношения сигнал/помеха так команде возврата из прерывания вьгчис- .что чем вьш1е это отношение, тем мень- лительный блок 6 снова переводится ше величина временных искажений, и

в режим ожидания прерывания от других каналов 1 разнесения.

Восьмиразрядный код, храняп ;ийся в адресуемом регистре 10, является управляющим воздействием на фазовращатель 12, в соответствии с которым фазовращателем 12 устанавливается фаза сигнала, поступающая на вход блока 13 определения разности сигналов, на второй вход которой поступа5

0

5

0

5

0

ет сигнал от основного приемного блока 8, Разность с выхода основного приемного блока 8 поступает на вход блока 14 демодуляции, с выхода которого демодулированный сигнал в виде телеграфных посылок поступает на измеритель 15 временных искажений, который готовит результаты измерений для следующего цикла работы по очередному прерыванию от измеритешя 15 временных искажений.

Обработка прерываний от каналов разнесения производится вычислитель- , ным блоком 6 циклически, чем осуществляется алгоритм компенсации сосредоточенной поме;хи от удовлетворительного состояния канала. В результате помен ха в кадом канале 1 разнесения оказы- вается ослабленной, Очищенные от помехи, сигналы поступают на входы блока 9 фазирования. Сигналы с выходов блока 9 фазирования поступают на сумматор 2, где когерентно складываются. Выходной сигнал 3 представляющий собой сумму прошедших через блоки 9 фазирования очищенных от помехи сигналов, снимается с выхода сумматора 2, Через блок обратной связи 3 сигнал, сформированный на выходе сумматора 2, поступает на управляю- 0дие входы блоков 9 фазирования благодаря чему поддерживается синфазность складываемых сигналов.

Устройство для разнесенного 5 приема телеграфных сигналов позволяет производить прием сигналов в условиях воздействия сосредоточенной помехи.

50

Новая совокупность признаков обеспечивает ослабление влияния сосредоточенных помех при разнесенном приеме за счет того, что принимают сигна

по результатам оценки управляют, например, с помощью градиентного метода фазовращателями 12 так, что на выходах блока 13 определения разности сигналов каждого из каналов 1 разнесения векторы помех, принятых антеннами дополнительных приемных блоков 11, вычитаются из векторов- помех, принятых антеннами основных приемных блоков 8 каналов разнесения При этом ввиду малого разноса не более полуволны принимаемых колебаний дополнительных и основных антенн каналов 1 разнесения в каждом канале 1 разнесения помехи на антеннах мало отличаются по амплитуде, но отличаются по фазе, что дает возможность вычесть помехи в противофазе, сводя их величину практически до УР9ВНЯ щумов, Сигнал также может быть ослаблен, но поскольку помеха скомпенсирована до уровня шумов, результирующее отношение сигнал/помеха на выходе блока 13 определения разности сигналов вьше, чем в антенне канала 1 разнесения или в дополнительной антенне, и максимапь| ое из всех во.зможных. Максимальное от- ., ношение сигнал/помеха доставляет оцеке величины временных искажений мини мум, что в свою очередь приводит к удержанию состояния фазовращателей, соответствующего минимуму временных искажений, согласно градиентному методу. Очищенные от помех сигналы каждого канала 1 разнесения, пройдя блоки 9 фазирования, складываются когерентно на сумматоре 2, При этом отношение сигнал/помеха на выходе сумматора 2 увеличивается,

.Формула изоб-р:етения

Устройство для разнесенного приема телеграфных сигналов, содержащее

5

5 О 05 0

0

5

каналы разнесения, сигнальный выход каждого из которых подключен к соответствующему входу сумматора, выход которого через блок обратной связи подключен к управляющему входу каждого канала разнесения, при этом каждый канал разнесения содержит основной приемный блок и блок фазирования управляющий вход и вьпсод которого является соответственно управляющим входом и сигнальным выходом канала разнесения, отличающееся тем, что , с целью повьпвения помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных помех, в. него введены вычислительный блок, блок прерывания программы, мультиплексор ввода и демультиплексор вывода, а в каждый канал разнесения введены регистр и последовательно соединенные дополнительный приемный блок, фазовращатель, блок определения разности сигналов, блок демодуляции и измеритель искажений, причем второй вход и выход блока определения разности сигналов соединены соответственно с выходом основного приемного блока и сигналы ым входом блока фазирования, управляющие входы фазовращателя соединены с выходами регистра, входы которого являются информацион- ньми входами канала разнесения, управляющий и информационный выходы измерителя временных искажений каждого канала разнесения подключены к входам соответственно блока пре- рьшания программы и мультиплексора ввода, выходы которых подключены к соответствующим входам вычислительного блока, выходы которого подклю- 11ены к входам демультиплексора вывода, выходы которого подключены к информационным входам каждого кана- . ла разнесения,

fanm

6

w

/72

1,ант

Изобретение обеспечивает повышение помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных, помех. Устр-во содержит каналы разнесения 1, сумматор 2, блок обратной связи 3, блок прерывания программы 4, мультиплексор ввода 5, вычислительный блок 6 и и демультиплексор вывода 7. Каждый канал разнесения 1 содержит основной приемный блок 8, блок фазирования 9, регистр 10, дополниВымд iS (Л L N5 ;о N0

Редактор Н.Гунько

Составитель О.Андрушко- Техред Л.Сердакова,

Заказ 288/59 Тираж 639Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Ра ушская наб. , к,/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор М.Пожо