Устройство для приема многочастотных сигналов Советский патент 1989 года по МПК H04B7/12 

ел ю

со

4

О5

ю

Изобретение относится к радиосвязи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при воздействии сосредоточенных помех. Устройство содержит линейный приемный тракт 1 ветви обработки, согласованные фильтры 2, формирователи 3 отсчетов, блоки определения 4 дисперсии помех и решающие блоки 5, а также сумматор 6, блок регистрации 7, блок синхронизации 8 и многоотводную линию задержки 9. Многочастотный сигнал после предварительной обработки и селекции в тракте 1 поступает в ветви обработки, каждая из которых принимает и обрабатывает соответствующий элемент этого сигнала. На основе анализа полученных выходных импульсов с помощью сумматора 6 формируется результирующий импульс соответствующей полярности. Далее в блоке регистрации 7 принимается окончательное решение о полярности всего многочастотного сигнала. Цель достигается введением формирователей 3, блоков определения 4, блока синхронизации 8 и линии задержки 9. 3 ил.

ФиеЛ

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для обработки многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией, представляющих собой последовательность частотно-разнесенных во времени элементов

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости при воздействии со- средоточенных помех

На фигс изображена структурная электрическая схема предложенного устройства} на фиг,2 (а,б) - временные диаграммы: на фиг.З - проходная характеристика решающих блоков.

Устройство для приема многочастотных сигналов содержит линейный приемный тракт 1, согласованные фильтры 2 формирователи 3 отсчетов, .блоки 4 оп ределения дисперсии помех, решающие блоки 5j сумматор 6, блок 7 регистрации, блок 8 синхронизации и многоотводную линию 9 задержки с

Устройство работает следующим об- разом

Принцип работы устройства рассмотрим (для конкретности и простоты) на примере пятизлементного многочастотного (МЧС) сигнала (фиг,2в),

Рассмотрим случай, когда двоичная информационная последовательность имеет вид, изображенный на фиг.2а, (в абсолютном коде), или на фиг.26 (в относительном коде),

Мнительность МЧС равна длительности передаваемого двоичного информационного символа ТJ., а длительность одного элемента сигнала опредй ляется размершзстью МЧС, Тое„

N

где - длительность одного элемента МЧС; , N - число элементов (размерность) МЧС;

Т с - длительность МЧС, Дпя рассматриваемой структуры МЧС , В этом случае для передачи MHOIочастотного сигнала используется ансамбль из пяти час

тот f, , f2 , fgi f4- f P фазы передаваемых колебаний на этих частотах должны соответствовать дво- ичной информационной последовательности в относительном коде, т,е, для передачи импульса отрицательной поляности используется зйачение фазы ко

5

0

Q

Q

5

5

Q

лебаний, равное - 180 (или Т ), для передачи импульса положительной полярности - 0° (фиг,26 и 2в), На фиг, фиг,2в показан вид многочастотного сиг нала с проманипулированными по фазе элементами. Знаки + и - в условном виде показывают фазу отдельных элементов КЧС ( соответствует значению передаваемой фазы О , - - фазы 180 ), ко.торая соответствует полярности передаваемой информационной последовательности в относительном коде (фиг о 26), Многочастотный сигнал, прошедший линию связи, поступает на вход приемника 1, в котором осуществляются предварительная обработка и селекция принимаемого колебания, С выхода общего тракта приемника 1 элементы иногочастотно- го сигнггла поступают на соответствующие согласован1ше фильтры 2, Каждый из согласованных фильтров 2 настроен на частоту, соответствующую одной из последующих частот принимаемого многочастотного сигнала. На выходе согласованного фильтра 2, с которым был согласован принимаемый элемент МЧС, появляется отклик в виде высокочастотного процесса г. максимальным значением в .момент окончания частотного элемента МЧС, В момент времени приема данного элемента МЧС /( на конкретной частоте) на выходах остальных согласованных фильтров 2 бу- дйт присутствовать только шум, Вре- менлые диаграммы реакции согласованных фильтров 2 приведены на фиг,2г,

д,е, ж, 3, С целью иллюстрации принципа работы устройства предполагается, что при приеме первого и третьего МЧС сосредоточенньмн помехами поражены их второй, третий и четвертый элементы на частотах f, f, f4 (фиг,2д,

е,ж, где показано, что при приеме первого многочастотного сигнала отрицательной полярности отклики на выхо де фильтров 2, согласованных с элементами МЧС на частотах f, f-, f , имеют положительную полярность: при приеме третьего МЧС положительной полярности указанные отклики имеют отрицательную полярность), При приеме второго МЧС предполагается, что сосредоточенные помехи отсутствуют, поэтому отклики на выходах всех согласованных фильтров 2 имеют одинаковые максимальные значения одной и той же полярности. Элементы миогочастотного сигнала

ступают также на вход блока 8 синхронизации, который определяет границы МЧС (фиг,2и). Короткие импульсы с вы- хода блока 8 синхронизации поступают на вход многоотводной линии 9 задержки, состоящий из N-1 элементов задержки, обеспечивающих задержку входных

импульсов на длительность одного эле-10 изображена на фиг.З. Нулевая зона

проходной характеристики определяетс интервалом изменения входного напряжения от -иpop до . Величина порогового напряжения (IUпор I) опремента МЧС С , Дпя рассматриваемой структуры КЧС при временные диаграммы импульсов на выходах многоотводной ЛИ1ГИИ.9 задержки представлены на фиг.2к, л, м, н, и. Данные после- 1 .S депяется текущим значением дисперсии довательности импульсов поступают на помехи в каждой ветви обработки. В управляющие входы формирователей 3 от- соответствии с проходной характерис- счетов соответствующих ветвей обработки. Блок 8 синхронизации обязательно должен содержать инерционный элемент с большой памятью, который при воздействии достаточно мощной

тикой (фиг.З) на выходе решающего бл ка 5 появляется напряжение положител 20 ной или отрицательной полярности еди ничной амплитуды, если входное напря жение ( nig I ) боль01е порогового накратковременной помехи препятствует пряжения ( И „ор ) т.е. I И вх пор срьшу синхронизации. Формирователи 3 Величина порогового напряжения зави- отсчетов могут быть реализованы в ЕЙ- 25 сит от дисперсии помехи и постоянно де электронного ключа. Следовательно, изменяется в соответствии с ее оценкой, сформированной в блоке Д определения дисперсии помех в каждой петв1г обработки. При этом величина порого- 30 вого уровня определяется выражением

0, .

на выходах формирователей 3 отсчетов существуют короткие импульсы, амплитуды и полярности которых определяются максимальным значением и полярностью откликов согласованных фильтров 2 (в моменты времени, кратные Гд) , Для наглядности отсчеты на выходах формирователей 3 отсчетов изображены на фиг.2о на одной временной оси

В каждой ветви обработки отсчеты элементов МЧС с выходов формирователей 3 отсчетов одновременно поступают на входы решающего блока 5 и блока 4 определения дисперсии помех. Оценка дисперсии помехи осуществляется путам -накопления отсчетов элементов принимаемых МЧС, полученных на выходе согласованного фильтра 2 в течение приема, их воздействия в квадрат и статистического усреднения, при этом точность оценки дисперсии определяется количеством отсчетов, участвующих в процессе статистического усреднеи

flop

35

где л) g - удельная интенсивность помехи в i-й ветви приема . Для рассматриваемой структуры МЧС

величина ле

i) определяется по форму : б..

л

40 « Де i оценка дисперсии помехи,

сформированной в блоке 4. На фиг.2о величина порогового на- . пряжения, определяющего нулевую зону для каждого элемента МЧС, покаэа- 45 на пунктирными линиями. На фиг.2о

видно, что отсчеты элементов МЧС, пораженные помехой на частотах f, f,, f , на выходах согласованных фильтров 2 при приеме первого и третьего ния, С выхода блока 4 определения дис-50сигналов оказываются меньше порого- персии помех сигнал с уровнем, соот-вого напряжения, определяю1чего нуле- ветствующим дисперсии помехи в i-йвую зонуо При приеме первого сигнапя ветви, подается на управляющий вход .предполагается наличие на частотах решающего блока 5. В каждой ветвиfj, f, f мощных сосредоточечных no- обработки в решающем блоке 5 осущест- 55мех, интенсивность которьгх янлчнтель- вляется вынесение частного решенияно превышает уровень элементов МЧС. О полярности принятого элемента КЧС, При этом результирующие отсчеты на Данные блок 5 реализует алгоритм би-выходах согласованных фильтров 2 пред- нарного квантования с нулевой зо-ставляют собой сумму противоположных

цим соотношением:

I+l, если и,, ; +и„„р j О, если-и„,р,. 11в« i Ь пвр -I, если Ug, i -и пор

Проходная характеристика решающеблока 5 в i-й (,N) ветви приепроходной характеристики определяется интервалом изменения входного напрядепяется текущим значением дисперсии помехи в каждой ветви обработки. В соответствии с проходной характерис-

жения от -иpop до . Величина порогового напряжения (IUпор I) опредепяется текущим значением дисперсии помехи в каждой ветви обработки. В соответствии с проходной характерис-

депяется текущим значением дисперсии помехи в каждой ветви обработки. В соответствии с проходной характерис-

тикой (фиг.З) на выходе решающего блока 5 появляется напряжение положитель- ной или отрицательной полярности единичной амплитуды, если входное напряжение ( nig I ) боль01е порогового наи

flop

где л) g - удельная интенсивность помехи в i-й ветви приема . Для рассматриваемой структуры МЧС

величина ле

i) определяется по форму : б..

л

« Де i оценка дисперсии помехи,

сформированной в блоке 4. На фиг.2о величина порогового на- . пряжения, определяющего нулевую зону для каждого элемента МЧС, покаэа- на пунктирными линиями. На фиг.2о

видно, что отсчеты элементов МЧС, пораженные помехой на частотах f, f,, f , на выходах согласованных фильтпо знаку отсчетов помехи и сигнала, так как отмечалось вьппе, сигнал и по меха противоположны по фазе (фиг.2г, д, е, ж). Поскольку блок 4 определения дисперсии помех формирует отсчеты, пропорциональные дисперсии помехи, а входной отсчет решающего блока 5 есть алгебраическая сумма противоположных по знаку отсчетов помехи и сигнала, то его уровень будет меньше величины порогового уровня (фиг . 2о При приеме второго сигнала сосредоточенные помехи отсутствуют, поэтому величина порогового уровня определя- ется только дисперсией белого шума Но этой причине отсчеты элементов WIC превышают пороговый уровень ( U(,op При приеме третьего сигнала предполагается наличие на частотах f, з 4 сосредоточенных помех, интенсивность которых незначительно отличается от уровня элементов МЧС. При этом, как и при приеме первого МЧС, их фаэы противоположны (фиг.2г, д, е, ж, з). По этой причине результирующие отсчеты принимаемых сигналов во второй, третьей и четвертой ветвях имеют отрицателную полярность, (вместо положительной) и меньше порогового урввня В решаю- щем блоке 5 происходит cpasHeraie входного отсчета и текущего порогового уровня. На выходе решающего блока 5 существуют единичные импульсы положительной или отрицательной полярности, если величина входного отсчета выходит за пределы нулевой зоны, В противном случае выходной сигнал равен нупЮс, Отмеченное показано на временных диаграммах (фиг.2п). Так, при при еме первого и третьего МЧС на выходах решающих блоков 5 во второй, третьей и четвертой ветвях выходной импуль отсутствуете Окончательное решение о полярности всего МЧС в дальнейшем бу- дет приниматься на основе анализа существующих выходных импульсов. Импульсы с выходов решающих блоков 5 посту пают на входы сумматора 6, на выходе которого формируется результирующий импульс соответствующей полярности (фиг„2,р). В блоке 7 регистрации осуществляется сравнение полярностей двух соседних импульсов соответствующих предыдущему и последующему сигналам, и формирование принимаемого информационного импульса. Сравнивая временные диаграммы (фиг,2т и 2а), на которых показаны принятая и

переданная соответственно информационные последовательности, приходим к выводу, что, несмотря на действие сосредоточенной помехи на первом и третьем МЧС, информационные сигналы приняты вернОо В то же время при использовании в качестве решающего блока 5 бинарного квантователя (без нулевой меняющейся зоны; при действии тех же самых помех переданная информационная последовательность будет восстановлена с oшибkoй: фиг,2у - временные диаграммы на выходе решающего блока 5, фиг„2ф - на выходе сумматора 6, фиг,2х - на выходе перемножителя блока 7 и фиг„2ц - на выходе блока 7 регистрации. Это объясняется тем, что в известном устройстве решающее устройство в виде бинарного квантователя (без нулевой зоны) не устраняет пораженные помехой отсчеты (например, при приеме первого МЧС), а только ограничивает их уро- Beiib и. сохраняет полярность, В связи с этим окончательное решение выносится с учетом этих ограниченных отсчетов, полярность которых определяется действующей помехой, что приводит к ошибочному решению. Кроме того, при использовании бинарного квантователя без нулевой зоны возможны ложные срабатывания по отсчетам пренебрежительно малой величины (случай приема третьего МЧС), когда по малым входным отсчетам на выходе решающего блока 5 формируются единичные импульсы той или иной полярности (фиг,2о и фиг,2у для третьего МЧС),

Проходная характеристика решающего блока 5 должна соответствовать требуемой, а именно:

USMX при UBX +U

fltU

пор

-Е при USK Unop ;

и.

вы О при-и. Un,p ,

Таким образом, величина нулевой зоны меняется прямо пропорционально дисперсии приходящей сосредоточенной помехи На фиг,2о значения нулевой зоны изображены пунктирной линией, и при приеме элементов сигнала, пораженных помехой (второго, третьего, и четвертого элементов первого и третьего МЧС), уровень нулевой зоны устанавливается таким, что ошибочные элементы вырезаются (фиг,2п) и прием происходит без ошибки (фиг,2п, р, с, т).

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства обеспечивается положительный эффект, заключающийся н повышении помехоустойчивое ти приема Сигналов по сравнению с прототипом относительно сосредоточенных помех.

Формула изобретения

Устройство для приема многочастот- иых сигналов, содержащее линейный приемный тракт, выход которого соединён с входами согласовант1х фильтров, решающие блоки, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом блока регистрации, при этом вход приемника является входом устройства, выходом которого является выход блока регистрации, отличающееа S

S г

1529462

10

с я тем, что, с целью повытения помехоустойчивости при воздействии сосредоточенных помех, введены формирователи отсчетов, блоки определения дисперсии помех, многоотводная линия задержки и блок синхронизации, выход которого соединен с входом многоотводной линии задержки, выходы которой подключены к управляю-дим входам фop иpoвaтeлeй отсчетов, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков определения дисперсии помех и с первыми входами соответствующих ррлиающих блоков, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков определения диспер сии ггонех, при этом вход блока синх- т)онизации подключен к выходу приемника, а выходы согласованных фильтров соединены с сигнальными входами соот- ветств тощих формирователей отсчетов.

Фие.1У

Фие.д