Устройство приема сигналов с частотным разделением каналов Советский патент 1991 года по МПК H04B7/10 

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано в многозональных системах связи передачи информации.

Цель изобретения - повышение достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема частотно-избирательного ограничителя; на фиг. 3 - блок-схема адаптивного фильтра; на фиг. 4 - блок-схема формирователя опорного сигнала; на фиг. 5 - принципиальная схема одного из полосовых фильтров КК со встречно включенными диодами на входе; на фиг. 6 - выходные напряжения усилителя постоянного тока в зависимости от их порядкового номера (от 1 до т).

Устройство ЧРК (фиг. 1) содержит приемник 1, коммутатор 2, режектор- ный фильтр 3, частотно-избирательный ограничитель 4, частотный детектор 5, полосовые фильтры 6, ограничитель 7, формирователь 8 опорного сигнала, линию 9 задержки, адаптивный фильтр 10, вычитатель 11, цепь 12 обратной связи, канальный частотный детектор 13, усилитель 14 низкой частоты, частотно-избирательный ограничитель 4 содержит сумматор 15, блок 16 сравнения, полосовые фильтры 17, пороговые блоки 18, усилители 19, сумматор 20, адаптивный фильтр 10 содержит перемножитель 21, генератор 22 и перем8

2

ножитель 23, формирователь 8 опорного сигнала содержит перемножители 24 25, полосовые фильтры 17 содержат диоды 26, 27 и контур 28 LC.

Устройство работает следующим образом.

Входное воздействие

. V(t) S(t) + M(t) + n(t) (1)

После усиления в приемнике 1 поступает на вход ограничителя 4, входной сигнал Vl2(t) которого 4 равен

со

Va(t)jKfc4(t-C)- V,(fi)d, (2)

-00

где K«I.(V) - переходная функция приемника 1 .

Сигнал lfc(t) подается одновременно на входы всех m полосовых фильтров 17 со встречно включенными диодами на их входах. Полосы пропускания этих контуров 17-17 равны uf; и определяются номиналами индуктивности L и емкости С. Указанные полосы пропускания Afj не перекрываются, но в совокупности они перекрывают вс полосу частот uf, в которой осуществляется передача полезного информационного сигнала S(t), т.е.

И;ПЛЈ| Ф,У;Јл; i,,m, (3)

причем

U Af; Af.

Необходимое количество m полосовых фильтров 17 выбирается из условия

m

ссп

где &fccn полоса частот, занимаемая спектром собственно селективных помех.

Выполнение условия (4) позволяет в максимальной степени ограничить спектр нелинейных искажений N(t).

В ограничителе 4 происходит частотно-избирательное ограничение вход нык составляющих помех достаточно большого уровня с локализацией при этом порождаемых помех M(t) нелинейных компонент N(t) в сравнительно узкой спектральной области (полосе поглощения ограничителя 4) в окрестности центральной частоты fccn помех M(t). Эффект частотно-избирательного ограничения определяется в основном нелинейными искажениями третьего порядка. Целесообразность организации

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

непересекающихся (неперекрывающихся между собой в частотной области) по- лос поглощения обусловлена необходи- мостыо обеспечения частотно-избирательного ограничения интенсивной помехи M(t) во всей полосе полезного сигнала &f (т.е. при любой частотной настройке CCIIM(t).

При попадании интенсивной помехи M(t) в полосу пропускания любого полосового фильтра 17 происходит частотно-избирательное ограничение данной помехи M(t). Выход каждого из полосовых фильтров 17 m подключен к отдельному входу сумматора 15, на выходе которого формируется выходной сигнал V.j(t), в спектре которого имеется ограниченная помеха М(t)

V3(t)S(t)+M,(t)+n(t)+N(t). (5)

Сигнал V(t) поступает на сигнальный вход режекторного фильтра 3. Выход каждого полосового фильтра 17 m подключен к входу отдельного порогового блока 18.1 - 18.т. В случае присутствия помехи M(t) во входном воздействии V(t) выходной отклик УЮ-; ; полосового фильтра 17.1, в полосе ограничения которого действует помеха M(t), отличен от выходных откликов остальных полосовых фильтров 17. Пороговые блоки 18.т настраиваются таким образом, что их выходное напряжение 1Гщ,;1 соответствует логическому О при отсутствии помехи M(t) и соответствует логической 1 при появлении помехи M(t) на входе порогового блока 18.т. Выход каждого порогового блока 18 соединен одновременно с входом отдельного усилителя 19. и с отдельным входом сумматора 16. При появлении на входах усилителя 19 напряжения, соответствующего логической 1, их выходные напряжения равны1)мцй.

Входные напряжения U«j(,T; остальных усилителей также строго фиксированы и находятся в пределах от UMHM Д° мокс причем ни одно из выходных напряжений U,jni; не равно 0, так как этот случай соответствует отсутствию помехи M(t) во входном воздействии. Это поясняется соответствующей записью и графиком (фиг. 6)

имакс чпт; и

мин

(ni-i)

ичлт; ° ПРИ наличии ССП h(t) (U,

const);

wri (6)

(;н} %т

Выход каждого усилителя подключен к отдельному входу второго сумматора 20 для развязки выходов усилителя 19. Коэффициент передачи по напряжению второго сумматора 20 равен 1. Напряжение U4nTj с сумматора 20 подается на управляющий вход режекторного фильтра 3 для перестройки центральной частоты f0 полосы режекции режекторного фильтра 3 под центральную частоту fccn мешающего воздействия M(t)

При появлении помехи M(t) на входе заявляемой системы на выходе соответствующего порогового блока 18 появляется напряжение U,,;, соответствующее логической 1, на выходе остальных блоков 18.1 - 18.т будет напряжение U кц,| , соответствующее логическому О. Набор логических О и логической 1 поступает на m входов блока 16, причем каждое напряжение U строго на определенный вход. Если помеха M(t) отсутствует, то на всех М входах блока 16 установится напряжение Unnl соответствующее логическому О, при этом на выходе блока 16 будет также напряжение UKn; , соответствующее логическому О. При появлении хотя бы одной логической l на входах блока 16 на его выходе установится напряжение UKD,, соответствующее логической 1.

Таким образом, сигнал 1/сс(О на выходе блока равен

5 . 16264106

Ди V; ЈП 1(т-1Л. сравнению с полосой сигнала Дf) спектральной области Af( посредством

10

15

20

25

30

35

частотно-избирательного ограничения мощных составляющих ССП M(t) перед детектированием осуществляется частотная режекция указанных компонент N(t), при режекции происходит подавление помехи M(t), частота которой fccn совпадает с центральной частотой его настройки fa . Полоса режекции выбирается из соображений не только подавления уже ограниченной интенсивной ССП M(t) в ограничителе, но и для подавления возможных спектральных составляющих нелинейных искажений, возникающих при данном частотно-избирательном ограничении помехи. На сигнальный вход фильтра 3 подается сигнал с выхода ограничителя 4. Поскольку полосы локализации нелинейных компонент N(t) определяются полосой полосового фильтра 17, то и полоса режекции должна быть выбрана равной полосе данного контура. После такого подавления линейного и нелинейного влияния помехи M(t)

очищенный

сигнал имеет вид V,(t) - S(t) + n(t),

(8)

где S (f) - это S(t) с вырезанным

участком спектра, который поражен линейным и локализованным нелинейным влиянием помехи M(t),поступает на второй сигнальный вход коммутатора 2 и далее с его выхода на

вход детектора 5, являющегося некогерентным демодулятором, и выделяет информацию, заключающуюся в законе изменения мгновенной частоты fs(t) полезного сигнала S(t). На выходе демодулятора выделяется многоканальное сообщение г. (t)

0 при отсутствии ССП M(t) ; 0 в случае воздействия

ССП M(t).(7).

Выход блока 1t, являющийся вторым управляющим выходом ограничителя 4 соединен с управляющим входом коммутатора 2.

При появлении на управляющем входе коммутатора 2 напряжения .,1 , соответствующего логическому О (ССП M(t) отсутствует), входное 1} (с) воздействие подается на вход частотного детектора 5. В случае появления логической 1 на управляющем входе коммутатора 2 (ССП M(t) присутствует) на вход частотного детектора 5 подается сигнал V(c) с выхода режекторного фильтра 3.

После локализации нелинейных компонент N(t) в сравнительно узкой (по

0

5

5

частотно-избирательного ограничения мощных составляющих ССП M(t) перед детектированием осуществляется частотная режекция указанных компонент N(t), при режекции происходит подавление помехи M(t), частота которой fccn совпадает с центральной частотой его настройки fa . Полоса режекции выбирается из соображений не только подавления уже ограниченной интенсивной ССП M(t) в ограничителе, но и для подавления возможных спектральных составляющих нелинейных искажений, возникающих при данном частотно-избирательном ограничении помехи. На сигнальный вход фильтра 3 подается сигнал с выхода ограничителя 4. Поскольку полосы локализации нелинейных компонент N(t) определяются полосой полосового фильтра 17, то и полоса режекции должна быть выбрана равной полосе данного контура. После такого подавления линейного и нелинейного влияния помехи M(t)

0

5

0

5

очищенный

сигнал имеет вид V,(t) - S(t) + n(t),

(8)

где S (f) - это S(t) с вырезанным

участком спектра, который поражен линейным и локализованным нелинейным влиянием помехи M(t),поступает на второй сигнальный вход коммутатора 2 и далее с его выхода на

вход детектора 5, являющегося некогерентным демодулятором, и выделяет информацию, заключающуюся в законе изменения мгновенной частоты fs(t) полезного сигнала S(t). На выходе демодулятора выделяется многоканальное сообщение г. (t)

0

v

,)

n(t),

(9)

где (.t) - сообщение в i-м канале; знак л/ - обозначение принятого

сообщения.

Ограничитель 4 обеспечивает постоянство амплитуды колебаний на входе детектора 5. При таком условии напряжение на выходе детектора 5 определяется только отклонением ччс- тоты ЧМ-сигнала и не зависит от его амплитуды.

716

Фильтры 6 настроены каждый на частоту своего канала (разделение всех каналов происходит одновременно). Спектры сообщений S.-.S, подлежащие приему во всех каналах системы связи с ЧРК, размещаются по оси частот так,.чтобы они не перекрывались. Фильтры 6 пропускают все спектральные компоненты соответствующего модулированного колебания S...S мвместе с соответствующей поднесущей F и, данного канала. На выходе каждого фильтра 6.1 - 6.N образуется соответствующий канальный сигнал S(t), a также продукты взаимных помех и шумы.

С выхода фильтра 6 через ограничитель 7.1 входное воздействие V0rpj (t) поступает одновременно на вход линии 9 и вход формирователя 8. Сигнал на выходе 1-го ограничителя 7.1 - 7.N можно представить в виде со

Vorp; (t)j К (t-t)SK; (С)#, UO)

Р

где К (t) - переходная функция ограничителя 7.

В линии 9 входное воздействие Vor-(t) задерживается на время t , равное времени прохождения сигнала Vorp(t) через формирователь 8. Задер- жанное на время tj воздействие Гогр(О с выхода линии 9 поступает на неинвертирующий вход вычитателя 11, формирователь 8 представляет собой устройство возведения в третью степень - кубатор (фиг. 4). Входное воздействие Vorp (t) поступает одновременно на оба входа первого перемножителя 24 и на второй вход второго перемножитёля 25. Сигнал Vore (t) с выхода первого пере- множителя 24 умножается во втором перемножителе 25 раз на сигнал Vorp (t), чем обеспечивается возведение в треть степень входного воздействия Vflr (t). Сигнал Vor(t) поступает на сигналь- ный вход адаптивного фильтра 10. Формирование сигнала V (L) связано с тем, что нелинейные искажения N((t), возникающие во входном воздействии Vqrp(t), после ограничителя 7 обус- ловлены в основном нелинейными эффектами третьего порядка. На выходе адаптивного фильтра 10 формируется сигнал Z(t), в максимальной степени похожий на подавляемые нелинейные компоненты N(t) сигнала Vor (t), причем

Z(t) WU4) VorpU),(11)

0

А

0

0 5 5 0 5

108

где W(t) - изменяемая во времени импульсная характеристика адаптивного фильтра 10. Можно показать, что

jffl tbtJmW Vorp (t)N,(t). (12) -е-ххэг

При подаче сигнала ошибки F(t) с

выхода цепи 12 на управляющий вход адаптивного фильтра 10 передаточная функция W(t) последнего изменяется таким образом, что в вычитателе 11 обеспечивается оптимальное (по критерию минимума среднеквадратической ошибки) подавление нелинейных компонент Nj(t), возникающих во входном воздействии Vflrp (t) после ограничителя 7. Действительно, совокупность из последовательно соединенных первого перемножителя 21 и интегратора 22 (фиг. 3) образует коррелятор, выходной отклик которого Z((t) характеризует степень линейной стохастической взаимосвязи между воздействиями огр (t) на сигнальном и управляющем (t) входах адаптивного фильтра 10. Этим обеспечивается формирование выходного сигнала Z(t) адаптивного фильтра 10, в максимальной степени похожего на подавляемые нелинейные компоненты N,,(t),

Выходной сигнал Z(t) адаптивного фильтра 10 поступает на инвертирующий вход вычитателя 11, на выходе которого формируется сигнал

vye(t) vorp (t)-z(t) s (t)+

+ N,(t) + n (t) - Z(t), (13)

в котором скомпенсированы нелинейные искажения N|(t).

Сигнал S1(t), не коррелированный с Sj(t), остается нескомпенсированным. Действительно, сигнал S( (t) проходит на выход вычитателя 11 практически без искажения, так как передаточная функция для сигнала равна 1 согласно (5). Для минимизации искажения сигнала S1(t) необходимо повышать отношение h( сигнал/шум

h,

S (t)

N(t) -i- n (t)

(14)

на неинвертирующем входе вычитателя

11 и уменьшать отношение

нал/шум

hЈ сигчV0rf (t)

N,(O + n u):

(15)

на сигнальном входе адаптивного фильтра 11.

Очищенный указанным образом от нелинейных компонент сигнал Vyft(t) поступает с выхода вычитателя 11 на вход детектора 13, в котором осуществляется демодуляция канального сообщения rvj(t). Ограничитель 7 обеспечивает постоянство амплитуды колебаний на входе детектора 13. При таком условии напряжение на выходе детектора 13 (дискриминатора) определяется только отклонениями частоты ЧМ-сигнала и не зависит от его амплитуды.

Величину полезного сообщения на выходе отдельного канала рассматриваемой системы можно представить в виде

г „; (t)a1,t. ,,; (t), (16)

де а

Л) К а чпк

ufn;

DKi

коэффициент передачи канального ЧД;

коэффициент передачи УНЧ; девиация поднесущей; многоканальное сообщение.

Формула изобретения

1. Устройство приема сигналов с частотным разделением каналов, содержащее ее линейную часть приемника, частотный детектор, выход которого соединен с входами п ветвей приема, каждая из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и ограничителя и последовательно соединенных канального частотного детектора и усилителя нижних частот, выход которого является выходом ветви приема, а вход полосового фильтра - входом ветви приема отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений, введены последовательно соединенные частотно-избирательный ограничитель, режекторный фильтр и коммутатор, а в каждую ветвь приема введены последовательно соединенные линия задержки, вычитатель, цепь обратной связи и адаптивный фильтр,

10

15

20

25

0

5

0

5

0

5

выход которого соединен с вторым входом вычитателя, а также формирователь опорного сигнала, вход которого объединен с входом линий задержки и соединен с выходом ограничителя, а вход - с сигнальным входом адаптивного фильтра, выход вычитателя соединен с входом канального частотного детектора, выход приемника соединен с входом частотно-избирательного ограничителя и вторым входом коммутатора, выход частотно-избирательного ограничителя соединен с входом управления коммутатора, выход которого соединен с входом частотного детектора.

2. Устройство по п. отличающее ся тем, что частотно- избирательный ограничитель выполнен в виде п цепей, состоящих из последовательно соединенных полосового фильтра, порогового блока и усилителя, выходы усилителей п цепей соединены с входами первого сумматора, выходы полосовых фильтров соединены с входами второго сумматора, выходы пороговых блоков п цепей соединены с входами блока сравнения, входы полосовых фильтров п цепей объединены между собой и. являются входом частотно-избирательного ограничителя, выходы первого сумматора, второго сумматора и блока сравнения являются выходами частотно-избирательного ограничителя.

3. Устройство по п. отличающее ся тем, что адаптивный фильтр выполнен в виде последовательно соединенных первого перемножителя, интегратора и второго перемножителя, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого является опорным входом адаптивного фильтра.

4. Устройство по п. отличающееся тем, что формирователь опорного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго перемножителя, выход которого является выходом формирователя опорного сигнала, вход формирователя опорного сигнала соединен с входами первого перемножителя и вторым входом второго перемножителя.

- JS

s

о

Изобретение относится к многоканальным системам связи передачи информации. Цепью изобретения является повышение достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений. Сущность изобретения состоит в частотно-избирательном ограничении помехи с локализацией спектра нелинейных компонент при данном ограничении с последующей ре- жекцией данной ограниченной помехи и порожденных ею нелинейных компонент полезного сигнала, а также в подавлении перекрестных нелинейных искажений информационных канальных CHI- налов в каждом из N каналов перестройкой адаптивного фильтра для оптимальной компенсации в УВ нелинейных искажений, вызванных ограничением этого сигнала после канального ограничителя. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. i (Л

I1

Фиг. 5

Фиг. 6