Радиоприемное устройство Советский патент 1982 года по МПК H04B1/10 

(5) РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТ-ВО

I

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолиниях с высоким уровнем флуктуационных и сосредоточенных по спектру помех при замирании сигнала.

Известно радиоприемное устройство с некогерентной обработкой многочастотных двоичных сигналов, в частотные каналы которого включены элементы взвешивания ) коэффициенты передачи которых изменяются пропорционально отношению сигнал - помеха в каждом частотном канале 1J. .

Однако данное устройство обладает недостаточной помехозащищенностью при воздействии комбинированных помех.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналого-цифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормиров,ания, блок памяти, блок весовых коэф

фициентов, накопитель, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения , между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал - шум, к выходу которого подключен блок синхронизации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генератор t23 .

Однако данное устройство обладает

15 недостаточной помехоустойчивостью из-за временного запаздывания при введении коррекции усиления в каскадах автоматической регулировки усиления и весовых коэффициентов.

20

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Цель достигается тем, что в радиоприемное устройство, содержащее де390тектор огибающей, аналого-цифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединен ные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитель, первый коммутатор, первый сумматор и блок срав нения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэ{|х|)ициентов включен блок оценки отношения сигнал - шум, к аыходу которого подключен блок синхронизации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генера тор, введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок управления, другие входы которого со единены с другими выходами опорного генератора и выходом блока синхронизации соответственно, между выходами N полосовых фильтров и входом детектора огибающей включен второй коммутатор, выход детектора огибающей соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, управляющие входы детектора o(ибaющей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов, накопителя, первого и второго коммутаторов, блока сравнения, а также точка соединения установочных входов первого и второго сумматоров подключены к соответствующим выходам блока управления, другие управляющие входы блока нормирования, блока памяти, блока оценки отношения сигнал - шум, накопителя, а также управляющий вход блока синхронизации соединены с соот ветствующими выходами блока задания режимов. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства. Радиоприемное устройство содержит полосовые фильтры 1, второй коммутатор 2, детектор 3 огибающей, аналого цифровой преобразователь 1АДП} 4, блок 5 нормирования, блок 6 памяти, блок 7 весовых коэффициентов, блок 8 оценки отношения сигнал - шум, накопитель 9 первый коммутатор 10, nepвый сумматор 11, второй сумматор 12, блок 13 сравнения, блок И синхронизации, опорный генератор 15, блок 16 задания режимов и блок 17 управления. Радиоприемное устройство работает следующим образом. Предложенное устройство может быть использовано в следующих режимах: обработка последовательного составного сигнала с частотной избыточностью (сигнала типа частотно-временная матрица) , обработка параллельного составного частотно-разнесенного сигнала, обработка сигналов частотной телеграфии (ЧТ) , а при соответствующем увеличении числа блоков суммирования и сравнения также и сигналов двоичной частотной телеграфии (ДЧТ). Режимы работы устанавливаются оператором на блоке 16, при этом на выходах этого блока формируются управляющие воздействия на блок 17 управления, блок 5 нормирования, блок 6 памяти, блок 8, накопитель 9, блок синхронизации, т. е. на входы блоков, работа которых зависит от вида обрабатываемого сигнала. Входным сигналом для предложенного устройства является сигнал с выхода линейного радиотракта, который поступает на входы N полосовых фильтров 1, где происходит разделение по спектру частотных составляющих сигналов на N частотных каналов. Выходы N полосовых фильтров 1 через второй коммутатор 2 поочередно подключаются к входу общего для всех частотных каналов детектора 3. Время, на которое каждый из канальных фильтров 1 подключен к детектору 3 огибающей выбрано таким, чтобы напряжение на детекторе 3 огибающей успевало нарасти от нуля до амплитудного значения напряжения на выходе полосового фильтра 1. Детектор 3 подключен к входу АЦП 4, После окончания интервала времени,отведенного на нарастание напряжения на выходе детектора 3 разрешается работа АЦП k, в котором напряжение сигнала на выходе детектора 3 преобразуется в код. После окончания преобразования напряжение на выходе детектора 3 принудительно гасится и детектор 3 огибающей готов к тому, чтобы быть подключенным к выходу следующего полосового фильтра 1. Управление во времени работой детектора 3 огибающей (моментом гашения) , АЦП 4 (моментом преобразования) работой второго коммутатора 2 выполняется от блока 17 управления. Длительность подключения выхода каждого полосового фильтра 1 к входу детектора 3 огибающей соответствует временным параметром детектора 3 оги бающей и АЦП k, г порядок подключени и количество последовательно подключенных каналов - типу сигнала, который определяется выбранным режимом работы в блоке 16. Назначение детектора 3 огибающей и АЦП 4 состоит в том, чтобы осуществить преобразование Значений огибающей на выходах полосовых фильтров 1 в набор отсчето выборочных значений, взятых с необходимой частотой. Для такого преобразования необходимо соблюдение следующего требования: частота взятия отсчетов в каждом канале должна быть не ниже удвоенной наивысшей частоты в спектре сигнала, подвергнутого дис кретизации. Таким образом интервалы времени между подключениями одного и того же полосового фильтра к детек тору 3 определяются требуемой частотой дискретизации f, которая должн быть больше наивысшей частоты, содер жащейся в спектре огибающей сигнала на выходе полосового фильтра 1. Использование одного детектора 3 огиба ющей и одного АЦП k требует более высокого их быстродействия, а также согласованности по времени управления вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей 6 и АЦП 4. На выходе АЦП формируется последовательность отсчетов, следующих друг за другом с частотой переключения F,, превышающей частоту дискретизации f в , каждом канале и число раз Q, равное числу каналов f о Чтобы иметь возможность различать в этой последовательности отсчетов те из них, которые принадлежат одном и тому же частотному каналу, необходимо жестко связать во времени управление вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей, АЦП k, а также моментами восприятия соответствующих отсчетов последующей обработки, что и достигается при помощи блока 17 управления. Сигналы на выходе АЦП k представляют собой последовательност закодированных чисел, каждое из которых есть значение отсчета. С выхода АЦП k значение огибающей поступает на блок 5 нормирования,в котором осуществляется согласование динамического диапазона входных сигналов с объемом памяти блоков дальнейшей обработки сигнала. Кроме того, блок 5 нормирования дает возможность выбрать единую метрику для различных каналов, что позволяет суммировать сигналы, относящиеся к информационным единице или нулю, прошедшие по разным частотным каналам, а затем сравнивать результаты суммирования . В предлагаемом устройстве обработка сигнала ведется в цифровом виде, поэтому все блоки следующие за АЦП k, оперируют с п разрядными числами, представляющими собой значение отсчетов сигнала. Число разрядов п определяется величиной динамического диапазона и необходимой точностью взятия отсчета. Например, при динамическом диапазоне изменения сигналов на выходе полосовых фильтров 1, равном 80 дБ, и относительной погрешности преобразования 7- требуемое число разрядов равно 16. В каждом из блоков, следующих за АЦП 4, производятся различные вычисления над п разрядными числами (сложение, умножение, деление и т. д.) и имеются устройства для запоминания . набора этих чисел, желательно стремиться к уменьшению объемов памяти в блоках, а следовательно к сокращению разрядности чисел, хранящихся в ней. Однако точность вычислений при этом не должна уменьшаться столь существенно, чтобы ухудшалась помехоустойчивость. В этом смысле может идти речь о нормировании сигнала, как о решении задачи согласования динамического диапазона входных сигналов с объектом памяти блоков дальнейшей обработки сигналов. В рассматриваемом примере динамический диапазон входного сигнала 80 дБ, реализованный при использовании 16-разрядного двоичного кода сжимается в блоке 5 нормирования до 4-х разрядов. Таким образом на выходе блока 5 нормирования отсчеты значений огибающей сигнала, принадлежащего любому из каналов, изменяются в одних и тех же пределах: от нуля до максимального значения, выражаемого 4-х разрядным числом независимо от того, каков максимальный уровень сигнала в данном канале при поступлении на вход блока 5 нормиро вания. Тот факт, что максимальные значения сигнала на выходе блока 5 нормирования во всех частотных каналах имеют одинаковые значения,можно рассматривать, как приведение к единой метрике. Операция нормирования не приводит к ухудшению помехоустойчивости, поскольку в этом слу чае соотношение между сигналом и помехой не изменяется. Работа блока 5 нормирования описывается уравнением rnflx к значение i-того отсчета в К-том частотном канале на длительном интервале Т (Т интервал информационной посылки, не обязательно синхронизированный с тем же интервалом на передаче) , поступающего в виде 16-ти разрядного двоичног числа с выхода АЦП k на блок 5 нормирования; значение максимального от счету среди всех в к-том частотном канале за интер вал анализа; - постоянная величина, которая определяется динами ческим диапазоном на выхо де блока 5 нормирования. Нормированные значения огибающих в виде i-x разрядных двоичных чисел поступают на вход блока 6 памяти и на один из входов блока 8. Значения огибающих запоминаются в блоке 6 на время, в течение которого в блоке 8 вычисляются управляющие воздействия для блока 7, в котором производится затем взвешивание нормированных значений огибающих, пропорционально отношению сигнал/помеха для каждого частотного канала. Для вычисления отношения сигнал/помеха используют априорные сведения о структуре сигнала, например наличие определенной скважности частотного Элемента сигнала или другие сведения о структуре сигнала. Выработанные в результате сигналы для управления взвешивани.-ем поступают на блок 7. Для того, чтобы режим работы и интервал исследования сигнала в блок 8 совпадал с используемым объемом памяти блока 6, работой этих блоков управляет блок 16. Кроме того, чтобы совпадали наборы значений огибающей, относящиеся к одному частотному каналу, работой блока 6 памяти и блока 8 управляет во времени блок 17 управления. В предлагаемом приемном устройстве в блоке 8 оценивают отношения сигнал/помеха одним из косвенных методов. Например, при приеме сигналов с частотно-временным кодом оценка отношения сигнал/помеха производится по степени отличия принимаемого сиг-, нала, являющегося смесью переданного сигнала и помехи от образца сигнала. Взвешенные значения огибающих поступают в накопитель 9, работой которого во времени управляет блок 17 управления, а изменением режимов работы при изменении вида сигнала -блок 16. Накопитель 9 служит для запоминания значений огибающей сигнала за интервал времени, отводимый для синхронизации, либо за интервал времени приема одного элемента (двух, трех или любого требуемого числа элементов ) при передаче по частотным каналам различной информации. Считывание хранящихся в накопителе 9 значений для выявления синхронизирующего сигнала осуществляется в соответствии с принятым на данный период работы видом сигнала (последовательный, параллельный и т. д.) и структурой синхронизирующего сигнала. При изменении структуры синхронизирующей комбинации, или изменении вида сигнала поступает соответствующий сигнал от блока 1б и одновременно изменяются си|- налы управления работой накопителя 9 во времени, идущие от блока 17 управления. Считываемые из накопителя 9 в соответствии с заданной структурой сигнала значения огибающих поступают для обработки на блок И синхронизации, второй вход которого связан с выходом блока 8 для регулирования порогов срабатывания блока I синхронизации. После выявления (обнаружения) сигнала синхронизации сведения о положении начала и конца интервала существования информационного символа поступают из блока 1 синхронизации в блок 17 управления для осуществления временной коррекции тактовых сиг налов управления, вырабатываемых в последнем. Знацения огибающих, поступающие из накопителя 9 через первый коммутатор 10 на первый и второй сумматоры 11 и 12, складываются в них в соответствии с выбранной структурой сигналов, после чего результаты суммирования сравниваются в блоке 13 сравнения. Моментом принятия решения управляет блок 17 управления,он же производит обнуление первого и второго сумматоров 11 и 12 после сравнения. Синхронизация осуществляется по самому помехоустойчивому из используемых видов сигналов, по составному частотно-временному сигналу. Для осуществления синхронизации передают специальный синхросигнал, структура которого известна в пункте приема. Синхросигнал передают в начале сеан са связи, в течение которого затем после установления синхронизма) мо жет быть использован и другой вид сигнала. Например, при испытаниях макета устройства для синхронизации используют синхросигнал, состоящий из 6 ( 15) информационных единиц передаваемых последовательным состав ным сигналом в начале сеанса связи. В этом случае накопитель 9 расчитывают на то, чтобы вместить число от счетов не менее, чем за 15 информационных посылок по всем частотным каналам. Для установления синхрюнизма про изводится вычисление взаимно-корреляционных функций между принимаемым сигналом и образцом синхрюсигнала, и вестного в пункте приема. До установления синхронизма нако питель 9 служит для хранения значени входного сигнала за интервал времени синхросигнала. После установления синхронизма накопитель 9 используют 1ДЛЯ запоминания значений огибающих в частотных каналах за интервал информационного символа для того, чтоб иметь возможность с помощью суммато ров первого 11 и второго 12 и блока 13 сравнения обработать информацион ную посылку. До установления синхро низма интервал посылки Т в приемнике ориентирован случайно относительно интервала Т на передаче, между ними существует сдвиг дЧ . Так как в пр емнике точно известно, какой сигнал должен быть передан для синхронизации, например последовательность из 15-ти информационных единиц, передаваемая частотно-временным сигналом, то в блоке }k синхронизации производится приближенное вычисление значений функции взаимной корреляции приходящего сигнала с ожидаемым. С учетом некоторых упрощений при представлении образца ожидаемого сигнала, это вычисление сводится к операциям сложения, легко выполняемым при цифровой обработке. Результат обработки за 15 информационных посылок сопоставляется с порогом. В случае превышения порога выявляется положение максимального превышения по положению максимума и осуществляется синхронизация. После превышения порога и выявления положения максимума превышения с выхода блока синхронизации поступает команда, по которой блок 17 управления устанавливается в положение, при котором устраняется величина сдвига. Первый и второй сумматоры 11 и 12 предназначены для суммирования отсчетов за интервал информационной посылки Т, хранящихся в накопителе 9, при работе после обнаружения сигнала. Например, при приеме частотно-временных сигналов суммирование производится в соответствии с частотно-временным кодом информационного нуля и единицы. Информационная посылка нуля отличается от единицы порядком следования частотных составляющих в посылке. Суммирование делается для того, чтобы решение о принимаемом информационном символе выносить не по одному отсчету за интервал длительности Т, а с учетом интегрирювавания на длительности всего интервала и также с учетом всех каналов. Таким образом, на выходе первого и второго сумматоров 11 и 12 при еме частотно-временного сигнала образуется сумма отсчетов значений огибающей принимаемого сигнала, проходящих по разным частотным каналам, вычисленная с учетом частотно-временного кода информационного нуля и едини При приеме параллельного сигнала или сигнала ЧТ на выходе первого . сумматора 11 образуется сумма отсчетов значений огибающей в канале Нажатия, а на выходе второго сумматоpa 12 образуется сумма отсчетов в канале Отжатие за интервал Т.

Предложенное устройство позволяет достигнуть высокой помехоустойчивости при приеме различных видов составного сигнала, как последовательного, так и параллельного типа с различными скоростями манипуляции и различной частотной избыточностью, а также при приеме сигналов ЧТ, так как введение коэффициентов нормирования и весовых коэффициентов производится как бы, безынерционно по отношению к корректируемым значениям сигнала, а именно, коррекции подвергаются те отсчеты, по которым вычислены коэффициенты коррекции. При таком решении обеспечивается также существенное ослабление влияния импульсных помех.

Формула изобретения

Радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналогоцифровой преобразователь, N соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитесь, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим вхо дом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал - шум, к .выходу которого подключен блок синхронизации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подкгиочен опорный генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок управления, другие входы которого соединены с другими выходами опорного генератора и выходом блока синхронизации соответственно, между выходами N полосовых фильтров и входом детектора огибающей включен второй коммутатор, выход детектора

огибающей соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, управляющие входы детектора огибающей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов, накопителя, первого и второго коммутаторов, блока сравнения, а также точка соединения установочных

входов первого и второго сумматоров подключены к соответствующим выходам блока управления, другие управляющие входы блока нормирования, блока памяти, блока оценки отношения сигналшум, накопителя, а также управляющий вход блока синхронизации соединены с соответствукхдими выходами блока задания режимов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

№ 333713, кл. Н В 1/10, 1971 (проТОТИП).