Многоканальный приемник радиосигналов Советский патент 1983 года по МПК H04B1/06 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРИЕМНИК РАДИОСИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в составе радиолокационных станций различного назначения, работающих в условиях воздействия широкополосных помех с амплитудной и угловой модуляцией.

Известен многоканальный приемник, содержащий N каналов, в каждом из которых содержится когерентный фильтр, элемент функционального преобразования и видеодетектор. При некогерентной фильтрации радиолокационных сигналов отклик когерентного фильтра выбирается зеркальным по отношению к элементарному сигналу S (t), а отклик видеофиЛьтра у; (t) устанавливаемся в соответствии с огибающей в когерентном фильтре этого канала 1.

При воздействии на такой приемник широкополосной помехи, ширина спектра которой AfnoM много больше спектра сигнала Af(., произойдет возбуждение К когерентных фильтров. Величина К определяется отношением ширины спектра помехи к ширине полось пропускания фильтра Afq причем Afcp ДГс- Огибающие видеофильтров lYj(t-i-4V-)b 1 0,1,..., К, будут

примерно равны, однако наличие К сигналов при воздействии широкополосной помехи на выходе видеофильтров такого приемника не позволяет обнаружить полез.иый сигнал.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоканальный приемник радиосигналов, содержащий N объединенных по входу частотных каналов, каждый частотный канал содержит входной согласованный фильтр,

10 весовой сумматор и выходной пороговый элемент.

Для подавления помехи в данном приемнике используется межканалькая корреля15 ция огибаюших продетектированного помехового сигнала, т. е. некогерентная обработка. В этом случае коэффициент взаимной корреляции огибающих на выходе детекторов смежных каналов описывается выражением

20

Л2 СС) (Т),

где/(т) -огибающая коэффициента корреляции мгновенных значений напряжений помехи на входе детекторов;

j°j2 -коэффициент взаимной корреляции огибающих на выходе детекторов;

е -коэффициент уменьшения корре1+ 0,92 - ляции, который зависит от ширины спектра флуктуации помехи и отношения детерминированной части сигнала к шумам. Для детерминированного сигнала Е равен I , для белого шума - 0,92 2 Однако достигаемая при этом помехозаш,ищенность недостаточно высока из-за декорреляции помехи при детектировании.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном приемнике радиосигналов, содержащем N объединенных по входу частотных каналов, каждый частотный канал которого содержит входной согласованный фильтр, весовой сумматор и выходной пороговый элемент, в каждом частотном канале между выходом входного согласованного фильтра и входом весового сумматора включен блок фазирования, другие входы весового сумматора подключены к вщходам соответствующих блоков фазирования других каналов, а выход весового сумматора подключен к входу выходного порогового элемента, при этом гетеродинные входы блоков фазирования всех частотных каналов объединены и являются гетеродинным входом многоканального приемника радиосигналов. Блок фазирования содержит соединенные последовательно первый преобразователь частоты, вход которого является входом, а гетеродинный вход - гетеродинным входом блока фазирования, второй преобразователь частоты, выход которого является выходом блока фазирования, и фазовый дискриминатор, другой вход которого соединен с гетеродинным входом второго преобразователя частоты включен управляемый фазовращатель, управляемый вход которого соединен с выходом фазового дискрими-натора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого приемника.

Многоканальный приемник радиосигналов содержит частотные каналы 1, входные согласованные фильтры 2, выходные пороговые элементы 3, блоки 4 фазирования, весовые сумматоры 5, первые преобразователи 6 частоты, вторые преобразователи 7 частоты, фазовые дискриминаторы 8 и управляемые фазовращатели 9.

Многоканальный приемник радиосигналов работает следующим образом.

При воздействии помехи на вход многоканального приемного устройства на выходах входных согласованных фильтров 2, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) которых перекрывается спектром помехи, на частотах настройки входных согласованных фильтров 2 выделяются сигналы помехи. Для того, чтобы произвести компенсацию

помехи на высокой частоте, необходимо помеховые колебания на частотах f, привести к одной для всех частотных каналов 1 частоте и сфазировать.

Приведение выходных колебаний входных согласованных фильтров 2 к одной частоте достигается с помощью блоков 4 фазирования построенных по принципу двойного преобразования частоты с общим гетеродинным входом. На входе первого преобразователя 6 частоты действуют колебания с частотой настройки соответствующего входного согласованного фильтра 2. Полная фаза этих колебаний будет cJjt + fj.

1 |.ихя VI/CI

Гетере); динное колебание имеет полную фазу;

Г г t ± (т

Выходные цепи каждого первого преобразователя 6 частоты настраиваются на разностный сигнал пч; ог t ±fr) - ((t ±f(), который подается на второй преобразователь 7 частоты. На гетеродинный вход второго преобразователя 7 частоты через управляемый фазовращатель 9 подается сигнал с полной фазой Т/ . Выходные цепи второго преобразователя 7 частоты настраива„ ются на суммарную составляющую, в результате чего на выходе второго преобразователя 7 частоты будут действовать колебания с фазой чг .

Однако, при преобразовании частоты сигнала за счет неминимально-фазовых цепей,

0 колебания приобретают дополнительный паразитный набег фазы Д« . Для устранения этого набега фазы в составе каждого блока 4 фазирования имеются фазовый дискриминатор 8 и управляемый фазовращатель 9, образующие совместно со вторым преобра5 зователем 7 частоты замкнутую цепь фазирования.

Выражение для фазы выходных колебаний блока 4 фазирования в i-м частотном канале 1 можно записать как

° () - (a/if±cfj) + (а;;1±ч;+лч)±

±Дс ..

В результате после прохождения блоков 4 фазирования помеховые колебания, присутствующие в любом частотном канале 1 приемника, будут сфазированы. Амплитуда этих колебаний будет зависеть от амплитуды колебаний на выходе входных согласованных фильтров 2.

0 При воздействии на вход приемника широкополосной корреклированной по часто- те помехи, спектр которой перекрывает АЧХ группы входных согласованных фильтров 2 амплитуда помеховых колебаний на их выходахбудет практически одинакова. Чем выше

5 межканальная корреляция помехи, тем более близки по амплитуде помеховые колебания на выходе входных согласованных фильтров 2.

На следующем этапе обработки, сфазированным помеховым колебаниям придается соответствующий вес за Счет весового суммирования в весовом сумматоре 5.

Математические выражения, описывающие операцию весового суммирования и операцию N-кратного вычитания аналогичны. Исходя из этой аналогии и используя извест ные выражения для операции многократного вычитания, в случае использования трех ступеней вычитания, выражение для выходного напряжения сумматора 5 будет

6Х{- 4 Xj.,- 4Xi.j + Х,-.2-нХ{,

где Xj, Xj.j, Xj+,, Xi-2, - напряжения на i i-1, i+1, i-2, i входах, X-, - напряжение -на выходе весового сумматора 5.

Из приведенного выражения следует, что весовые коэффициенты нал, i-1, i + l,i-2, i + 2, входах сумматоров 5 должны иметь соответственно значения: 4-6, -4, -4, +1, -ь1.

В связи с ростом уровня шумов на выходе весового сумматора 5 при их некогерентном сложении, количество входов весового сумматора 5 должно быть ограничено.

С другой стороны при увеличении числа входов сумматора 5 эффект проявления помехи возрастает. Поэтому следует выбирать оптимальное число входов весового сумматора 5, которое на практике может соотвествовать числу каналов приемника, пере.крываемых амплитудно-частотным спектром помехи от одного источника.

Из выражения для , видно, что при воздействии на входах весового сумматора 5 одинаковых по амплитуде напряжений,на его выходе напряжение отсутствует, в чем и проявляется эффект подавления помехи.

Выходы сумматоров через выходные пороговые элементы 3 подключены к рещающему блоку (не показан). Порог выставляется таким образом, чтобы остаточное напряжение после компенсации помехи не воздействовало на решающий блок.

При наличии на входе приемника узкополоСного полезного сигнала, спектр которого согласован с АЧХ входных согласованных фильтров 2, происходит его фильтрация и перенос на частоту гетеродина блоком 4 фазирования. Затем полезный сигнал подаетея на весовой сумматор, 5. На выходах весового сумматора полезньгй сигнал будет присутствовать уже в различных частотных каналах с амплитудой, определяемой «весом.

В случае воздействия на вход устройства смеси, состоящей из щирокополосной помехи и узкополосного сигнала, уровень напряжения на выходе блоков 4 фазирования, по которому воздействует полезный сигнал, будет выше, чем на выходах остальных блоков 4./

На выходах весовых сумматора 5 посл компенсации помехи будут присутствовать

напряжения полезного сигнала различной величины. Последующая обработки с помощью решающего блока обеспечивает идентификацию полезного сигнала с номером входного согласованного фильтра 2 приемника, которым Сигнал принят.

Результать проведенных расчетов показывают, что коэффициент подпомеховой видимости для типового приемника с трехБходовым сумм.атором выще на 6-30 дБ по сравнению с известным при одних и тех же значениях коэффициентов корреляции помехи на входе приемника.

Таким образом, применение многоканального приемника радиосигналов с использованием предлагаемой для защиты от щирокополоснйх помех схемы обработки позволяет повысить помехозащищенность радио.технических устройств.

Формула изобретения

0 подключены к выходам соответствующих блоков фазирования других каналов, а выход весового сумматора подключен к входу выходного порогового элемента, при этом гетеродинные входы блоков фазирования всех частотных каналов объединены и явS ляются гетеродинным входом многоканального приемника радиосигналов.

, соединен с гетеродинным входом блока фазирования, между входом блока фазирования и гетеродинным входом второго преобразователя частоты включен управляемый фазовращатель, управляющий вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

радио, 1970, с. 117, рис. 5.9.

№ 778645, кл. Н 04 В 1/06, -1978 (прототип).