Патент на изобретение №2222111
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ В УСЛОВИЯХ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
(57) Реферат: Устройство относится к области радиотехники и может быть использовано для приема информации по каналам связи. Предлагаемое устройство содержит смеситель 1, усилитель промежуточной частоты 2, коррелятор 3, демодулятор 4, получатель информации 5, гетеродин 6, генератор опорных сигналов 7 и синхронизатор 8. В таком приемном устройстве при наличии интерференции резко падает помехоустойчивость принимаемого сигнала. Введение функционального преобразователя 9, осуществляющего операцию f(х)=1/(1-х), позволило в значительной степени повысить помехоустойчивость принимаемого сигнала. 5 ил. Устройство относится к области радиотехники и может быть использовано для приема информации по каналам связи. Известны беспоисковые приемные устройства, построенные на базе согласованных фильтров или многоканальных корреляторов. Время поиска сигнала в таких устройствах соизмеримо с периодом используемой двоичной последовательности. Однако реализовать на практике такие приемные устройства при больших базах сигнала – задача весьма сложная (см. Алексеев А.И., Шереметьев А.Г., Тузов Г.И., Глазов Б.И. Теория и применение псевдослучайных сигналов. – М.: Наука, 1969). Известно также приемное устройство широкополосных сигналов по а.с. 1109915, содержащее линейный тракт, согласованный фильтр, квадратурный перемножитель, блок выбора и запоминания на такт, ФНЧ, управляемый фазовращатель, детектор огибающей, весовой сумматор и решающий блок. Недостатком этого устройства является то, что при наличии на его входе структурной помехи резко падает помехоустойчивость по отношению к принимаемому полезному сигналу, а при достаточно большом уровне этой помехи наступает срыв связи. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является приемное устройство с фазоманипулированным шумоподобным сигналом, приведенное в книге Варакина Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. – М.: Радио и связь, 1985, с. 18, рис. 1.9 б, принятое за прототип. Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения: 1 – смеситель; 2 – усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 3 – коррелятор; 4 – демодулятор; 5 – получатель информации; 6 – гетеродин; 7 – генератор опорных сигналов; 8 – синхронизатор; 9 – приемная антенна. Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные смеситель 1, первый, сигнальный вход которого соединен с приемной антенной 10, усилитель промежуточной частоты 2, коррелятор 3, демодулятор 4 и получатель информации 5; выход коррелятора 3 также соединен с входом синхронизатора 8, первый выход которого через гетеродин 6 соединен со вторым, гетеродинным входом смесителя 1, второй выход синхронизатора 8 соединен с синхронизирующим входом генератора опорных сигналов 7, выход которого соединен со вторым, опорным входом коррелятора 3, третий, синхронизирующий вход которого соединен с вторым, синхронизирующим входом демодулятора 4 и третьим выходом синхронизатора 8. Устройство-прототип работает следующим образом. Принятый сигнал поступает на первый, сигнальный вход смесителя 1, на второй, опорный вход которого подается сигнал с гетеродина 6. На выходе смесителя 1, таким образом, образуется сигнал на промежуточной частоте, и после усиления до необходимой величины в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) 2 сигнал поступает на коррелятор 3. В корреляторе 3, который состоит из перемножителя и интегратора, производится оптимальная обработка сигнала, обеспечивающая высокую помехоустойчивость приема информации. На второй, опорный вход коррелятора 3 подается опорный сигнал с генератора опорных сигналов 7 в виде ФМ ШПС. Напряжение с выхода коррелятора 3 поступает на синхронизатор 8 и демодулятор 4. Синхронизатор 8 осуществляет поиск фазоманипулированного сигнала по частоте, для чего перестраивает частоту гетеродина 6 и управляет работой генератора опорных сигналов 7 для поиска сигнала по времени. После окончания поиска и вхождения в синхронизм на выходе коррелятора 3 будет напряжение телефонного сообщения в виде ШИМ сигнала (широтно-импульсная модуляция), который подается на первый вход демодулятора 4. С выхода демодулятора 4 информационный сигнал – телефонное сообщение – передается получателю информации 5. Синхронизатор 8, кроме указанных выше гетеродина 6 и генератора опорных сигналов 7, синхронизирует работу коррелятора 3 и демодулятора 4. Но данное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что при наличии интерференции информационного сигнала может быть неустойчивая синхронизация, а это приведет к сбоям принимаемого сигнала, что, в свою очередь, приводит к снижению достоверности принимаемой информации. Для устранения указанного недостатка в приемное устройство фазоманипулированных сигналов в условиях интерференции, содержащее последовательно соединенные смеситель, первый, сигнальный вход которого соединен с передающей антенной, усилитель промежуточной частоты и коррелятор; последовательно соединенные демодулятор и получатель информации; последовательно соединенные синхронизатор и гетеродин, выход которого соединен со вторым, опорным входом смесителя; кроме того, второй выход синхронизатора соединен с синхронизирующим входом генератора опорных сигналов, выход которого соединен со вторым, опорным входом коррелятора, третий, синхронизирующий вход которого соединен с вторым, синхронизирующим входом демодулятора и третьим выходом синхронизатора, вход которого соединен с первым, сигнальным входом демодулятора, введен функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом коррелятора, а выход функционального преобразователя соединен с входом синхронизатора. На фиг. 2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где введены следующие обозначения: 1 – смеситель; 2 – усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 3 – коррелятор; 4 – демодулятор; 5 – получатель информации; 6 – гетеродин; 7 – генератор опорных сигналов; 8 – синхронизатор; 9 – функциональный преобразователь; 10 – передающая антенна. Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные смеситель 1, первый, сигнальный вход которого соединен с передающей антенной 10, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 2, коррелятор 3, функциональный преобразователь 9. демодулятор 4 и получатель информации 5; последовательно соединенные синхронизатор 8 и гетеродин 6, выход которого соединен с вторым, гетеродинным входом смесителя 1; при этом второй выход синхронизатора 8 соединен с синхронизирующим входом генератора опорных сигналов 7, выход которого присоединен к второму, опорному входу коррелятора 3, третий, синхронизирующий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 8 и с вторым, синхронизирующим входом демодулятора 4, а вход синхронизатора 8 соединен с первым, сигнальным входом демодулятора 4. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Принятый сигнал поступает на первый, сигнальный вход смесителя 1, на второй вход которого подается сигнал с гетеродина 6. На выходе смесителя 1, таким образом, образуется сигнал на промежуточной частоте. После усиления до необходимой величины в усилителе промежуточной частоты 2 – этот сигнал поступает на первый вход коррелятора 3, который состоит из перемножителя и интегратора, производится оптимальная обработка сигнала, обеспечивающая высокую помехоустойчивость приема информации. На второй вход коррелятора 3 подается опорный сигнал с генератора опорных сигналов 7 в виде фазоманипулированного широкополосного сигнала (ФМ ШПС). Напряжение с выхода коррелятора 3 поступает на вход функционального преобразователя 9. Функциональный преобразователь 9 может быть выполнен так, как это представлено на фиг.5, где приведены следующие обозначения: 91 – инвертор; 92 – сумматор; 93 – логарифмический усилитель; 94 – дифференцирующая цепочка. Функциональный преобразователь 9 содержит: последовательно соединенные инвертор 91, вход которого является входом функционального преобразователя 9, сумматор 92, логарифмический усилитель 93 и дифференцирующую цепочку 94, выход которой является выходом функционального преобразователя 9; причем первый вход сумматора 92 является входом постоянного напряжения U0. Функциональный преобразователь работает следующим образом. Сигнал S(+) поступает на вход инвертора 91, с выхода которого сигнал -8(+) поступает на второй вход сумматора 92, на первый вход которого подается постоянное напряжение 0. С выхода сумматора 92 сигнал U0-S(+) поступает на вход логарифмического усилителя 93, с выхода которого In [U0-S(+)] поступает на вход дифференцирующей цепочки 94, выход которой является выходом функционального преобразователя 9, формирующего сигнал 1/[U0-S(+)]. При наличии интерференции на входе коррелятора 3 центральный “пик” корреляционной функции раздваивается (фиг.3). Поэтому синхронизация может произойти не за “пик” корреляционной функции, а за “провал”, что приводит к резкому ухудшению помехоустойчивости принимаемого сигнала, тем более, что величина этого “провала” все время будет изменяться в процессе работы (будет “дышать”). Для того чтобы синхронизация всегда была по “пику” корреляционной функции, предлагается после коррелятора использовать функциональный преобразователь, осуществляющий операцию f(x)=1/(1-x). Такое преобразование позволяет разделить слабо выраженные “пики” автокорреляции (Марпл мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. – М.: Мир, 1990, с.34-36). На фиг.3 изображена автокорреляционная функция на выходе корреляционного преобразователя 9. Напряжение с выхода функционального преобразователя 9 поступает на вход синхронизатора 8 и на первый, сигнальный вход демодулятора 4. Синхронизатор 8 осуществляет поиск ФМ сигнала по частоте, для чего перестраивает частоту гетеродина 6 и управляет работой генератора опорных сигналов 7 для поиска по времени. После окончания поиска и вхождения в синхронизм на выходе коррелятора 3 будет напряжение телефонного сообщения в виде ШИМ сигнала (фиг.3), который подается на вход функционального преобразователя 9, в котором происходит разделение слабовыраженных “пиков” автокорреляции (фиг.4). С выхода демодулятора 4 информационный сигнал – телефонное сообщение – подается получателю информации 5. Синхронизатор 8, кроме указанных выше гетеродина и генератора опорных сигналов 7 синхронизирует работу коррелятора 3 и демодулятора 4. Таким образом, при интерференции в устройстве-прототипе на выходе коррелятора 3 центральный “пик” корреляционной функции (свертка) раздваивается, что может привести к синхронизации за “провал” этой функции, а это, в свою очередь, приведет к значительным потерям по помехоустойчивости. Предлагаемое устройство устраняет этот недостаток. Реализация функционального преобразователя может быть осуществлена в виде цифрового или аналогового устройства. Остальные узлы и блоки общеизвестны и широко освещены в технической литературе. Формула изобретения Приемное устройство фазоманипулированных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель, первый сигнальный вход которого соединен с антенной, усилитель промежуточной частоты и коррелятор, последовательно соединенные демодулятор и получатель информации, последовательно соединенные синхронизатор и гетеродин, выход которого соединен со вторым опорным входом смесителя, второй выход синхронизатора соединен с синхронизирующим входом опорных сигналов, выход которого соединен со вторым опорным входом коррелятора, третий синхронизирующий вход которого соединен со вторым синхронизирующим входом демодулятора и третьим выходом синхронизатора, вход которого соединен с первым сигнальным входом демодулятора, отличающееся тем, что введен функциональный преобразователь, осуществляющий операцию f(х)=1/(1-х), вход которого соединен с выходом коррелятора, а выход функционального преобразователя соединен с входом синхронизатора. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.04.2005
Извещение опубликовано: 20.05.2006 БИ: 14/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
