Адаптивное устройство для пространственно-временной обработки фазоманипулированных сигналов

(56)тенньРика дл1973,Адаптивные анР, 1976, В 12,Адаптивная решетмехи. ТИИЭР,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ .ОБРАБОТКИ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (ФМ)(57) Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано ваппаратуре радиоприема Повышаетсяпомехозащищенность путем уменьшения ширины спектра. Устройство содержитЙ блоков взвешивания (БВ) 1, два сумматора 9 и 10, усилитель 11, ключ12, демодулятор 13, фазовый дискриминатор 14, управляемый генератор15, формирователь импульсов стробирования (ФИС) 16, опорный генератор(ОГ) 17 и перемножитель 18. Принимаемый сигнал и помехи поступают навходы БВ 1. В БВ 1 осуществляетсяразложение сигнала на два ортогональных компонента и их весовое взвешивание, Формирование оптического весового коэффициента в БВ 1 осуществляется через цепь отрицательной корреляционной обратной связи, содержащей сумматор 9 и 10, усилитель 11 иключ 12. Это позволяет минимизировать средний квадрат ошибки сигнала1234981 перемцожителяЯ, Цель лостигаетсявведением ключа 12, ОГ 17 и церемцожителя 18. Даны примеры выполцениядемодулятора 13 и фазового дискриминатора 14. 2 з,п, Ф-лы, 2 ил,На выходах приемников помеха от40 одного источника имеет различные начальные фазы, Это обусловлено запаздыванием между моментами прихода помехи на вход парциальных антенн.Ввиду того, что помехи в ветвях4 одинаковы по форме (за исключением на выходе сумматора 9 относительноопорного сигнала, формируемого с помощью ключа 12, демодулятора 13, фазового дискриминатора 14, управляемого генератора 15, ФИС 16, ОГ 17 и Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для пространственно-временной обработки ФМсигналов в аппаратуре радиоприема,Цель изобретения - повышение помехоэащищенности путем уменьшения ширины спектра,На фиг. 1 дана структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 - Функциональная схема алгоритма.Адаптивное устройство содержитблоки 1 взвешивания, фаэорасщепители2, перемножители 3-6, фильтры 7 и 8нижних частот, сумматоры 9 и 10, 15усилитель 11, ключ 12, демодулятор13, Фазовый дискриминатор 14, управляемый генератор 15, формирователь16 импульсов стробирования, опорныйгенератор 17, перемножители 18 и 19, 20узкополосный фильтр 20, фазовый детектор 21, интегратор 22, решающийблок 23, регенератор 24, ключи 25 и26, элемент 27 задержки, двухполупериодные выпрямители 28 и 29, усилитель 30, вычитающий блок 31, интегратор 32,Устройство работает следующимобразом,Принимаемый сигнал и помехи, в общем случае имеющие различные направления прихода, поступают на входыантенн и через приемники (яе показаны) на входы Фазорасщепителей 2осуществляющих разложение сигналана два ортогональных компонента,сдвиг фаз между которыми составляет90 собственных шумов), если разностиначальных фаз (отношение амплитуд)помехи и сигнала на входах одноименных антенн не равны, путем подборавесовых коэффициентов возможна компенсация помехи в сумма 1 оре 9Весовое взвешивание осуществляется в перемножителях 3 и 4. Для формирования оптимального весового коэфФициента (напряжения на выходахФильтров 7 и 8.) служат цепи отрицательной корреляционной обратнои связи: выход сумматора 9, ключ 12, второй сумматор 10, усилитель 11, блок1: первая ветвь - перемцожитель 6,Фильтр 8 и вторая ветвь - перемножитель 5, фильтр 7, минимизирующиесредний квадрат ошибки сигнала навыходе сумматора 9 относительноопорного сигнала, формируемого ключом 12, демодулятором 13, фазовымдискриминатором 14, управляемым генератором 15, Формирователем 16,опорным генератором 17, перемножителем 18,В основу работы адаптивного устройства положен алгоритм Уидроу, позволяющий реализовать пространственно-временную обработку сигнала,Поведение вектора весовых коэффициентов,ю(С) описывается дифференциальным с.тохастическим уравнениемгъ:+ (1 + кх х "(Н+ м, (2)А, В - векторы весовых коэффициентов передачи соответственно каналов сигнала и помехи,Ц( 1) - помеха,Й(С) - флуктуационный шум в ветвях приема;8(Т) - полезный сигнал;Отрицательная корреляционная обратная связь минимизирует сигнал ошибки на выходе сумматора 10, следовательно в установившемся режиме сигнал ца выходе сумматора 9 имеет начальную фяэу и яплитуду, близкую к Б,(т):й "Х(г) = 8 (:) . (3) Т 20О, для 1 Т1 , 1 Т +- О, 1, 2, 3в 1 рпГ 1 ы (г.)Х(е) соБ(.З,е+где Т - длительность сигнала ФМ, который имеет вид:ЗОЯ = ясоз. 1,Е + Л(С)1; (5) информационный параметр,Таким образом, опорный сигнал впетлю МСКО подается не все время, адискретно. Вместе с тем, если Т с, - постоянная времени петлиМСКО, можно считать, что веса впредлагаемом устройстве описываютсяуравнением: 35 40ы + (Т + КХХ )й(.г) = Х "1 япГ 5 "(с)Х сов( У,+ ч(сЯ+1 (7) веса, определяемые уравнениями (1) и (6), будут равны между собой (черта в (7) означает усреднение),Факт сходимости можно объяснить еще и тем, что предлагаемое устройство реализует грядиецтньпЗ метод поиска оптимальных весов, причем вычисляется среднее значение градиентаСКО, псэтому, если принимается правильное решецие (случайным образом) Равенство (3) вь.полцяется тем 10 лучше, чем больше коэффициент усиления в петле минимизации среднеквадратической ошибки (МСКО), Однако Бо(С) и Б(С) должны иметь коррелированные значения информационных пара метров. Последнее в предлагаемом изобретении достигается тем, что опорный сиГнал формируется следующим образом: о леско 1 ьких символах даже на оченьнебольшом отрезке времени, то система начиняет движение в сторону одного единственного оптимума на квадратичной поверхности,В результате веса становятся болееблизкими к оптимальным, что приводитк увеличению отрезка времени совпа-,дения принимаемых и передаваемыхинформационных символов, а это увеличивает точность вычисления градиента СКО и система продолжает движениек оптимальным весам.Для формирования опорного сигналас. целью управления весовыми коэффициентами необходимо обеспечить коррелироваиность сигналов манипуляциипринимаемого н опорного сигналов.Это достигается следующим образом.С выхода интегратора 22 сигнал поступает на регенератор 24 и решающееустройство 23, синхронизируемые посигналу Б управляемого генератора15, Решающий блок 23 принимает решение о знаке принимаемого сигнала порезультату интегрирования за времяО+КТ - :КТ +, гдеК=О 1 2Т:при точной сицхронизации Т= Т (Т, - длительность тактов синхронизатора; Т- длительность принимаемого сигналя),В результате в первой половине посылки сигнал ца вторых входах,;еремножителя 18 и второго сумматора 1 Она отрезках времец 1:, КТ, в , КТ +ст,+ - ;., равен нулю, а на интервале вреТмеци КТ + - ,= - , (К + 1) на первьптсперемцожитель 18 подается сигнал о знаке принимаемой информации с решающего блока 23, я на сумматор 10 подается результат перемножения опорного генератора 17 с сигналом решающего блока 23,Б случае, если вероятность ошибки принятых решений в решающем блоке 23 ( 10 , на вход сумматора 10 на интервале времени КТ + - в , (К + + 1)Т подается опорный сигнал, значение модулирующего параметра которого практически совпадает с модулирующими параметрами принимаемого сигналя, а ца вход узкополосного фильтра 20 поступают радиоимпульсы с одной начальной,фазой и со сквяжностью " 2, Так как полоса узкополосного фильт 1ра ЬГ (с , , а центральная часто 2 Тта равна частоте опорного генератора 17, то выделяется непрерывная несущая, служащая опорным колебанием для фазового детектора 21.Через ключ 25 выделяются выборки значений напряжения интегратора 32 10Т,в моменты КТ + - К, а через ключс26 - в моменты КТ, поскольку при точной синхронизации выборки напряжения интегратора 22 в моменты КТ + всв 2 раза меньше по амплитуде и задержаны относительно выборок, поступающих через ключ 26, то выборки,поступающие через ключ 25, усилива оются в 2 раза и задерживаются в элементе 27 на -2Элемент 27 может быть выполнен наприборах с зарядовой связью, синхронизируемых управляющими сигналамиот формирователя 16, Поскольку обепоследовательности выборок ключей25 и 26 несут информацию о знакепринимаемого сигнала, то перед вычитанием они выпрямляются, Разностьфаз тактовых частот с выхода вычитающего блока 31 усредняется в интеграторе 32, напряжение которого и уп -равляет частотой управляемого генера- Зтора 15. Пареметры петли регулирования частоты управляемого генератора15 выбираются таким образом, чтобыминимизировать Фазовую ошибку на выходе вычитающего блока 31, Формирователь 16 представляет собой неадаптивный блок, выходные сигналы которого однозначно определяются входнымисигналами, Конструктивно он состоитиз делителей и умножителей частоты,дифференцирующих каскадов, формирующих короткие Импульсы в моменты смены знака тактовых сигналов,Постоянная времени системы синхронизации выбирается большей, чем постоянные времени блоков 1, этим достигается быстрая установка весовыхкоэффициентов блоков 1 на отрезкесовпацения фаз тактовых частот принимаемого и опо ного сигналов.55 Формула изобретения1, Адаптивное устройство для пространственно-временной обработки фа зоманипулированных (ФМ) сигналов, содержащее Ы блоков взвешивания, два выхода которого подключены к ветствующим входам первого сумматора, первые входы являются входами устройства, вторые объединенные входы подключены к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом второго сумматора, причем выход первого сумматора подключен к последовательно соединенным демодулятору, Фазовому дискриминатору, управляемому генератору и формирователю импульсов стробирования, соответствующие шесть выходов которого подкпючень 1 к трем стробирующим входам демодулятора и трем стробирующим входам Фазового дискриминатора, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем уменьшения ширины спектра, введены ключ и последовательно соединенные опорный генератор и перемнояитель, при этом первый вход ключа подключен к выходу первого сумматора, второй вход подключен к седьмому выходу формирователя импульсов стробирования, а выход - к первому входу второго сумматора, выход перемножителя подключен к второму входу второго сумматора, а второй вход перемножителя соединенс вторым выходом демодулятора,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что демодулятор состоит из последовательно соединенных перемножителя, узкополосного фильтра, Фазового детектора, интегратора, выход которого подключен к объециненным входам решающего блока и регенератора, выход которого является первым выходом демодулятора, выхоц решающего блока является вторым выходом демодулятора и подключен к второму входу перемножиталя, пгрвый вход которого является первым входом демодулятора и подключен к второму входу фазового детектора, вторые входы интегратора, решаюшего блока и регенвратора являются соответствующими входами демодулятора.3. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что фазовый дискриминатор состоит иэ двух ветвей, объединенные входы которых являются его первым входом, первая ветвь состоит из последовательно соединенных первого ключа, усилителя, элемента1234981 рого соединен с интегратором, выходкоторого является выходом фазовогодискриминатора, а вторые входы ключей и элемента задержки являютсястробирующими входами фазового дискриминатора. ставитель В.Дмитриевхред О.Гортвай ектор М.Самборска едактор К.Волощу Заказ 299 Тираж 624 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва, Ж, Раушсенно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 роцзво задержки, дцухполупериодного выпрямителя, вторая ветвь состоит из последовательно соединенных второго ключа и второго полупериодного выпрямителя, выходы ветвей подключены квходам вычитающего блока, выход котоПодписное комитета ССС открытий кая наб., д