Устройство обработки широкополосных сигналов

Номер патента: 1840217

Авторы: Галун, Козленко, Смирнов, Чугаева

ZIP архив

Формула

Устройство обработки широкополосных сигналов, содержащее генератор опорного гармонического сигнала, фазовращатель на 90°, сумматор и два квадратурных канала, каждый из которых содержит перемножитель, последовательно соединенные согласованный фильтр и квадратор, при этом первые входы перемножителей двух квадратурных каналов объединены и являются информационными входом устройства, выход генератора опорного гармонического сигнала подключен к второму входу перемножителя первого квадратурного канала и через фазовращатель на 90° - к второму входу перемножителя второго квадратурного канала, выходы квадраторов двух квадратурных каналов подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости к узкополосным помехам, в каждом квадратурном канале введены последовательно соединенные линия задержки и блок вычитания, выход которого подключен к входу согласованного фильтра, а вход объединен с входом линии задержки и соединен с выходом перемножителя, при этом величина задержки линии задержки > кор, где кор - интервал корреляции широкополосного сигнала.

Описание

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи и может применяться в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны способы обработки широкополосных сигналов в условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех, описанные, например, в пат. США №3112452, №4079203, в монографии Г.И.Тузова "Статистическая теория приема сложных сигналов", М.: Сов. радио, 1977, стр.127, основанные на режекции участков спектра входного сигнала, пораженных узкополосными помехами с дальнейший корреляционной обработкой сигнала.

Недостатком этих способов является тот факт, что одновременно с помехами режектируются участки спектра полезного сигнала, чем обусловлена их низкая помехоустойчивость в условиях большой загрузки диапазона частот помехами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ обработки широкополосного сигнала (ШПС), описанный в монографии Г.И.Тузова "Статистическая теория приема сложных сигналов", стр.127, и реализованный в устройстве, приведенном на рис.3.15, стр.133, принятый за прототип.

Способ-прототип основан на обработке сигнала в двух квадратурных каналах с последующим суммированием сигналов на их выходе. В каждом из квадратурных каналов сигнал перемножается с опорным гармоническим сигналом на частоте несущей ШПС с последующей согласованной фильтрацией и возведением результата фильтрации в квадрат.

Недостатком способа-прототипа является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Цель предлагаемого изобретения - повышение помехоустойчивости к узкополосным помехам.

Достижение поставленной цели происходит за счет того, что в каждом квадратурном канале из результата перемножения входного ШПС и гармонического опорного сигнала вычитают результат перемножения входного и опорного сигналов, задержанный на величину , где > кор ( кор - интервал корреляции ШПС), а согласованную фильтрацию выполняют по отношению к сигналу, полученному путем вычитания из копии сигнала его копии, задержанной на .

Таким образом, предлагаемый способ основан на использовании двух квадратурных каналов, в каждом канале входной ШПС перемножают с опорным гармоническим сигналом, частота которого равна частоте несущей ШПС, из результата перемножения вычитают результат перемножения, задержанный на величину задержки ( > кор, (где кор - интервал корреляции широкополосного сигнала), с последующей согласованной фильтрацией и возведением результата фильтрации в квадрат. Во втором канале осуществляется аналогичная обработка с тем отличием, что опорный гармонический сигнал сдвигается по фазе на 90° по отношению к опорному сигналу в первом канале, при этом сигналы двух каналов суммируются. А согласованная фильтрация выполняется не с передаваемым сигналом, а с искаженным, полученным путем вычитания из копии сигнала его копии, задержанной на , то есть согласованную фильтрацию выполняют не с передаваемым сигналом, а с искаженным. Искажение входного сигнала получается за счет введения элемента задержки и вычитающего устройства.

Устройство, в котором реализуется предлагаемый способ, приведено на фиг.1, где приняты следующие обозначения:

1 - перемножитель;

2 - линия задержки на ;

3 - вычитающее устройство;

4 - согласованный фильтр;

5 - квадратор (устройство возведения в квадрат);

6 - фазовращатель на 90°;

7 - сумматор;

8 - опорный генератор.

Устройство содержит два квадратурных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные перемножитель 1, вычитающее устройство 3, согласованный фильтр 4, квадратор 5, а также линию задержки 2, включенную между выходом перемножителя 1 и другим входом вычитающего устройства 3. Входы квадратурных каналов являются входом устройства. Выходы квадратурных каналов соединены со входами сумматора 7, а выход опорного генератора 9 соединен с другим входом перемножителя 1 в первом квадратурном канале, а во втором квадратурном канале - через фазовращатель 6 на 90°.

Представленная на чертеже схема устройства является известной оптимальной (в условиях действия белого шума) схемой обработки ШПС с неизвестной начальной фазой (монография Г.И.Тузова "Статическая теория приема сложных сигналов, стр.133, рис.3.15), в которую введены в каждый квадратурный канал вычитающее устройство 4 и линия задержки 2 на величину .

Устройство работает следующим образом.

В каждом канале входной ШПС после перемножения с опорным гармоническим сигналом, частота которого равна частоте несущей ШПС, подается на вычитающее устройство 3, где осуществляется компенсация узкополосных помех, после чего сигнал обрабатывается в согласованном фильтре 4. В зависимости от выбранного значения полезный ШПС может искажаться в большей или меньшей степени. При > кор, где кор - интервал корреляции ШПС, искажение сигнала будет минимальным. Однако эти искажения можно исключить, выполнив согласованную фильтрацию сигнала. Это возможно, так как и структура принимаемого сигнала, и значение известны, поэтому заранее известно, как исказится ПСП, и построить фильтр, согласованный с искаженным сигналом. В этом случае исключаются потери сигнала.

Докажем достижение поставленной цели.

Пусть фазоманипулированный шумоподобный сигнал (ФМ ШПС) передается на частоте несущей f0, а длительность элемента ПСП составляет 0. Тогда ширина спектра ФМ ШПС равна . На входе устройства обработки одновременно с ФМ ШПС действует гармоническая помеха на частоте fп. После перемножения входного сигнала с опорным гармоническим сигналом частоты f0 в каадом квадратурном канале на выходе перемножителя 1 выделяется видео-ПСП, а помеха, действующая на частоте fп, переносится на частоту (fп-f 0). ПСП и помеха подаются на один вход вычитающего устройства 3 непосредственно, а на другой вход - через линию задержки 2 на > кор.

Известно, например Д.Е.Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.30, рис.2.9), что при сдвиге ПСП на > 0, где 0 - длительность элементарного символа ПСП, получается ПСП ортогональная или квазиортогональная по отношению к первоначальной. Это означает, что при величине задержки, равной, например, = 0, полезный сигнал (ПСП) пройдет через вычитающее устройство 3 с небольшими искажениями. В то же время узкополосные (в том числе и гармонические) помехи, для которых выполняется условие , где Т - период гармонической помехи, компенсируются полностью или частично. Очевидно, что при fп=f 0 достигается наибольшая степень подавления (полное подавление) помехи. Степень подавления помехи уменьшается с увеличением f п. При компенсации нет, так как при = 0 и задержка равна половине периода частоты помехи. При степень подавления увеличивается, а при fп =fт также наблюдается полное подавление помех. Действительно, для комплексного коэффициента передачи к(j ) устройства, состоящего из вычитающего устройства и линии задержки на можно записать

Тогда для модуля коэффициента передачи |к( )| имеем

Из полученного выражения видно, что введенные в устройство блоки представляют собой фильтр, режектирующий низкие частоты и частоты, лежащие в окрестностях fт.

Способ-прототип представляет собой оптимальную обработку ШПС, обеспечивающую, ослабление узкополосных помех в Б раз, где Б - база ШПС (см. Л.Е.Варакин. Теория систем сигналов. - М.: Радио и связь, 1978, стр.124).

Предлагаемый способ обеспечивает ослабление помех в 2·Б·К( )-1 раз, где . Функция

обращается в нуль при . При = 0,

где 0 - длительность элементарного символа ПСП, функция обращается в нуль на частотах f=0 и кратных где fт - тактовая частота ПСП.

При функция обращается в нуль при f=0 и частотах, кратных . Таким образом, выбирая можно добиваться ослабления необходимой части спектра помех. На выходе вычитающего устройства сигнал в зависимости от значения будет искажаться в большей или меньшей степени. Но так как параметры ШПС и значение известны, то можно выполнять согласованную фильтрацию с искаженным сигналом, что исключает потери сигнала.

При дополнительном поиске, проведенном авторами в соответствии с п.52 ЭЗ-1-74, не обнаружены объекты со сходными признаками отличительной части. Учитывая это, авторы считают, что предлагаемое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами. Технический результат - повышение помехоустойчивости к узкополосным помехам. Достигается тем, что в каждом квадратурном канале из результата перемножения входного ШПС и гармонического опорного сигнала вычитают результат перемножения входного и опорного сигналов, задержанный на величину , где > кор ( кор - интервал корреляции ШПС), а согласованную фильтрацию выполняют по отношению к сигналу, полученному путем вычитания из копии сигнала его копии, задержанной на . 1 ил.

Рисунки

Заявка

3141327/09, 22.04.1986

Воронежский научно-исследовательский институт связи

Козленко Никлоай Иванович, Чугаева Валентина Ивановна, Смирнов Сергей Николаевич, Галун Сергей Александрович

МПК / Метки

МПК: H04B 1/10

Метки: сигналов, широкополосных

Опубликовано: 10.08.2006

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1840217-ustrojjstvo-obrabotki-shirokopolosnykh-signalov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство обработки широкополосных сигналов</a>

Похожие патенты