Устройство для приема дискретных сигналов

,ПО ДЕЛ ОПИСК АВТОРСИ ЗОБ ИЕ 1 м1 ЬСТВУ У СВИ:(72) В.Г. Арсент (71) Новосибирсккий институт свя (53) 621.396.62.( (56) 1. Риглер,антенная решетка мех. ТИИЭР, 1973с. 75"86,9 Бюл. Р 16ьевий электрози им. Н.д088.8)омптон, Аддля подавлт. 61, Р ехничес- Псурцева аптивнаяения по 6,и о п.1, о тем, что блд одержиткторблоатурн, ин ровк аэоимпульс о ки регул ый преоб ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ПРИЕМАДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащеерадиоприемники с антенной решеткой,квадратурные преобразователи сигнала, выходы которых соединены с первыми входами блоков регулировки Усиления, выходы которых соединены свходами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого соединен е выходом генератораопорного сигнала, причем выход вычитающего блока соедиНен с вторымивходами блоков регулировки усиления,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения помехоустойчивости, введены блок совпадения, блоккомпенсации помех, блоки фаэирования,блок контроля частоты манипуляции,ключи, инвертор, второй сумматор,усилитель с автоматической регулировкой усиления, .преобразовательчастоты и демодулятор сигналов, входкоторого соединен с выходом вычитаю-щего блока и с первым входом первогоключа, второй вход которого соединенс выходом блока контроля частотыманипуляции и с входом инвертора,вйход которого через последовательно соединенные блок совпадения,второй ключ, преобразователь частоты,второй сумматор и усилитель с автоматической регулировкой усиления подключен к первым входам блоков фазирования, первые выходы которых соединены с соответствующими входами блока компенсации помех, первый выход которого соединен со вторым входом блока совпадения, при этом второй вход второго ключа соединен со вторым выходом блока компенсации помех, второй вход второго сумматора подключен к выходу первого ключа, выход демодулятора сигналов соединен с входом блокт контроля частоты манипуляции, выходы радиоприемников с антенной решеткой соединены со вто- рыми входами соответствующих блоков фаэирования, вторые выходы которых соединены с входами соответствующих квадратурных преобразователей сигнала, а выход генератора опорного сиг- й нала соединен с третьими входамиЕ блоков фазирования.2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый блок фазирования содержит цоследовательно соединенные усилитель с автома-, тической регулировкой усиления,первый полосовой фильтр,первый перемножитель, узкополосный .фильтр, второй ар перемножитель, второй полосовой фильтр и сумматор, причем выход ффеф усилителя с автоматической регулировкой усиления подключен к другому входу второго перемножителя и является первым выходом блока фазиро- (" вания, вторым выходом которого является выход сумматора, второй вход которого является третьим входом блока фазирования, первый входом которого является другой вход первого перемножителя, а вторым входом блока фазирования является вход усилителя с автоматической регул ровкой усиления.3, Устройство п л и- чающееся т к компенсации помех с ждущий мультивибратор, дете в вертор, сумматор и иусиления и квадр р1015506 ватель сигнала, выходы которого соединены с первыми входами блоков ре.гулировки усиления, выходы которыхсоединены с одними входами сумматс 5 ра, выход которого соединен с входоминвертора и с входом детектора импульсов, выход которого через. ждущиймультивибратор соединен со вторымивходами блоков регулировки усиления,третьи входы которых соединены с выходсм инвертора, вход которого является вторым выходом блока компенсации помех, первым выходом которогоявляется выход ждущего мультивибра"тора, причем вход квадратурного преИзобретение относится к радиотех-нике и может быть использовано дляприема узкополосных сигналов частотной и фазовой телеграфии в условияхвоздействия активных помех.Известно устройство для приемадискретных сигналов, содержащее радиоприемники с антенной решеткой,квадратурные преобразователи сигна" .ла, выходы которых соединены с первыми входами блоков регулировки уси-,лителя, выходы которых соединеныс .входами первого сумматора, выходкоторогосоединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого соединен с выходом генератораопорного сигнала, причем выход.,вычитающего блока соединен со вторымивходами блоков регулировки усилителя 1.Однако известное устройство обладает низкой помехоустойчивостью.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для приема 25дискретных сигналов, содержащее радиоприемники с.антенной решеткой,.квадратурныв преобразователи сигна-.ла, выходы которых соединены с первы,ми входами блоков регулировки усиле"ния, выходы которых соединены свходами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которогосоединен с выходом генератора опоРно- З 5го сигнала, причем выход вычитающегоблока соединен с вторыми входами блоков регулировки усиления, введеныблок совпадения, блок компенсациипомех, блоки фаэирования, блок конт-,роля частоты манипуляции, ключи,инвертор, второй сумматор, усилительс автоматической регулировкой усиления, преобразователь частоты и демообразователя сигнала и. другой входсумматора являются соответствующимивходами блока компенсации помех,4, Устройство по п.1, о х л ич а ю щ е е с я тем, что блок контроля частоты манипуляции содержит последовательно соединенные блок выделения фронта импульса, узкополосный фильтр, линейный детектор и пороговый блок, выход которого является выходом блока контроля частоты манипуляции, входом которого является вход блока выделения фронта импульса дулятор сигналов, вход которого соединен с выходом вычитающего блока и с первым входом. первого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока контроля частоты манипуляции и с входом инвертора, выход которого через последовательно соединенные блок совпадения, второй ключ, преобразователь частоты, второй сумматор и усилитель",а. автоматической регулировкой усилен% подключен к первым входам блоков Фаэирования, первые выходы которых соединены с соответствующими входами блока компенсации помех, первый выход которого соединен со вторым входОм блока совпадения, при этом второй вход второго ключа соединен со вторым выходом блока ком" пенсации помех, второй вход второго сумматора подключен к выходу первого ключа., выход демодулятора сигналов соединен с входом блока контроля частоты манипуляции, выходы радиоприемникв с антенной решеткой соединены со вторыми входами соответствующих блоков Фазирования, вторые выходы которых соединены с входами соответствующих квадратурных преобразователей сигнала, а выход генератора опорного сигнала соединен с третьими входами блоков фазирования.При этом каждый блок фазирования содержит последовательно соединенные усилитель с автоматической регулировкой усиления, первый.полосовой Фильтр, первый перемножитель, узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй полосовой фильтр и сумматор, причем выход усилителя с автоматической регулировкой усиления подключен к другому входу второго перемножителя и является первым выходом блока Фаэиования, вторым выходом которого является выход сумматора, второй вход которого является третьим вхоцом блокафазирования, первым входом которогоявляется другой вход первого перемножителя, а вторым входом блока фазирования является вход усилителя с автоматической регулировкой усиления.Блок компенсации помех содержитждущий мультивибратор, детектор импульсов, инвертор, сумматор, блоки рееулировки усиления и квадратурныйпреобразователь сигнала, выходы которого соединены с первыми входами бло ков регулировки усиления, выходы которых соединены с одними входами сумматора, выход которого соединен с вхо; дом инвертора и с входом детектора импульсов, выход которого через ждущий 5мультивибратор соединен со вторымивходами блоков регулировки усиления,третьи входы которых соединены с выходом инвертора, вход которого является вторым входбм блока компенсации 20помех, первым выходом которого является выход ждущего мультивибратора, причем вход квадратурного преобразователя сигнала и другой вход сумматораявляются соответствующими входами бло 25ка компенсации помех.Причем, блок контроля частоты ма"нипуляции содержит последовательнасоединенные блок выделения фронта им"пульса, узкополосный фильтр, линейный детектор и пороговый блок, выходкоторого является выходом блока контроля частоты манипуляции, входом ко-.торого является вход блока в щеленияФронта импульса,На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства.Устройство содержит радиоприемники 1 с антенной решеткой, блоки 2фаэирования, квадратурные преобразователи 3 сигнала, блоки 4 регулировки усиления, сумматоры 5 и б, выитающий блок 7, генератор 8 опорного сигнала, усилитель 9 с автоматическойрегулировкой усиления, демодулятор 4510 сигналов, инвертор 11, ключи 12и 13, блок 14 совпадения, преобразователь 15 частоты, блок 16 компенсации помех, блок 17 контроля частотыманипуляции,50 Блок Фазирования содержит усилитель 18 с автоматической регулировкой усиления, цолосовые фильтры 19 и 20, перемножители 21 и 22, узкополосный фильтр 23, сумматор 24.Блок компенсаций помех содержит квадратурный преобразователь 25 сигнала, блоки 26 регулировки усиления, сумматор 27, инвертор 28,.детектор 29 импульсов, ждущий мульти вибратор 30.Блок контооля частоты манипуляции содержит блок 31 выделения фронта импульса, узкополосный фильтр 32, линейный детектор 33, пороговый блок 3465 Устройство работает следующим образом.Рассмотрим работу устройства напримере двух наиболее типичных ситуаций,Ситуация первая. Допустим, чтопосле включения устройства на выходах радиоприемников 1 с антенной решеткой и усилителей 18 с автоматичес.кой регулировкой усиления присутствуют только независимые флуктуационные шумы. В этом случае на выходесумматора 27 блока 1 б компенсациипомех присутствуют только шумы парциального канала, в котором нет весовой обработки, блок 1 б компенсациииомех, так.как реализует алгоритмминимума выходной мощности помех. На.выходе ждущего мультивибратора 30 вэто время действует нулевой потенциал, котоРый поступает на блок 14совпадения, делая управляющее напряжение ключом 13 нулевым, вследствие чего .выход сумматора 27 оказывается отключенным от входа второго сумматора б,Выходной сигнал демщулятора 10сигналов, обусловленный случайнымиФлуктуациями напряжения на входе,поступает на блок 17. контроля частотыманипуляции, Поскольку в данном сигнале отсутствует Регулярная составляющая частоты манипуляции, то на выходепорогового блока 34 действует нулевойпотенциал, который запирает ключ 13и отключает второй вход. второго .сумматора от выхода вычитающего блока 7Собственные шумы сумматора б черезусилитель 9 с автоматической регулировкой усиления поступают на входыперемножителей 21,Так как шумы на выходе .усилителя9 с автоматической Регулировкой усиления и шумы парциальных каналов пцсле полосовых Фильтров 19 некоррелированы, а узлы - перемножитель 21,узкополосный Фильтр 23 блоков 2 фаэирования - представляют собой корре"ляторц разностной частож то нааряжения на выходах узколосных фильтров23 близки к нулю, Близкиии к нулю будут и напряжения. на выходе полосовыхФильтров 20 вследствие равенства нулюнапряжений на одних из входов перемножителей 22,На входах компенсационной частиустройства, включающей квадратурнцепреобразователи сигнала 3, блоки 4регулировки усиления, сумматор 5 ивычитающий блок 7 действует синусоидальное напряжение частоты Р, которое вводится в устройство с помощьюсумматоров 24 от генератора 8 опорного сигнала. Представленная структу"ра компенсационной части. Устройства .реализует алгоритм минймума среднегоквадрата ошибки, в результате чегона выходе вычитающего блока 7 присут 1015506ствует только флуктуационный шум,поступающий далее на демодулятор 10сигналов,При появлении полезного сигналачастотной .или фазовой телеграфии навыходах усилителей 18 с автоматической регулировкой усиления действуютуже коррелированные по парциальнымканалам приема колебания. Эти колебания на промежуточной частоте Го,проходят на выход сумматора 27 и 10заставляют детектор 29 импульсовперевести ждущий мультивибратор 30 вположение, соответствующее появлению положительного потенциала на еговыходе. Этим потенциалом производится 15блокировка блоков 26 регулировки усиления с целью предотвращения изменениявесов в блоке 16 компенсации помех.Одновременно с этим на вход блока 14совпадения поступает положительныйпотенциал.с выхода ждущего мультивиб-.ратора 30, который проходит на выходблока 14 совпадения и открываетключ 13.Колебания полезного сигнала с вы .хода сумматора 27 через ключ 13 поступают на преобразователь 15 частоты,где осуществляется перенос спектрасигнала на частоту, Р = 0+ ЙГЬГ выбирается из соображений необ- З 0.ходимого подавления побочных продуктов преобразования в преобразователечастоты 15 ), Далее колебания сигналас выхода дополнительного суматора бподаются на усилитель 9 с автоматической регулировкой усиления, выходкоторого является общим входом перемножителей 21,На другие входы перемножителей 21поступают колебания частоты Е свыходов полосовых Фильтров 19, колеба 40ния разностной частоты дЕ выделяются узкополосными фильтрами 23 и подаются на перемножители 22. На другиевходы перемножителей 22 поступаютколебания с выходов усилителей 18 с 45автоматической регулировкой усилениясоответствующего парциального канала,При этом начальные Фазы колебанийсуммарной частоты сигнала Р послеполосовых Фильтров 20 оказываютсяодинаковыми и равными начальной фазеколебаний на выходе усилителя 9 савтоматической регулировкой усиления,т.е. в блоках 2 фазирования осуществляется фазирование колебаний полезно"го сигнала, принятого элементамипроизвольной антенной решетки с использованием известного принципа двойного преобразования частоты, применяемого и устройствах когерентногосложения сигналов. 60С помощью сумматоров 24 осуществ",ляется введение в каждый нарциальный канал приема вспомогательногосинусоидального сигнала частоты Рот генератора 8 опорного сигнала.Сиг-б 5 налы с выходов сумматоров 24 разделяются квадратурными преобразователями сигнала 3 на квадра":урные составляющие и через блоки 4 регулировки усиления подаются на сумматор 5. Выходной сигнал сумматора 5 сравнивается с сигналом генератора 8 опор"ного сигнала и сигнал ошибки с выходавычитающего блока 7 поступает на блоки 4 регулировки усиления. Поскольку вспомогательный сигнал,введеный в каждый канал приека устройства, имеет такое же распределение фаз по каналам приема, что и полезный сигнал (вследствие синфазирования последнего ), который к тому же некоррелирован с сигналом генератора 8 опорногс сигнала,так как не имеет в спектре составляющей центральной частоты, то в соответствии с алгоритмом минимума среднего квадрата ошибки на выходе вычитающего блока 7 будут присутствовать колебания полезного сигнала.Колебания сигнала с выхода вычитающего блока 7 поступают на демодулятор 10 сигналов, на выходе которого Формируется стандартный телеграфный сигнал. Передние фронты этого сигнала выделяются блоком 31 вы" деления Фронта импульса и подаются на узкополосный Фильтр 32, Центральная частота узкополосного фильтра 32 выбирается равной частоте манипуляции, которая однозначно связана со скоростью передачи информации и известна.Напряжение, пропорциональное огибающей колебаний на выходе узкополосного фильтра 32, вселяется ли" нейным детектором 33 и поступает на пороговый блок 34, порог срабатывания которого выставляется чуть выше уровня флуктуационных шумов в отсутствии колебаний полезного сигнала, Напржение линейного детектора 33 переводит пороговый блок 34 в состояние, соответствующее положительномупотенциалу на ее выходе. Это напряжение на выходе инвертора 11 становится нулевым и приводит к появлению на выходе блока 14 совпадения нулевого потенциала, который закрывает ключ 13, предотвращая поступление полезного сигнала на один из входов второго сумматора б, Одновременно с этим положительным потенциалом порогового блока 34 открывается ключ 12и колебания сигнала частоты Г с выхода вычитающего блока 7 подаются через сумматор б и усилитель 9 с автоматической регулировкой усиления на блоки 2 Фазирования. После установления фазы колебаний на выходах узкополосных фильтров 23 процесс вхождения в синхронизм всего устройства быдет закончен, хотя после этого происходит разблокирование цепейобратной связи в блоках 26 регулировки усиления (длительность импульсовждущего мультивибратора 30 выбирается немногим более интервала стационарности используемого Радиоканала )и происходит минимизация мощностисигнала на выходе сумматора 27 (поалгоритму минимума выходной мощности ), однако эти процессы уже неоказывают. влияние на работу компенсационной части устройства, так какключ 13 все время заперт нулевымпотенциалом блока 14 совпадения,Полезный сигнал в вкде посылоктелеграфного сигнала снимается свыхода демодулятора 10 сигналов. 15Полосы пропускания узкополосныхФильтров 23 и 32 выбираются такими,Чтобы суммарное время установленияпереходных процессов на выходахэтих фильтров было не больше длитель Оности импульсов, вырабатываемых жду-щим мультивибратором 30.. Таким образом, в установившемсярежиме .компенсационная часть предлагаемого устройства работает методомградиентного спуска, а фазированиесигналов в парциальных каналах производится по сигналу с выхода вычитавщего блока 7.Предположим; что после вхожденияв синхронизм всего устройства в поло- ЗОсе частот полезного сигнала появляются колебания активных помех, создаваемые источниками, угловые коорди-наты которых отличаются от координат.источника полезного сигнала. Колебания помех на выходах блоков 2 Фазирования при зтсм сохраняют .такоераспределение фаэ по парциальным каналам, что в компенсационной частиустройства оказывается возможным осу Оществить взаимную компенсацию помеховых колебаний,и выделить на выходе вычитающего блока 7 полезный сигнал,который йоступает на перемножители21. Поскольку колебания полезного 45сигнала и активных помех некоррелированы (так как создаются разными источниками ), то фаза колебаний на выходе узкополосных фильтров 23 каждого блока 2 Фазирования определяется только колебаниями. полезного сигнала, следовательно, в блоках 2 фазирования осуществляется Фазированиекслебаний только полезного сигнала,что при Работе компенсационной частиустройства приводит к подавлениюпомех на выходе вычитающего блока 7 .и вЫделению колебаний полезного сигйала.Параметры блоков 4 регулировкиусиления выбираются такими, чтобы 60время установления переходных процес-сов на выходе умматора 5 было зна"чительно меньше времени установления колебаний на выходах узкополосных Фильтров 23, тогда появление ак 65 тивных помех не выводит устройство из синхронизма, так как гомеховые колебания взаимно компенсируются значительно быстрее,чем устанавливаются процессы от помех на выходах узкополосных Фильтров 23 корреляторов разностной частоты блоков 2 фазирования.Переходные процессы в блоке 16 компенсации помех аналогичные про" цессам, происходящим при появлении полезного сигнала, не влияют на работу устройства при воздействии помех, так как ключ 13 постоянно за" перт нулевым потенциалом блокаф 14 совпадения.Ситуация вторая, .Отличается -от первой тем, что полезный сигнал появляется тогда, когда уже действуют активные помехи. Рассмотрим этот случай, но прежде заметим, что процессы, происходящие в устройстве при воэдей" ствии только флуктуационных шумов,полностью-аналогичны . процессай, рассмотренным в первой ситуации.При.;.появлении активных помех срабатывает детектор 29 импульсов, который с помощью ждущего мультивибратора 30 переводит блоки 26 регулировки усиления в состояние блокировки весов, на "второй вход блока 14 совпадения поступает положительный потенциал, открывающий ключ 13 и на.пряжение помех через преобразователь частоты 15, сумматор 6 и усилитель 9 с автоматической Регулировкой усиления поступает на блоки 2 Фазирования. Осуществляется Фазирование колебаний помех и они появляются на выходе вычитавщего блока 7, Так как.демодулятор 10 сигналов не согласован (по типу сигнала ) с колебаниями помех, то на выходе блока 17,-контроля частоты манипуляции поддерживаетая нулевой потенциал, запирающий ключ 12, После того, как жлтлаий мульти- вибратор 30 перейдет в состояние нулевого потенциала на выходе, ключ 1 13 запирается и на вход усилителя 9 .с автоматической регулировкой усиления поступают только флуктуационные1 шумы сумматора б. Далее в устрой-.стве происходят процессы, аналогич,ные режиму воздействия флуктуационных шумов, которые были уже рассмотрены.Коэффициенты передачи блоков 26 регулировки усиления при разблокиро вании цепей корреляционной обратной , связи ждущим мультивибратором 30 устанавливаются такими, чтобы обеспе.чить минимум мощности помех на выходе сумматора 27.Как только на выходе усилителей 18 с автоматической регулировкой усиления появляются колебания полезного сигнала, на выходе сумматора 27 тоже действует напряжение сигнала (так как10 1015506 9 Составитель А. Москевичедактор Н. Ковалева Техред С,Мигунова Корректор М. Шароын Тираж 677 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий,3035, Москва, Ж, Раушск;у наб., д. 4/5 Заказ 323.3 ПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная илиал весовые коэффициенты блока 16 компенсации помех, выставленные в отсутствие полезного сигнала, оказываются неоптимальными для его компенсации вследствие.различия в направлениях прихода сигнала и активных помех ), которе, воздействуя на детектор 29 импульсов и ждущий мультивибратор 30, переводит блоки 26 регулировки усиления в состояние блокировки весов. Ключ 13 отпирается и колебания О сигнала через преобразователь частоты 15, сумматор 6 и усилитель 9 с автоматической регулировкой усиления поступают на перемножители 21.Нанинается фазирование колебаний 15 полезного сигнала и компенсация колебаний активных помех.Свободные от помех колебания полезного сигнала с выхода вычитающего блока 7 подаются на демодулятор 10 сигналов. После установления процессов в блоке 17 контроля частоты манипуляции на его выходе.появляется положительный потенциал, который отпирает ключ 12 и запирает ключ 13. На блоки 2 фаэирования теперь посту лает полезный сигнал с выхода вычитающего блока 7 и по нему осуществляется, фазирование колебаний полезного сигнала в блоках фаэирования. Наступает режим вхождения в синхронизм по полезному сигналу, который уже рассматривался в первой ситуации.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить повышение помехоустойчивости приема сигналов частотной или фазовой телеграфии за счет компенсации помеховых колебаний при пространственно. разнесенном приеме.