Устройство приема многочастотных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (Ш 29 04 В 1/ ния г 28.Лухани СССР973.ССР 1978. ель с 15/О ьств 15/О М ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ сдние изоте К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ПРИЕМА МНОГОЧАСТОТНЬХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к радио-.связи и обеспечивает повышение помехозащищенности по отношению к радиоимпульсным помехам, Устр-во содержит широкополосный приемный тракт, 1-е входные полосовые фильтры2, 1-е ключи 3, эл-ты задержки, х-еограничители 5, сумматор 6, демодулятор 7, 1-е квадраторы 8, 11-1 эл-тов9 задержки, сумматор 10, делитель 11напряжения, формирователь 12 уровняограничения, блок 13 формированиятактовых импульсов, Иэл-тов 14задержки, частотные каналы 15, 3 ил, 1 132729Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в устройствах передачи у приема дискретных сообщений,Цель изобретения - повышение помехозащищеыности по отношению к радиоимпульсным помехам.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройстваприема многочастотных сигналов; нафиг. 2 н 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг.3то же.Устройство приема многочастотныхсигналов содержит широкополосный приемный тракт 1, 1-ые входные полосовые фильтры 2, -ые ключи 3 третьиэлементы 4 задержки, х-ые ограничители 5, первый сумматор 6, демодулятор7, -ые квадраторы 8, Мвторых элементов 9 задержки, второй сумматор10, делитель 11 напряжения, формирователь 12 уровня ограничения блок13 формирования тактовых импульсов,Мпервых элементов 4 задержки,частотные каналы 15. где- длительность одного элеменота МЧС;И - число элементов (размерность)МЧС;Т - длительность МЧС.Для рассматриваемой структуры МЧС:ГсИ=5 7 = - = . В этом случае для пеф ф И 5редачи широкополосного сигнала используется ансамбль из пяти частот Й,Й, Г и К. При этом фазы передаваемых колебаний на этих частотах должны соответствовать двоичной информационной последовательности в относительном коде, т,е, для передачи импульса отрицательной полярности используется значение фазы колебаний, равное 180 (или Г), для передачи импульса положительной полярности - 0 (фиг. 2 б, 2 в).На фиг, 2 в показан вид многочастотного сигнала с проманипулированными по фазе элементами. Знаки "+" и "-" в условном виде показывают фазу результирующего МЧС ("+" соответствует значению передаваемой фазы "0", "-" - фазы 180).Устройство работает следующим образом.30На вход устройства поступают многочастотные сигналы (МЧС) с относительной Аазовой манипуляцией, представляющие собой последовательность во времени частотноразнесенных элементов. При этом информация о передаваемом двоичном сообщении при использовании метода относительной фазовой манипуляции заложена в разности начальных Ааз одноименных частотных-а 40 элементов соседних сигналов, Для конкретности и простоты иллюстрации принцип Аормирования МЧС с относительной Аазовой манипуляцией рассмотрен на примере пяти элементов сигнала с использованием временных диаграмм, представленных на фиг. 2 а, б, в. Для конкретности рассмотрен случай, когда двоичная информационная последовательность в абсолютном коде имеет вид, изображенный на фиг. 2 ав50 относительном коде - на фиг. 26. Длительность МЧС равна длительности передаваемого двоичного информационного символа Т, а длительность элемента сигнала определяется размерностью55 МЧСЭлементы многочастотного сигнала с выхода широкополосного тракта 1 поступают на соответствующие входные полосовые фильтры 2, каждый из которых настроен на частоту, соответствующую одной из поднесущих принимаемого многочастотного сигнала,На выходе входного полосового фильтра 2, с которым согласован принимаемый элемент МЧС, появляется отклик в виде высокочастотного процесса с максимальным значением в момент окончания частотного элемента МЧС. В моменты времени приема данного элемента МЧС (на конкретной частоте) на выходах остальных входных полосовых фильтров 2 будет присутствовать только шум. Временные диаграммы реакций полосовых фильтров 2 приведены на фиг. 2 г, д, е, ж, з.Устройство предназначено для защи. ты от сосредоточенных помех со случайной частотно-временной структурой,например помехи, хаотически возникающие в моменты времени, распределенные по Пуассоновскому закону и представляющие собой радиоимпульсы со случайной частотой, амплитудой и фазой. Длительность этих радиоимпульсов также является случайной и соизмерима с длительностью Г, частотно-временного элемента МЧС. Рассматриваемая помехаимеет большую мгновенную мощность и поражает, как правило, одну или отдельные (во всяком случае не все) ветви разнесения реализуемые на баУ5 зе рассматриваемого МЧС, С целью иллюстрации принципа работы предлагаемого устройства защиты предполагается, что при приеме первого МЧС сосредоточенной помехой поражен его второй элемент на частоте й (фиг, 2 д, где показано, что максимальное значение отклика входного полосового фильтра 2 имеет, вместо отрицательной, положительную полярность). При приеме второго МЧС считается, что воздействие сосредоточенных помех отсутствует, поэтому все отклики полосовых фильтров 2 имеют одинаковые максимальные значения одной и той же полярности (фиг, 2 г, д, е, ж, з). При приеме третьего МЧС предполагается, что третий и четвертый его элементы поражены сосредоточенными помехами большой интенсивности. Особенность этих сосредоточенных помех заключается в том, что их фаза совпадает (или достаточно близка) к фазе передаваемых элементов МЧС. По этой причине полярность максимальных откликов на выходах согласованных фильтров 2, настроенных на частоты Г ипри приеме третьего МЧС также положительная,как и при приеме для этого МЧС элементов с частотами й 1, Й и Г (фиг, 2 е, ж, а также фиг,2 г, д,. з)30 35 Элементы многочастотного сигналас выхода широкополосного приемноготракта 1 поступают также на вход блока 13, который управляет синхроннойработой 1-ых ключей 3 в каждом частотном канале 15, тем самым обеспечиваяполучение на их выходах отсчетов,соответствующих максимальным значениям откликов входных полосовых фильтров 2 в моменты окончания частотныхэлементов, Блок 13 осуществляет формирование последовательности коротких импульсов, определяющих временные границы МЧС, Интервал следованияимпульсов с выхода блока 13 равен Тс(фиг, Зи),Блок 13 в своем составе обязательно содержит инерционный элемент сбольшой памятью, который при воздействии достаточной мощной кратковременной помехи препятствует срыву синхронизации. Последовательность импульсов, следующих через Тс, с выхода блока 13 поступает на управляющие входы 1-ых ключей 3 (И) частотных каналов 15 (в нашем случае первых четырех) через первые элементы 14 задержки. Время задержки входных импульсов в каждом частотном канале 15 с номером д (1=1, И) с помощью первых элементов 14 определяется выражением. =(И-) " 1=1,И, (1) 1где. - время задержки, реализуемоев 1.-ом частотном канале 15.В И-ом частотном канале 15 (в нашем примере в пятом) последовательность импульсов с выхода блока 13 поступает на управляющий вход ключа 3 непосредственно, Таким образом, на управляющих входах 1-ых ключей 3 каждого частотного канала 15 в моменты окончания соответствующих частотных элементов (когда отклики соответствующих входных полосовых фильтров 2 достигают максимального значения) действуют управляющие импульсы, которые поступают в И-ой ветви обработки непосредственно с выхода блока 13 (фиг. Зи), а в первых (И) - ветвях обработки через первые элементы 14 задержки (фиг. Зк, л, м, н), На выходах ,-ых ключей 3 существуют короткие импульсы, амплитуда и полярность которых определяется максимальным значением и полярность откликов входных полосовых фильтров 2. Для наглядности отсчеты на выходах ключей 3 изображены на фиг. Зо на одной временной оси.В каждом частотном канале 15 отсчеты элементов МЧС с выходов ключей 3 поступают на входы квадраторов 8, в которых они возводятся в квадрат, Временная диаграмма отсчетов на выходах квадраторов 8 представлена на фиг. Зп (для наглядности отсчеты также .изображены на одной временной оси), Одновременно с укаэанным отсчеты с выходов ключей 3 в первых (Ы) - частотных каналах 15 поступают на входы третьих элементов 4 задержки, в которых задерживаются на различное время, чтобы в момент по- явления отсчета на выходе ключа 3 Х-ой ветви обработки все отсчеты одновременно поступили на входы соответствующих ограничителей 5. Время задержки отсчетов, обеспечиваемое в первых (М) - частотных каналах 15132729 5с помощью третьих элементов 4 задержки, должно удовлетворять соотношению (1).Квадраты отсчетов с выходов квадраторов 8 в первых (М)-ветвях обра 5ботки поступают на входы вторых элементов 9,. в которых задерживаются навремя, определяемое соотношение (1).Это сделано для того, чтобы обеспечить одновременное поступление отсчетов с выходов вторых элементов 9 задержки и квадратора 8 о 1-ой ветви обработки на входы второго сумматора 10В моменты времени, кратные длительности МЧС Тд, на входах второго 15сумматора 10 одновременно действуютквадраты отсчетов, полученные на выходах входных полосовых фильтров 2при обработке конкретного МЧС. Вовтором сумматоре 10 вычисляется сумма входных квадратов отсчетов. Результирующий (суммарный) отсчет с выхода второго сумматора 10 поступаетна вход последовательно соединенныхделителя 11 и формирователя 2, В 25делителе 11 осуществляется усреднениесуммарного входного отсчета по всемветвям обработки, реализуя при этомоперацию видаИ 30(2)1-1где Е - усредненный . отсчет на выходде делителя 11;Е. - квадрат отсчета на выходед-го (=1,Х) квадратора 8;И - количество частотньгх каналов 15 обработки (размерность МЧС).На фиг Зп пунктирной линией пока 40зан уровень, соответствующий усредненному отсчету Е на выходе делите 11ля 11,Процедура в соответствии с формулой (2) может быть легко выполненас использованием операционного усилителя. Отсчет с выхода делителя 11поступает на вход формирователя 12,в котором вьФабатывается так называемый опорный (пороговый) средний уровень в соответствии с выражениемгде Е =Е - опорный (пороговый)Пор 12 55средний- уровень на выходе формирователя 12.Выход формирователя 12 соединен суправляющими входами 1.-ых ограничите8 6 лей 5. В зависимости от величины порогового напряжения Е , действующего на управляющем входе ограничителя 5, изменяются величины его порогов ограничения. Алгоритм работы ограничителя 5 сводится к следующему, Если входной сигнал Е, положительный и больше порогового уровня +Е , тоПор ф на выходе ограничителя 5 формируется ограниченный отсчет с уровнем, равным +Е . Если же входной сигнал Е.пор отрицательный и меньше порогового уровня -Е то на его выходе существует ограниченный отсчет с уровнем -Е В противном случае, когда -Е, (Е.+Е, на выход ограничителяпор-; - оор 5 входной сигнал проходит без изменений. Величина порогов ограничения Е, в ограничителе 5 зависит от напряжения, действующего на его управляющем входе (от Е =Е ).пор 11Математически процедуру работы ограничителя 5 можно записать в следующем виде +Епоесли Е +Ею,р,пор где Х ; - отсчет на входе двухстороннего ограничителя в -ой ветви обработки (1= =1,М). На входы ограничителей 5 в моменты времени, кратные Тс, за счет использования в первых (М)-ветвях обработки третьих элементов 4 задержки одновременно поступают отсчеты, соответствующие отдельным элементам МЧС (фиг. Зо), В это же время на управляющие входы ограничителей 5 действует пороговое напряжение, выработанное в формирователе 12.,В связи с отмеченным, в ограничителях 5 осуществляется сравнение порциальных (в каждом частотном канале 15) уровней с опорным (пороговым) средним уровнем, что позволяет получить информацию о распределении общей интенсивности помех между отдельными элементами МЧС и определить элементы сигнала (ветви обработки), пораженные сосредоточенной помехой. Благодаря реализации в ограничителях 5 математической процедуры (4 1, в устройстве существенно ограничивается влияние сосредоточенных помех на процесс приема МЧС, На фиг. 3 изображена временная диаграмма отсчетов на выходах ограничителей 5, Пунктирными линия 1327298ми на фиг. Зо показаны пороговые уровни ограничения, Для первого МЧС, как следует из фиг. 5 р, отсчет на выходе входного полосового фильтра 2, настроенного на частоту 2 , огра 5 ничен на уровне выявленного (для данного МЧС) порогового уровня, Для второго МЧС отсчеты на выходах входных полосовых фильтров.2 не превышают 10 пороговый .уровень и, следовательно, они не ограничиваются. И, наконец, для третьего МЧС ограничены на уровне плавающего порога отсчеты для ветвей приема на частотах Г и Е (фиг. Зр). Поскольку пороговый уровень не является постоянным, а все время изменяется (для каждого конкрет. ного принимаемого МЧС ) и является плавающим, то это позволяет непрерывно (без всякой адаптации) следить за помеховой обстановкой (за распределением интенсивности помех в частотно- временных границах МЧС) и эффективно использовать получаемую информацию 25 для уменьшения влияния действующих сосредоточенных помех. Отсчеты с выходов ограничителей 5 поступают на входы первого сумматора 6, в котором формируется результирующий (суммарный)отсчет (для конкретного МЧС) видаНо (5)35 где Е - результирующий отсчет на вы ходе сумматора 6.+2 если 2,)+Ер,На фиг. Зс изображена временнаядиаграмма результирующих отсчетов навыходе первого сумматора 6,Напряжение с выхода первого сумматора 6 поступает на вход демодулятора 7, который осуществляет егодальнейшую обработку и выносит решение о принятом сигнале. 40 45 50 формула изобретения Устройство приема многочастотных сигналов, содержащее соединенные последовательно первый сумматор и де модулятор, широкополосный приемный тракт, вход которого является входом устройства приема многочастотных сигналов, Х частотных каналов, входкаждого из которых соединен с выходом широкополосного приемного тракта, а выход соединен с соответствующим входом первого сумматора, -й,=1,2Н, частотный канал содержит д-й входной полосовой фильтр,и 1-й квадратор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияпомехозащищенности по отношению крадиоимпульсным помехам, в него введены блок формирования тактовых импульсов, вход которого соединен свыходом широкополосного приемноготракта, Ипервых элементов задержки, Нвторых элементов задержки,соединенные последовательно второйсумматор, д-й,кроме Х-го, вход которого соединен с выходом -го квадратора через второй элемент задержки,сномером , а Н-й вход - соединен свыходом И-го квадратора непосредственно, делитель напряжения и формирователь уровня ограничения, в -йчастотный канал введен -й ключ, входкоторого соединен с выходом -го полосового фильтра, 1-ый ограничитель,выход которого является выходом -уочастотного канала, а входф управленияуровнем ограничения соединен с выходом формирователя уровня ограничения,в -й частотный канал, кроме Б-го,введен третий элемент задержки с номером 1, вход которого соединен с выходом 1-го ключа, а выход - с сигнальным входом -го ограничителя, выходМ-го ключа соединен с входом М-го ограничителя, выход 1-го ключа соединен с входом 1-го квадратора, управляющий вход д-го, кроме Н-го ключасоединен с выходом блока формированиятактовых импульсов через первый элемент задержки с номером 1, а управляющий вход Н-го ключа соединен с выходом блока формирования тактовых импульсов непосредственно, при этомвеличина задержки элементов задержкис номеромопределяется соотношением Зч ( )о эгде , - величина задержки элементов 31 задержки с номером ; Г - длительность одного частотного элемента многочастотного сигнала,1327298 Составитель Н.МельникРедактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова ороль оррект изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная ц кф рф 5 РФф аз 3399/55 Тираж 638 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Подписного комитета СССРий и открытийРаущская наб д. 4/