Приемник амплитудно-импульсных частотно-модулированных сигналов

А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (И) 1)5 Н 04 В 1/О НТ СССРИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Вф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телеметрических системах, работающих самплитудно-импульсными частотно"модулированными сигналами. Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум. 2В устройстве, содержащем усилитель 1радиочастоты, смеситель 2, гетеродинЭ, второй усилитель 4 промежуточнойчастоты, стробируемый ограничитель 5первый частотный детектор 6, расширитель 7 импульсов, синхронизатор 8,элемент 9 задержки, первцй усилитель10 промежуточной частоты, управляющий элемент 11, элемент 12 управлениявторой частотный детектор 13, амплитудный детектор 14, измеритель 15 отношения сигнал/шум и сумматор 16,обеспечивается регулировка полосыпропускания первого усилителя 10 промежуточной частоты в зависимости ототношения сигнал/шум. 4 ил, 1584 109Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано в телеметрических системах, работающих самплитудно-импульсныьа частотно-моду.лированными (АИМ-ЧМ) сигналами.5Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум (С/Ш),На Фиг, 1 представлена структурнаяэлектрическая схема приемника АИМ-ЧМсигналов; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу приемника; на, схема примера реализации измерителяотношения С/Ш; на фиг.4 - структурная 15"электрическая схема примера реализации синхронизатора.ФПриемник АИМ-ЧМ-сигналов содержитусилитель 1 радиочастоты, смеситель2, гетеродин 3, второй усилитель 4промежуточной частоты, стробируемыйограничитель 5, первый частотный детектор 6, расширитель 7 импульсов,синхронизатор 8, элемент 9 задержки,первый усилитель 10 промежуточнойчастоты, управляющий элемент 11, элемент 12 управления, второй частотныйдетектор 13, амплитудный детектор 14,измеритель 15 отношения С(Ш, сумматор 16.30Измеритель 15 отношения С(Ш содер:жит ключ 17, амплитудные детекторы18 и 19, интегрирующие Фильтр 20,блок 21 определения отношения. Синхронизатор 8 содержит полосовые Фильтры22 и 23, триггер Шмидта 24, инвертор3525, ждущие мультивибраторы 26 и 27.Приемник работает следующим образом,На вход усилителя 1 поступает телеметрический радиосигнал с АИМ-ЧМ, который представляет собой последовательность радиоимпульсов со скважностью, равной двум, причем несущая частота в пределах длительности радиоимпульсов постоянна, но изменяется отимпульса к импульсу в соответствии сизменением модулирующего напряжения,имеющего амплитудно"импульсную модуляцию (фиг.2,А). После усиления вусилителе 1 в смесителе 2 при помощи50гетеродина 3 радиосигнал усиливаетсяи фильтруется усилителем 4, проходитстробируемый ограничитель 5, устраняющий паразитную .амплитудную модуляцию и "вырезающий" шумы в паузах между радиоимпульсами, и поступает напервый детектор 6, Формирующий оценку частоты принятого радиоимпульса(Фиг,2,В). В расширителе 7 значениенапряжения импульсов (Фиг.2,Б) запоминается на время, равное длительнти паузы между радиоимпульсами(фиг.2,В)Расширитель 7 может быть реализован в виде конденсатора с коммутируемыми цепями заряда - разряда. Перезаряд конденсатора до нового значениянапряжения текущего импульса производится в моменты времени Г 1,при помощи импульсов (фиг. 2,М) с выхода синхронизатора 8. Расширенные импульсы (фиг.2,В) поступают на управляющий элемент 11, который может представлять собой аналоговый усилительи варикап, включенный в резонансныйконтур усилителя 10. Задача управляющего элемента 11 состоит в Формировашп, такого размаха напряжения, прикотором обеспечивается перестройкаФильтра усилителя 10 в резонанс счастотой текущего радиоимпульса варикапом выбранного типа, При этом процесс перестройки усилителя 10 происходит с момента начала приема текущего радиоимпульса (Фиг,2,Л,) и продолжается в течениепрактически всей длительности принимаемого радиоимпульса (Фиг,2,Л, временной интервал д ь), Полоса пропускания усилителя 3 в течение этого времени максимальна и равна й й =- 2 1 й,11)где Д Й - девиация частоты принимаемого радиосигнала, что обеспечиваетсяподачей на элемент 12 импульсов(Фиг,2,Ж) с выхода сумматора 16.В расчетный момент окончания переходных процессов (Фиг. 2, , + Ж;+ дГ,) перестройки усилителя10 при помощи элемента 12 производится сужение полосы пропускания фильтраусилителя 10 до значений, определяе-мых выражением(2)где йЕ - значение узкой полосы пропускания усилителя 10;2 - длительность импульса радиосигнала;К - коэффициент, зависящий отзначения измеренного отношения сигнал/шум принимаемого радиосигнала.Выполнение требований выражения 2 обеспечивает получение на выходе усилителя 10 максимально возможного от30 0,4у мин до значений 35 40(4) 5 15841 ношения С/Ш. Для этого на вход элемента 12 подается напряжение (фиг.2,Е) с выхода измерителя 15 через сумматор 16, В качестве элемента 12 может исиользоваться полевой транзистор, включенный параллельно перестраиваемому фильтру усилителя 10. При полностью открытом транзисторе (в пределах длительности импульсов фиг.2,Ж) полоса пропускания усилителя 1 О определяется выражением (1), для чего соответствующим образом выбирается амплитуда импульсов (фиг.2,Ж). Размах напряжения отношения С/Ш нормируется так, чтобы при отношении С/Ш напряжение (фиг.2,Е) было минимально и полевой транзистор элемента 12 был полностью закрыт, при отношении С/Ш ) 20 напряжение Е должно быть максимально и обеспечивать 20 полное открывание полевого транзистора элемента 12, При закрытом транзисторе элемента 12 полоса пропускания усилителя 10 определяется выражением (2), где К=1. Следовательно, при из менении напряжения отношения С/Ш от 0 до 20 полоса пропускания усилителя 10 должна плавно изменяться от значе- ний Исходя из этого пределы изменения коэффициента К приизменении отношения С/Ш от 0 до 20 задаются выражени- ем Выполнение выражения (4) обеспечивает .элемент 12. Сумматор 16 производит сложение напряжений (фиг,2,Ж и 45 Е) для Формирования обобщенного, управляющего шириной полосы пропускания усилителя 10 напряжения (фиг.2,3), Поскольку амплитуда импульсов (фиг.2,: Ж) уже сама по себе обеспечивает ус-ф 50 тановку Л 2 то некоторое увеличение амплитуды этих импульсов за счет напряжения (фиг.2,Е) в пределах йС уже не влияет наширину полосы пропускания усилителя 10, поэтому оказывается возможным формирование управляющего нап ряжения (фиг.2,3) путем простого линейного сложения напряжения (фиг.2,Е и Ж). 09оПереходные процессы сужения полосыпропускания усилителя 10 заканчиваются в течение временных промежутковДпоэтому к моменту начала приемаочередного радиоимпульса усилитель 10оказывается настроенным с некоторойпогрешностью на несущую частоту предыдущего радиоимпульса и имеет полосупропускания, определяемую выражением(2), На вход усилителя 10 поступаютзадержанные наэлементом 9 радиоимпульсы (фиг.2,К) с АИМ-ЧМ-сигнала-.,ми, поэтому усилитель 10 осуществляетквазиоптимальную фйльтрацию такогорадиосигнала в установившемся режиме.Наличие некоторой расстройки Фильтра усилителя 10 относительно частотыпринимаемого радиоимпульса обусловлено тем, что оценка частоты (Фиг.2,Б)Формируется детектором 6 при широкойполосе пропускания усилителя 4 и подвержена воздействию шумов, Однакорасстройка усилителя О постоянна втечение всей длительности процессаФильтрации полезных радиоимпульсов,поэтому не приводит к появлению паразитной частотной модуляции, а тольконесколько ухудшает выходное отношение С/Ш,1Расширение полосы пропускания усилителя О при возрастании отношенияС/Ш принимаемой смеси сигнала и шумапутем изменения коэффициента К позво"ляет избежать ухудшения фильтрующихсвойств усилителя 10 из-за наличиярасстройки и связанного с этим ухудше-,ния отношения сигнал/шум, так как чемуже полоса пропускания усилителя 10,тем выше его селективные свойства итем больше ошибка настройки в резонансс принимаемым радиоимпульсом, котораявозрастает с ухудшением, входного отношения С/Ш, Это приводит к ухудшениюфильтрующих свойств усилителя 10,т.е. к снижению выходного отношенияС/Ш по сравнению с потенциально достижимым, Существует очевидно некото-рая оптимальная ширина полосы пропус"кания усилителя 10, при которой точность слежения за частотой радиосигнала и степень его фильтрации наилучшие. Подбор соответствующим образомвеличины управляющего напряженияобеспечивает квазиоптимальную обработку сигнала в усилителе 10 изменяющимся входным отношением С/Ш.С выхода усилителя 10 отфильтрован-.ный от шумов радиосигнал (Фиг.2,Л)поступает на детектор 13, где преобразуется им в видеоимпульсы с амплитудой, зависящей от значения принимаемойчастоты. Полученный видеосигнал с ЛИИподается на выход приемника,Синхронную работу элементов приемника обеспечивает синронизатор 8,один из вариантов реализаггли которогопредставлен на фиг, 4. На вход синхронизатора 8 подается выделенная ампли;тудным детектором 14 огибающая вход,ного радиосигнала, представляющая собой, как правило, меандр (фиг. 2,Г).В синхронизаторе 8 для повышения помехоустойчивости формирования всехнеобходимых синхроимпульсов производится фильтрация огибающей (фиг.2,Г)узкополосными фильтрами 22 и 23. Навыходе фильтра 22 выделяется первая20гармоника импульсной последовательности (фиг,2,Г), амплитуда которойзависит от амплитуды импульсов и по этому может быть использована дляоценки амплитуды приримаемого радиосигнала в измерителе 15. В фильтре 23производится выделение первой гармоники напряжения, поэтому синусоидальное напряжение (фиг2,Н) имеет посто. янную амплитуду и полностью очищеноот шумов и помех. Триггер Шмидта 24Формирует прямоугольные импульсы,соответствующие моментам приема радиоимпульсов, т.е. основную синхропосле, довательность. Проинвертированная инвертором 25 синхропоследовательность(фиг. 2,Д) используется для запираниястробируемого ограничителя 5 на времяпаузы между радиоимпульсами, чтообеспечивает формирование на его вы40ходе четких фронтов радиоимпульсов иподавление шумов паузы. Ждущие мультивибраторы 2 б и 27 запускаются передними фронтами импульсов и формируютсоответственно короткие импульсы(фиг2,М), обеспечивающие работу рас 45ширителя 7, и импульсы (фиг, 2,Ж)включения широкой полосы пропусканияусилителя 10.Один из возможных вариантов реализации измерителя 15 приведен на фиг. 3,550Оценка уровня шумов производится путем выделения при помощи ключа 17 шумов (фиг. 2,П), пауз между импульсами(Фиг. 2,Г), детектирования реализациишумов амплитудным детектором 18 и 55интегрирования огибающей шумов вфильтре 20. Оценка интенсивности шумов(фиг. 2,Р) несет информацию об усредненном по 10-20 паузам значении уровня шумов принимаемого радиосигнала,т,е, изменяется во времени непрерыно. Открывание ключа 17 производятсинхронмпульсы (фиг. 2,Д). Оценкуамплитуды полезного сигнала производит амплитудный детектор 21 путемдетектирования напряжения (фиг,2,Н)и усреднения продетектированного напряжения. Блок 21 формирует оценкуотношения С/Ш (фиг. 2,Е). Формула изобретенияПриемник амплитудно-импульсных частотно-модулированных сигналов, содержащий соединенные последовательно усилитель радиочастоты, вход которого является входом приемника, и смеси- тель, другой вход которого соединен с выходом гетеродина, соединенные последовательно амплитудный детектор, выход которого соединен с входом синхронизатора, и измеритель отношения сугнал/шум, первый и второй входы синхронизирующих импульсов которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, соединенные последовательно стробируемый ограничитель, вход которого соединен с входом амплитудного детектора, а вход стробирующего импульса соединен с вторым выходом синхронизатора, и первый частотный детектор, первый усилитель промежуточной частоты, вход управления частотой настройки которого соединен с выходом управляющего элемента, а вход управления шириной полосы пропускания соединен с выходом элемента управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него введены второй усилитель промежуточной частоты, вход и выход которОго соединены с выходом смесителя и выходом стробируемого ограничителя соответственно, элемент задержки, вход которого соединен с выходом стробируемого ограничителя, а выход соединен с входом первого усилителя промежуточной частоты, второй частотный детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход является выходом приемника, расширитель импульса, сигнальный вход которого соединен с выходом первого частотного детектора, вход синхроимпульсов соеди. нен с третьим выходом синхронизатора, а выход соединен с входом управляюо 1584109 1 щего элемента, и сумматор, первый ивторой входы которого соединены с выходом измерителя отношения сигнал/шум1 и четвертым выходом синхронизаторасоответственно, а выход соединен свходом элемента.,управления.1584109 ставитель Н. Мельниковхред Л.Олийнык . Корректор М. Самборская Горная Редакто роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,и на, 101 Заказ 2264 Тираж 532 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5