Устройство для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией

СОКИ СОВЕТСКИХЮНЛКщЕааипРЕСПУБЛИК а 9 4 Н 04 В 7/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСМД 4 фСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 510790, кл. Н 04 В 7/22, 1974.Авторское свидетельство СССРВ 429546, кл. Н 04 В 7/02, 1972, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ПЕРЕДАЧИ ИПРИЕМА МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАПОВ СОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ(57) Устройство содержит кодер относительной фазовой манипуляции 1,яблок формирования тактовых импульсов2; формирователь многочастотного сиг-нала,3, фазовый манипулятор 4, широкополосный передатчик 5, широкополос.ЯОА 1 ный приемник 8, автокорреляторы 16,17, сумматор 20, интегратор 21, решающий блок 22, линию задержки 18,перемножитель 19, фильтр 9, временнойселектор 10, демодулятор 11, блокиформирования импульсов синхронизации 24, амплитудные детекторы 23. Сцелью повышения помехозащищенностив условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех введены генератор псевдослучайной последовательности 6, блок формирования импульсовгашения 25, Блок формирования импульсов синхронизации 24 содержит формирователь импульсов, дифференцирующий ,блок, формирователи-селекторы, БЯтриггеры, фильтры нижних частот, дискрйминаторы временного сдвига, генераторы тактовых импульсов и 85 -триг- Ъ югер. 3 ил.1259500 1 51 О15 20 25 30 Т,о -Б 35 40 45 50 55 Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией по каналам радиосвязи с многолучевостью, подверженным воздействию сосредоточенных помех, в частности по каналам ионосферной, тропосферной и метеорной связи, а также по каналам с отражением от космических объектов естественного и искусственного происхождения.Цель изобретения - повышение по" мехозащищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех.На фиг. 1 дана структурная схема передающей и приемной .станций," на фиг. 2 - структурная схема формирователя импульсов синхронизации; на фиг. 3 о - Т - временные диаграммы, поясняющие принцип действия конкретного устройства.Устройство содержит кодер 1 относительной фазовой манипуляции (ОФИ), блок 2 формирования тактовых импульсов, формирователь 3 многочастотного сигнала, фазовый манипулятор 4, широкополосный передатчик 5, генератор 6 псевдослучайной последовательности (ПСП), перемножитель 7, широкополосный приемник 8, фильтры 9,.временные селекторы 10, демодуляторы 11 выполненные по квадратурной схеме; каждый демодулятор 11 состоит из первого фазового детектора 12, второго фазового детектора 13, фазавращателя 14, генератора 15, первый 16 и второй 17 авто- корреляторы, состоящие из линии 18 задержки и перемножителя 19, а также сумматор 20, интегратор 21, решающий блок 22, амплитудные детекторы 23, формирователи 24 импульсов синхронизации, формирователь 25 импульсов гашения. Кроме того, приемная станция содержит тракт формирования сигнала автоматической регулировки усиления, состоящий из линии 26 задержки, сумматора 27 и блока 28 формирования сигнала автоматической регулировки усиления (АРУ).Каждая ветвь приема состоит из формировател я 29 импульсов, дифференцирующего блока 30, первого формирователя-селектора 31, второго формирователя-селектора 32, первого ВБ- триггера,ЗЗ, втррого ВБ-триггера 34, первого фильтра 35 нижних частот,второго фильтра 36 нижних частот, первого дискриминатора 37 временногс сдвига, второго дискриминатора 38 временного сдвига, первого генератора 39 тактовых импульсов, второго гене-ратора 40 тактовых импульсов и дополнительного ВБ-триггера 41.Устройство работает следующим образом.На вход кодера 1 передающей станции поступает последовательность информационных импульсов длительностью Тс. Кодер 1 преобразует эту последовательность импульсов в относительный код (фиг. Зц).Последовательность входных информационных импульсов также поступает на вход блока 2 формирования, который формирует тактовые импульсы с интервалом Т, определяющим границы формируемого многочастотного сигнала (ИЧС), Последовательность импульсов с выхода блока 2 формирования одновременно поступает на входы формирователя 3 ИЧС и генератора 6 ПСП. В зависимости от размерности ИЧС длительность его отдельных частотных эле 1 ментов равна где- длительность одного элемента ИЧС;И - число элементов (размерность) ИЧС;Т - длительность ИЧС.Полученная иа выходе блока 2 фор-" мирователя последовательность тактовых импульсов используется для синхронизации генератора 6 ПСП, накладываемой на широкополосный сигнал, а также для определения границ элементов ПСП. В общем случае в устройстве предус атривается возможность наложения ПСП с различным числом элементов либо на отдельные элементы, либо иа весь МЧС. В первом случае возможно наложение на каждый элемент ИЧС ПСП с одинаковой или различной структурой.На передающей станции формируется ИЧС с последовательностью из трехчастотно-разнесенных во времени элементов (И=З). В этом случаеТс = - и для передачи широкополос"3ного сигнала используется ансамбль из трех частот Г Г и Г.9500 4автокорреляционных откликов фильтрана сигналы, прошедшие по каждому пути. Поэтому результирующее мгновенноезначение огибающей на выходе фильтра9 отсчитанное в определенный момент,в результате интерференции высокочастотных колебаний со случайными фазами оказывается случайной величиной.Форма реализации этой случайной функции не зависит .от того, какой из сигналов передани определяется только .случайными параметрами многолучевой линии связи.На фиг. 3-а приведены характеристики реакций фильтров 9 при приеме МЧС рассматриваемой структуры на частотах Г Г и Г . Отклики фильтров9 для одноименных элементов соседних МЧС корректируют. Этот факт объясняется тем, что для реальных линий связи длительность передаваемых сигналов Тс много меньше интервала временной корреляции многолучевой линии связи. Это позволяет утверждать, что высокочастотный процесс, полученный на выходе фильтра 9, согласованного с фазоманипулированными псевдослучайными сигналами для данного элемента МЧС, можно успешно использовать в качестве опорного при приеме одноимен. ного (на данной частоте) элемента последующего МЧС. Для реализации указанного обстоятельства необходимона приемной станции осуществлять. слежение за границами откликов на выходах фильтров 9, чтобы исключить шуми боковые всплески, обусловленныекорреляционными свойствами фазоманипулированных псевдослучайных сигналов. Для этого на приемной станцииво всех ветвях обработки включенывременные селекторы 10 между фильтрами 9 и демодуляторами 11. Временныеселекторы 1 О управляются импульсами,вырабатываемыми формирователями 24,структурная схема которых показана на фиг. 3. 3 125На каждый элемент МЧС накладывается ПСП одинаковой структуры с числом элементов М=7 (структура ПСП выбрана- +-). Тогда на выходе генератора 6 возникает сигнал, изображенный на фиг. 3. В такэм виде сигнал с выхода генератора 6 поступает на один иэ входов перемножителя 7, на второй вход которого действует информационная последовательность в относитель ном коде с выхода кодера 1, На выходе перемножителя 7 возникает последовательность импульсов, изображенная на фиг. 3 6, которая поступает на второй вход фазового манипулятора 4, 15 на первый вход которого подается МЧС, сформированный в формирователе 3, Сигнал на выходе формирователя 3 МЧС представляет собой радиоимпульсы с постоянной амплитудой и длительностью 10 с дискретной частотной манипуляцией заполнения. В фазовом манипуляторе 4 происходит изменение фазы колебаний, соответствующих отдельным частотным элементам МЧС, по закону последова тельности импульсов, сформированных на выходе перемножителя 7 фиг. Зг), Результирующий МЧС переносится по спектру в нужный участок диапазона, усиливается и излучается широкополос- З 0 ным передатчиком 5.Сигнал, излученный широкополосным передатчиком 5, в многолучевой линии связи подвергается селективным замираниям и поступает на вход широкопо- З 5 лосного приемника 8 приемной станции (фиг. 2), где он усиливается и преобразуется в промежуточную частоту, С выхода широкополосного приемника сигнал поступает на фильтры 9, согласо ванные с фазоманипулированными псевдослучайными сигналами, каждый из которых настроен на соответствующую поднесущую частоту принимаемого МЧС.На выходе каждого фильтра 9 при 45 прохождении соответствующей частоты появляется отклик, форма которого определяется функцией автокорреляции фазоманипулированного псевдослучайного сигнала, а также свойствами многолучевой линии связи. В эти моменты на выходах остальных фильтров присутствует только шум.Из-за многолучевости линии связи переданный МЧС проходит многими путями случайной длины. В связи с этим отклик на выходе фильтра 9 представляет собой суперпозицию элементарных В качестве примера определения временных границ откликов на выходе фильтра 9 берем фильтр, настроенный на частоту 1На выходе амплитудного детектора 23 выделяется огибающая отклика фильтра 9 (фиг 3 1 ), которая поступает на вход формирователя 29, где она усиливается и ограничивается по амплитуде (фиг. Зи),1259 510 тель-селектор 32 выделяет отрицатель" 5иый импульс. Указанные импульсы вформирователях-селекторах 31 и 32 фор мируются в короткие импульсы с фиксированной амплитудой (фиг. 3 А и м ).Импульсы с выхода первого формиро- Ю вателя-селектора 31 поступают на вход 25 ЗО где С, э С Сг у (С); ,(С)соответственно огибающая напряжения и фаза высокоча-. стотного колебания; время существования отклика на выходе согласованного фильтра 9 при приеме х-го частотного элемента МЧС,35 40 У (С) = у; (С)а вп(2 н г; С + 5 +.,) = У(.)а з.1,-: (СЧНод воздействием шумов и замираний сигналов положения переднего и заднего фронтов импульса на выходе формирователя 29 изменяются. Для стабилизацни местоположения и границотклика на выходе фильтра 9 эти импульсы подаются на вход дифференцирующего блока 30, на выходе которогоформируются сигналы (фиг. Зк). Этисигналы поступают в два тракта обработки, которые отличаются тем, чтов первом тракте первый формироватетель-селектор 31 выделяет положительный импульс, а второй формироваК первого НБ-триггера 33, на вход 5 которого действуют импульсы с частотой, соизмеримой с величиной 1/Т, вырабатываемые первым управляемымгенератором 39 (Фиг. Зн). На выходе первого ВБ-.триггера 33 формируется сигнал рассогласования с длительностью пропорциональной разности фаз междусравниваемйми последовательностямиимпульсов (фиг. Зо), Этот сигнал по,ступает на вход первого фильтра 35нижних частот, в котором происходитусреднение длительности входных импульсов (т.е. выделение постояннойсоставляющей). Полоса пропусканияфильтра нижних частот выбирается с учетом величины реальной скорости изменения параметров (интервала времениой корреляции) многолучевой линии связи и для типовых трасс с учетом допперовской зоны составляет 10-30 Гц. Усредненный сигнал с первогоФильтра 35 поступаетна вход первого дискриминатора 37 временного сдвига, где сравнивается с эталонным напряжением, и в зависимости от знака разности обоих напряжений вырабатывается напряжение подстройки фазы в сторонуотставания или опережения, пока разность фаз не станет равной нулю.Аналогично работает второй тракт,соответствующие временные диаграммы. работы которого приведены на фиг, 3 еи,Импульсы с выкодов первого и второго управляемых генераторов 39 и40 поступают на входы 11 и 8 дополни 500 Ьтельного НБ-триггера 41 на выходе которого Формируются импульсы (фиг.З и) с длительностью, соответствующей усредненным временным границам отклика на выходе фильтра 9.Высокочастотные колебания с выходов фильтров 9 через временные селекторы 10 поступают на входы демодуляторов 11, выполненных по квадратурной схеме и содержащих первый и второй фаэовые детекторы 12 и 13, генератор 15, настроенный на одну из принимаемых частот (Г или Г , или Г ).и фазовращатель, изменяющий фазу частоты генератора 15 на величину / . Выходы детекторов 12 являются синфаэными, выходы детекторов 13 - квадратурными выходами демодуляторов 11.Все синфазные выходы объединены и подаются на вход первого автокоррелятора 16, состоящего из линии 18 задержки и перемножителя 9. Все квадратурные выходы объединены и подаются на вход второго автокоррелятора 17, аналогичного первому.Пусть на выходе временного селек,тора 10 действует высокочастотное колебание на частоте Г; Хонда низкочастотные колебанияна выходах синфазного и квадратур"ного трактов обработки демодулятора11 могут быть записаны Ус; (С) = у, (С)а соз(2 К, С +/сС с 7рабатываемого в модуляторе 11 генератором 15,Низкочастотные колебания у (С) и у . (С) задерживаются в линиях .18 задержки на время Тс и используются в качестве опорных при приеме одноименных частотных элементов последующего МЧС вида: у, (С) = у (С)а сов, - 1; (С)1; у, (С) = у (С)а зпк, - Р, (С); где у,(С) и 1; (С) - соответственноамплитуда огибаю"щей и фаза отклика, являющегосяреакцией согласованного фильтра 9при приеме одноименного частотного элемента (начастоте Г;) по-следующего ИЧС;С , - интервал временисуществования отклика на выходесогласованногофильтра 9 при при.- еме одноименногочастотного элемента последующего ИЧС.На выходах первого и второго.автокорреляторов 16 и 17 в этом случае реализуются операции у; (С) у; (С) и у, (С) у 1(С) Выходй первого и второго автокорреляторов 16 и 17 подлючены к входам сумматоре 20, на выходе которого формируется напряже- ние гь =Еу, т, В)+у. у(с)м1:11 5 Благодаря использованию временныхселекторов 10, управляемых последовательностью импульсов, поступающихс выходов формирователя 24, накапление сигнала для каждого частотного 1 Оэлемента осуществляется только вмоменты реально существующих откликов на выходах соответствующих согласованных фильтров 9. В связи сэтим в процессе обработки одноименных элементов соседних ИЧС исключается шум, присутствующий между откликами, а также боковые лепестки, обусловленные корреляционными свойствамифазоманипулированных ПСП.Общее решение на выходе должнобыть получено в моменты Сокончанияоткликов на выходе согласованногофильтра 9, настроенного на частотуГ. Для этого на приемной станции выход Б-го формирователя 24 подключенк входу формирователя 25 импульсовгашения, на выходе которого в моменты окончания входных импульсов формируются стандартизированные импульсы короткой длительности и постояннойамплитуды, На фиг. Зт показана последовательность этих импульсов,управляющих работой интегратора 2Приемная станция содержит тракт З 5 формирования сигнала АРУ. Выходы амплитудных детекторов 23 соединены с,входами И линий 26 задержки, которыепредназначены для совмещения во вре= "меня огибающих откликов разных сог О ласованных фильтров 9. Выходы линийзадержки обьединены сумматором 27,соединенным с блоком 28 формированияАРУ, в котором путем накаплення и усреднения вырабатывается напряжение 45 АРУ, которое поступает на вход АРУширокополосного приемника 8.у;(С) = у, (С) у,;(С) + у (С) у (С 1 К выходу сумматора 20 подключены последовательно интегратор 21 и решающий блок 22, с помощью которых выносится решение о принимаемом .МЧС.55На выходе интегратора 2 результирующее напряжение имеет вид Формула изобретения 1. Устройство для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией, еодержащее на передающей стороне кодер относительной фазовой манипуляции, вход которого является входом передающей стороны и соединен с входом блока формирования тактовых импульсов, выход которого соединен с вхо 1259500 10дом формирователя многочастотногосигнала, выход которого .соединен спервым входом фазового манипулятора,выход которого соединен с входом широкополосного передатчика, а на приемной стороне - широкополосный приемник, соединенный с объеДиненнымивходами Й ветвей обработки, а такжедва автокоррелятора, сумматор, интегратор и решающий блок, выход которого является входом приемной стороны, причем каждый автокорреляторсодержит линию задержки и перемножитель, вход автокоррелятора соединенс первым входом перемножителя непосредственно, а с вторым его входомчерез линию задержки, каждая ветвьобработки состоит из фильтра, вре"менного селектора и демодулятора, атакже тракт формирования сигналов 20автоматической регулировки усиления,содержащий 8 блоков формирования импульсов синхронизации, выходы которых соединены с входами управлениявременных селекторов, сумматор, 8амплитудных детекторов, выходы кото- .рых через линии задержки соединеныс входами сумматора, выход которогочерез блок формирования сигналов автоматической регулировки усиления 30соединен с входом автоматической регулировки усиления широкополосногоприемника, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения помехо-.защищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех,на передающей стороне в него введеныгенератор псевдослучайной последовательности и перемножитель, причемвыход блока формирования тактовых 4 Оимпульсов соединен с входом генератора псевдослучайной последовательности, выход которого соединен с выходом кодера относительной фазовой манипуляции, выход перемножнтеля соединен с вторым входом фазового манипулятора, а на приемной стороне вовсех ветвях обработки временные селекторы включены между фильтрами, выполненными в виде согласованных фильтров, и демодуляторами, выполненными по квадратурной схеме, причем выход каждой ветви обработки подключен к входу амплитудного детектора, выходы которых соединены с входами блоков формирования импульсов синхронизации тракта формирования сигналов автоматической регулировки усиления, при этом выход блока формирования импульсов синхронизации с номером М соединен через введенный блок формирования импульсов гашения с управляющим входом интегратора, синфазные выходы демодуляторов всех ветвей обработки объединены и соединены с входом первого автокоррелятора, квадратурные выходы демодуляторов всех ветвей обработки объединены и соединены с входом первого автокоррелятора, а выходы первого и второго авто- корреляторов соединены с входами сумматора, выход которого через интегратор соединен с решающим блоком.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования импульсов синхронизации содержит последовательно соединенные формирователь импульсов и дифференцирующий блок, к выходу которого подключены две ветви обработки, каждая из которых состоит иэ последовательно соединенных формирователя-селектора, 15 -триггера, фильтра нижних частот, дискриминатора временного сдвига и управляемого генератора тактовых импульсов, причем выходы формирователей-селекторов соединены с первыми входами 85 -триггеров, вторые входы которых соединены с выходами управляемых генераторов тактовых импульсов, а выходы управляемых генераторов тактовых импульсов обеих ветвей обработки соединены с входами дополнительного 85 -триггера, выход которого является выходом блока формирования импульсов синхронизации.