Радиоприемное устройство

Союз СоветскмкСоциалистическиеРвслублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 05. 05. 80 (2 ) 29196 51) М. Кл, Н Оч В 1/ и исоелинением заявки ГевуАарствкнный комитет 23) Приоритет Опубликовано СССР ао долам нзабретени н открытейопубликования описания 15.02 .8 51) РАДИОПРИЕИНОЕ УСТРОЙСТВ иф Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолиниях с высоким уровнем флуктуационных и сосредоточенных по спектру помех при замирании сигнала.Известно радиоприемное устройство с некогерентной обработкой многочастотных двоицных сигналов, в частотные каналы которого включены элементы "взвешивания", коэффициенты передачи которых изменяются пропорционально отношению сигнал - помеха в каждом частотном канале 13.Одиако данное устройство обладает недостатоцной помехозащищенностью при воздействии комбинированных помех,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналого-цифровой преобразователь, Х соединенных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэф. фициентов, накопитель, первый комму татор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал - шум, к выходу к торого подключен блок синхронизаци второй вход блока синхронизации сое динен с выходом накопителя, а к тре тьему входу подключен опорный генератор 23.Однако данное устройство обладает недостаточной помехоустойчивостью из-эа временного запаздывания при введении коррекции усиления в каска дах автоматической регулировки усиления и весовых коэффициентов.Целью изобретения является повышение помехозащищенности.Цель достигается тем, цто в радио приемное устройство, содержащее де3 906008тектор огибающей, аналого-цифровойпреобразователь, И соединенных повходам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитель, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первогокоммутатора и другим входом блокасравнения включен второй сумматор, 10между выходом блока нормирования ирегулирующим входом блока весовыхкоэффициентов включен блок оценкиотношения сигнал - шум, к аыходу которого подключен блок синхронизации, 5второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя, а к третьему входу подключен опорный генератор, введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок гоуправления, другие входы которого соединены " другими выходами опорногогенератора и выходом блока синхронизации соответственно, между выходамиИ полосовых фильтров и входом детектора огибающей включен второй коммутатор, выход детектора огибающейсоединен с входом аналого-цифровогопреобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, звуправляющие входы детектора оФ ибающей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов,накопителя, первого и второго коммутаторов, блока сравнения, а такжеточка соединения установочных входовпервого и второго сумматоров подключены к соответствующим выходам блокауправления, другие управляющие входыблока нормирования, блока памяти,блока оценки отношения сигнал - шум,накопителя, а также управляющий входблока синхронизации соединены с соответствующими выходами блока заданиярежимов,Входным сигналом для предложенного устройства является сигнал с выхода линейного радиотракта, который поступает на входы М полосовых фильтров 1, где происходит разделение по спектру частотных составляющих сигналов на М частотных каналов, Выходы М полосовых фильтров 1 через второй коммутатор 2 поочередно подключаются к входу общего для всех частотных каналов детектора 3, Время, на которое каждый из канальных фильтров подключен к детектору 3 огибающей выбрано таким, чтобы напряжение на детекторе 3 огибающей успевало на - расти от нуля до амплитудного значения напряжения ла выходе полосового фильтра 1, Детектор 3 подключен к входу АЦП 4, После окончания интервала времени, отведенного на нарастание напряжения на выходе детектора 3, разрешается работа АЦП 4, в котором напряжение сигнала на выходе детектора 3 преобразуется в код, После окончания преобразования напряжение на выходе детектора 3 принудительно гасится и детектор 3 огибающей готов к тому чтобы быть подключенным к выходу следующего полосового фильтра 1, Управление во времени работой детектора 3 огибающей (моментом гашения), АЦП 4 (моментом преобразования На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.50Радиоприемное устроиство содержит полосовые фильтры 1, второй коммутатор 2, детектор 3 огибающей, аналогоцифровой преобразователь АЦП) блок 5 нормирования, блок 6 памяти, блоквесовых коэффициентов, блок 855 оценки отношения сигнал - шум, накопитель 9, первый коммутатор 1 О, пер-; вый сумматор 11, второй сумматор 12,блок 13 сравнения, блок 14 синхронизации, опорный генератор 15, блок 16задания режимов и блок 17 управления,Радиоприемное устройство работаетследующим образом.Предложенное устройство может бытьиспользовано в следующих режимах:обработка последовательного составного сигнала с частотной избыточностью(сигнала типа частотно-временная матрица), обработка параллельного составного частотно-разнесенного сигнала,обработка сигналов частотной телеграфии (ЧТ), а при соответствующем увеличении числа блоков суммирования исравнения также и сигналов двоичнойчастотной телеграфии ДЧТ) .Режимы работы устанавливаются оператором на блоке 16, при этом на выходах этого блока Формируются управляющие воздействия на блок 1 управления, блок 5 нормирования, блок6 памяти, блок 8, накопитель 9, блок14 синхронизации, т. е, на входы блоков, работа которых зависит от видаобрабатываемого сигнала,906008 5работой второго коммутатора 2 выполняется от блока 17 управления, Длительность подключения выхода каждого полосового фильтра 1 к входу детектора 3 огибающей соответствует временным параметром детектора 3 огибающей и АЦП 4, а порядок подключения и количество последовательно подключенных каналов - типу сигнала, который определяется выбранным режимом работы в блоке 16., Назначение детектора 3 огибающей и АЦП 4 состоит в том, чтобы осуществить преобразование значений огибающей на выходах полосовых фильтров 1 в набор отсчетов выборочных значений, взятых с необходимой частотой, Для такого преобразования необходимо соблюдение следующего требования: частота взятия отсчетов в каждом канале должна быть не ниже удвоенной наивысшей частоты в спектре сигнала, подвергнутого дискретизации. Таким образом интервалы времени между подключениями одного и того же полосового фильтра к детектору 3 определяются требуемой частотой дискретизации Е , которая должна быт ь больше наивысшей частоты, содержащейся в спектре огибающей сигнала на выходе полосового фильтра 1, Использование одного детектора 3 огибающей и одного АЦП 4 требует более высокого их быстродействия, а также согласованности по времени управлейия вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей 6 и АЦП 4. На выходе АЦП 4 формируется последовательность отсчетов, следующих друг за другом с частотой переключения Е , превышающей частоту дискретизации Хо в каждом канале и число раз О, равное числу каналов Чтобы иметь воэможность различать в этой последовательности отсчетов те из них, которые принадлежат одному и тому же частотному каналу, необходимо жестко связать во времени управление вторым коммутатором 2, детектором 3 огибающей, АЦП 4, а также моментами восприятия соответствующих отсчетов последующей обработки, что и достигается при помощи блока 17 управления. Сигналы на выходе АЦП представляют собой последовательность, закодированных чисел, каждое иэ которых есть значение отсчета. выхода АЦП 4 значение огибающейпоступает на блок 5 нормирования, вкотором осуществляется согласованиединамического диапазона входных сиг налов с объемом памяти блоков дальнейшей обработки сигнала, Кроме того, блок 5 нормирования дает возможность выбрать единую метрику для различных каналов, что позволяет суммировать сигналы, относящиеся к информационным "единице" или "нулю", прошедшие по разным частотным каналам,а затем сравнивать результаты суммирования.В предлагаемом устройстве обработка сигнала ведется в цифровом виде,поэтому все блоки следующие за АЦПоперируют с и разрядными числами,представляющими собой значение отсче тов сигнала. Число разрядов п определяется величиной динамического диапазона и необходимой точностью взятия отсчета. Например, при динамическом диапазоне изменения сигналов навыходе полосовых Фильтров 1, равном80 дБ, и относительной погрешностипреобразования 72 требуемое числоразрядов равно 16. В каждом из блоков, следующих за 30АЦП 4, производятся различные вычисления над и разрядными числами (сложение, умножение, деление и т. д. и имеются устройства для запоминания, набора этих чисел, желательно стре 35миться к уменьшению объемов памяти в блоках, а следовательно к сокращение разрядности чисел, хранящихся в неи.Однако точность вычислений при этом не должна уменьшаться столь существен 4 Оно, цтобы ухудшалась помехоустойчивость. В этом смысле может идти речь о нормировании сигнала, как о решении задачи согласования динамического диапазона входных сигналов с объектом памяти блоков дальнейшей обработки сигналов. В рассматриваемом примере динамический диапазон входного сигнала 80 дБ, реализованный при использовании 16-разрядного двоичного кода "сжимается" в блоке 5 нормирования до 4-х разрядов. Таким образом на выходе блока 5 нормирования отсчеты значений огибающей сигнала, принадлежащего любому из каналов, изменяются в одних и тех же пределах: от нуля до максимального значения, выражаемого 4-х разрядным числом независимо от того, каков максимальныи906008 1 О 20 25 30 40 45 50 55 7 гуровень сигнала в данном канале при поступлении на вход блока 5 нормирования. Тот факт, что максимальные значения сигнала на выходе блока 5 нормирования во всех частотных каналах имеют одинаковые значения мож 1 но рассматривать, как приведение к "единой метрике". Операция нормирования не приводит к ухудшению помехоустойчивости, поскольку в этом случае соотношение между сигналом и помехой не изменяется.Работа блока 5 нормирования описывается уравнением АХУ; -Х тп 11 Х ,где Х- значение 1-того отсчета вК-том частотном канале надлительном интервале Т (Тинтервал информационнойпосылки, не обязательносинхронизированный с темже интервалом на передаче), поступающего в виде16-ти разрядного двоичногочисла с выхода АЦП 4 наблок 5 нормирования;Хвзначение максимального отсчета среди всех в (-томчастотном канале за интервал анализа;А - постоянная величина, которая определяется динамическим диапазоном на выходе блока 5 нормирования. Нормированные значения огибающих в аиде 4-х разрядных двоичных чисел поступают на вход блока 6 памяти и на один из входов блока 8. Значения огибающих запоминаются в блоке 6 на время, в течение которого в блоке 8 вычисляются управляющие воздействия для блока 7, в котором производится затем "взвешивание" нормированных значений огибающих, пропорционально отношению сигнал/помеха для каждого частотного канала, Для вычисления отношения сигнал/помеха используют априорные сведения о структуре сигнала например наличие определенной скважности частотного 3 лемента сигнала или другие сведения о структуре сигнала. Выработанные в результате сигналы для управления "взвешивани-, .ем поступают на блок Для того, чтобы режим работы и интервал исследования сигнала в блок 8 совпадал с используемым объемом памяти блока 6, работой этих блоков управляет блок 16. Кроме того, чтобы совпадали наборы значений огибающей, относящиеся к одному частотному каналу, работой блока 6 памяти и блока 8 управляет во времени блок 17 управления. В предлагаемом приемном устройстве в блоке 8 оценивают отношения сигнал/помеха одним из косвенных методов, Например, при приеме сигналов с частотно-временным кодом оценкаотношения сигнал/помеха производится по степени отличия принимаемого сигнала, являющегося смесью переданного сигнала и помехи от образца сигнала, "Взвешенные" значения огибающих поступают в накопитель 9, работой которого во времени управляет блок 17 управления, а изменением режимов работы при изменении вида сигнала -блок 16. Накопитель 9 служит для запоминания значений огибающей сигнала за ин- ч тервал времени, отводимыи для синхронизации, либо за интервал времениприема одного элемента двух трехили любого требуемого числа элементов ) при передаче по частотным каналам различной информации, Считываниехранящихся в накопителе 9 значений для выявления синхронизирующего сигнала осуществляется в соответствиис принятым на данный период работы видом сигнала последовательный, параллельный и т, д.) и структурой синхронизирующего сигнала, При измененииструктуры синхронизирующей комбинации, или изменении вида сигнала поступает соответствующий сигнал от блока 16 и одновременно изменяются сиг"налы управления работой накопителя 9во времени, идущие от блока 17 управления. Считываемые из накопителя 9 в соответствии с заданной структурой сиг нала значения огибающих поступаютдля обработки на блок 14 синхронизации, второй вход которого связан свыходом блока 8 для регулирования порогов срабатывания блока 14 синхронизации. После выявления (обнаружения) сигнала синхронизации сведения о положении начала и конца интервала существования информационного символа поступают из блока 14 синхронизации9 9060в блок 17 управления для осуществления временной коррекции тактовых сигналов управления, вырабатываемых впоследнем.Значения огибающих, поступающиеиз накопителя 9 через первый коммутатор 10 на первый и второй сумматоры 11 и 12, складываются в них в соответствии с выбранной структуройсигналов, после чего результаты суммирования сравниваются в блоке 13сравнения. Моментом принятия решения управляет блок 17 управления,онже производит обнуление первого ивторого сумматоров 11 и 12 после 15сравнения,Синхронизация осуществляется посамому помехоустойчивому из используемых видов сигналов, по составномучастотно-временному сигналу. Для щосуществления синхронизации передаютспециальный синхросигнал, структуракоторого известна в пункте приема,Синхросигнал передают в начале сеанса связи, в течение которого затеи 251,после установления синхронизма) может .быть исгюльэован и другой видсигнала. Например, при испытанияхмакета устройства для синхронизациииспользуют синхрОсигндл состоящий 3 Виз 6 (= 15) информационных "единиц"передаваемых последовательным составным сигналом в начале сеанса связи,В этом случае накопитель 9 расчитывают на то, чтобы вместить число отсчетов не менее, чем эа 15 информационных посылок по всем частотнымканалам.Для установления синхронизма производится вычисление взаимно-корре-, 4 Оляционных функций между принимаемымсигналом и образцом синхросигнала, известного в пункте приема.До установления синхрониэма накопитель 9 служит для хранения значенийвходного сигнала за интервал временисинхросигнала, После установлениясинхрониэма накопитель 9 используютдля запоминания значений огибающихв частотных каналах за интервал ин 50формационного символа для того, цтобыиметь возможность с гюмощью сумматоров первого 11 и второго 12 и блока13 сравнения обработать информационную посылку. До установления синхро 55ниэма интервал посылки Т в приемникеориентирован случайно относительноинтервала Т на передаче, между нимисуществует сдвиг д г . Так как в при 08 10емнике точно известно, какой сигнал должен быть передан для синхрониза" ции, например гюследовательность из15-ти информационных единиц, передаваемая частотно-временным сигналом,то в блоке 14 синхронизации производится приближенное вычисление значений функции взаимной корреляции приходящего сигнала с ожидаемым. С учетом некоторых упрощений при представлении образца ожидаемого сигнала, зтовычисление сводится к операциям сло" жения, легко выгюлняемым при цифровой обработке. Результат обработки за 15 информационных посылок сопоставляется с порогом. В случае превышения порога выявляется положение максимального превышения по положению максимума и осуществляется синхронизация.После превышения порога и выявления положения максимума превышения с выхода блока 14 синхронизации поступает команда, по которой блок 17 управления устанавливается в положение, при котором устраняется величина сдвига.Первый и второй сумматоры 11 и 12 предназначены для суммирования Отсчетов эа интервал информационной посылки Т, хранящихся в накопителе 9, при работе после обнаружения сигнала. Например, при приеме частотно-временных сигнагюв суммирование производится в соответствии с частотно-временным кодом информационного "нуля" и "единицы", Информационная посылка "нуля" отличается От "единицы" порядком следования частотных составляющих в посылке. Суммирование делается для того, чтобы решение о принимаемом информационном символе выносить не гю одному отсчету эа интервал длительности Т, а с учетом интегрировавания на длительности всего интервала и также с учетом всех каналов.Таким образом, на выходе первого и второго сумматоров 11 и 12 при при еме частотно-временного сигнала образуется сумма отсчетов значений огибающей принимаемого сигнала, проходящих по разным частотным каналам, вычисленная с учетом частотно-временного кода информационного "нуля" и "едини" цы". При приеме параллельного сигнала или сигнала ЧТ на выходе первого сумматора 11 образуется сумма отсчетов значений огибающей в канале "Нажатия", а на выходе второго суммато11 906008 12ра 12 образуется сумма отсчетов вканале "Отжатие" за интервал Т,Предложенное устройство позволяетдостигнуть высокой помехоустойчивости при приеме различных видов составного сигнала, как последовательного,так и параллельного типа с различными скоростями манипуляции и различной частотной избыточностью, а такжепри приеме сигналов ЧТ, так как введейие коэффициентов нормирования ивесовых коэффициентов производитсякак бы, безынерционно по отношениюк корректируемым значениям сигнала,а именно, коррекции подвергаются теотсчеты, по которым вычислены коэффициенты коррекции. При таком решении обеспечивается также существенное ослабление влияния импульсныхпомех. Формула изобретения Радиоприемное устройство, содержащее детектор огибающей, аналогоцифровой преобразователь, М соединен. ных по входам полосовых фильтров и соединенные последовательно блок нормирования, блок памяти, блок весовых коэффициентов, накопитеМь, первый коммутатор, первый сумматор и блок сравнения, между другим выходом первого коммутатора и другим входом блока сравнения включен второй сумматор, между выходом блока нормирования и регулирующим входом блока весовых коэффициентов включен блок оценки отношения сигнал - шум, к .выходу которого подключен блок синхро 5 О 15 20 25 30 35 40 низации, второй вход блока синхронизации соединен с выходом накопителя,а к третьему входу подключен опорныйгенератор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены соединенные последовательно блок задания режимов и блок управления, другие входы которого соединены с другими выходами опорного генератора и выходомблока синхронизации соответственно,между выходами М полосовых фильтрови входом детектора огибающей включенвторой коммутатор, выход детектораогибающей соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока нормирования, управляющие входы детектораогибающей, аналого-цифрового преобразователя, блока нормирования, блока памяти, блока весовых коэффициентов, накопителя, первого и второгокоммутаторов, блока сравнения, а также точка соединения установочныхвходов первого и второго сумматоровподключены к соответствующим выходамблока управления, другие управляющиевходы блока нормирования, блока памяти, блока оценки отношения сигналшум, накопителя, а также управляющийвход блока синхронизации соединеныс соответствующими выходами блоказадания режимов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 469215, кл, Н 04 В 1/10, 1974,2. Авторское свидетельство СССРЬ" 333713, кл. Н 04 В 1/10, 1971 (прототип).906008 оставитель Н. Мельникехред М, Надь орректор М По Редактор И. Митров аказ 398/ 303 в в е Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Тираж 681НИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и отк5, Москва, Ж, Раущская н Подписнота СССРытийб., д. М