Устройство приема сигналов с частотным разделением каналов

 

Изобретение относится к многоканальным системам связи передачи информации . Цепью изобретения является повышение достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений. Сущность изобретения состоит в частотно-избирательном ограничении помехи с локализацией спектра нелинейных компонент при данном ограничении с последующей режекцией данной ограниченной помехи и порожденных ею нелинейных компонент полезного сигнала, а также в подавлении перекрестных нелинейных искажений информационных канальных CHI- налов в каждом из N каналов перестройкой адаптивного фильтра для оптимальной компенсации в УВ нелинейных искажений, вызванных ограничением этого сигнала после канального ограничителя . 3 з.п.ф-лы, 6 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9(S U (((I (51)S Н 04 В 7/10

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4495200/09 (22) 1,7. 10. 88 (46) 07. 02. 91. Бюл. М - 5 (72 ) Б. И.Макаренко, М.A. Иванов, С.М.Кудинов и В.В.Ванькевич (53) 621. 396, 6(088,8) (56) Борисов Ю. П. Основы многоканальной передачи информации. М.: Связь, 1967, с. 422. (54) УСТРОЙСТВО ПРИЕМА СИГНАЛОВ С

ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ (57) Изобретение относится к многоканальным системам связи передачи информации. Целью изобретения являетср повышение достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоИзобретение относится к системам связи и может быть использовано в много няльных системах связи передачи информации.

Це. ь изобретения — повышение достоверности приема при воздействии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема частотно-избирательно го ограничителя; на фиг. 3 — блок-схема адаптивного фильтра; на фиг. 4 — блок-схема формирователя опорного сигнала; на фиг. 5 — принципиальная схема одного из полосовых фильтров КК со встречно включенными диодами на входе; на фиг. 6 — выходные напряжения усилиточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений. Сущность изобретения состоит в частотно-избирательном ограничении помехи с локализацией спектра нелинейных компонент при данном ограничении с последующей режекцией данной ограниченной помехи и порожденных ею нелинейных компонент полезного сигнала, а также в подавлении перекрестных нелинейных искажений информационных канальных сигналов в каждом иэ N каналов перестройкой адаптивного фильтра для оптимальной компенсации в УВ нелинейных искажений, вызванных ограничением этого сигнала после канального ограничителя, 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

М тели постоянного тока в зависимости от их порядкового номера (от 1 до m)Устройство ЧРК (фиг. 1) содержит приемник 1, коммутатор 2, режекторный фильтр 3, частотно-избирательный ограничитель 4 частотный детектор 5, 1

Ми4 полосовые фильтры 6, ограничитель 7, формирователь 8 опорного сигнала, ли- (и нию 9 задержки, адаптивный фильтр 10, вычитатель 11, цепь 12 обратной связи, канальный частотный детектор 13, усилитель 14 низкой частоты, частот- В но-избирательный ограничитель 4 содержит сумматор 15, блок 16 сравнения, полосовые фильтры 17, пороговые блоки 18, усилители 19, сумматор 20, адаптивный фильтр 10 содержит перемножитель 21, генератор 22 и перем1626410 М

= ДС.

<=I

Необходимое количество m полосовых фильтров 17 выбирается из условия

hf — -)ref

m ссп где df „- полоса частот, занимаемая спектром собственно селе ктив ных помех.

Выполнение условия (4) позволяет в максимальной степени ограничить спектр нелинейных искажений N(t).

В ограничителе 4 происходит частотно-избирательное ограничение входнык составляющих помех достаточно большого уровня с локализацией при этом порождаемых помех M(t) нелинейных компонент N(t) в сравнительно узкой спектральной области (полосе поглощения ограничителя 4) в окрестности центральной частоты Гс помех

M(t). Эффект частотно-избирательного ограничения определяется в основном нелинейными искажениями третьего порядка. Целесообрззн сть организации

40 ножитель 23, формирователь 8 опорного сигнала содержит перемножители 24, 25, полосовые фильтры 17 содержат диоды 26, 27 и контур 28 LC.

Устройство работает следующим образом.

Входное воздействие

Ч1(с) = Б(С) + M(.t) + n(t) (1)

10 после усиления в приемнике 1 поступает на вход ограничителя 4, входной сигнал М2() которого 4 равен

1 2 Т) I Кьц(г--с) Ц(с) с3с у (2) 15 где К (+i) — переходная функция при Ч емника 1.

Сигнал (t) подается одновременй но на входы всех m полосовых фильтров 17 со встречно включенными диода- 20 ми на их входах. Полосы пропускания этих контуров 17 — 17 равны Дй; и определяются номиналами индуктивности Ь и емкости С. Указанные поло25 сы пропускания Д f i не перекрываются, но в совокупности они перекрывают всю полосу частот Д f, в которой осуществляется передача полезного информационного сигнала S(t) т.е.

df lldf 9, V ф1; i jE(1ш1, (3) причем непе ре се кающихся (непе ре крывающихся между собой в частотной области) по- лос поглощения обусловлена необходиМос Telo обеспечения частотно-избирательного ограничения интенсивной помехи M(t) во всей полосе полезного сигнала df (т.е. при любой частотной настройке ССП M(t).

При попадании интенсивной помехи

M(t) в полосу пропускания любого полосового фильтра 17 происходит частотно-иэ бирательиое ограничение данной помехи М(г.) . Выход каждого из полосовых фильтров 17 m подключен к отдельному входу сумматора 15, на выходе которого формируется выходной сигнал Ч (t), в спектре которого имеется ограниченная помеха MI(t)

Ч,,(с)=S(t)+M (с)+п(г.)+И(с). (5)

Сигнал Чз(t) поступает на сигнальный вход режекторного фильтра 3. Выход каждого полосового фильтра 17 m подключен к входу отдельного порогового блока 18.1 — 18.m. В случае присутствия помехи М(с) во входном воздействии Ч (г.) выходной отклик Г,;," полосового фильтра 17.i в полосе ограничения которого действует помеха M(t), отличен от выходных откликов остальных полосовых фильтров 17.

Пороговые блоки 18.m настраиваются таким образом, что их выходное напряжение К„д,, соответствует логическому "0 при отсутствии помехи M(t) и соответствует логической "1" при появлении помехи M(t) на входе по1 рогового блока 18.m. Выход каждого порогового блока 18 соединен одновременно с входом отдельного усилителя 19.1-19,ш и с отдельным входом сумматора 16. При появлении на входах усилителя 19 напряжения, соответствующего логической "1", их выходные напряжения равны „„„я.

Входные напряжения U ; остальных усилителей также строго фиксированы и находятся в пределах от Бщ„ц до

U„,,причем ни одно из выходных напряжений Uqp» не равно О, так как этот случай соответствует отсутствию помехи M(t) во входном воздействии. Это поясняется соответствующей записью и графиком (фиг. 6)

U>awe U90ri>U мии Ф(ш 1 6

У „д, О при наличии ССП Г (г.) (Н п;

const) (6) 16264

= О при отсутствии ССП M(t); (г) сс 4 G в случае воздействия 0

ССП M(t). (7). амплитуды. пт (1ф 1 Чпг

Выход каждого усилителя подключен к отдельному входу второго сумматора

20 для развязки выходов усилителя 19.

Коэффициент передачи по напряжению второго сумматора 20 равен 1. Напряжение Б„п с сумматора 20 подается на управляющий вход режекторного фильтра 3 для перестройки центральной частоты f полосы режекции режекторного фильтра 3 под центральную частоту Г мешающего воздействия

M(t)

При появлении помехи M(t) на входе заянляемой системы на выходе соответствующего порогового блока 18 появляется напряжение 0 Кп,, соответствующее логической 1", на выходе ос в 2О тальных блоков 18.1 — 1В.m будет напряжение U <„,, соответстнующее логическому "0". Набор логических "0 и логической "1" поступает на m входов блока 16, причем каждое напряжение 25

U „„, строго на определенный вход.

Если помеха M(t) отсутствует, то на всех М входах блока 16 установится напряжение Uкп1, соответствующее лоf! 11 гическому 0, при этом на выходе блока 16 будет также напряжение U п,, соответствующее логическому 0". При появлении хотя бы одной логической

"1" на входах блока 16 на его выходе установится напряжение U q соотнет11 If 35 ствующее логической 1

Таким образом, Сигнал Ц (t) на сс выходе блока ранен

Выход блока 16, являющийся вторым управляющим выходом ограничителя 4 соединен с управляющим входом коммутатора 2.

При появлении на управляющем входе коммутатора 2 напряжения U<,, соответствующего логическому 0 (ССП

M(t) отсутствует), входное Д () возя действие подается на вход частотного детектора 5. В случае появления логической "1" на управляющем входе коммутатора 2 (ССП M(t) присутствует) на вход частотного детектора 5 подается сигнал V„(t) с выхода режекторного фильтра 3.

После локализации нелинейных компонент N(t) в сравнительно узкой (по

1О 6 сравнению с полосой сигнала О г) спектральной области $ f < посредством частотно-избирательного ограничения мощных составляющих ССП M(t) перед детектированием осуществляется частотная режекция указанных компонент

N(t), при режекции происходит подавление помехи M(t), частота которой совпадает с центральной частотой его настройки f0 . Полоса режекции выбирается иэ соображений не только подавления уже ограниченной интенсивной ССП M(t) в ограничителе, но и для подавления возможных спектральных составляющих нелинейных искажений, возникающих при данном частотно-избирательном ограничении помехи, На сигнальный вход фильтра 3 подается сигнал с выхода ограничителя 4. Поскольку полосы локализации нелинейных компонент N(t) определяются полосой полосового фильтра 17, то и полоса режекции gf должна быть выбрана равной полосе данного контура ° После такого подавления линейного и нелинейного влияния помехи M(t) очищенный" сигнал имеет вид

V<(t) - S (t) + n(t), (8)

+ где S (e) — это S(t) с вырезанным участком спектра, который поражен линейным и локали з он а иным н елине йным влиянием помехи M(t),ïîñтупает на нторой сигнальный вход коммутатора 2 и далее с его выхода на вход детектора 5, являющегося некогерентным демодулятором, и выделяет информацию, заключающуюся в законе изменения мгновенной частоты f> (t) полезного сигнала S(t) .

На выходе демодулятора выделяется многоканальное сообщение г (t)

М (t) =, r „(t) + n(t), (9)

1 --1 где г „; (t) — сообщение в i-м канале; знак л — обозначение принятого сообщения.

Ограничитель 4 обеспечивает постоянство амплитуды колебаний на входе детектора 5. При таком условии напряжение на выходе детектора 5 /4в определяется только отклонением ч".стоты ЧМ-сигнала и не зависит от его

1626410

Фильтры 6 настроены каждый на частоту своего канала (разделение всех каналов происходит одновременно) .

Спектры сообщений S ... S „, подлежащие приему во всех каналах системы связи с ЧРК, размещаются по оси частот так,.чтобы они не перекрывались.

Фильтры 6 пропускают все спектральнйе компоненты соответствующего модулированного колебания S ...S N вместе с соответствующей поднесущей F„ данно го канала. На выходе каждо го фильтра 6.1 — 6.N образуется соответствующий канальный сигнал S <,(t), а

15 также продукты вэ аимных помех и шумы.

С выхода фильтра 6 через ограничитель 7. i входное воздействие

Чgrp< (t) поступает одновременно на вход линии 9 и вход формирователя 8.

Сигнал на выходе i-го ограничителя

7.1 — 7.N можно представить в виде о р„, (с)=) К„(с-")б„(с)Ж, () О)

Ос)

25 где К, (t) — переходная функция ограничителя 7.

В линии 9 входное воздействие

V (С) задерживается на время равное времени прохождения сигнала

Vorp (t) через формирователь 8. Задержанное на время с воздействие U „(t) ор с выхода линий 9 поступает на неинвертирующий вход вычитателя 11, формирователь 8 представляет собой устройство возведения в третью степень — 35 кубатор (фиг. 4) . Входное воздействие

Ч „(t) поступает одновременно на oba входа первого перемножителя 24 и на второй вход второго перемножителя 25а

Сигнал Ч р (t) с выхода первого пере- 10 множителя 24 умножается во втором перемножителе 25 раэ на сигнал V„(t), чем обеспечивается возведение в третью степень входного воздействия Ч „(t) .

1 аг1)

Сигнал V or (C) поступает на сигналь- 45 ный вход адаптивного фильтра 10. Формирование сигнала V (t) связано с огр тем, что нелинейные искажения N< (t) возникающие во входном воздействии

Ч (t), после ограничителя 7 обус- 5Q ловлены в основном нелинейными эф— фектами третье го порядка. На выходе адаптив но ro филь тра 1 О фо рмируе т с я сигнал Z(t), в максимальной степени похожий на подавляемые нелинейные 55 компоненты 1((r ) сигнала Vorp (t) причем

z(c) = ((с) v (), где W(t) — изменяемая во времени импульсная характеристика адаптивного фильтра 10.

Можно показать, что

U,„Е()=с„„1б1(с)Чог (г)=1(1((c). (12)

4- c7) < oo

При подаче сигнала ошибки g (С) с выхода цепи 12 на управляющий вход адаптивного фильтра 10 передаточная функция W(c) последнего изменяется таким образом, что в вычитателе 11 обеспечивается оптимальное (по критерию минимума среднеквадратической ошибки) подавление нелинейных компонент N1(t), возникающих во входном воздействии Ч«() (t) после ограничителя 7. Действительно, совокупность из последовательно соединенных первого перемнояителя 21 и интегратора 22 (фиг. 3) образует коррелятор, выходной отклик которого Е (t) характеризует степень линейной стохастической взаимосвязи между воздействиями

V «p (t) на сигнальном и управляющем

3 ((t) входах адаптивного фильтра 10.

Этим о бе спе чив ае тс я фо рмиров ание выходногоо сигнала Z (t ) адаптивного фильтра 1 О, в максимальной с те пени похожего на подавляемые нелинейные компоненты N «(t), Выходной сигнал Z(t) адаптивного фильтра 10 поступает на инвертирующий вход вычитателя 11, на выходе которого формируется сигнал

Ч9в(t) Vor> (c) Z(t) S ()+

+ N<(t) + n (t) — Z(t)) (13) на неинвертирующем входе вычитателя

11 и уменьшать отношение h сигй нал/шум

v«p (t)

jN, (ñ) + и (г)) (1S) в котором скомпенсированы нелинейные искажения N ((t) .

Сигнал S (t), не коррелированный с 81(t) остается нескомпенсированным, Действительно, сигнал S (t) проходит на выход вычитателя 11 практически без искажения, так как передаточная функция для сигнала равна 1 согласно (5). Для минимизации искажения сигнала $ (t) необходимо повышать отно( шение h сигнал/шум

S (c)

h (14) (Ф

И (с) + n (c) 1626410

1О

1О

15 где а. а чаек о

D KI

30 на сигнальном входе адаптивного фильтра 11.

Очищенный указанным образом от нелинейных компонент сигнал Ч„ (c) поступает с выхода вычитателя 11 на

5 вход детектора 13, в котором осуществляется демодуляция канального сообщения r„, (t). Ограничитель 7 обеспечивает постоянство амплитуды колебаний на входе детектора 13. При таком условии напряжение на выходе детектора 13 (дискриминатора) 7Г<п определяется только отклонениями частоты ЧМ-сигнала и не зависит от его амплитуды.

Величину полезного сообщения на выходе отдельного канала рассматриваемой системы можно представить в виде

20 г„, ()=аэк а пкhf>, D„, (t), (16) коэффициент передачи канального ЧД; ко эффицие н т пе ре дачи УНЧ; 25 девиация поднесущей; многоканальное сообщение.

Формула изобретения

1. Устройство приема сигналов с частотным разделением каналов, содержащее ее линейную часть приемника, частотный детектор, выход которого соединен с входами и ветвей приема, каждая из которых состоит иэ последовательно соединенных полосового фильтра и ограничителя и последовательно соединенных канального частот- 40 ного детектора и усилителя нижних час— тот, выход которого является выходом ветви приема, а вход полосового фильтра — входом ветви приема о т л и ч a e Dt e e c a TeM, что, с целью по 45 вышения достоверности приема при воздейс вии интенсивной сосредоточенной помехи и перекрестных нелинейных искажений, введены последовательно соединенные частотно — избирательный огра50 ничитель, режекторный фильтр и коммутатор, а в каждую ветвь приема введены последовательно соединенные линия задержки, вычитатель, цепь обратной связи и адаптивный фильтр, 55 выход которого соединен с вторым входом вычитателя, а также формирователь опорного сигнала, вход которого объединен с входом линий задержки и соединен с выходом ограничителя, а вход — с сигнальным входом адаптивного фильтра, выход вычитателя соединен с входом канального частотного детектора, выход приемника соединен с входом частотно-избирательного ограничителя и вторым входом коммутатора, выход частотно-избирательного ограничителя соединен с входом управления коммутатора, выход которого соединен с входом частотного детектора.

2 ° Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что частотноиэ бира тельный о гран ичитель выполнен в виде и цепей, состоящих из последовательно соединенных полосового фильтра, порогового блока и усилителя, выходы усилителей и цепей соединены с входами первого сумматора, выходы поло совых фильтров соединены с входами второго сумматора, выходы пороговых блоков и цепей соединены с входами блока сравнения, входы полосовых фильтров и цепей объединены между собой и являются входом частотно-избирательного ограничителя, выходы первого сумматора, второго сумматора и блока сравнения являются выходами частотно-избирательного огран ичителя .

3. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что адаптивный фильтр выполнен в виде последовательно соединенных первого перемножителя, интегратора и второго перемножителя, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого является опорным входом адаптивного фильтра.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь опорного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго перемножителя, выход которо го я вляе тс я выходом фо рмиров а те ля опорного сигнала, вход формирователя опорного сигнала соединен с входами первого перемножителя и вторым входом второго перемножителя.

Фиг, 7

I

l !

om3(1

om

Жи Р,4

16264! 0

27 ппгхо

Риг, 6

Составитель Е. Сурина

Редактор В.Данко Техред H.Äèäûê Корректор С. Шекмар

Заказ 287 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101