Устройство для приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией

 

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации по радиоканалам и является дополнительным к основному авт.св. № 1363523. Цель изобретения - пЬвышение помехоустойчивости путем подавления помех по зеркальному икомбинационным каналам и обеспечение пеленгации источников сигналов. С этой целью в устройство введены первый дополнительный смеситель 26, первый дополнительный полосовой фильтр 27, амплитудный детектор 28, второй дополнительный смеситель 29, второй дополнительный полосовой фильтр 30, первый фазовращатель 31, фазовый детектор 32, блок 33 регистрации, второй фазовращатель 34, ключ 35 и сумматор 36. Для подавления помех, принимаемых по зеркальному каналу, использован фазокомпенсационный метод, а для помех по комбинационным каналам - метод преобразования сигнала с последующей узкополосной фильтрацией. Пеленгация источника сигнала осуществляется фазовым Методом. Зил.^ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 1. 27/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1

I л

Вю (61) 1363523 (21) 4792516/09 (22) 13;02,90 (46) 30,01.92. Бюл. М 4 (72) В,И.Дикарев, В,В.Мельник и B.В,Федоров (53) 621.399.62(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1363523, кл. Н 04 (27/22, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ С КОМБИНИРОВАННОЙ ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к системам передачи дискретной информации по радиоканалам и является дополнительным к основному авт.св. N. 1363523. Цель изобретения — пбвышение помехоустойчивости пу- тем подавления помех по зеркальному и

&,, ЯЦ„, 1709552 А2 комбинационным каналам и обеспечение пеленгации источников сигналов. С этой целью в устройство введены первый дополнительный смеситель 26, первый дополнительный полосовой фильтр 27, амплитудный детектор 28, второй дополнительный смеситель 29, второй дополнительный полосовой фильтр 30, первый фазовращатель 31, фазовый детектор 32, блок 33 регистрации, второй фазовращатель 34; ключ 35 и сумматор

36, Для подавления помех, принимаемых по зеркальному каналу, использован фазокомпенсационный метод, а для помех по

-комбинационным каналам — метод преобразования сигнала с последующей узкополосной фильтрацией. Пеленгация источник сигнала осуществляется фазовым методом

3 ил.

1709552

50

О :1 1

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации.по радиоканалам и является дополнительным к основному авт,св. N. 1363523.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости путем подавления помех по зеркальному и комбинационным каналам и обеспечение пеленгации источников сигналов.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для приема сигналов с комбинированной частотой и фазовой манипуляцией; на фиг,2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип его функционирования.

Устройство для приема сигналов с «омбинированиой частотной и фазовой манипуляцией содержит полосовой фильтр первый —. третйй перемножители 2-4, первый и второй фильтры 5 и 6 нижних частот, опорный генератор 7, частотный дискриминатор 8, первый и второй фильтры 9 и 10 частот манипуляции, первый и второй формирователи 11 и 12 выходного сигнала, формирователь 13 управляющего сигнала, гетеродин 14, смеситель 15. удвоитель 16 частоты, первый и второй блоки 17 и 18 фазовой аетоподстройки частоты; первый и второй делители 19 и 20 частоты, четвертый перемножитель 21, фильтр 22 разностной чвстотн, фильтр 23 суммарной частоты. и третий и четвертый делители 24 и 25 частоmA в также содержит пврвый дополнительный смесмтель 2б, первь1й дополнйтельный полосоаой фильтр 27, амплитудный детектор 28, второй дополнительный смеситель

29, второй дополнителъиый полосовой фильтр 30, первый фазоврвщатель 31, фазовый детектор 32, блок 33 регистрации, второй фвзовращатель 34, ключ 35 и сум- 40 матер 36, Устройство дня приема сигналов с комбинированнойчастотной и фазовой манипуляцией рвботает следующим образом.

Принимаемые радиосигналы с комби-. 45 нированной частотной и фазовой манипуляцией (ЧМн-ФМн) (фиг.Зб) аналитически описываются выражениями:

U1(t) Vc cos(2 лfyt+ рк + р1), Оф)- Vc cos(2л fat+ ок+ ) где Че, Tc — амплитуда и длительность сигнала;

fK- манипулируемая частота. отображающая закон частотной манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (фиг.За), причем fg - const npu и tn < t < (n + 1 ) rn и может изменяться скачком при t = К г, т.е. на границах между элементарными посыпками (К=1,2, n=1,2,.„,N-1); = О, л — манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M2(g (фиг.36), причемук = const при п r< < t<(n+1) t< может изменяться скачком при п т„, т.е. на. границах между элементарными посылками (К=1,2,п=1,2, . N — 1);

fcp — — — C1nM8OnbHa11 1аСТОТа, 4 н соответствующая символу "+1" (фиг.Зг);

f1 = fcp + — СИМВОЛЬНаЯ ЧаСтОта, 4 тн соответствующая символу "-1" (фиг.3e);

b — f1

fcp =

2 — средняя (несущая) частота сигнала (фиг.Зд); „, N — длительность и количество элементарных посылок (символьных интервалов), из которых составлен сигнал длительность ТеР с N т „).

Индексы 1 и 2 для частот и фаз соответствует символам, передаваемым в частотном и фазовом подканалам: M.1(t) = (+1, -1)— последовательность информационных символов (модулирующий код), в соответствии с которыми манипулируется частота сигнала (фиг.За); Mz(t) =(+1, -1) последовательность информационных символов (модулирующий код), в соответствии с которыми манипулируется фаза сигнала (фиг.36).

Указанные сигналы с антенн Вх1 и Вх2 поступают на первые входы смесителей 15, 26 и 29. На вторые входы смесителей 15 и 29 с выходов гетеродина 14 и фазовращателя

34 на 90 подаются напряжения:

0<1(t) = Vr СОЗ(2 Л 1г1+ р-);

Ua(t) - Чг cos(2л И + p + 90О}; где Чг, fr, p — амплитуда, частота и начальная фаза напряжения. гетеродина.

На выходах. смесителей 15 и 29 образуются .напряжения комбинационных частот.

Частота настройки f>1 и полоса пропускания

М1 полосовых фильтров 1 и ЗО выбираются следующим образом: н1 = fnp A f1 = fnp

2

Частота настройки fHz и полоса пропускания Ьй полосового фильтра 27 выбираются следующим образом:

1709552

fí2 = fc, Л 4 = — тпр.

Полосовыми фильтрами 1 и 30 выделяются напряжения разностной (промежуточной) частоты: 5

0пр1(1) = Чпр COS(2 Г 1прт+ P(+ Pnp1)i

Unp2(t) = Чпр со$(2 л fnpt + p(+ Ър2 — 90 ), 0 (t (Tc)

1 где Чпр = — Кп Чс Чг.

K1 — коэффициент передачи смесителя;

fnp = fcp — f< — промежуточная частота; фйр1 = P1 P..

НаПряжЕНИЕ Unp1(t) С ВЫХОда ПОЛОСОВОго фильтра 1 подается на второй вход сме- 20 сителя 26, на выходе которого образуется напряжение

ОпрЭ(1) = Vnp1 COS(2 X frt + Pr + AP ), 0 «(т (Тс, 25

Гдв Чпр1 = — К1Чс Vnp, 2

Ьф = p2 — p1 — фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения сигналов.

Это напряжение выделяется nonocoâûì фильтром 27, детектируется амплитудным детектором 28 и поступает на управляющий вход ключа 35, открывая его. В исходном состоянии ключ 35 всегда закрыт. При этом напРЯжение Unp1(t) с выхоДа полосового фильтра 1 через открытый ключ 35 поступает на первый вход сумматора 36.

Напряжение Unpre(t) с выхода полосового фильтра 30 поступает на вход фазов- 40 ращателя 31 на 90, на выходе которого образуется напряжение

Unp4(t) = Чпр со$(2 Л fnpt + P(+ 1Ър!

- 90 + 90 ) = Чпр cos(2 7f пр1 + рк +фЪр1, 0 (< (ТсЭто напряжение поступает на второй вход сумматора 36, йа выходе которого образуется суммарное напряжение

U$(t) =Ч cos(2 Kfnpt+ у1к +фпр1 ), 0 (t (Tc

/ где Чт = 2 Vnp.

Это напряжение с выхода сумматора

36 поступает одновременно на входы частотного дискриминатора 8, удвоителя 16 частоты и Ьеремножителя 3. Частотная демодуляция принимаемого ЧМн-ФМн сигнала осуществляется обычным способом в частотном дискриминаторе 8 и фильтре 9 частот манипуляции. Результат частотной демодуляции поступает на формирователь

11 выходного сигнала M1 (t), который посту1 пает к получателю информации (фиг.3ж).

Для фазовой демодуляции принимаемого ЧМн — ФМн сигнала напряжение Ug (t) подводится к первому входу перемножителя 3 и удвоителя 16 частоты. Удвоитель 16 частоты, блоки 17 и 18 фаэовой автоподстройки частоты, делители 19, 20, 25 и 24 частоты, фильтр 22 разностной частоты и фильтр 23 суммарной частоты образуют системы символьной синхронизации, необходимую для когерентной демодуляции.

Символьная синхронизация основана на том, что в энергетическом спектре ЧМнФМн сигнала с индексом манипуляции Д-1 присутствуют дискретные составляющие на символьных частотах. Сигнал с индексом манипуляции Д=1 формируется из принимаемого ЧМн-ФМн сигнала с помощью удвоителя 16 частоты. С помощью блоков 17 и 19 фазовой автоподстройки частоты осуществляется фильтрация дискретных составляющих, а делители 19 и 20 частоты предназначены для приведения в соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала. На выходе делителей 19 и 20 частоты образуются гармонические напряжения соответственно (фиг.3г, e):

U3(t) = Чэсоэ(2 a f1tt+ Ър1):

U4(t) = Ч4со$(2 л fzzt + pnpf), 0(t(Т,, где Гц,. f22 — символьные частоты, которые поступают на входы перемножителя 21. На выходе перемножителя 26 образуется напряжение

U5(t) = U3(t) U4(t) = Ч5 cos(2 zc (122 т11)т) + Чэ со$(2 _#_ (f22 + г11)т).

0 t(Т,, где Ч5 = — К2 Чэ V4;

2

Kz — коэффициент передачи перемножителя.

Фильтром 23 суммарной частоты выделяется напряжение

U5(t) = V5 COS(2X(f11 + f22)t), О (t (Tc

1709552

0 St Tc, 10

** Ч5СО$2Л t;

Мд .

- Ч5 со$2 л 1прс:

Он(с)=Чн . соз Лр;

Фильтром 22 раэностной частоты выделяется напряжение

Ugt) - V5 cos(2m(f22 — f11)t), 0 Kt MTe.

На выходах делителей 25 и 24 частоты образуются следующие напряжения соответственно:

U8(t) V5 сОзж2() с 22 т11

0$(с) = V5 с0$2 ж() с =

2 где Ь fq - f22-111 — ДевиацИя чаСтотЫ.

Напряжение Us(t) поступает на второй вход перемножителя 3, на выходе которого образуется сигнал разностной частоты

М1(с) M2(t) сгг — 111

Ч6 со$(2ж t +ф1), 1 1

Ч5 сов(2 ж . с+@.

111 f22 2

611 — бг

Ve соз(2 л с + у 1).

Ч $ cos(2< 2 с+фИ), f22 т11 где Чв = — Кг Ч V5; 0 < с Тс

Так как f22 — f11 =-д f„., то сигнал U1o(t) можно записать в виде

01о(с) = Ч5 соз(2и — — t+p), Л f

0 <с Тс.

Таким образом, в сигнале U1o(t) разностной частоты образующемся на выходе перемножителя 3, отсутствует. частотная манипуляция. Сигнал U1o(t) с фаэовой манипуляцией (ФМн) выделяется фильтром 5 нижних частот и поступает на первый вход перемножителя 4, на второй вход которого подается напряжение Ue(t) с выхода делителя 25 частоты. На выходе перемножителя 4 образуются напряжения раэностной и суммарной частот

U11(t) = Ч7 cOs p< +

1. Чт соз(2тЛ(дС+р ) где Чт = — Кг Ч5 Че.

2

Фильтром 10 частот манипуляции выделяется напряжение разностной частоты

U12(t) -Чт cos 1й<, которое является аналогом M:(t) (фиг.Зж), модулирующего кода M 1(t) (фиг.За). Результат фаэовой демодуляции поступает на формирователь 12 выходного сигнала, который поступает к получателю информации (фиг.Зж).

Напряжение U»gt) с выхода полосово-, го фильтра 27 одновременно поступает на первый вход фазового детектора 32, на второй вход которого подается 0 1(с) с выхода гетеродина 14, На выходе фазового детектора 32 образуется низкочастотное напряжение

Гдв Чн = — КЗ Чр1 Чг:

Кэ — коэффициент передачи фазового детектора:

AP = PZ — ф1 =2Л -СОЗ, б б — расстояние между антеннами (измерительная база);

А- длина волны; у- угол прихода радиоволн; которое фиксируется блоком 33 регистрации.

Для обеспечения симметричности частот f11u f22 относительно частоты 1,, опорно- го генератора 7 используется система фаэовой автоподстройки частоты, состоящая из опорного генератора 7, перемножителя 2, фильтра 6 нижних частот и формирователя 13 управляющего сигнала.

Последовательно соединенные перемножитель 2 и фильтр 6 нижних частот образуют фазовый детектор.

Напряжение опорного генератора 7

Uo(t) = Чо cos(2 _#_fot+ +) и напряжение

09(с) делителя 25 частот поступают на входы перемножителя 2 (фазового детектора) и сравниваются по фазе. Если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе фильтра 6 нижних частот выделяется управляющее. напряжение, Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения промежуточной частоты f» от частоты

fp опорного генератора 7. Управляющее на1709552

10 принимаемые по зеркальному каналу на частоте тэ, подавляются. Если ложные сигналы (помехи) принимаются по первому комбинационному каналу на частоте 1к1, то на выхо5 де смесителя 26 образуется напряжение которое не попадает в полосу пропускания

10 полосового фильтра 21. Ключ 35 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу

Ha acToTe fK1 nopaens1oTcs. Ilo аналогичной причине подавляются и ложные. сигналы

15 (помехи), принимаемые по второму комби национному каналу на частоте йц. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости. Это достигается

20 подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальному и комбинационным) каналам.

Пеленгация источника излучения сигналов с комбинированной частотной и фазо25 вой манипуляцией осуществляется фазовым методом. При этом напряжение

30 0 (t (T, где Лр = щ-р — фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения сигналов; с выхода полосового фильтра

27 поступает на вход фазового детектора 31, 35 на другом входе которого действует сигнал с гетеродина 14

Гдв Vnðà- — K1Vn Vnpa A@1 = рт-фэ1, 1

40 которое выделяется полосовым фильтром

27, детектируется амплитудным детектором

28 и поступает на управляющий вход ключа

35, открывая его. При этом напряжение

Unp5(t) с выхода полосового фильтРа 1 чеРеэ 45 открытый ключ 35 поступает на первый вход сумматора 36, Напряжение Unpe(t) с выхода полосового фильтра 30 поступает на вход фазовращателя 31 на 90, на выходе которого образуется напряжение

Это напряжение подается на второй вход сумматора 36, Напряжения Unp5(t) и

Unpe(t). поступающие на два входа сумматора 36, на его выходе компенсируются. Сле-, довательно, ложные сигналы (помехи); пряжение через формирователь 13 управляющего сигнала воздействует на гетеродин

14, изменяя его частоту так, чтобы сохранилось симметоичность частоты опорйого генератора 7 относительно частот 111 и fn(fo=fnp). Описанная выше работа устройства соответствует случаю. приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией по основному каналу на частоте

fc. Если ложные сигналы (помехи) принимаются пр зеркальному каналу на частоте fa

U31(t),= Чз1 cos(2 жf3t+ рэ1), Un(t) - Чж coS(2 K fat+ РЗг), где Чз1, Чэ2, f3. p31i p32 — амплитуда, частота и начальные фазы сигналов, то полосовые фильтры 1 и 30 выделяют следующие напря- жения:

Unp5(l) = Vnp COS(2 X fnpt + фЪр2); Unp8(t) = Чп р2 COS(2 X fnpt + +pQ + 90О), Гдв Чпр2 = — К1 V31 Чг, 1

fnp fr — fa — промежуточная частота

Pips = 1-P

НапРЯжение U„p5(t) с выхода полосового фильтра 1 поступает на второй вход смесителя 26, на первый вход которого подается ложный сигнал (помеха) U (t)-с антенны Bxz. На выходе смесителя 26 образуется напряжение

Unp1(t) Чпрэ соз(21т frt+ p. + Л1р1), Unp8(t) Чпр2 COS(2 X fnpt + /gpss + 90

+ 90 ) -Чпр2 COS(2 Л 1прС+ 1Рпр ).

Unpre(t) = Чп рэ COS(4 Ж fat + ф + b 1р1), Опрз(%) = Чпр! соэ(2 ж fit + дЪ + Ь у), Ог1(1) = Vг соэ(2 frt+ 1рг + Ь р).

На выходе фазового детектора 32, образованного из перемножителя и фильтра нижних частот появляется постоянное напряжение

Un= VH ° соэЬр, A@ =1Ù вЂ” ф1 =2ж COSy, б где d — расстояние между антеннами;

Л вЂ” длина волны принимаемого сигнала; у — угол прихода радиоволн.

Это напряжение измеряется блоком 33 регистрации.

Формула изобретения

Устройство для приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией по авт.св, М 1363523, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем подавления пО1709552

41 Ж Ъ

Фие.д

Составитель В.Зенкин

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Долинич

Заказ 438 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мех w зеркальному и комбинационным каналам и обеспечения пеленгации источников сигналов введены последовательно соединенные первый дополнительный смеситель, первый дополнительный полосовой фильтр и амплитудный детектор, последовательно соединенные второй дополнительный смеситель, второй дополнительный полосовой фильтр и первый фазовращатель, последовательно соединенные фазовый детектор и блок регистрации, второй фазовращатель и последовательно соединенные ключ и сумматор, через которые выход полосового фильтра соединен с входом удвоителя частоты, причем выход гетеродина подключен к первому входу фазового детектора и через второй фазовращатель — к первому входу второго дополнительного смесителя, второй вход

5 которого объединен с входом устройства, дополнительным входом которого является первый вход первого дополнительного смесителя, второй вход которого подключен к выходу полосового фильтра, при этом выход

10 первого дополнительного полосового фильтра соединен с вторым входом фазового детектора, а выходы амплитудного детектора и первого фазовращателя подключены к вторым входам соответственно ключа-и сум15 матора.