Устройство обнаружения широкополосных сигналов при разнесенном приеме

 

Использование: в радиотехнике, а именно в широкополосных системах связи при наличии узкополосных помех. Сущность изобретения: с целью повышения помехоустойчивости устройство содержит антенны 1, 2, узкополосные фильтры 3(1) - 3(n), амплитудные детекторы 4(1) - 4(n), сумматоры 5(1) - 5(n), узкополосные фильтры 6(1) - 6(n), фазовращатели 7(1) - 7(n), сумматор 8, блоки 9(1) - 9(n) управления фазовращателем, счетчики 10(1) - 10(n), ключи 11(1) - 11(n), компараторы 12(1) - 12(n), формирователи 13(1) - 13(n) прямоугольных импульсов, блок 14 выбора минимума, генератор 15 тактовых импульсов, фазовращатели 16(1) - 16(n), регулируемые делители 17(1) - 17(n), ключи 18(1) - 18(n), источник 19 опорного напряжения, пороговые блоки 20(1) - 20(n), блоки 21(1) - 21(n) сравнения, амплитудные детекторы 22(1) - 22(n). 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в широкополосных системах связи при наличии узкополосных помех.

Известно устройство поиска псевдослучайных сигналов, содержащее последовательно соединенные коррелятор и пороговый блок, а также соединенный с входом коррелятора ограничитель, выход которого подключен к входу регистра сдвига, блок сумматора по модулю два, второй регистр сдвига и блок накопителей, блок вентилей считывания, блок вентилей переписи и генератор селекторных импульсов, при этом выходы разрядов первого регистра сдвига подключены через последовательно соединенные блоки вентилей считывания, сумматоров по модулю два, накопителей и вентилей переписи к соответствующим входам второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом коррелятора, а генератор селекторных импульсов подключен к управляющим входам блоков вентилей считывания, вентилей переписи и накопителей.

Недостатком этого устройства является низкая имитостойкость.

Известно устройство квадратичного сложения при сдвоенном приеме, содержащее первую антенну, выход которой через первый и второй фильтры подключен к входам соответственно первого и второго квадратичных детекторов, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, вторую антенну, выход которой через третий и четвертый фильтры подключен к входам соответственно третьего и четвертого квадратичных детекторов, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам вычислительного блока.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

Наиболее близким техническим решением является устройство приема широкополосных сигналов, содержащее n основных и n дополнительных каналов, выходы которых подключены к входам блока определения минимального сигнала, а также два сумматора, к входам которых подключены выходы соответствующих каналов, причем каждый канал содержит узкополосный фильтр, перемножитель, фильтр нижних частот и делитель.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

Цель - повышение помехозащищенности.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства обнаружения широкополосных сигналов при разнесенном приеме.

Устройство обнаружения широкополосных сигналов при разнесенном приеме содержит первую и вторую антенны 1, 2, узкополосные фильтры 3₁ - 3_п, амплитудные детекторы 4₁ - 4_n, сумматоры 5₁ - 5_n, узкополосные фильтры 6₁ - 6_n, фазовращатели 7₁ - 7_n, сумматор 8, блоки 9₁ - 9_n управления фазовращателем, счетчики 10₁ - 10_n, ключи 11₁₁ - 11_n, компараторы 12₁ - 12_n, формирователи 13₁ - 13_n прямоугольных импульсов, блок 14 выбора минимума, генератор 15 тактовых импульсов, фазовращатели 16₁ - 16_n, регулируемые усилители 17₁ - 17_n, ключи 18₁ - 18_n, источник 19 опорного напряжения, пороговые блоки 20₁ - 20_n, блоки 21₁ - 21_n сравнения, амплитудные детекторы 22₁ - 22_n.

Устройство обнаружения широкополосных сигналов при разнесенном приеме работает следующим образом.

Принятый антенной 1 сигнал поступает одновременно на входы всех каналов. С помощью узкополосных фильтров 3₁ - 3_n вся полоса частот принимаемого сигнала делится на n парциальных каналов с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи. Тогда ширина полосы частот, занимаемая принимаемым полезным сигналом, определится как Δf = ΔF˙n, где n - число парциальных каналов; ΔF- ширина полосы частот одного парциального канала.

С выхода фильтра 3 сигнал через фазовращатель 7 поступает на один из входов сумматора 5.

Сигнал, принятый второй антенной 2, поступает также на входы всех n парциальных каналов, и так же, как и в канале первой антенны, с помощью узкополосных фильтров 6₁ - 6_n, аналогичных фильтрам 3₁ - 3_n, вся полоса частот принимаемого сигнала второй антенной 2 делится на n парциальных каналов. С выхода фильтра 6 в каждом канале сигнал поступает на второй вход сумматора 5 и далее через фазовращатель 16, регулируемый усилитель 17 и ключ 18 - на соответствующий вход сумматора 8 и с него - на выход устройства.

При наличии в каком-либо из парциальных каналов узкополосной помехи эта смесь сигнала и помехи с узкополосного фильтра 3 поступает на амплитудный детектор 4, где детектируется и усредняется усредняющим фильтром, входящего в состав детектора, и поступает на один из входов компаратора 12, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода блока 14 выбора минимума, которое формируется путем подачи на n его входов сигналов с выходов всех детекторов 4. Блок 14 выбора минимума выбирает из всех n сигналов (с выходов детектора 4) минимальный сигнал, который и подается в качестве опорного сигнала на компараторы. Выбор парциального канала с минимальной мощностью в качестве опорного канала для формирования опорного напряжения обусловлено практически достоверным предположением, что хотя бы один из всех парциальных каналов не поражен узкополосной помехой и это будет канал с минимальной мощностью (амплитудой). При работе с ФМ сигналом, огибающая которого имеет форму sin X/X, ширину полосы обычно берут 1,37/τ, где τ- длительность элемента посылки, и тогда с некоторым допущением можно принять, что амплитуда в этой полосе частот равномерна.

При определенном превышении этого опорного уровня в компараторе 12 в каком-либо из каналов фиксируется наличие в нем узкополосной помехи и тогда на выходе формирователя 13 данного канала появляется прямоугольный импульс, которым открывается ключ 11 соответствующего канала, тем самым пропуская тактовые импульсы с генератора 15 на счетчик 10.

Блок 9 управления из кода счетчика 10 формирует управляющее напряжение, которое используется для поворота фазы в данном парциальном канале с помощью фазовращателя 7. Вращение фазы сигнала фазовращателем 7 производится до тех пор, пока прекратится превышение опорного напряжения в компараторе 12.

В этом случае помеха, принятая антенной 1, и помеха, принятая антенной 2, с помощью фазовращателя 7 при суммировании в сумматоре 5 взаимно компенсируются, так как фазы их оказались повернутыми на 180^о.

С другого выхода блока управления 9 управляющее напряжение поступает на управление второго фазовращателя 16, которым компенсируется поворот фазы полезного сигнала в фазовращателе 7, т.е. если в фазовращателе 7 осуществлен поворот фазы принятого сигнала (и конечно помехи) на угол ϕ , то в фазовращателе 16 необходим поворот фазы на минус ϕ/2. В результате этого принятый полезный сигнал (на выходе сумматора 8) будет "очищен" от помех и восстановлена его первоначальная фаза.

Следовательно, в данном устройстве отсутствуют искажения фазовой структуры полезного сигнала при компенсации помехи вне зависимости от соотношения набега фаз помехи и соответствующей по частоте спектральной составляющей сигнала.

Выравнивание амплитуд спектральных составляющих, искажения которых появляются в результате компенсации помех, производится с помощью регулируемого усилителя 17, на вход которого подается сигнал с фазовращателя, на регулирующий вход поступает разностное напряжение того или иного знака с выхода блока 21 сравнения, на один из выходов которого подается опорное напряжение с источника 19, а на другой - с выхода детектора 22 данного парциального канала. Таким образом, подавая на управляющий вход регулируемого усилителя 17 сигнал различной величины и знака, производится выравнивание амплитуд спектральных составляющих принимаемого широкополосного сигнала.

Если направления прихода полезного сигнала и узкополосной помехи совпадают, то в этом случае при компенсации помехи происходит и компенсация полезного сигнала, также должно резко повыситься усиление регулируемого усилителя, но полезного сигнала в этом парциальном канале нет, так как он взаимно скомпенсировался. Значит будут усиливаться только шумы, что приводит к общему ухудшению отношения сигнал/шум, а значит и к ухудшению помехоустойчивости. Чтобы этого не произошло, данный парциальный канал закрывается с помощью ключа 18, на управляющий вход которого с выхода порогового блока 20 подается запирающее напряжение, которое формируется этим пороговым блоком 20, срабатывающее по минимуму (при отсутствии сигнала на выходе детектора 22).

В случае расположения источника излучения узкополосной помехи на одинаковом расстоянии от каждой антенны составляющие этой помехи, принятые соответственно на первую и вторую антенны, будут иметь совпадающие фазы и компенсации не будет, а будет их сложение, что ухудшит качество принимаемого сигнала, а при достаточной амплитуде этой помехи может произойти блокирование полезного сигнала.

В этом случае на выходе амплитудного детектора 22 выделяется усредненная огибающая помехи и подается на первый вход блока 21 сравнения, которая своим выходным напряжением уменьшает усиление регулируемого усилителя 17. При больших амплитудах помехи происходит полное запирание этого усилителя, что исключает действие мощной узкополосной помехи.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ ПРИ РАЗНЕСЕННОМ ПРИЕМЕ, содержащее первую антенну, выход которой соединен с первыми входами n первых каналов, входы которых подключены к входам блока выбора минимума, и вторую антенну, выходы которой подключены к первым входам n вторых каналов, выходы которых подключены к входам сумматора, при этом первые и вторые каналы содержат узкополосный фильтр, вход которого является первым входом первого и второго каналов, отличающееся тем, что введены генератор тактовых импульсов и источник опорного напряжения, выход которого подключен к вторым входам n вторых каналов, к третьим и четвертым входам которых подключены соответственно второй и третий выходы соответствующих первых каналов, к вторым входам которых подключен выход генератора тактовых импульсов, а выход блока выбора минимума подключен к третьим входам первых каналов, при этом в каждый первый канал введены амплитудный детектор, компаратор, формирователь прямоугольного импульса, ключ, счетчик, блок управления фазовращателем и фазовращатель, к первому входу которого и входу амплитудного детектора подключен выход узкополосного фильтра, а к второму входу фазовращателя через последовательно соединенные счетчик и блок управления фазовращателем подсоединен выход ключа, к управляющему входу которого через формирователь прямоугольного импульса подключен выход компаратора, к первому входу которого подключен выход амплитудного детектора, выход фазовращателя и второй выход блока управления фазовращателем каждого первого канала являются соответственно первым, вторым и третьим выходами каждого первого канала, вторым и третьим входами которых являются соответственно тактовый вход ключа и первый вход компаратора, а в каждый второй канал введены амплитудный детектор, блок сравнения, пороговый блок и последовательно соединенные сумматор, фазовращатель, регулируемый усилитель и ключ, к управляющему входу которого подсоединен выход порогового блока, при этом выход фазовращателя через амплитудный детектор подключен к входу порогового блока и первому входу блока сравнения, выход которого подключен к второму входу регулируемого усилителя, причем вторые входы блока сравнения, сумматора и фазовращателя, а также выход ключа каждого второго канала являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами и выходом каждого второго канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.03.2009

Дата публикации: 20.08.2011

---