Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии

 

Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии предназначено для использования в системах передачи информации. Технический результат предложенного устройства заключается в том, что формирование управляющих сигналов регуляторов уровня U_{К УПР} (t) по модифицированному алгоритму комбинированного сложения позволяет простыми техническими средствами повысить помехоустойчивость устройства во всем диапазоне рассогласования длительности элементарного сигнала Те с полосой пропускания фильтров приемного устройства Δf_П по сравнению с прототипом, эффективным только при значительных рассогласованиях (Δf_ПT_C≥5). Технический результат достигается тем, что в устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, содержащем блок сравнения, входы которого подсоединены к выходам каналов, в каждый канал, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, блок регулирования уровня и амплитудный детектор, введен блок комбинированного сложения сигналов, выход которого соединен с управляющим входом блока регулирования уровня, а его входы соединены с выходами амплитудных детекторов остальных каналов, а каждый блок комбинированного сложения сигналов состоит из сумматора, и в каждом канале блоков комбинированного сложения последовательно соединенные блок вычитания и аттенюатор, причем второй вход блока вычитания соединен с выходом аттенюатора другого канала, а выходы блоков вычитания - со входами сумматора. 3 ил.

Устройство относится к области радиотехники (радиосвязи) и может быть использовано в системах передачи информации.

Известно устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, являющееся аналогом, в котором содержится блок сравнения, а в каждом канале последовательно соединенные полосовой фильтр (имеется в заявляемом объекте), основной амплитудный детектор (имеется в заявляемом объекте) и сумматор, причем входы полосовых фильтров всех каналов объединены и являются входом устройства, а выходы сумматоров всех каналов подключены к соответствующим входам блока сравнения (имеется в заявляемом объекте) и которое описано в книге [Филиппов Л.И. Теория передачи дискретных сообщений. М. : Советское радио, 1970, с.582]. Однако это устройство имеет тот недостаток, что при изменении длительности элементарных сигналов Т_C возникает ее рассогласование с полосами пропускания фильтров приемника Δf_П, что ухудшает помехоустойчивость. Это связано с тем, что фильтры, настроенные на частоты сигналов, имеют неизменные полосы пропускания и согласованы только с минимальной длительностью сигнала, поэтому при увеличении длительности элементарных сигналов их спектры сужаются, появляется рассогласование с Δf_П и падает помехоустойчивость.

Более высокую помехоустойчивость имеет устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, являющееся аналогом, в котором имеется три канала, каждый из которых содержит полосовой фильтр (имеется в заявляемом объекте), блоки регулирования уровня сигнала (имеются в заявляемом объекте), амплитудные детекторы, (имеются в заявляемом объекте), сумматор, а также блок сравнения (имеется в заявляемом объекте), которое описано в Авторском свидетельстве СССР 1164900. Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии. Плаксиенко B.C., Загродский В. А., Плаксиенко Н.Е., Сучков П.В. Опубл. в Бюл. изобр. 24, 30.06.85 М. Кл. Н 04 L 24/14. Это устройство устраняет отмеченные выше недостатки, эффективно во всем диапазоне рассогласований длительности элементарного сигнала Т_С с полосой пропускания фильтров приемного устройства Δf_П, однако оно отличается значительной сложностью.

Наиболее близким по технической сути и функциональному назначению является устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, являющееся прототипом, в котором содержится блок сравнения, (имеется в заявляемом объекте), а в каждом канале последовательно соединенные полосовой фильтр (имеется в заявляемом объекте), блок регулирования уровня (имеется в заявляемом объекте) и амплитудный детектор (имеется в заявляемом объекте), в каждый канал включен также блок автовыбора напряжения, выход которого соединен с управляющим входом блока регулирования уровня, а входы блока автовыбора напряжения каждого канала соединены с выходами амплитудных детекторов остальных каналов, которое описано в Авторском свидетельстве СССР 1427595, Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии. Плаксиенко B.C., Лантратов О.И.. Сучков П.В., Плаксиенко Н.Е. Опубл. в Бюл. изобр. 36 от 30.09.88. М. Кл. Н 04 L 27/14.

Однако устройство прототип имеет недостаток, заключающийся в том, что процедура автовыбора, использованная при формировании управляющих сигналов регуляторов уровня, при малых рассогласованиях длительности элементарного сигнала Т_С с полосой пропускания фильтров приемного устройства Δf_П приводит к ухудшению помехоустойчивости по сравнению со вторым аналогом, т.е. снижается помехоустойчивость в диапазоне малых рассогласований полос пропускания фильтров с шириной спектров сигналов (5≥f_ПT_C≥1). Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении помехоустойчивости простыми техническими средствами во всем диапазоне рассогласования полос пропускания фильтров с шириной спектров сигналов.

Перед изобретателем стояла задача повышения помехоустойчивости простыми техническими средствами во всем диапазоне рассогласования полос пропускания фильтров с шириной спектров сигналов.

Технический результат достигается тем, что в устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, содержащее блок сравнения, а в каждом канале последовательно соединенные полосовой фильтр, блок регулирования уровня и амплитудный детектор, в каждый канал введен блок комбинированного сложения сигналов, выход которого соединен с управляющим входом блока регулирования уровня, а его входы соединены с выходами амплитудных детекторов остальных каналов, каждый блок комбинированного сложения сигналов состоит из сумматора, а в каждом канале последовательно соединенные блок вычитания и аттенюатор, причем второй вход блока вычитания соединен с выходом аттенюатора другого канала, а выходы блоков вычитания - со входами сумматора.

Наличие отличительных признаков обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна". Заявляемое техническое решение соответствует также критерию "изобретательский уровень", поскольку не обнаружено решений с признаками, сходными с признаками, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа.

Предлагаемое изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для трехпозиционных сигналов (m=3). На фиг.2 приведена структурная электрическая схема блока комбинированного сложения сигналов. На фиг.3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу блока комбинированного сложения сигналов.

Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии (фиг. 1) содержит первый полосовой фильтр 1, второй полосовой фильтр 2, третий полосовой фильтр 3, первый блок регулирования уровня 4, второй блок регулирования уровня 5, третий блок регулирования уровня 6, первый амплитудный детектор 7, второй амплитудный детектор 8, третий амплитудный детектор 9, блок сравнения 10, первый блок комбинированного сложения 11, второй блок комбинированного сложения 12, третий блок комбинированного сложения 13. В каждом канале последовательно соединены полосовой фильтр 1, блок регулирования уровня 4 и амплитудный детектор 7, полосовой фильтр 2, блок регулирования уровня 5 и амплитудный детектор 8, полосовой фильтр 3, блок регулирования уровня 6 и амплитудный детектор 9, выходы амплитудных детекторов 7, 8 и 9 подключены к блоку сравнения, каждый канал содержит также блоки комбинированного сложения сигналов 11, 12 и 13, выходы которых соединены с управляющими входами регуляторов уровня 4, 5 и 6 соответственно, а их входы соединены с выходами амплитудных детекторов остальных каналов.

Блок комбинированного сложения сигналов (фиг.2) состоит из сумматора 5, а в каждом канале последовательно соединенные блоки вычитания 1, 2 и аттенюаторы 3, 4, причем вторые входы блоков вычитания соединены с выходами аттенюаторов других каналов, а выходы блоков вычитания - со входами сумматоров, особенностью работы блоков вычитания является то, что когда управляющее напряжение (по цепи обратной связи) превышает входное - напряжение на выходе равно нулю.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Каждый из блоков регулирования уровня (4, 5, 6) при увеличении напряжения на управляющем входе уменьшает свой коэффициент передачи, причем при управляющем напряжении, равном нулю, коэффициент передачи регулятора равен единице, а при управляющем напряжении, большем входного в К раз, (К - коэффициент передачи цепи обратной связи, причем 0<К<1) блок регулирования уровня полностью запирает регулируемую ветвь. Таким образом происходит подавление шумовых составляющих напряжением сигнала через цепи обратных связей, образованные соединением выходов каждого канала со входами устройств комбинированного сложения остальных R-1 каналов.

Пусть на вход устройства (фиг. 1) поступает сигнал с частотой, соответствующей настройке полосового фильтра 1, тогда напряжения на управляющих входах регуляторов уровня 5 и 6 определяются, в основном, выходным напряжением первого канала. В результате шумовые напряжения на выходах второго и третьего каналов значительно подавлены, а напряжение в первом канале - незначительно, так как напряжение на управляющем входе регулятора уровня 3 формируется только из шумовых составляющих на выходах второго и третьего каналов. Напряжения на управляющих входах регуляторов уровней 4, 5, 6 определяются в блоках комбинированного сложения сигналов 11, 12, 13 из выходных напряжений детекторов 7, 8, 9 по модифицированному алгоритму комбинированного сложения в соответствии со схемой, представленной на фиг.2 U_{К УПР}(t)= U_iП(t)+U_jП(t)= [U_iП(t)-КU_jП(t)] 1[U_iП(t)-КU_jП(t)]+ [U_jП(t)-КU_iП(t)]1[U_jП(t)-КU_iП(t)], - (1) где U_i,,j(t) - процессы на входах устройства формирования управляющего напряжения; (блока комбинированного сложения сигналов), U_i,,jП(t) - процессы в каналах блока комбинированного сложения сигналов (фиг.2), К - постоянный коэффициент, принимающий значения от 0 до 1, 1[Z(t)] = 1 при Z(t)>0 и 0 при Z(t)<0 - единичная ступенчатая функция (функция Хэвисайда).

В частном случае при К=1 в (1) блок комбинированного сложения (фиг.2) реализует алгоритм автовыбора и предлагаемое устройство полностью совпадает с прототипом.

Суть формирования управляющего сигнала устройством, изображенным на фиг. 2, поясняется временными диаграммами, представленными на фиг.3, где входное напряжение U₁ уменьшается в пределах моментов времени t₀-t₄, а входное напряжение U₂ нарастает. При К= 1 реализуется автовыбор и результирующее напряжение U пройдет через точки 1, 7, 4. При К=0 реализуется линейное сложение и результирующее напряжение пройдет через точки 1, 5, 6, 4. При 0<К<1 реализуется метод комбинированного сложения , суть которого заключается в том, что в интервалах, когда один процесс больше другого в 1/К раз реализуется автовыбор, а вне этих интервалов - реализуется линейное сложение и результирующее напряжение пройдет через точки 1, 2, 5, 6, 3, 4. (Лекции по теории систем связи/ Под ред. Е.Дж. Багдади: пер. с англ./ Под ред. Б.Р. Левина. - М.: Мир, 1964. - 649 с.). Очевидно, что появляются коммутационные помехи и вместо выигрыша в помехоустойчивости получится проигрыш. Именно выполнение блока комбинированного сложения по схеме, представленной на фиг. 2, обеспечивает реализацию модифицированного алгоритма комбинированного сложения (1), что приводит к положительному эффекту (результирующий процесс пройдет через точки 1, 2, 3, 4). В результате сохраняются полезные качества алгоритма комбинированного сложения (инвариантность к статистическим характеристикам входных процессов. (Лекции по теории систем связи/ Под ред. Е.Дж. Багдади: пер. с англ./ Под ред. Б.Р. Левина. - М.: Мир, 1964. - 649 с.) и устраняется главный недостаток алгоритма - комутационные помехи.

Технический результат предложенного устройства достигается за счет формирования в блоках комбинированного сложения управляющих сигналов регуляторов уровня U_{К УПР} (t) по модифицированному алгоритму комбинированного сложения (1), что повышает помехоустойчивость устройства по сравнению с прототипом за счет более полного учета статистических закономерностей в обрабатываемых процессах, максимально приближая ее к помехоустойчивости второго аналога, отличающегося повышенной сложностью. Действительно процедура автовыбора эффективна и приближается к оптимальной при комбинировании сильно флуктуирующих сигналов, а при комбинировании медленно изменяющихся сигналов приближается к оптимальной процедура линейного сложения, процедура комбинированного сложения инвариантна к статистическим характеристикам входных процессов. (Лекции по теории систем связи/ Под ред. Е.Дж. Багдади: пер. с англ. / Под ред. Б.Р. Левина. - М.: Мир, 1964. - 649 с.), поэтому устройство-прототип эффективно только при Δf_П Т_С≥5, а второй аналог эффективен во всем диапазоне изменения Δf_П T_C, однако отличается сложностью. Именно предлагаемое техническое решение отличается и эффективностью во всем диапазоне изменения Δf_П T_C и сравнительной простотой технической реализации.

Проведенное технико-экономическое сравнение предложенного устройства с прототипом показало, что предлагаемое устройство обладает более высокой помехоустойчивостью по сравнению с прототипом за счет того, что операция автовыбора при формировании управляющего напряжения заменена операцией комбинированного сложения и стремится к помехоустойчивости второго аналога, отличаясь от него более простой технической реализацией.

Таким образом, заявляемое устройство отличается от прототипа повышением помехоустойчивости до пределов, реализуемых вторым аналогом, и сравнительной простотой технической реализации, т.е. промышленной применимостью.

Проведенный анализ предложенного устройства для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии и сравнение его с аналогами и прототипом, описанным в а.с. 1427595, позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое устройство соответствует критерию "новизна", "изобретательский уровень", "промышленная применимость".

Формула изобретения

Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии, содержащее блок сравнения, входы которого подсоединены к выходам каналов, в каждом канале последовательно соединенные полосовой фильтр, блок регулирования уровня и амплитудный детектор, отличающееся тем, что в каждый канал введен блок комбинированного сложения сигналов, выход которого соединен с управляющим входом блока регулирования уровня, а его входы соединены с выходами амплитудных детекторов остальных каналов, а каждый блок комбинированного сложения сигналов состоит из сумматора, и в каждом канале блоков комбинированного сложения последовательно соединенные блок вычитания и аттенюатор, причем второй вход блока вычитания соединен с выходом аттенюатора другого канала, а выходы блоков вычитания - со входами сумматора, коэффициент обратной связи в блоках комбинированного сложения устанавливается в диапазоне 0,45-0,75 в зависимости от условий приема.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3