Устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке широкополосных радиостанций и систем передачи данных с повышенной скрытностью и помехозащищенностью. Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости устройства передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов в условиях прицельных помех за счет расширения спектра передаваемых информационных сигналов путем перестройки их центральных частот по линейному закону и смены знака скорости перестройки частоты, а также сочетания согласованной фильтрации с весовой обработкой и временной селекцией принимаемых сигналов от помех. Устройство содержит на передающей стороне - синхронизатор, коммутатор, модулятор, смеситель, выходной согласующий блок, линейный частотно-модулированный генератор, синтезатор частот. При этом модулятор состоит из полосовых фильтров, ключей, сумматора, инвертора. На приемной стороне - линейный согласующий блок, второй смеситель, полосовые фильтры, усилители промежуточной частоты, амплитудные детекторы, интеграторы, триггеры, дисперсионные фильтры сжатия, два ключа, блок "И", делитель частоты, блок "ИЛИ", второй синтезатор частот. 10 ил.

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке широкополосных радиостанций и систем передачи данных с повышенной скрытностью и помехоустойчивостью.

Известны устройства для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов [АС №684750, МПК⁷: H 04 B 7/165, 1979 г.; заявка Японии №49-25043, МПК Н 04 В, 1974 г.], которые содержат на передающей стороне - синхронизатор, выходы которого через соответствующие коммутаторы подключены к входам фазового и частотного модуляторов, и выходной согласующий блок, при этом на вторые входы коммутаторов поданы информационные сигналы, на приемной стороне - линейный согласующий блок, выход которого подключен к входу блока задержки и к входам полосовых фильтров, выходы которых через соответствующие амплитудные детекторы подключены к входам детектора максимального сигнала, выходы которого через интеграторы соединены с входами триггера, а также частотный модулятор и блок формирования опорного сигнала, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, причем выход соответствующего интегратора соединен с входом частотного модулятора.

Недостатком данных устройств является низкая помехоустойчивость.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов [АС №684750, МПК⁷, Н 04 В 7/165, 1979 г.], содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные синхронизатор, первый коммутатор, фазовый модулятор, смеситель, ко второму входу которого подключен выход частотного модулятора, состоящего из двух ключей, выходы которых являются выходом частотного модулятора, первые входы которых через второй коммутатор подключены ко второму выходу синхронизатора, причем вторые входы ключей частотного модулятора через соответствующие выходы синтезатора частот подключены ко второму входу фазового модулятора, а также содержит выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, на приемной стороне - линейный согласующий блок, вход которого является входом приемной стороны, последовательно соединенные блок задержки, смеситель, ко второму входу которого подключен выход частотного модулятора, состоящего из двух ключей, выходы которых являются выходом частотного модулятора, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, выход которого является первым выходом приемной стороны, причем выход усилителя промежуточной частоты подключен к блоку формирования опорного сигнала, первый выход которого через синтезатор частот соединен с первыми входами ключей частотного модулятора, а второй выход соединен со вторым входом фазового детектора, а также содержит два полосовых фильтра, входы которых подключены к входу блока задержки, а выходы через соответствующие амплитудные детекторы соединены с соответствующими входами детектора максимального сигнала, выходы которого через соответствующие интеграторы подключены ко вторым входам ключей частотного модулятора и соответствующим входам триггера, выход которого является вторым выходом приемной стороны.

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость в условиях прицельных помех. В этом случае с выхода интеграторов на входы ключей частотного модулятора и триггера возможно одновременное поступление двух логических "1" или "0", что приведет к нарушению алгоритма работы как частотного модулятора, так и триггера, а это вызовет нарушение условий приема фазомодулированного (ФМ) сигнала, и, как следствие, снизит качество воспроизведения информации.

Таким образом, недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость в условиях прицельных помех.

Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости устройства передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов в условиях прицельных помех за счет расширения спектра передаваемых информационных сигналов путем перестройки их центральных частот по линейному закону и смены знака скорости перестройки частоты, а также сочетания согласованной фильтрации с весовой обработкой и временной селекции принимаемых сигналов от помех.

Указанный результат достигается за счет того, что в известное устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов, содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные синхронизатор, коммутатор, второй вход которого является информационным входом передающей стороны, модулятор, первый смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, на приемной стороне - линейный согласующий блок, вход которого является входом приемной стороны, второй смеситель, два полосовых фильтра, усилитель промежуточной частоты, два амплитудных детектора, два интегратора и триггер, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является выходом приемной стороны, на передающей стороне введены линейный частотно-модулированный генератор и первый синтезатор частот, причем первый вход линейного частотно-модулированного генератора соединен со вторым выходом первого синтезатора частот, первый выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, второй вход линейного частотно-модулированного генератора соединен с выходом синхронизатора, а выход линейного частотно-модулированного генератора подключен ко второму входу модулятора, при этом модулятор выполнен в виде двух полосовых фильтров, двух ключей, сумматора и инвертора, причем входы первого и второго полосовых фильтров соединены со вторым входом модулятора, а выходы первого и второго полосовых фильтров через соответствующие ключи подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом модулятора, при этом второй вход второго ключа соединен с выходом инвертора, вход которого является первым входом модулятора и подключен ко второму входу первого ключа; на приемной стороне введены два дисперсионных фильтра сжатия, два ключа, второй усилитель промежуточной частоты, второй триггер, второй синтезатор частот, блок "ИЛИ", блок "И" и делитель частоты, причем выход линейного согласующего блока через второй смеситель соединен с входами третьего и четвертого полосовых фильтров, при этом выход третьего полосового фильтра соединен со входом первого интегратора через последовательно соединенные первый дисперсионный фильтр, третий ключ, первый УПЧ и первый амплитудный детектор, а выход четвертого полосового фильтра соединен со вторым интегратором через последовательно соединенные второй дисперсионный фильтр, четвертый ключ, второй УПЧ и второй амплитудный детектор, причем выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с соответствующими входами блока "ИЛИ", выход которого подключен к первому входу второго триггера, первый выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого ключей, второй выход второго триггера подключен ко второму входу блока "И", первый вход которого соединен со вторым выходом второго синтезатора частот, первый выход которого подключен ко второму входу второго смесителя, а выход блока «И» через делитель частоты соединен со вторым входом второго триггера.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известно устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов, обеспечивающее повышение помехоустойчивости в прицельных помехах за счет расширения спектра передаваемых информационных сигналов путем перестройки их центральных частот по линейному закону и смены знака скорости перестройки частоты, а также сочетания согласованной фильтрации с весовой обработкой и временной селекции принимаемых сигналов.

В предлагаемом устройстве расширение спектра передаваемых информационных сигналов (логических "1" и "0" двоичной информации) достигается за счет линейных частотно-модулированных радиоимпульсов с положительным и отрицательным значениями скорости перестройки частоты [Кочемасов В.Н., Белов Л.А., Оконешников B.C. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. -М.: Радио и связь, 1983, стр.124-127]. С этой целью на передающей стороне введены линейный частотно-модулированный генератор (ЛЧМГ), два полосовых фильтра, два ключа, сумматор и инвертор.

Для реализации согласованной фильтрации ЛЧМ радиоимпульсов с положительным и отрицательным значениями скорости перестройки частоты на приемной стороне введены смеситель, синтезатор частот, два дисперсионных фильтра сжатия и усилитель промежуточной частоты.

Применение дисперсионных фильтров сжатия увеличивает амплитуду сжатых информационных радиоимпульсов не менее чем в раз [Ч.Кук, М.Бернфельд. Радиолокационные сигналы, Теория и применение. Перевод с английского под редакцией B.C.Кельзона. М., "Сов. радио", 1971, рис.1.8, стр.24], где τ_И, ΔF - длительность и девиация частоты ЛЧМ радиоимпульса.

Для снижения уровня боковых лепестков сжатого сигнала в устройстве предлагается использовать дисперсионные фильтры сжатия с весовой обработкой по Хеммингу [Ч.Кук, М.Бернфельд. Радиолокационные сигналы, Теория и применение. Перевод с английского под редакцией B.C. Кельзона. М., "Сов. радио", 1971, рис.7.14, стр.218]. Длительность сжатого сигнала при измерении на уровне 4 дБ ниже пиковой амплитуды близка к расчетной [Ч.Кук, М.Бернфельд. Радиолокационные сигналы, Теория и применение. Перевод с английского под редакцией B.C.Кельзона. М., "Сов. радио", 1971, стр.215]

Так, например, для девиации частоты ΔF=1,0 МГц расчетная длительность сжатого сигнала из выражения (1) составляет 1,3 мкс, а полученная экспериментальным путем (см. фиг.5) - 1,65 мкс.

Применение дисперсионных фильтров сжатия с весовой обработкой по Хеммингу позволяет выделить сжатый сигнал на фоне прицельной помехи при превышении помехи над сигналом более 33 дБ (см. фиг.6) или замаскированном помехой несжатом сигнале (см. фиг.7). Выделение сжатого сигнала на фоне прицельной помехи (см. фиг.8) объясняется тем, что составляющие гармоник помехи имеют случайные значения фазы и на выходе дисперсионного фильтра сжатия все гармоники шума складываются случайным образом, частично погашая друг друга [Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М., "Сов. радио", 1977, 448 с. см. стр.178].

Длительность помехи τ_П на выходе дисперсионного фильтра сжатия не изменяется и практически совпадает с периодом повторения информационных ЛЧМ импульсов

Временная селекция информационных сигналов от прицельных помех обеспечивается за счет введения на приемной стороне двух ключей, блока "ИЛИ", второго триггера, блока "И" и делителя частоты.

Второй триггер формирует строб (сигнал логического "0"), который поступает на вторые входы третьего и четвертого ключей и снижает уровень прицельной помехи на выходе первого и второго интеграторов (см. фиг.8).

Длительность строба выбирается из условия

Тогда длительность прицельной помехи τ_п.кл на выходе третьего и четвертого ключей может быть найдена из выражения (3)

Из отношения выражений (2) и (4) найдем коэффициент подавления прицельных помех

Так, например, для периода повторения информационных ЛЧМ импульсов Т=32 мкс и девиации частоты ΔF=1,0 МГц повышение помехоустойчивости устройства передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов в условиях прицельных помех только за счет временной селекции составит более чем в 12 раз.

На фиг.1 приведена структурная схема передающей стороны предлагаемого устройства, на фиг.2 - структурная схема приемной стороны устройства, на фиг.3 - структурная схема линейного частотно-модулированного генератора, на фиг.4 - амплитудно-частотный спектр сигнала на выходе линейного частотно-модулированного генератора, на фиг.5 - амплитудно-частотные характеристики первого и второго полосовых фильтров соответственно, на фиг.6 - вид сжатого информационного сигнала на выходе дисперсионного фильтра сжатия при отсутствии прицельной помехи, на фиг.7 - амплитудно-частотные спектры информационного ЛЧМ сигнала и прицельной помехи (например, на входе первого дисперсионного фильтра сжатия), на фиг.8 - вид информационного ЛЧМ сигнала и прицельной помехи, например на входе первого дисперсионного фильтра сжатия, на фиг.9 - вид информационного сигнала и помехи (например, на выходе первого дисперсионного фильтра сжатия), на фиг.10 - вид информационного сигнала (например, на выходе первого интегратора).

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - синхронизатор;

2 - коммутатор;

3 - модулятор;

4.1-4.2 - смесители:

5 - выходной согласующий блок;

6.1-6.2 - синтезаторы;

7 - ЛЧМ - генераторы;

8.1-8.4 - полосовые фильтры;

9.1-9.4 - ключи;

10 - сумматор;

11 - инвертор.

На фиг.2 приняты следующие обозначения:

12 - линейный согласующий блок;

13.1-13.2 - дисперсионные фильтры;

14.1-14.2 - усилители ПЧ;

15.1-15.2 - амплитудный детектор;

16.1-16.2 - интегратор;

17.1-17.2 - триггеры;

18 - блок «ИЛИ»;

19 - делитель частоты;

20 - блок «И».

На фиг.3 приняты следующие обозначения:

21 - триггер Шмитта;

22 - блок "И";

23.1-23.2 - триггеры;

24 - счетчик адреса;

25 - регистр;

26 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

27 - селектор-мультиплексор;

28 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Устройство содержит на передающей стороне (фиг.1) - синхронизатор 1, коммутатор 2, модулятор 3, первый смеситель 4.1, выходной согласующий блок 5, первый синтезатор 6.1 частот и линейный частотно-модулированный генератор 7, причем модулятор 3 состоит из первого и второго полосовых фильтров 8.1 и 8.2, первого и второго ключей 9.1 и 9.2, сумматора 10 и инвертора 11, на приемной стороне (фиг.2) - линейный согласующий блок 12, второй смеситель 4.2, третий и четвертый полосовые фильтры 8.3 и 8.4, первый и второй дисперсионные фильтры сжатия 13.1 и 13.2, третий и четвертый ключи 9.3 и 9.4, первый и второй усилители промежуточной частоты 14.1 и 14.2, первый и второй амплитудные детекторы 15.1 и 15.2, первый и второй интеграторы 16.1 и 16.2, первый и второй триггеры 17.1 и 17.2, блок 18 "ИЛИ", делитель частоты 19, второй синтезатор частот 6.2 и блок «И» 20.

Причем, на передающей стороне синхронизатор 1 соединен со вторым входом линейного частотно-модулированного генератора 7 и с первым входом коммутатора 2, второй вход которого является информационным входом передающей стороны, а выход коммутатора 2 через последовательно соединенные модулятор 3, первый смеситель 4.1 и выходной согласующий блок 5, который является выходом передающей стороны, при этом второй вход первого смесителя 4.1 соединен с первым выходом первого синтезатора 6.1 частот, второй выход которого подключен к первому входу линейного частотно-модулированного генератора 7, выход которого соединен со вторым входом модулятора 3, который содержит первый и второй полосовые фильтры 8.1 и 8.2, входы которых соединены со вторым входом модулятора 3, а выходы соответствующих полосовых фильтров через первый и второй ключи 9.1 и 9.2 подключены к соответствующим входам сумматора 10, выход которого является выходом модулятора 3, при этом второй вход второго ключа 9.2 соединен с выходом инвертора 11, вход которого подключен ко второму входу первого ключа 9.1 и первому входу модулятора 3, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок 12, вход которого соединен с входом приемной стороны, и второй смеситель 4.2, выход которого подключен к входам третьего и четвертого полосовых фильтров 8.3 и 8.4, выходы которых через последовательно соединенные первый и второй дисперсионные фильтры 13.1 и 13.2 сжатия, третий и четвертый ключи 9.3 и 9.4, первый и второй усилитель 14.1 и 14.2 промежуточной частоты, первый и второй амплитудные детекторы 15.1 и 15.2, первый и второй интеграторы 16.1 и 16.2 подключены к первым и вторым входам блока 18 «ИЛИ» и первого триггера 17.1, выход которого является выходом приемной стороны, причем выход блока 18 «ИЛИ» соединен с первым входом второго триггера 17.2, первый выход которого подключен ко вторым входам третьего и четвертого ключей 9.3 и 9.4, второй выход второго триггера 17.2 соединен со вторым входом блока 20 «И», выход которого через делитель 19 частоты подключен ко второму входу второго триггера 17.2, при этом первый и второй выходы синтезатора 6.2 соединены соответственно со вторым входом второго смесителя 4.2 и первым входом блока 20 «И».

Полосовые фильтры 8.1...8.4 могут быть реализованы, например, по схеме фильтра сосредоточенной селекции [Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: "Сов. радио", 1977. - 448 с., ил., стр.130, рис.3.13].

Первый и второй смесители 4.1 и 4.2 представляют собой, например, диодный преобразователь частоты, выполненный, например, по балансной схеме [М.С.Шумилин, В.Б.Козырев, В.А.Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с., ил., стр.178, рис.2.77].

Первый и второй синтезаторы 6.1 и 6.2 частот состоят, например, из опорного генератора, выполненного, например, на микросхеме серии КР1533ЛН2 по схеме (В.Н.Вениаминов, О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко. Микросхемы и их применение: Справ. Пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г. 240 с, стр.210, рис.7.10, д], выход которого является вторым выходом первого (второго) синтезатора 6.1 (6.2), а также подключен к входу фазового детектора, входящего в состав схемы ФАПЧ с умножением в N (М) раз [Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: 1987. - 320 с., ил., см. стр.183, рис.4. 18, б], где N, М=N+1 - коэффициент умножения опорного сигнала при формировании напряжения гетеродина для передающей и приемной сторон соответственно, а выход ФАПЧ является первым выходом первого (второго) синтезатора 6.1 (6.2) частот.

Ко второму входу ЛЧМ генератора 7 подключен вход триггера Шмитта 21, выход которого через последовательно соединенные блок 22 "И", счетчик 24 адреса, регистр 25 подключен к первому входу постоянного запоминающего устройства 26, соответствующие выходы которого через селектор-мультиплексор 27 соединены с первым входом цифро-аналогового преобразователя 28, выход которого является выходом ЛЧМ генератора 7, причем второй выход блока 22 "И" через последовательно соединенные первый триггер 23.1, второй вход которого соединен с первыми входами цифро-аналогового преобразователя 28 и ЛЧМ генератора 7, второй триггер 23.2 подключен к третьему входу постоянного запоминающего устройства 26, второй вход которого соединен со вторыми входами счетчика 24 адреса, регистра 25 и первым выходом первого триггера 23.1, второй выход которого подключен к четвертому входу постоянного запоминающего устройства 26 и третьему входу селектора-мультиплексора 27.

Триггеры 17.1, 17.2, 23.1 и 23.2 могут быть реализованы, например, на микросхемах серии 1533ТМ2 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.35, 86].

Ключи 9.1...9.4 могут быть реализованы, например, на микросхеме серии 286КТ2 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.193, 222].

Сумматор 10 может быть реализован, например, на пассивных элементах [Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под редакцией М. А.Соколова, М., "Высшая школа" 1984 г.- 335 с.: ил., стр.126, рис.5.3].

Инвертор 11, блоки 20 и 22 "И" и 18 "ИЛИ" могут быть реализованы, например, на микросхемах серии 1533ЛН1, 1533ЛИ1 и 1530ЛЛ1 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.14, 12, 13, 75 и 74].

Первый и второй дисперсионный фильтры 13.1 и 13.2 сжатия представляют собой, например, ультразвуковое устройство типа дифракционная решетка [Ч.Кук, М.Бернфельд. Радиолокационные сигналы. Теория и применение. Перевод с английского под редакцией B.C.Кельзона. М., "Сов. радио", 1971, рис.13.23 стр.498.].

Делитель частоты 19 и счетчик 24 адреса могут быть выполнены, например, на микросхемах серии КС193ИЕ7А и КР1533ИЕ7 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.26, 80] соответственно.

Регистр 25 представляет собой регистр на триггерах D-типа, выполненный, например, на микросхеме серии КР1533ИР23 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.33, 85].

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 26 представляет собой однократно программируемое постоянное запоминающее устройство, выполненное, например, на двух микросхемах серии КР556РТ17 [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.111, 124].

Мультиплексор 27 представляет собой селектор-мультиплексор, выполненный, например, на двух микросхемах серии КР1533КП11А [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.44, 88].

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦДЛ) 28 представляет собой, например, быстродействующий десятиразрядный ЦАП, выполненный, например, на микросхеме серии КР1118ПА2А [Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, "НТЦ Микротех", 2000 г. - 375 с.: ил., стр.70, 102].

Устройство работает следующим образом.

На передающей стороне (см. фиг.1) первый синтезатор 6.1 частот формирует:

напряжение гетеродина с постоянной частотой для преобразования по частоте выходного ЛЧМ сигнала модулятора 3;

опорный сигнал тактовой частоты f_т для обеспечения работы ЛЧМ генератора 7.

Синхронизатор 1 формирует прямоугольные видеоимпульсы положительной полярности с периодом повторения, равным длительности ЛЧМ сигнала.

Опорный сигнал тактовой частоты ƒ_T с первого входа ЛЧМ генератора 7 (см. фиг.3) поступает на счетные (вторые) входы первого триггера 23.1 и ЦАП 28.

На вход триггера Шмитта 21 со второго входа ЛЧМ генератора 7 поступает последовательность видеоимпульсов положительной полярности. Триггер Шмитта 21 предназначен для повышения крутизны фронтов входных импульсов. На выходе триггера Шмитта 21 формируется бланк, равный длительности ЛЧМ радиоимпульса. Бланк с выхода триггера Шмитта 21 через блок 22 "И" поступает на первые входы счетчика 24 адреса и первый триггер 23.1. На выходе первого триггера 23.1 на время длительности бланка формируется последовательность тактовых импульсов.

Тактовые импульсы с прямого выхода первого триггера 23.1 поступают на счетные входы второго триггера 23.2, счетчика 24 адреса, регистра 25 и ПЗУ 26.

Тактовые импульсы с инверсного выхода первого триггера 23.1 поступают на четвертый вход ПЗУ 26 и третий вход мультиплексора 27.

Второй триггер 23.2 увеличивает длительность и период повторения тактовых импульсов в два раза, которые с инверсного выхода поступают на третий вход ПЗУ 26.

Счетчик 24 адреса начинает вычисление текущих значений адресов кодов амплитуд отсчетов синтезируемого ЛЧМ сигнала. Расчет кодов отсчетов амплитуды синтезируемого ЛЧМ сигнала Ku(At), например, с положительной скоростью перестройки частоты производится согласно выражению

где i=0...2^L-1 - переменная цикла, где 2^L - емкость, a L - количество двоичных разрядов ПЗУ 26;

t - текущее время;

ent(х) - оператор округления числа "х" к ближайшему целому;

Na=2^m -1 - количество уровней квантования амплитуды;

F₀ - центральная частота синтезируемого ЛЧМ сигнала;

t_H=1/f_H- дополнительный временной интервал в начале сигнала, где f_H - начальная частота синтезированного колебания.

Вычисленные значения кода адреса записываются в регистр 25 и используются для адресации ПЗУ 26. В ПЗУ 26 записаны значения синусоидальных отсчетов K_u(Δt) в соответствии с выражением (6).

Разрядность входных слов ПЗУ 26 в общем случае меньше или равна разрядности счетчика 24 адреса. Код амплитуды K_u(Δt) с двух выходов ПЗУ 26 поступает на соответствующие входы мультиплексора 27.

В зависимости от полярности управляющего напряжения на третьем входе мультиплексора 27 первый или второй выходы ПЗУ 26 подключаются на первый вход ЦАП 28. С помощью ЦАП 28 осуществляется переход к аналоговым значениям Un(t), где n - 1, 2, 3 ... номер подспектра ЛЧМ сигнала.

Амплитудно-частотный спектр синтезированного колебания на выходе ЦАП 28 имеет вид, показанный на фиг.4. При построении данного графика принято, во-первых, что ЦАП 28 снабжен интерполятором нулевого порядка, то есть выборки на его входе имеют постоянное значение в течение времени t_T=l/f_T, во-вторых, исходный спектр непрерывного колебания является равномерным.

Основной подспектр дискретного колебания, формируемого ЦАП 28, занимает полосу от нижней частоты f_H до верхней f_B (см. фиг.4). Кроме того, спектр на выходе ЦАП 28 имеет периодическую (с периодом, равным f_T) структуру.

Огибающая спектров является функция что приводит к их паразитной модуляции.

Расстояние между концом основного и началом второго подспектров Δf, как и расстояние между любыми соседними подспектрами, расположенными в пределах каждого из лепестков огибающей, выбирается из условия

где m_МИН. - минимальное количество выборок на элементарном периоде синтезированного колебания. В соответствии с теоремой Котельникова количество выборок не может быть меньше двух.

Относительное расстояние между подспектрами определяется как отношение Δf/ΔF и оказывается равным

где - коэффициент, характеризующий степень узкополосности формируемого сигнала.

ЛЧМ сигналы с выхода ЛЧМ генератора 7 поступают на входы первого и второго полосовых фильтров 8.1 и 8.2 соответственно.

Вид амплитудно-частотных характеристик первого и второго полосовых фильтров 8.1 и 8.2 приведен на фиг.5.

Первый и второй полосовые фильтры 8.1 и 8.2 настроены на третий и второй подспектры соответственно (см. фиг.4 и фиг.5). С выхода первого и второго полосовых фильтров 8.1 и 8.2 ЛЧМ сигналы с положительной и отрицательной скоростью перестройки частоты поступают на первые входы первого и второго ключей 9.1 и 9.2.

Информационный сигнал в виде логических "1" и "0" с входа передающей стороны через коммутатор 2 поступает на первый вход модулятора 3.

Сигнал логической "1" с первого входа модулятора 3 поступает на второй вход первого ключа 9.1 и разрешает прохождение ЛЧМ радиоимпульса с положительной скоростью перестройки частоты на первый вход сумматора 10. Длительность сигнала логической "1" на втором входе первого ключа 9.1 равна длительности ЛЧМ радиоимпульса с положительной скоростью перестройки частоты.

Информационный сигнал логического "0" с первого входа модулятора 3 через инвертор 11 поступает на второй вход второго ключа 9.2 и разрешает прохождение ЛЧМ радиоимпульса с отрицательной скоростью перестройки частоты с выхода второго полосового фильтра 8.2 на второй вход сумматора 10. Длительность сигнала логической "1" на втором входе второго ключа 9.2 равна длительности ЛЧМ радиоимпульса с отрицательной скоростью перестройки частоты.

ЛЧМ радиоимпульсы, поступающие на первый и второй входы сумматора 10, отличаются не только знаком частотной модуляции, но и центральной частотой f_0j, где j=1, 2 - номер входа сумматора 10.

Значение центральной частотой ЛЧМ радиоимпульса на j-том входе сумматора 10 находится из условия

где f₀₁ - центральная частота ЛЧМ радиоимпульса, поступающего на первый вход сумматора 10;

f₀₂ - центральная частота ЛЧМ радиоимпульса, поступающего на второй вход сумматора 10.

ЛЧМ радиоимпульсы с выхода сумматора 10 поступают на выход модулятора 3.

Таким образом, модулятор 3 формирует информационный ЛЧМ-ЧМ сигнал на промежуточной частоте.

ЛЧМ-ЧМ сигнал с выхода модулятора 3 поступает на первый вход первого смесителя 4.1. Преобразованный на частоту излучения ЛЧМ-ЧМ сигнал через выходной согласующий блок 5 поступает на выход передающей стороны.

На приемной стороне (см. фиг.2) в исходном состоянии сигнал логической "1" с первого выхода второго триггера 17.2 поступает на вторые входы третьего и четвертого ключей 9.3 и 9.4 соответственно и подключает выходы первого и второго дисперсионных фильтров 13.1 и 13.2 сжатия к входам первого и второго усилителей 14.1 и 14.2 промежуточной частоты.

Сигнал логического "0" со второго выхода второго триггера 17.2 поступает на второй вход блока 20 "И" и запрещает прохождение опорного сигнала на вход делителя 19 частоты.

ЛЧМ-ЧМ сигнал с выхода линейного согласующего блока 12 поступает на первый вход второго смесителя 4.2. На второй вход второго смесителя 4.2 с выхода второго синтезатора 6.2 частот поступает напряжение гетеродина. Преобразованный на промежуточную частоту ЛЧМ-ЧМ сигнал поступает на входы третьего и четвертого полосовых фильтров 8.3 и 8.4.

Третий полосовой фильтр 8.3 согласован с центральной частотой и шириной спектра ЛЧМ радиоимпульса с положительной скоростью перестройки частоты (9), а четвертый полосовой фильтр 8.4 - с центральной частотой и шириной спектра ЛЧМ радиоимпульса с отрицательной скоростью перестройки частоты (10).

ЛЧМ-ЧМ сигналы с положительной (отрицательной) скоростью перестройки частоты после прохождения третьего и четвертого фильтров 8.3 и 8.4 поступают на входы первого и второго дисперсионных фильтров 13.1 и 13.2 сжатия.

На выходе первого и второго дисперсионных фильтров 13.1 и 13.2 сжатия формируются радиоимпульсы с длительностью (1) и центральными частотами

Радиоимпульсы с выхода первого и второго дисперсионных фильтров 13.1 и 13.2 сжатия через третий и четвертый ключи 9.3 и 9.4 поступают на входы первого и второго усилителей 14.1 и 14.2 промежуточной частоты, которые настроены на частоты f_ПЧ.1 и f_ПЧ.2 (11) соответственно. Полоса пропускания первого и второго усилителей 14.1 и 14.2 согласована с шириной спектра поступающих на вход сжатых радиоимпульсов. С выхода первого и второго усилителей 14.1 и 14.2 радиоимпульсы поступают на входы первого и второго амплитудных детекторов 15.1 и 15.2.

Видеосигналы с выхода первого и второго амплитудных детекторов 15.1 и 15.2 через первый и второй интеграторы 16.1 и 16.2 поступают на соответствующие входы первого триггера 17.1 для восстановления информационного сигнала на выходе приемной стороны, а также на первый и второй входы блока 18 "ИЛИ" для формирования импульсов запуска второго триггера 17.2. Второй триггер 17.2 изменяет свое состояние на противоположное.

Сигнал логической "1" со второго выхода второго триггера 17.2 поступает на второй вход второго блока 20 "И" и разрешает прохождение опорного сигнала на вход делителя 19 частоты, а сигнал логического "0" с первого выхода второго триггера 17.2 поступает на вторые входы третьего и четвертого ключей 9.3 и 9.4 и запрещает прохождение помехи на входы первого и второго усилителей 14.1 и 14.2. Через время, равное длительности логического "0", выражение (3), на выходе делителя 19 частоты появится импульс переноса, который поступает на второй вход второго триггера 17.2 и изменяет его состояние на исходное.

Сигнал логического "0" со второго выхода второго триггера 17.2 поступает на второй вход второго блока 20 "И" и запрещает прохождение опорного сигнала на вход делителя 19 частоты.

Сигнал логической "1" с первого выхода второго триггера 17.2 поступает на вторые входы третьего и четвертого ключей 9.3 и 9.4 и разрешает прохождение сжатых по времени информационных сигналов на входы первого и второго усилителей 14.1 и 14.2 промежуточной частоты. Длительность сигнала логической "1" (см. выражение (4)) выбирается с учетом переходных процессов в третьем и четвертом ключах 9.3 и 9.4, а также длительности сжатых информационных сигналов (1).

Таким образом, введение в состав устройства для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов новых блоков и связей обеспечивает расширение спектра передаваемых информационных сигналов путем перестройки их центральных частот по линейному закону и смены знака скорости перестройки частоты, согласованную фильтрацию с весовой обработкой и временную селекцию принимаемых сигналов от прицельных помех, что повышает помехоустойчивость предлагаемого устройства до 12 раз.

Устройство для передачи и приема модулированных по фазе и частоте сигналов, содержащее на передающей стороне - последовательно соединенные синхронизатор, коммутатор, второй вход которого является информационным входом передающей стороны, модулятор, первый смеситель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом передающей стороны, на приемной стороне - линейный согласующий блок, вход которого является входом приемной стороны, второй смеситель, два полосовых фильтра, усилитель промежуточной частоты, два амплитудных детектора, два интегратора, и триггер, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является выходом приемной стороны, отличающееся тем, что на передающей стороне введены линейный частотно-модулированный генератор и первый синтезатор частот, причем первый вход линейного частотно-модулированного генератора соединен со вторым выходом первого синтезатора частот, первый выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, второй вход линейного частотно-модулированного генератора соединен с выходом синхронизатора, а выход линейного частотно-модулированного генератора подключен ко второму входу модулятора, при этом модулятор выполнен в виде двух полосовых фильтров, двух ключей, сумматора и инвертора, причем входы первого и второго полосовых фильтров соединены со вторым входом модулятора, а выходы первого и второго полосовых фильтров через соответствующие ключи подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом модулятора, при этом второй вход второго ключа соединен с выходом инвертора, вход которого является первым входом модулятора и подключен ко второму входу первого ключа; на приемной стороне - введены два дисперсионных фильтра сжатия, два ключа, второй усилитель промежуточной частоты, второй триггер, второй синтезатор частот, блок "ИЛИ", блок "И" и делитель частоты, причем выход линейного согласующего блока через второй смеситель соединен с входами третьего и четвертого полосовых фильтров, при этом выход третьего полосового фильтра соединен со входом первого интегратора через последовательно соединенные первый дисперсионный фильтр, третий ключ, первый УПЧ и первый амплитудный детектор, а выход четвертого полосового фильтра соединен со вторым интегратором, через последовательно соединенные второй дисперсионный фильтр, четвертый ключ, второй УПЧ и второй амплитудный детектор, причем выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с соответствующими входами блока "ИЛИ", выход которого подключен к первому входу второго триггера, первый выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого ключей, второй выход второго триггера подключен ко второму входу блока "И", первый вход которого соединен со вторым выходом второго синтезатора частот, первый выход которого подключен ко второму входу второго смесителя, а выход блока «И» через делитель частоты соединен со вторым входом второго триггера.