Способ селекции радиосигналов, устройство селекции радиосигналов и устройство определения подавления
Изобретение относится к частотной селекции и фильтрации радиосигналов. Технический результат заключается в обеспечении адаптации устройств селекции радиосигналов к помеховой обстановке, а также возможности управления их энергопотреблением. Способ селекции радиосигналов заключается в том, что из N схем селекции выбирают схему селекции с наиболее широкой полосой пропускания, для которой подавляющий сигнал полностью или наибольшая возможная часть его мощности находится вне ее полосы пропускания. Если подавляющий сигнал находится в полосе пропускания схемы селекции с наименее широкой полосой пропускания, то выбирают схему селекции с самой широкой полосой пропускания. Устройство для определения помеховой обстановки содержит N схем селекции, N детекторов, N-1 устройств сравнения, N-1 или N пороговых устройств и решающее устройство с N-1 или N входами. Это устройство выдает сигнал выбора схемы селекции по указанному способу. Устройство селекции радиосигналов содержит N схем селекции и управляемый переключатель. Причем решающее устройство может управлять выбором схемы селекции через управление переключателем в соответствии со способом. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 15 ил.
Изобретение относится к радиотехнике, а точнее к области частотной селекции и фильтрации радиосигналов в навигационных приемниках, а также к аналогичным случаям.
Системы спутниковой навигации [1], такие как, например, GPS и ГЛОНАСС, отличаются малой мощностью своих сигналов. Поэтому навигационные приемники принимают навигационные сигналы GPS и ГЛОНАСС очень малой мощности. Для выделения навигационных сигналов из совокупности сигналов радиоэфира в навигационных приемниках используют частотную селекцию радиосигналов. В частности, для этой цели в навигационных приемниках используют фильтры. При слабой избирательности фильтров и недостаточном ослаблении ими внеполосного излучения возможно подавление (глушение) навигационных сигналов более мощными радиосигналами. В частности, мощные подавляющие сигналы (помехи) могут исходить от радиосистем, использующих для своей работы соседние диапазоны частот. Подавление навигационных сигналов заключается в том, что из-за присутствия мощных посторонних сигналов перегружаются усилители навигационного приемника или срабатывают схемы автоматической регулировки усиления (АРУ) и навигационные сигналы недостаточно усиливаются. В дальнейшем при оцифровке принимаемых навигационных сигналов из-за конечной и небольшой разрядности аналого-цифровых преобразователей (АЦП) информация об этих сигналах может теряться.
Проблема подавления навигационных сигналов описана, например, для случая взаимодействия сигналов системы спутниковой навигации GPS и сигналов системы связи Lightsquared при применении схемы селекции на основе керамических фильтров [2]. Также в [2] предлагается решение этой проблемы путем установки дополнительных фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) и улучшения общей избирательности навигационного приемника по частоте.
Схема селекции на основе керамических фильтров показана на рисунке 1 и содержит первый керамический фильтр (КФ1) 1, усилитель (У) 2 и второй керамический фильтр (КФ2) 3. Схема селекции на основе ПАВ-фильтров (прототип) показана на рисунке 2 и содержит керамический фильтр (КФ) 4, первый усилитель (У1) 5, первый ПАВ-фильтр (ПАВ1) 6, второй ПАВ-фильтр (ПАВ2) 7, второй усилитель (У2) 8, третий ПАВ-фильтр (ПАВ3) 9, четвертый ПАВ-фильтр (ПАВ4) 10 и третий усилитель (У3) 11.
Недостатками предлагаемого в [2] технического решения являются:
- ослабление мощности полезных (навигационных) сигналов в ПАВ-фильтрах, уменьшение отношения сигнал/шум, увеличение коэффициента шума;
- увеличение искажений в полезных сигналах (увеличение неравномерности группового времени задержки, искажение амплитудно-фазовых соотношений);
- нечувствительность (нет адаптации) схемы селекции к изменениям помеховой обстановки в радиоэфире во времени и к различным помеховым обстановкам в зависимости от места приема;
- отсутствие информации о наличии или отсутствии подавляющих сигналов и их характеристиках;
- увеличение температурной и временной зависимостей характеристик схемы фильтрации из-за применения относительно нестабильных ПАВ-фильтров;
- большая потребляемая мощность.
Цель изобретения - реализация возможности адаптации устройства частотной селекции навигационных сигналов к помеховой обстановке, реализация возможности управления энергопотреблением устройства частотной селекции навигационных сигналов и улучшение характеристик устройства частотной селекции навигационных сигналов по сравнению с прототипом: уменьшение ослабления полезных сигналов, увеличение отношения сигнал/шум в полосе полезных сигналов, уменьшение коэффициента шума в полосе полезных сигналов, уменьшение искажений полезных сигналов.
Схема селекции на основе ПАВ-фильтров отличается от схемы селекции на основе керамических фильтров тем, что обеспечивает намного более высокую избирательность по частоте и намного более сильное подавление внеполосных радиосигналов [2]. Однако очень сильное подавление внеполосного излучения требуется только в случае наличия мощных радиосигналов, что реально только вблизи источников этих радиосигналов. В остальных случаях схема селекции со слабой избирательностью по частоте, построенная с помощью керамических фильтров, является работоспособной. С другой стороны не имеет смысла использовать схему селекции на основе ПАВ-фильтров вместо схемы селекции на основе керамических фильтров, если мощные подавляющие сигналы (помехи) находятся только внутри полосы частот полезных сигналов. В таком случае проявляются лишь недостатки схемы фильтрации на основе ПАВ-фильтров, то есть подавляющие сигналы не отфильтровываются, но при этом полезный сигнал дополнительно ослабляется, уменьшается отношение сигнал/шум, повышается коэффициент шума, увеличиваются искажения, потребляется дополнительная энергия в усилителях. Поэтому для селекции навигационных сигналов можно использовать устройство на основе двух (в общем случае нескольких) схем селекции, переключаясь между ними при необходимости.
Таким образом, предлагаемое решение в общем виде заключается в применении различных схем селекции в зависимости от помеховой обстановки в радиоэфире. В наиболее простом варианте применяется переключение между схемами селекции без непосредственной оценки помеховой обстановки. В общем случае устройство селекции радиосигналов содержит переключатель (П) 12 и N схем селекции (N>1) от первой схемы селекции (СС1) 13 до N-й схемы селекции (CCN) 14 (рисунок 3). На входы схем селекции поступает принимаемый радиосигнал. Переключатель включает или выключает схемы селекции для работы на их выходы с помощью сигналов управления через N своих выходов, соединенных с соответствующими N управляющими входами схем селекции. Такая схема устройства селекции радиосигналов имеет N входов и N выходов и является обобщенной. Принимаемый радиосигнал может поступать на разные схемы селекции устройства как от единой антенны (А), так и от разных антенн. Переключатель здесь может быть фактически устройством управления работой схем селекции, а сами механизмы включения/выключения находиться внутри схем селекции.
Переключатель также может являться простым электрическим коммутатором. Варианты устройства селекции радиосигналов с таким переключателем показаны на рисунке 4 и на рисунке 5. Переключатель на рисунке 4 (П 15) замыкает выход одной из схем селекции на выход всего устройства или, как вариант, не замыкает ни один из них. Переключатель на рисунке 5 (П 15) замыкает выход антенны А (вход устройства селекции радиосигналов) на вход одной из схем селекции или, как вариант, не замыкает ни на один из них, а выходы всех схем селекции объединены в общий выход устройства.
Не обязательно, чтобы вход устройства селекции радиосигналов или входы отдельных схем селекции был соединен с выходом (выходами) именно антенны (антенн), и приводится здесь такой вариант лишь в качестве примера.
Перевод переключателя из одного состояния в другое производится с помощью соответствующего внешнего сигнала управления (Упр). Определенное состояние переключателя для устройств рисунков 4 и 5 соответствует определенной схеме селекции (или ни одной из них), которая работает на выход всего устройства (осуществляет частотную селекцию принимаемых радиосигналов). Определенное состояние переключателя для устройства рисунка 3 означает соответствующий сигнал (сигналы, команды) управления к схемам селекции для выполнения одной из них или ни одной из них работы на выход всего устройства. В зависимости от реализации устройства переключение может выполняться механически (в частности, вручную) или с помощью соответствующего внешнего сигнала управления (например, электронное управление).
Также для устройства селекции радиосигналов может быть множество вариантов реализации, при которых переключатель проявляет функции по отношению к различным схемам селекции как в устройстве рисунка 3 и как в устройствах рисунков 4 и 5.
Рассмотрим варианты изобретения в сравнении с прототипом. Устройство селекции радиосигналов показано на рисунке 6 и содержит керамический фильтр (КФ) 4, первый усилитель (У1) 5, первый ПАВ-фильтр (ПАВ1) 6, второй ПАВ-фильтр (ПАВ2) 7, второй усилитель (У2) 8, третий ПАВ-фильтр (ПАВ3) 9, четвертый ПАВ-фильтр (ПАВ4) 10, третий усилитель (У3) 11 и переключатель (П) 15.
Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступает принимаемый радиосигнал. Устройство содержит две схемы селекции. Первая схема селекции является относительно широкополосной, содержит керамический фильтр 4 и первый усилитель 5 и имеет выход через выход первого усилителя на первый вход переключателя 15. Вторая схема селекции является относительно узкополосной, содержит все устройства от керамического фильтра 4 и до третьего усилителя 11 включительно и имеет выход через выход третьего усилителя на второй вход переключателя 15. В зависимости от состояния переключателя он подает на выход устройства либо сигнал с выхода первой схемы селекции, либо сигнал с выхода второй схемы селекции. При этом происходит либо относительно широкополосная фильтрация входного сигнала, либо относительно узкополосная фильтрация входного сигнала.
Понятие относительно узкополосная схема селекции (фильтрации) означает, что эта схема селекции (фильтрации) имеет полосу пропускания частот менее широкую, чем другая сравниваемая с ней схема селекции (фильтрации). Понятие относительно (более) широкополосная схема селекции (фильтрации) означает, что эта схема селекции (фильтрации) имеет полосу пропускания частот более широкую, чем другая сравниваемая с ней схема селекции (фильтрации). По аналогии описываются и сами процессы селекции.
Другое похожее устройство селекции радиосигналов показано на рисунке 7 и отличается наличием механизмов управления усилителями от переключателя. Устройство селекции радиосигналов содержит керамический фильтр (КФ) 4, первый усилитель (У1) 5, первый ПАВ-фильтр (ПАВ1) 6, второй ПАВ-фильтр (ПАВ2) 7, второй усилитель (У2) 16, третий ПАВ-фильтр (ПАВ3) 9, четвертый ПАВ-фильтр (ПАВ4) 10, третий усилитель (У3) 17 и переключатель (П) 15. Второй и третий усилители являются управляемыми.
По сравнению с работой устройства, показанного на рисунке 6, дополнительно от переключателя подаются сигналы управления на управляемые усилители. В зависимости от состояния переключателя меняется режим работы усилителей. Например, при работе первой схемы селекции второй и третий усилители не работают (выключены), а при работе второй схемы селекции второй и третий усилители работают (включены). Таким образом, при каждом переходе переключателя из одного состояния в другое управляемые усилители либо включаются, либо выключаются. Такая реализация устройства позволяет экономить энергию за счет выключения из работы ненужных функциональных узлов. Управление включением/выключением управляемых усилителей может быть осуществлено, например, через установку ключей в цепи подачи питания усилителей. В таком случае, если ключ замкнут по сигналу управления от переключателя, то усилитель работает, а если ключ разомкнут, то усилитель не работает.
Другое похожее устройство селекции радиосигналов показано на рисунке 8 и отличается наличием механизмов управления коэффициентом усиления первого усилителя от переключателя. Устройство селекции радиосигналов содержит керамический фильтр (КФ) 4, первый усилитель (У1) 18, первый ПАВ-фильтр (ПАВ1) 6, второй ПАВ-фильтр (ПАВ2) 7, второй усилитель (У2) 8, третий ПАВ-фильтр (ПАВ3) 9, четвертый ПАВ-фильтр (ПАВ4) 10, третий усилитель (У3) 11 и переключатель (П) 15.
В отличие от работы устройства, показанного на рисунке 6, первый усилитель является управляемым и на него дополнительно от переключателя подается сигнал управления. Для каждого состояния переключателя имеется свой коэффициент усиления первого усилителя, который задается с помощью сигнала управления. Управление коэффициентом усиления может быть осуществлено, например, через подачу сигналов напряжения различного уровня от переключателя в цепь АРУ первого усилителя.
Возможно также устройство селекции радиосигналов, имеющее по сравнению с устройством рисунка 6 дополнительный усилитель в цепи между выходом первого усилителя и первым входом переключателя. Этот дополнительный усилитель может быть в частном случае управляемым по аналогии с усилителями 16 и 17 устройства рисунка 7.
Рассмотрим устройство, показанное на рисунке 9. Это устройство содержит две схемы селекции, аналогичные описанным выше двум схемам селекции устройства рисунка 6. Переключатель 15 либо направляет поступающий на его вход сигнал на выход всего устройства через свой первый выход (работает первая схема селекции), либо через свой второй выход позволяет работать второй схеме селекции. Выходы первой и второй схем селекции объединены в общий выход всего устройства.
Как вариант, управляемым от переключателя может быть любой из усилителей устройства. Описания вариантов управления для каждого этих усилителей дано выше относительно приводившихся рисунков. Как вариант, после первого выхода переключателя может стоять усилитель. Этот усилитель может быть управляемым от переключателя по аналогии с усилителями 16 и 17 устройства рисунка 7.
Управление усилителями означает не только их включение/выключение, но в целом изменение режима их работы. Варианты управления усилителями могут быть как жестко связанными с определенными схема селекции, так и самостоятельными. То есть переход переключателя в определенное состояние может не сопровождаться сменой работающей схемы селекции, но изменять режим работы одного или нескольких усилителей.
Необходимо также отметить, что в общем случае управляемыми от переключателя могут быть и фильтры и по аналогии с управляемыми усилителями изменять режим своей работы (в частности, включение/выключение) или свое состояние.
Фактически для устройства рисунка 6 выбираемыми являются два варианта селекции: пропускание сигнала с выхода первого усилителя на выход всего устройства или пропускание его по тракту от первого ПАВ-фильтра до выхода всего устройства. Селекция в фильтре 4 и усиление сигнала в первом усилителе 5 выполняются в любом случае. Таким образом, полностью разные и при этом выбираемые варианты селекции представлены параллельными трактами. Похожая ситуация наблюдается с устройствами, показанными на рисунках 7, 8, 9. Также отметим, что в данном описании предполагается, что схемой селекции может быть простая линия соединения других функциональных узлов устройства селекции радиосигналов.
Для повторения первой схемой селекции схемы устройства, показанного на рисунке 1, в устройства, показанные на рисунках 6-8, можно дополнительно включить керамический фильтр в тракт между первым усилителем и первым входом переключателя. По аналогии, можно дополнительно включить керамический фильтр в тракт между первым выходом переключателя и точкой объединения в общий выход всего устройства, показанного на рисунке 9.
Под схемой селекции в данном документе понимается любая техническая реализация частотной селекции описываемых радиосигналов. Помимо схем с использованием фильтров для радиочастот входного сигнала, также это могут быть любые другие схемы, например схемы с преобразованием частоты и фильтрацией на промежуточных частотах. Например, схема селекции может содержать первый фильтр радиочастоты (ФРЧ1) 19, усилитель радиочастоты (УРЧ) 20, преобразователь частоты вниз (ПЧ1) 21, фильтр промежуточной частоты (ФПЧ) 22, преобразователь частоты вверх (ПЧ2) 23, второй фильтр радиочастоты (ФРЧ2) 24 (рисунок 10). Управление с помощью сигналов переключателя режимом работы функциональных узлов в таких схема может затрагивать один или несколько из этих узлов. В качестве примера возможный механизм внешнего управления преобразователем частоты вверх показан на рисунке 10 прерывистой стрелкой. Например, это может быть сигнал включения/выключения работы гетеродина схемы преобразования частоты вверх. В случае выключения гетеродина не работает преобразование частоты и входной сигнал просто не проходит на выход схемы селекции.
В частности, схема селекции может содержать первый ключ (К1) 25, фильтр (Ф) 26 (или любое другое устройство частотной селекции сигналов) и второй ключ (К2) 27 (рисунок 11). Ключи осуществляют соединение/разъединение электрической цепи по команде управления от переключателя. Как вариант, один из ключей может отсутствовать. Как вариант, в качестве ключей могут выступать управляемые усилители. Прекращение подачи питания запирает усилители, и они не пропускают сигнал через себя.
Использование управляемых усилителей в качестве ключей (например, для устройства рисунка 8) возможно для того, чтобы ни одна из схем селекции не работала на выход всего устройства. Использование управляемых усилителей с переменным коэффициентом усиления возможно, например, для того, чтобы выровнять коэффициенты передачи разных схем селекции.
В случае управляемого фильтра (или любого другого устройства частотной селекции сигналов) ключи могут отсутствовать, а фильтр управляется по командам управления, поступающим от переключателя. В случае выключения работы фильтра он может не пропускать сигнал через себя. Управление фильтром может также затрагивать другие его характеристики, например рабочую полосу частот, центральную частоту, коэффициент подавления и т.д. Возможные механизмы внешнего управления функциональными узлами условно показаны на рисунке 11 прерывистыми стрелками.
Под схемой селекции в данном документе можно понимать весь аналоговый тракт приема сигнала. В таком случае переключатель выбирает, какой из аналоговых трактов приема включить в работу, например, на соединение со входом АЦП для оцифровки принимаемого сигнала. Под схемой селекции в данном документе можно понимать весь аналоговый тракт приема сигнала с оцифровкой. В таком случае переключатель является уже цифровым устройством с цифровым управлением. В целом, переключатель в зависимости от его реализации может управляться любым видом сигналов.
Как видно из всего вышеописанного, варианты практической реализации устройства селекции радиосигналов с учетом разнообразных комбинаций различных функциональных узлов могут быть весьма многочисленными.
Рассмотренные варианты устройства селекции радиосигналов работают без оценки помеховой обстановки. Такие варианты устройства могут работать, например, на усмотрение его пользователя, задающего соответствующие сигналы управления для переключателя или вручную переключающего переключатель.
Другой подход к частотной селекции радиосигналов заключается в выборе схемы селекции в зависимости от помеховой обстановки. Для этого необходимо устройство для определения помеховой обстановки. Стандартная схема обнаружения сигналов (прототип) содержит фильтр (Ф) 28, детектор (Д) 29 и пороговое устройство (ПУ) 30 (рисунок 12) [3]. Фильтр выделяет заданную полосу частот, в которой обнаруживается сигнал, детектор определяет уровень сигнала в полосе частот фильтра, а пороговое устройство определяет, превышает ли этот уровень сигнала некоторый заданный пороговый уровень или не превышает. Детектор в данном случае является квадратичным детектором с интегратором.
Для нашего случая, зная примерно уровень мощности принимаемых навигационных сигналов и уровень мощности шума в принимаемой полосе частот, можно задать некоторый порог, превышение которого будет свидетельствовать о наличии мощного подавляющего сигнала на выходе фильтра (схемы селекции).
Пусть имеется две схемы селекции, первая из которых более широкополосная, чем вторая, причем вторая схема селекции имеет полосу пропускания, находящуюся в полосе пропускания первой схемы селекции (смотрите, например, устройство рисунка 6). Переключение на работу второй схемы селекции имеет смысл только в том случае, если мощный подавляющий сигнал находится в полосе пропускания первой схемы селекции, но не локализован только лишь в полосе пропускания второй схемы селекции. Только в таком случае переключение на работу второй схемы селекции даст либо полное, либо частичное подавление мощного подавляющего сигнала и оправдает ее недостатки, которые были рассмотрены выше.
Таким образом, проблема и задача заключаются в том, что необходимо определить вызывается ли подавление принимаемого полезного радиосигнала только лишь внутриполосным (относительно второй схемы селекции) подавляющим сигналом.
Решение в общем виде заключается в том, что детектируют уровни сигналов на выходе схем селекции, сравнивают полученные значения и принимают решение об использовании соответствующей схемы селекции. Устройство для определения помеховой обстановки содержит первую схему селекции (СС1) 31, первый детектор (Д1) 32, вторую схему селекции (СС2) 33, второй детектор (Д2) 34, первое устройство сравнения (УС1) 35 и первое пороговое устройство (ПУ1) 36 (рисунок 13).
В детекторах детектируются уровни сигналов с выходов схем селекции, сигналы с выходов детекторов сравниваются в первом устройстве сравнения, а результат сравнения представляется в виде выходного сигнала первого устройства сравнения. Первое пороговое устройство сравнивает поступающий на него сигнал с заданным порогом и выдает решение в виде определенного выходного сигнала. Первое устройство сравнения может быть, например, вычитателем, который вычитает сигнал с выхода второго детектора из сигнала с выхода первого детектора. В качестве детектора может выступать обычный детектор мощности, в качестве первого порогового устройства может выступать обычный компаратор на операционном усилителе.
При наличии устройства для определения помеховой обстановки возможен вариант автоматического переключения между схемами селекции в устройстве селекции радиосигналов (рисунок 14). В этом случае сигнал с выхода первого порогового устройства является управляющим сигналом (Упр) для переключателя (П) 15.
В общем случае устройство для определения помеховой обстановки содержит N схем селекции (от СС1 31 до CCN 39), N детекторов (от Д1 32 до ДN 40), N-1 устройств сравнения (от УС1 35 до YCN-1 41), N-1 пороговых устройств (от ПУ1 36 до ПУN-1 42) и решающее устройство (РУ) 43 (рисунок 15). Если порог не превышен ни в одном из пороговых устройств, то решающее устройство генерирует выходной сигнал, соответствующий варианту фильтрации (схеме селекции) с наиболее широкой полосой пропускаемых частот. В случае если порог превышен в одном или нескольких пороговых устройствах, то решающее устройство генерирует выходной сигнал, соответствующий варианту фильтрации (схеме селекции) с наиболее узкой полосой пропускания из тех схем селекции, которые связаны с этими пороговыми устройствами через соответствующие устройства сравнения. Пороговые уровни для каждого порогового устройства могут задаваться отдельно. От схемы селекции СС1 до схемы селекции CCN последовательно для каждой следующей схемы селекции пропускаемая полоса частот полностью лежит в полосе частот предыдущей схемы селекции.
В частности, устройству для определения помеховой обстановки на N схем селекции соответствует устройство селекции радиосигналов с этими же N схемами селекции (смотрите, например, рисунок 14). В этом случае выходной сигнал первого порогового устройства (ПУ1 36) или решающего устройства (РУ 43) может являться сигналом управления (Упр) для переключателя устройства селекции радиосигналов. Схема селекции, выбираемая для работы, может постоянно меняться в процессе работы устройства селекции радиосигналов в зависимости от помеховой обстановки.
В другом варианте выбор схемы селекции может быть одноразовым и выполняться в начале работы устройства селекции радиосигналов (при его включении). В таком случае после выбора схемы селекции можно выключить работу ненужных функциональных узлов и уменьшить энергопотребление. Выключение может выполняться автоматически при выборе схемы селекции или отдельными командами управления. При этом становится невозможным дальнейший анализ помеховой обстановки, если схемы селекции для устройства селекции радиосигналов и устройства для определения помеховой обстановки являются общими. В таком варианте при завершении работы устройство селекции радиосигналов может возвращаться в определенное исходное состояние или может возвращаться в определенное исходное состояние при включении (перезагрузке) устройства. Исходное состояние может заключаться во включении всех схем селекции для работы устройства для определения помеховой обстановки.
Устройство для определения помеховой обстановки (рисунок 15) может содержать еще одно пороговое устройство и еще один вход решающего устройства. N-е пороговое устройство включают между выходом N-го детектора и N-м входом решающего устройства. В таком варианте можно оценивать уровень выходного сигнала N-й схемы селекции и генерировать соответствующий выходной сигнал решающего устройства, который может быть использован, например, для того, чтобы подавать команду на переключатель не выбирать ни одну из схем селекции, если превышен порог в N-м пороговом устройстве.
Таким образом, устройство для определения помеховой обстановки и устройство селекции радиосигналов реализуют следующий способ селекции радиосигналов. Из N схем селекции выбирают схему селекции с наиболее широкой полосой пропускания, для которой подавляющий сигнал полностью находится вне ее полосы пропускания. Если подавляющий сигнал полностью находится в полосе пропускания схемы селекции с наименее широкой полосой пропускания, то выбирают схему селекции с самой широкой полосой пропускания, а если частично - то выбирают схему селекции с наименее широкой полосой пропускания. Причем N>1, причем для любой схемы селекции с номером от 1 до N-1 выполняется условие, что каждая следующая за ней по нумерации схема селекции имеет менее широкую полосу пропускания частот, расположенную полностью в полосе частот предыдущей по нумерации схемы селекции.
Проходя через схему селекции, посторонний сигнал может значительно ослабляться, но все равно иметь на выходе схемы селекции мощность, достаточную для подавления полезных сигналов, то есть являться подавляющим сигналом. Если его мощности уже недостаточно, то это уже не подавляющий сигнал. Здесь необходимо понимать, что полоса пропускания схемы селекции для полезного сигнала и полоса пропускания схемы селекции для постороннего сигнала (подавляющего сигнала) могут быть не эквивалентны.
Подавляющий сигнал может располагаться в частотной области: вне полос пропускания всех схем селекции; полностью внутри полосы пропускания схемы селекции с самой узкой полосой пропускания; частично внутри полосы пропускания схемы селекции с самой узкой полосой пропускания (то есть, части подавляющего сигнала внутри и вне этой полосы по мощности по отдельности являются подавляющими сигналами); вне полосы пропускания схемы селекции с самой узкой полосой пропускания, но внутри полос пропускания других схем селекции. По указанному выше способу выбираются варианты селекции соответственно: самый широкополосный; самый широкополосный; с самой узкой полосой пропускания; с наиболее широкой полосой частот, не содержащей (полностью или оставшаяся часть мощности от исходного сигнала уже недостаточна для подавления) подавляющего сигнала.
Пороговые уровни для пороговых устройств могут задаваться таким образом, чтобы пропускать на выход устройства селекции радиосигналов только относительно малые уровни шумов и помех, чтобы принимаемые навигационные сигналы не подавлялись ими.
Решающее устройство может быть реализовано, например, в виде логического устройства, которое для каждой уникальной комбинации его входных сигналов формирует уникальный выходной сигнал. Этот сигнал в свою очередь может подаваться на переключатель и соответствовать одной из схем селекции или ни одной из них. Решающее устройство в частном случае может быть реализовано и таким образом, что его выходной сигнал является сигналом индикации, например световой. То есть решающее устройство может выполнять и функцию индикатора.
Включение устройства селекции радиосигналов или устройства для определения помеховой обстановки может выполняться путем подачи на него питания, выключение - путем отключения питания. Перезагрузка этих устройств может выполняться отдельными внешними командами (сигналами) управления, например, для этой цели в устройствах могут быть дополнительные управляющие входы (например, управляющие входы на решающее устройство и/или на переключатель).
Как и устройство селекции радиосигналов, устройство для определения помеховой обстановки может быть реализовано в аналоговом виде или в смешанном (аналого-цифровом) виде. Например, схемы селекции могут выдавать на свои выходы уже цифровой сигнал, так что остальные функциональные узлы устройства могут быть цифровыми (рисунки 13, 14, 15). Отдельные функциональные узлы могут иметь, например, аналоговый вход, но уже цифровой выход.
Описанные варианты устройства селекции радиосигналов и устройства для определения помеховой обстановки, а также способы их работы позволяют реализовать возможность адаптации устройства частотной селекции навигационных сигналов к помеховой обстановке, реализовать возможность управления энергопотреблением устройства частотной селекции навигационных сигналов. При использовании более широкополосной схемы селекции по сравнению с менее широкополосной схемой селекции в описанных выше случаях достигается улучшение характеристик устройства частотной селекции навигационных сигналов по сравнению с прототипом: уменьшение ослабления полезных сигналов, увеличение отношения сигнал/шум в полосе полезных сигналов, уменьшение коэффициента шума в полосе полезных сигналов, уменьшение искажений полезных сигналов. Таким образом, описанные варианты устройства селекции радиосигналов и устройства для определения помеховой обстановки, а также способы их работы позволяют достигнуть поставленной цели изобретения.
Литература
1. Understanding GPS: principles and applications / [editors], Elliott Kaplan, Christopher Hegarty. - 2nd ed, 2006.
2. GPS World, №12, December 2011, pp. 19-26.
3. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985 г. - 384 с., ил., с. 254.
1. Способ селекции радиосигналов, при котором используют первую схему селекции, отличающийся тем, что используют еще N-1 схем селекции, причем N>1, причем для любой схемы селекции с номером от 1 до N-1 выполняется условие, что каждая следующая за ней по нумерации схема селекции имеет менее широкую полосу пропускания частот, расположенную полностью в полосе частот предыдущей по нумерации схемы селекции, определяют помеховую обстановку при поступлении радиосигнала путем его фильтрации в заданной полосе частот, детектировании уровня сигнала и сравнения с заданным порогом, получаемым с учетом уровня мощности принимаемых навигационных радиосигналов и уровня шума в принимаемой полосе частот, причем, если порог не превышен, генерируют сигнал выбора соответствующей схемы селекции с фильтром, обеспечиваемым подавление помех вне полосы его частот, а в случае если порог превышен, генерируют сигнал выбора соответствующей схемы селекции с наиболее узкой полосой пропускания из схем селекции с соответствующим порогом, при этом для случая превышения порога, когда подавляющий сигнал находится полностью в полосе пропускания схемы селекции с наименее широкой полосой пропускания, генерируют сигнал выбора соответствующей схемы селекции с наиболее широкой полосой пропускания.
2. Устройство для определения помеховой обстановки, которое содержит первую схему селекции, первый детектор, первое пороговое устройство, отличающееся тем, что содержит еще N-1 схем селекции, причем N>1, причем схемы селекции удовлетворяют характеристикам по п. 1, еще N-1 детекторов, N-1 устройств сравнения, еще N-2 пороговых устройств для N>2, причем для i=1N выход i-й схемы селекции соединен со входом i-го детектора, выход i-го детектора образует пару с выходом i+1-го детектора при i<N, каждая пара таких выходов имеет предназначенное только для них одно из N-1 устройств сравнения в порядке счета пар, с входами которого они соединены, выход i-го устройства сравнения соединен с входом i-го порогового устройства при i<N, входы схем селекции являются входами всего устройства, а выход первого порогового устройства для N=2 является выходом всего устройства.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что входы устройства объединены в общий вход устройства.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что для N>2 дополнительно содержит решающее устройство с N-1 входами для соединения соответственно с N-1 выходами пороговых устройств, и имеющее один выход, являющийся выходом всего устройства.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что содержит дополнительное N-е пороговое устройство, выход N-го детектора соединен со входом N-го порогового устройства, решающее устройство имеет дополнительный N-й вход, выход N-го порогового устройства соединен с N-м входом решающего устройства.
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что первое пороговое устройство содержит управляющий вход для перезагрузки.
7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что решающее устройство содержит управляющий вход для перезагрузки.
8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что выход решающего устройства является выходом индикации.
9. Устройство селекции радиосигналов, содержащее одну схему селекции, состоящую из соединенных первого фильтра для подавления помех вне полосы его частот и первого усилителя, другую схему селекции, состоящую из соединенных второго фильтра для подавления помех вне полосы его частот, второго усилителя, третьего фильтра для подавления помех вне полосы его частот и третьего усилителя, причем вход первого фильтра одной схемы селекции является входом устройства, а выход первого усилителя одной схемы селекции и третьего усилителя другой схемы селекции подключены к входам переключателя.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что переключатель имеет два входа, выход первого усилителя соединен со входом второго фильтра, выход третьего усилителя соединен со вторым входом переключателя, выход переключателя является выходом всего устройства.
11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что переключатель имеет два выхода, выход первого усилителя соединен со входом переключателя, второй выход переключателя соединен со входом второго фильтра.
12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что выход первого усилителя дополнительно соединен с первым входом переключателя.
13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый выход переключателя объединен с выходом третьего усилителя в общий выход всего устройства.
14. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что содержит четвертый фильтр, выход первого усилителя соединен со входом четвертого фильтра, выход четвертого фильтра соединен с первым входом переключателя.
15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что содержит четвертый фильтр, первый выход переключателя соединен со входом четвертого фильтра, выход четвертого фильтра объединен с выходом третьего усилителя в общий выход всего устройства.
16. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что один или несколько из усилителей устройства могут управляться от переключателя.
17. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что переключатель может иметь состояние, при котором ни одна из схем селекции не работает на выход всего устройства.
18. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что для выбора работы определенной схемы селекции или, как вариант, ни одной из них переключатель можно переключать вручную.
19. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что для выбора работы определенной схемы селекции или, как вариант, ни одной из них переключатель имеет внешнее управление.
20. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что переключатель управляется от устройства для определения помеховой обстановки в любом из вариантов пп. 2-7.
21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что схемы селекции для этого устройства и для устройства для определения помеховой обстановки являются общими.
22. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что переключатель имеет дополнительный управляющий вход для перезагрузки.
23. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что второй фильтр и/или третий фильтр представляют собой два последовательно соединенных ПАВ-фильтра.
24. Устройство по п. 10, или 12, или 14, отличающееся тем, что переключатель имеет третий вход, выход второго фильтра или выход второго усилителя дополнительно соединен с третьим входом переключателя.
