Двухканальное устройство фильтрации узкополосных сигналов
„„Su„„1059668 А
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3(Я) Н 03 Н 17/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3417209/18«09 .(22) 05.04.82 (46 ) 07,12.83. Вюл. М 45 (72) В.Н.Лесняк (53) 621.372.544(088 ° 8) (56) 1. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов.И., "Советское радио", 1977, с.133-134, рис. 3.15.
2. Авторское свидетельство СССР
М 310359, кл. Н 03 J 5/00, 1970 (прототип). (54)(57) ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ФИЛЬТРАЦИИ УЗКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее два канала обработки, каждый иэ которых содержит дискретиэатор, регистр сдвига и два весовых сумматора, выход первого из.:которых подключен к первому входу вычитателя, и квадратичный сумматор, причем в первом канале обработки выход вычитателя соединен с первым входом квадратичного сумматора, а также выходной вычитатель, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум и достоверности информации, в него введен амплитудно-фазовый дискриминатор, входы которого являются входами устройства, а выходы подключены к входам дискретизаторов, в каждый канал обработки введены квантователь, дополнительный регистр сдвига, цифроаналоговые преобразователи и сумматор, причем квантователь включен между выходом дискретиэатора и-вхоцами регистра сдвига и дополнительного регистра сдвига, отво ды каждого иэ которых через цифроаналоговые преобразователи подключены к входам соответствуюших весовых сумматоров, второй вход вычитателя подключен к выходу второго весового сумматора другого канала обработки, первый вход сумматора — к выходу второго весового сумматора своего канала обработки второй вход сумI
С2 матора — к выходу первого весового сумматора другого канала обработки, а выход сумматора — к второму входу квадратичного сумматора, при этом во втором канале обработки С, второй вход квадратичного сумматора соединен с выходом вычитателя, и введен выходной сумматор, первый вход которого объединен с первым входом выходного вычитателя и под- (,) ключен к выходу квадратичного сум- у матора одного канала обработки, а второй вход объединен с вторым эхо- Я ) дом выходного. вычитателя и подключен к выходу квадратичного сумматора другого канала обработки.
1059668
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано
:.a устройствах обработки уэколопосных сигналов на фоне помех.
Известно двухканальное устройство фильтрации, содержащее квадратурный преобразователь,.дискретизаторы, кнантонатели амплитуды, регистры сдвига, весовые сумматоры, кнадратичный сумматор 1 3.
Недостатком известного устройства является то, что в нем отсутствует воэможность амплитудного различия сигналов последующим решающим устройством в широком диапазоне изменения абсолютных уровней сигналов.
Наиболее близким по технической сущности является двухканальное устройство фильтрации узкополосных сигналов, которою обеспечивает воз можность амплитудного различения сигналов последующим решающим устройством в широком динамическом диапазоне изменения абсолютных уровней сигналов при предварительном смещении спектра частот одного сигнала по отношению к другому °
Известное устройство содержит два канала обработки, каждый из которых содержит дискретиэатор, регистр сдвига и два весовых сумматора, выход первого из. которых подключен к первому входу вычитателя, и квадратичный сумматор, причем в первом канале обработки выход вычитателя соединен с первым входом квадратичного сумматора, а также выходной вычитатель (2 1.
Однако известное устройство характеризуется большими энергетическими потерями при обнаружении слабых сигналов. Это обуслонлено необходимостью ограничения суммарного сигнала в устройстве для обеспечения возможности амплитудного различения сигналов последующим решающим устройством, что приводит к снижению отношения сигнал/шум на выходе устройства на 2 дб. В известном устройстве существуют также значительные энергетические потери при различении близких по амплитуде входных сигналов, возникающие потоиу, что форма сигнала, соответствую- щая сумме двух почти равных синусоид, которые разнесены по частоте, подобна форме перемодулированного сигнала. Сигналы такой формы характеризуются заметными временными интервалами, в течение которых амплитуда сигнала мала и, следовательно, подавляется выбросами шума в ограничителе.
Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум и достоверности информации.
Для,цостижения поставленной цели устройство фильтрации узкополосных сигналов, содержащее два канала обработки, каждый из которых содержит дискретиэатор, регистр сдвига и два весовых сумматора, выход первого из которых подключен к первому входу нычитателя, и квадратичный сумматор, причем в первом канале обработки выход вычитателя
10 соединен с первым входом квадратичного сумматора, а также выходной вычитатель, введен амплитудно-фазоный дискриминатор, входы которого являются входами устройства, а ны15 ходы подключены, к. входам дискретиэаторов, в каждый канал обработки введены кнантонатель, дополнительный регистр сдвига, цифроаналоговые преобразователи и сумматор, причем квантователь включен между выходом дискретизатора и входами регистра сдвига и дополнительного регистра сдвига, отводы каждого из которых через цифроаналоговые преобразова25 тели подключены к входам соответствующих весовых сумматоров, второй вход вычитателя подключен к выходу второго весового сумматора другогс канала обработки, первый вход сум
ЗО матора — к выходу второго весового сумматора сноего канала обработки, второй вход сумматора - к выходу первого весового сумматора другого канала обработки, а выход сумматора — к второму ьходу квадратичного сумматора, при этом во втором канале обработки второй вход квадратичного сумматора соединен с выходом вычитателя, и введен выходной сумматор, .первый вход которого объединен
40 с первым. входом выходного вычитателя и подключен к выходу квадратичноro сумматора канала обработки, а второй вход объединен с вторым вхо дом выходного вычитателя и подклю45 чен к выходу квадратичного сумматора другого канала обработки.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема двухканаль5О ного устройства фильтрации узкополосных сигналов; на фиг. 2 — структурная электрическая схема амплитудно-фазового дискриминатора, вариант.
Двухканальное устройство фильтрации узкополосных сигналов содержит амплитудно-фазовый дискриминатор 1, дискретиэаторы 2-1 и 2-2, квантонатели 3-1 и 3-2, регистры 4-1 и 4-2 сдвига, дополнительные регистры
60 5-1 и 5-2 сдвига, цифроаналоговые преобразователи 6-1-1...6-1- и и
6-2-1...6-2-п, первые весовые сумматоры 7-1 и 7-2 с косинусным законом распределения весов, вторые весовые сумматоры 8-1 и 8-2 с синусным зако1059668 ном распределения весов, вычитатели
9-1 и 9-2, сумматоры 10-1 и 10-2, квадратичные сумматоры 11-1 и 11-2, выходной сумматор 12, выходной вычитатель 13.
В двухканальном устройстве фильт-.. рации узкополосных сигналов (фиг.1) входные сиги алы ОЭ „„(С ) и О Э„г (С ) подаются к входам дискретизаторов 2
2-1 и 2-2 через амплитудно-фазовый дискриминатор 1, а выходы дискретиэаторов 2-1 и 2-2 через квантователи 3-1 и 3-2 подключены к входам регистраторов 4-1 и 4-2 сдвига и дополнительных регистров 5-1 и 5-2 сдвига, отводы которых через цифро- 15 аналоговые преобразователи 6-1- 1. и
6-2-i(где = 1, ..., h )соединены с входами весовых сумматоров 7-1, 7-2 и 8-1, 8-2, выходы которых подключены к входам квадратичных сумматоров 11-1 и 11-2, причем к одному— через сумматор 10-1 и вычитатель
9-1, первые входы которых соединены с выходами весовых сумматоров 7-1 и 7-2 соответственно второго и первого каналов, а вторые — с выходами весовых сумматоров 8-1 и 8-2 соответственно первого и второго каналов, а к другому - через сумматор
10-2 и вычитатель 9-2, йервые входы которых соединены с выходами весовых сумматоров 7-1 и 7-2 соответственно первого и второго каналов, а вторые - с выходами весовых сумматоров 8-1 и 8-2 соответственно второго и первого каналов. Выходами устройства являются выходы выходного сумматора 12 и выходного вычитателя 13, подключенных объединенными входами к выходам квадратичных сумматоров 11-1 и 1-2. 40
Амплитудно-фазовый дискриминатор
1 (фиг. 2 ) содержит сумматоры 14 и
15 и фаэосдвигающие цепи 16 и 17 на Ti/2.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
На входы амплитудно-фазового дискриминатора 1 поступают сигналы
10 . при 0 (С где A = (А1 + Л т.е. О4 зависит только от амплитудного различия входных сигналов (а не от их абсолютных уровней ) и мо25 нотонно изменяется от -л/2 до +У/2, причем
50 где шс= 2 )if - частота сигнала;
Чн — начальная фаза сигнала;
A(t) — амплитуда сигнала.
О ()*Я (С)s4n(cv С+ Y„); () „(С)*А (С)в (t+Y ), А„ (t) = A при 0 t A„(t) = 02 при С а 0 Аг t > у где т — длительность сигнала. В амплитудно-фазовом преобразова-. теле 1 происходит преобразование амплитудного различия входных сигналов в разность фаз ЬЧ между сигналами на,его выходах (t)=A сов(ю t+ Y )+А зафи t+Y )= =Аз (u С+Ч ) U,„(t)=А Sih(td С+Y ) Я COS(и> t4Ч ) = "(с Чг) Я cosY +Я зю Y => t Н 1 А COSY "Я 51 1 Y н 2 H Я сов Ч„+Я зю Ч =avсС 2 А cosY-А sin Y 1 Н 2 И a Y-= Y -Ч = c(о— „Я1 Аг г 1 Т Аг А1 дЧ= - )- если - - т 1. 2 A 1 4 Г= О, ес.пи А1 A2 дЧ= + —, если - <(1. ") Сигналы с выходов амплитудно-фазового дискриминатора 1 поступают на дискретизаторы 2-1 и 2-2, и далее на квантователи 3-1 и 3-2,.: помощью которых производится дискретизация сигналов по времени, а затем осуществляется квантование каждой временной выборки по амплитуде. Цифровые сигналы в виде параллельных двоичных кодов с выходов квантователей 3-1 и 3-2 в моменты времени С ° = — (F — частота F 4 дискретизации ) записываются в регистры 4-1, 4-2 и 5-1, 5-2 сдвига соответствующих каналов обработки. Частота дискретизации выбирается таким образом, чтобы на длительности сигнала производилось целое число выборок (n = F с ). В этом случае каждый регистр сдвига содер-, жит tl разрядов и на выходе i -ных разрядов первого и второго каналов обработки после преобразования цифровых сигналов в аналоговые с помощью цифроаналоговых преобраэователей 6-1- 1 и 6-2- 1 получаем (Мсi U .=Asia 4Ч =Asia(Y ..iY (,. „), А. С1 .зяв и F -tY =Аып и Ч, S))x2) " 2 с 2 1059668 Са где Ч ° С1 Fp Сигналы с выходов цифроаналого-. вых преобразователей 6-1- i и 6-2-» поступают на входы соответствующих, весовых сумматоров 7-1, 7-2 и 8-1, 8-2, которые имеют законы распре деления весов следующего вида ф< РР9 = ссэЧф sc„ ф) з „ ВС2 FA "uæ1 ° где Ч Ы = 2 il f ф - частота настрой-, ки фильтра. В результате весового взвешивания сигналов на выходах весовых сумматоров 7-1, 7-2 и 8-1, 8-2 первого и второго каналов обработки получаем сигналы о, = (««(v„ ÷„)«,); ЬО .п =A ) (st«(V . YÄ)co5V@,); С1 =0 l1 U:ÿÅ (si«(V,, Ч )«1«Ч,3; ь ц =AE (« «(ч iч )cosY Сигналы с выходов весовых сумма" торов 7-1, 7-2 и 8-1, 8-2 поступают на два квадратичных сумматора 11-1 и 11-2 через сумматоры 10-1 и 10-2 и вычитатели 9-1 и 9-2. На выходе квадратичных сумматоров 11-1 и 11-2 образуются сигналы вида u„, и КС с 8 . С 5 После проведения тригонометрических преобразований сигналы на выходе квадратичных сумматоров 11-1 и 11-2 можно представить в следующем виде (с Ф! 2Р () - )- (
IcS„2 Lv - OJ с А «(ы -ы ) 5)Ii 2 ф (2 м (1-8»п Й Ч!. 2 g с ф 2F Сигналы с выхода квадратичных сумматоров 11-1 и 11-2 поступают на выходной сумматор 12 и выходной вычитатель 13. 30 На выходе выходного сумматора 12 получаем )1(w -m ) г 1 с Ф 51ь «,,г Вых1, г, с ф (и -м «| « * ....--- a на выходе выходного вычитателя 13 . г "(a ф) Ц1В 20 г АГА 0ьхг л 5 паЧ. г щс ф 9 ° Вычисляя последующим решающим блокОм (не показан)отношение сигналов с выхода устройства получаем Овь) Учитывая что ьЧ=arctq Г1 (А1 l 2 1 АА22 — — И окончательно получаем Ai é Яг 1 — -1 яг г 8ЫХ 2 А„ 2+1 яг. 35 40 т,е. результат обработки не зависит .от абсолютного уровня сигналов, а является монотонной функцией их отношения. 45 Таким образом, в предлагаемом устройстве, также как в известном обеспечивается возможность амплитудного различения сигналов последующим решающим устройством в широком динамическом диапазоне изменения абсолютных уровней сигналов. Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известным повышение отношения сигнал/шум при обнаружении слабых сигналов и достоверности информации с ,выхода устройства, а также снижение вероятности пропуска сигнала и при сильных сигналах. C ° 1059668 а.ю Фиг.8 Составитель Т.Афанасьева. Редактор О.Сопко Техред М.надь Корректор О. Тигор Заказ 9857/58 Тираж 936 Подписное BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 -Филиал ППП "Патент", н. Ужгород, ул. Проектная, 4
