Устройство для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией

 

Устройство содержит кодер отпоюительнрй фазовой манипуляции 1, блок формирования тактовых импульсов 2j формирователь многочастотного сигнала 3, фазовый манипулятор 4, широкополосный передатчик 5, широкополосный приемник 8, автокорреляторы 16, 17, сумматор 20, интегратор 21, решающий блок 22, линию задержки 18, перемножитель 19, фильтр 9, временной селектор 1О, демодулятор 1, блоки формирования импульсов синхронизации 24, амплитудные детекторы 23. С целью повышения помехозащищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех введены генератор псевдослучайной последовательности 6, блок формирования импульсов, гашения 25. Блок формирования импульсов синхронизации 24 содертшт формирователь импульсов, дифференцирующий блок, формирователи-селекторы, RS- триггеры, фильтры нижних частот, дискриминаторы временного сдвига, генераторы тактовых импульсов и R5 -триггер . 3 ил. § (Л с

СОЮЗ COBETCHHX

РЕСПУБЛИН (дц 4 Н 04 В 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ОС1ЩАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕ, ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfTPM

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 3790078/24-99 (22) 12.09.84 (46) 23.09.86. Бюл. У 35 (72) В. Д. Бабич, В. А. Гришин, А. А. Закалюк и В. П. Посохов (53) 621.396.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 510790, кл. Н 04 В 7/22, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 429546, кл. Н 04 В 7/02, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ПЕРЕДАЧИ И

ПРИЕМА МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАПОВ С

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФА3ОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ (57) Устройство содержит кодер относительной фазовой манипуляции 1, блок формирования тактовых импульсов

2; формирователь многочастотного сиг- нала,3, фазовый манипулятор 4, широкополосный передатчик 5, широкополос„.SU„„A i ный приемник 8, автокорреляторы 16, 17, сумматор 20, интегратор 21, решающий блок 22, линию задержки 18, перемножитель 19, фильтр 9, временной селектор 10, демодулятор 11, блоки формирования импульсов синхронизации 24, амплитудные детекторы 23. С целью повышения помехозащищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех введены генератор псевдослучайной последовательности 6, блок формирования импульсов гашения 25. Блок формирования импульсов синхронизации 24 содержит формирователь импульсов, дифференцирующий ®, блок, формирователи-селекторы, RSтриггеры, фильтры нижних частот, дискрйминаторы временного сдвига, генераторы тактовых импульсов и R5 -триггер. 3 ил.

1259500 2

1О

20

30 л

6 м

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией по каналам радиосвязи с многолучевостью, подверженным воздействию сосредоточенных помех, в частности по каналам ионосферной, тропосферной и метеорной связи, а также по каналам с отражением от космических объектов естественного и искусственного происхождения.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех.

На фиг. 1 дана структурная схема передающей и приемной .станций; на фиг. 2 — структурная схема формирователя импульсов синхронизации; на фиг. 3 о — Т - временные диаграммы, поясняющие принцип действия конкретного устройства.

Устройство содержит кодер 1 относительной фазовой манипуляции (ОФИ), блок 2 формирования тактовых импульсов, формирователь 3 многочастотного сигнала, фазовый манипулятор 4, широкополосный передатчик 5, генератор 6 псевдослучайной последовательности (ПСП), перемножитель 7, широкополосный приемник 8, фильтры 9,.временные селекторы 10, демодуляторы 11„ выполненные по квадратурной схеме; каждый демодулятор 11 состоит из первого фазового детектора 12, второго фазового детектора 13, фазавращателя 14, генератора 15, первый 16 и второй 17 автокорреляторы, состоящие из линии 18 задержки и перемножителя 19, а также сумматор 20, интегратор 21, решающий блок 22, амплитудные детекторы 23, формирователи 24 импульсов синхронизации, формирователь 25 импульсов гашения. Кроме того, приемная станция содержит тракт формирования сигнала автоматической регулировки усиления, состоящий из линии 26 задержки, сумматора 27 и блока 28 формирования сигнала автоматической регулировки усиления {АРУ).

Каждая ветвь приема состоит из формировател я 29 импульсов, дифференцирующего блока 30, первого формирователя-селектора 31, второго формирователя-селектора 32, первого BHтриггера,33, втррого BS-триггера 34, первого фильтра 35 нижних частот, второго фильтра 36 нижних частот, первого дискриминатора 37 временногс сдвига, второго дискриминатора 38 временного сдвига, первого генератора

39 тактовых импульсов, второго гене- ратора 40 тактовых импульсов и дополнительного RS-триггера 41.

Устройство работает следующим образом.

На вход кодера 1 передающей станции поступает последовательность информационных импульсов длительностью

Тс. Кодер 1 преобразует эту последовательность импульсов в относительный код (фиг. За).

Последовательность входных информационных импульсов также поступает на вход блока 2 формирования, который формирует тактовые импульсы с интервалом Т, определяющим границы формируемого многочастотного сигнала (ИЧС). Последовательность импульсов с выхода блока 2 формирования одновременно поступает на входы формирователя 3 ИЧС и генератора 6 ПСП. В зависимости от размерности ИЧС длительность его отдельных частотных эле1ментов равна где — длительность одного элемента ИЧС;

И вЂ” число элементов (размерность) ИЧС;

- Т вЂ” длительность ИЧС.

Полученная иа выходе блока 2 фор-" мирователя последовательность тактовых импульсов используется для синхронизации генератора 6 ПСП, накладываемой на широкополосный сигнал, а также для определения границ элементов ПСП. В общем случае в устройстве предус атривается возможность наложения ПСП с различным числом элементов либо на отдельные элементы, либо иа весь

МЧС. В первом случае возможно наложение на каждый элемент ИЧС ПСП с одинаковой или различной структурой.

На передающей станции формируется

ИЧС с последовательностью из трех частотно-разнесенных во времени элементов (N=3). В этом случае г 70 = — и для передачи широкополос3 ного сигнала используется ансамбль из трех частот f Г и f .

9500 4 автокорреляционных откликов фильтра на сигналы, прошедшие по каждому пути. Поэтому результирующее мгновенное значение огибающей на выходе фильтра

9 отсчитанное в определенный момент, в результате интерференции высокочастотных колебаний со случайными фазами-оказывается случайной величиной.

Форма реализации этой случайной функции не зависит .от того, какой из сигналов передан,,и определяется только . случайными параметрами многолучевой линии связи.

На фиг. 3)-а приведены характеристики реакций фильтров 9 при приеме

МЧС рассматриваемой структуры на частотах f,, f и . Отклики фильтров

9 для одноименных элементов соседних

МЧС корректируют. Этот факт объясняется тем, что для реальных линий связи длительность передаваемых сигналов Т много меньше интервала временной корреляции многолучевой линии связи. Это позволяет утверждать, что высокочастотный процесс, полученный на выходе фильтра 9, согласованного с фазоманипулированными псевдослучайными сигналами для данного элемента

МЧС, можно успешно использовать в качестве опорного при приеме одноименного (на данной частоте) элемента последующего МЧС. Для реализации указанного обстоятельства необходимо на приемной станции осуществлять слежение за границами откликов на выходах фильтров 9, чтобы исключить шум и боковые всплески, обусловленные корреляционными свойствами фаэоманипулированных псевдослучайных сигна лов. Для этого на приемной станции во всех ветвях обработки включены временные селекторы 10 между фильтрами 9 и демодуляторами ll. Временные селекторы 10 управляются импульсами, вырабатываемыми формирователями 24, структурная схема которых показана на фиг. 3.

3 125

На каждый элемент МЧС накладывается ПСП одинаковой структуры с числом элементов М=7 (структура ПСП выбрана

+++ — +-). Тогда на выходе генератора

6 возникает сигнал, изображенный на фиг. 3 . В так эм виде сигнал с выхода генератора 6 поступает на один иэ входов перемножителя 7, на второй вход которого действует информационная последовательность в относительном коде с выхода кодера 1, На выходе перемножителя 7 возникает последовательность импульсов, изображенная на фиг. 3 Ь, которая поступает на второй вход фазового манипулятора 4, 15 на первый вход которого подается МЧС, сформированный в формирователе 3.

Сигнал на выходе формирователя 3 МЧС представляет собой радиоимпульсы с постоянной амплитудой и длительностью 20 с дискретной частотной манипуляцией заполнения. В фазовом манипуляторе 4 происходит изменение фазы колебаний, соответствующих отдельным частотным элементам МЧС, по закону последова- 25 тельности импульсов, сформированных на выходе перемножителя 7 (фиг. 3z), Результирующий МЧС переносится по спектру в нужный участок диапазона, усиливается и излучается широкополос- ЗО ным передатчиком 5.

Сигнал, излученный широкополосным передатчиком 5, в многолучевой линии связи подвергается селективным замираниям и поступает на вход широкопо- З5 лосного приемника 8 приемной станции (фиг. 2), где он усиливается и преобразуется в промежуточную частоту, С выхода широкополосного приемника сигнал поступает на фильтры 9, согласо- 4р ванные с фазоманипулированными псевдослучайными сигналами, каждый из которых настроен на соответствующую поднесущую частоту принимаемого МЧС.

На выходе каждого фильтра 9 при 4 прохождении соответствующей частоты появляется отклик, форма которого определяется функцией автокорреляции фазоманипулированного псевдослучайного сигнала, а также свойствами мно-Sp голучевой линии связи. В эти моменты на выходах остальных фильтров присутствует только шум.

Из- за многолучевости линии связи переданный ИЧС проходит многими путя-s5 ми случайной длины. В связи с этим отклик на выходе фильтра 9 представляет собой суперпозицию элементарных

В качестве примера определения временных границ откликов на выходе фильтра 9 берем фильтр, настроенный на частоту f

На выходе амплитудного детектора

23 выделяется огибающая отклика фильтра 9 (фиг.. 3 ) ), которая поступает на вход формирователя 29, где она усиливается и ограничивается по амплитуде (фиг. Зи).

1259

10

30 где t„, s t tz, y (t); p;(t)соответственно огибающая напряжения и фаза высокоча-. стотного колебания; время существования отклика на выходе согласованного фильтра 9 при приеме i-ro частотного элемента МЧС, 35

S0

Нод воздействием шумов и замираний сигналов положения переднего и заднего фронтов импульса на выходе формирователя 29 изменяются. Для стабилизацни местоположения и границ отклика на выходе фильтра 9 эти импульсы подаются на вход дифференцирующего блока 30, на выходе которого формируются сигналы (фиг. Зк). Эти сигналы поступают в два тракта обработки, которые отличаются тем, что в первом тракте первый формироватетель-селектор 31 выделяет положительный имнульс, а второй формирователь-селектор 32 выделяет отрицатель- 5 иый импульс. Указанные импульсы в формирователях-селекторах Çl и 32 фор мируются в короткие импульсы с фиксированной амплитудой (фиг. 3 h и м ).

Импульсы с выхода первого формиро- 20 вателя-селектора 31 поступают на вход

К первого RS-триггера 33, на вход 5 которого действуют импульсы с частотой, соизмеримой с величиной 1/Т, вырабатываемые первым управляемым генератором 39 (фиг. Зн). На выходе первого BS-.òðèããåðà ЗЗ формируется сигнал рассогласования с длительностью„ пропорциональной разности фаз между сравниваемйми последовательностями импульсов (фиг. Зо). Этот сигнал по,ступает на вход первого фильтра 35 нижних частот, в котором происходит усреднение длительности входных импульсов (т.е. выделение постоянной составляющей). Полоса пропускания фильтра нижних частот выбирается с учетом величины реальной скорости изменения параметров (интервала времениой корреляции) многолучевой линии связи и для типовых трасс с учетом доплеровской зоны составляет 10-30 Гц.

Усредненный сигнал с первого фильтра 35 поступает на вход первого дискриминатора 37 временного сдвига, где сравнивается с эталонным напряжением, и в зависимости от знака разности обоих напряжений вырабатывается напряжение подстройки фазы в сторону отставания или опережения, пока разность фаз не станет равной нулю.

Аналогично работает второй тракт, соответствующие временные диаграммы . работы которого приведены на фиг. 3 в ир.

Импульсы с выкодов первого и второго управляемых генераторов 39 и

40 поступают на входы II u S дополни500 Ь тельного RS-триггера 41« на выходе которого формируются импульсы (фиг.З и) с длительностью, соответствующей усредненным временным границам отклика на выходе фильтра 9.

Высокочастотные колебания с выходов фильтров 9 через временные селекторы 10 поступают на входы демодуляторов 11, выполненных по квадратурной схеме и содержащих первый и второй фаэовые детекторы 12 и 13, генератор

15, настроенный на одну из принимаемых частот (f или в. Или fy ) и фа зовращатель, изменяющий фазу частоты генератора 15 на величину «jg . Выходы детекторов 12 являются синфаэными, выходы детекторов 13 — квадратурными выходами демодуляторов Il.

Все синфазные выходы объединены и подаются на вход первого автокоррелятора 16, состоящего из линии 18 задержки и перемножителя 19. Все квадратурные выходы объединены и подаются на вход второго автокоррелятора 17, аналогичного первому.

Пусть на выходе временного селек.тора IO действует высокочастотное колебание на частоте f; у (t) = у (С)сов(2Я f;t в p; (t)), Хонда низкочастотные колебания на выходах синфазного и квадратурного трактов обработки демодулятора

Il могут быть записаны у; (t) = y; (t)a оз(2

+ «(;) =. у, (1)а cos)g, - P (t));

I у (С) = у;(С)а в п(2 (Г;С +

+ ; ) = y;,(t)a sin(a(; -P; (t)j, где а и ж; — соответственно амплитуда и начальн-щ фаза напряжения, вы1259500

5 Благодаря использованию временных селекторов 10, управляемых последовательностью импульсов, поступающих с выходов формирователя 24, накапление сигнала для каждого частотного !

О элемента осуществляется только в моменты реально существующих откликов на выходах соответствующих согласованных фильтров 9. В связи с этим в процессе обработки одноименных элементов соседних ИЧС исключается шум, присутствующий между откликами, а также боковые лепестки, обусловленные корреляционными свойствами фазоманипулированных ПСП.

Общее решение на выходе должно быть получено в моменты t „ окончания откликов на выходе согласованного фильтра 9, настроенного на частоту

Для этого на приемной станции вы25 ход N-го формирователя 24 подключен к входу формирователя 25 импульсов гашения, на выходе которого в моменты окончания входных импульсов формируются стандартизированные импульсы короткой длительности и постоянной амплитуды. На фиг. Зт показана последовательность этих импульсов, управляющих работой интегратора 2! °

Приемная станция содержит тракт формирования сигнала АРУ. Выходы амплитудных детекторов 23 соединены с. входами N линий 26 задержки, которые предназначены для совмещения во времени огибающих откликов разных согласованных фильтров 9. Выходы линий задержки обьединены сумматором 27, соединенным с блоком 28 формирования

АРУ, s котором путем накаплення и усреднения вырабатывается напряжение

45 АРУ, которое поступает на вход АРУ широкополосного приемника 8.

1! 2! !

К выходу сумматора 20 подключены последовательно интегратор 21 и решающий блок 22, с помощью которых выносится решение о принимаемом .МЧС.

7 рабатываемого в модуляторе 11 генератором 15.

Низкочастотные колебания у, (t)

H У (t) задерживаются в линиях .18

5 задержки на время Т и используются в качестве опорных при приеме одноименных частотных элементов последующего МЧС вида: у,, (t) = у! (t)8, сов(! ; — p ; (t));

y, (t) = y i (t) a з п (»; — р, .(t)j; где у (t) и P; (t) — соответственно амплитуда огибаю" щей и фаза отклика, являющегося реакцией согласованного фильтра 9 при приеме одноименного частотного элемента (на частоте Г;) по-.. следующего ИЧС; ! — интервал времени существования отклика на выходе согласованного фильтра 9 при приеме одноименного частотного элемента последующего ИЧС.

На выходах первого и второго. asтокорреляторов 16 и 17 в этом случае реализуются операции у (t) у, (t} к y«(t) уц (t) ВыхОды neysoro u второго автокорреляторов 16 и 17 под ключены к входам сумматоре 20, ка выходе которого формируется напряженке

На выходе интегратора 2! результирующее напряжение имеет вид

М 2

J (y (!)v, (!)+y (t!!,(с))ас

i= I ю

Формула изобретения

1. Устройство для передачи и приема многочастотных сигналов с относительной фазовой манипуляцией, содержащее на передающей стороне кодер относительной фазовой манипуляции, вход которого является входом передающей стороны и соединен с входом блока формирования тактовых импульсов, выход которого соединен с вхо1259500

10 дом формирователя многочастотного сигнала, выход которого .соединен с первым входом фазового манипулятора, выход которого соединен с входом широкополосного передатчика, а на при- 5 емной стороне — широкополосный приемник, соединенный с объеДиненными входами И ветвей обработки, а также два автокоррелятора, сумматор, интегратор и решающий блок, выход которого является входом приемной стороны, причем каждый автокоррелятор содержит линию задержки и перемножитель, вход автокоррелятора соединен с первым входом перемножителя непо - <5 средственно, а с вторым его входомчерез линию задержки, каждая ветвь обработки состоит из фильтра, вре" менного селектора и демодулятора, а также тракт формирования сигналов 2О автоматической регулировки усиления, содержащий Н блоков формирования импульсов синхронизации, выходы которых соединены с входами управления временных селекторов, сумматор, Н амплитудных детекторов, выходы кото- . рых через линии задержки соединены с входами сумматора, выход которого через блок формирования сигналов asтоматической регулировки усиления 30 соединен с входом автоматической регулировки усиления широкополосного приемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехо-. защищенности в условиях многочастотных сосредоточенных по спектру помех, на передающей стороне в него введены генератор псевдослучайной последовательности и перемножитель, причем выход блока формирования тактовых 4g импульсов соединен с входом генератора псевдослучайной последовательности, выход которого соединен с выходом кодера относительной фазовой манипуляции, выход перемножнтеля сое- 4 динен с вторым входом фазового манипулятора, а на приемной стороне во всех ветвях обработки временные селекторы включены между фильтрами, выполненными в виде согласованных фильтров, и демодуляторами, выполненными по квадратурной схеме, причем выход каждой ветви обработки подключен к входу амплитудного детектора, выходы которых соединены с входами блоков формирования импульсов синхронизации тракта формирования сигналов автоматической регулировки усиления, при этом выход блока формирования импульсов синхронизации с номером М соединен через введенный блок формирования импульсов гашения с управляющим входом интегратора, синфазные выходы демодуляторов всех ветвей обработки объединены и соединены с входом первого автокоррелятора, квадратурные выходы демодуляторов всех ветвей обработки объединены и соединены с входом первого автокоррелятора, а выходы первого и второго автокорреляторов соединены с входами сумматора, выход которого через интегратор соединен с решающим блоком.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования импульсов синхронизации содержит последовательно соединенные формирователь импульсов и дифференцирующий блок, к выходу которого подключены две ветви обработки, каждая из которых состоит иэ последовательно соединенных формирователя-селектора, I(5 -триггера, фильтра нижних частот, дискриминатора временного сдвига и управляемого генератора тактовых импульсов, причем выходы формирователей-селекторов соединены с первыми входами RS -триггеров, вторые входы которых соединены с выходами управляемых генераторов тактовых импульсов, а выходы управляемых генераторов тактовых импульсов обеих ветвей обработки соединены с входами дополнительного 115 -триггера, выход которого является выходом блока формирования импульсов синхронизации.

Фиа 2

Тс

Срставитель А. Иванов

Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор:О. Луговая

Заказ 5140/58 Тираж б24 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам ивобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4