Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи для адаптивных адресных систем
Изобретение относится к области радиотехники и радиосвязи. Технический результат заключается в снижении ошибок при выборе радиоканала в условиях интенсивных многолучевых и широкополосных помех. Для этого устройство содержит формирователь эталонного сигнала, ключ, приемник, анализатор эталонного сигнала, блок управления поиском, коммутатор частот, также введены решающий блок, блок индикации и блок защиты эталонного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 
Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в радиостанциях и на приемных центрах как подвижных, так и стационарных, для автоматизации поиска приемных каналов, свободных от помех.
Известны устройства автоматического поиска каналов радиосвязи, содержащие приемник, коммутатор частот, блок сравнения, блоки предварительного и основного времени анализа, блоки формирования эталонных сигналов, блоки выделения эталонных сигналов, блоки формирования инверсного элемента кодограммы, электронно-управляемый аттенюатор, ключи, элементы И коммутатора порогов сравнения.
Недостатками известных устройств являются невозможность безошибочного выбора лучшего канала радиосвязи при анализе уровня помехи, возможность ошибочного выбора пораженного помехой радиоканала в случаях, когда помеха имеет очень большой уровень.
Наиболее близким техническим решением является устройство автоматического поиска каналов радиосвязи, содержащее блок предварительного анализа, блок основного времени анализа, ключ, коммутатор порогов сравнения, блок формирования импульса "проба", дополнительный ключ, блок сравнения, коммутатор частот приемника, триггер, приемник, элемент И, линяя задержки, блок формирования времени анализа инверсного элемента, блок выбора помех наименее надежного элемента адресной кодограммы, блок формирования эталонного сигнала, электронно-перестраиваемый аттенюатор, ключ эталонного сигнала.
Недостатком известного устройства является большое число ошибок при выборе радиоканала в условиях интенсивных многолучевых и широкополосных помех.
Цель - снижение помех при выборе радиоканала в условиях интенсивных многолучевых и широкополосных помех.
На фиг.1, 2 представлена структурная электрическая схема устройства автоматического поиска каналов радиосвязи для адаптивных адресных систем, на фиг.3 представлена структурная схема устройства с реализацией решающего блока.
Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи для адаптивных адресных систем содержит формирователь эталонного сигнала, ключ 2, приемник 3, коммутатор 4 частот, анализатор 5 эталонного сигнала, блок 6 управления поиском, блок 7 защиты эталонного сигнала, решающий блок 8, блок 9 индикации. Формирователь 1 эталонного сигнала содержит блок 15 формирования эталонного сигнала, электронно-перестраиваемый аттенюатор 16, приемник 3 содержит сдвоенный приемный блок 10, высокочастотные тракты 33, 34, блок 35 фазирования и суммирования, блок 6 управления поиском содержит блок 1 предварительного анализа, блок 2 основного времени анализа, ключ 3, коммутатор 4 порогов сравнения, блок 5 формирования импульса «проба», дополнительный ключ 6, блок 7 сравнения, триггер 9, элемент И 11, линия задержки 12, блок 13 формирования времени анализа инверсного элемента, решающий блок 8 содержит первый блок 19 памяти, первый блок 20 сравнения, первый ключ 21, дешифратор 22, переключатель 23, второй блок 24 памяти, второй ключ 26, третий блок 26 памяти, пороговый датчик 27, элемент ИЛИ 28, третий ключ 29, второй блок 30 сравнения.
Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи для адаптивных систем работает следующим образом.
При поступлении тактового импульса запуска, определяющего начало анализа, блоки 1 и 2 формирования предварительного и основного времени анализа формируют импульсы напряжения, длительность которых определяет предварительное и основное время анализа. Эти импульсные напряжения одновременно поступают на вход управления ключа 3, закрывая его, коммутатор 4 порогов сравнения, блок 5 формирования импульса "проба" 6, на ключ 7 эталонного сигнала и на вход блока 13 формирования временя анализа инверсного элемента кодограммы.
Ключ 3 закрывается, обеспечивая нарастание потенциала на выходе анализатора 14 эталонного сигнала наименее надежного элемента адресной кодограммы за счет помех, поступающих с выхода приемника 10. Напряжение помех на выходе приемника 10 получается следующий образом. Как отмечалось выше, в устройстве-прототипе возможны ошибки в определении лучшего канала за счет многолучевого распространения радиоволн, которое приводит к тому, что суммарное напряжение помехи, пришедшей к антенне двумя различными путями, станет значением, близким к нулю за счет противоположных фаз пришедших лучей, и такой канал выберется как лучший.
Методом борьбы с подобным эффектом, как известно, является использование разнесенного приема. В данном устройстве используется применик 10 с двумя высокочастотными трактами 33 и 34, соединенными с разнесенными антеннами (по пространству, поляризации, электрической или магнитной компонентам), что позволяет избежать ошибок такого рода. Естественно, что для обеспечения указанного положительного эффекта выходные сигналы высокочастотных трактов 33 и 34 должны быть сфазированы соответствующим образом, а затем просуммированы в блоке фазирования и суммирования сигналов 35.
Одновременно с этим ключ 17 эталонного сигнала открывается и пропускает эталонный сигнал на вход приемника 10 через аттенюатор 16. Напряжение управления на входе электронно-управляемого аттенюатора 16 пропорционально уровням воздействующих помех, т.е. чем больший уровень помех имеется на выходе приемника 10, тем больший уровень напряжения управления, тем меньше ослабление эталонного сигнала, подаваемого на вход приемника 10. При этом блок 13 формирования времени анализа инверсного элемента кодограммы выдает сигнал, по которому формируется в блоке 15 формирования эталонного сигнала «прямая» кодограмма («прямой» элемент кодограммы) на базе опорной радиочастоты, подаваемой через выход приемника на вход блока 15.
В анализаторе 14 наименее надежного элемента адресной кодограммы осуществляется коммутация, необходимая для обработки этого сигнала, и обеспечивается нарастание потенциала на одном из выходов блока 7 сравнения за счет действия помех на сигнал «прямой» кодограммы в высокочастотных трактах 33 и 34 сдвоенного приемника 10. В блоке фазирования и суммирования сигналов 35 происходит выделение эталонного сигнала и помех фазирования и последующим суммированием соответствующих напряжений, которые и подаются на вход анализатора 14 наименее надежного элемента адресной кодограммы. На выходе коммутатора 4 порогов сравнения устанавливается пороговый потенциал анализа, за счет действия импульса, поступающего на него с блока 1 формирования предварительного времени анализа, но выход которого пока отключен от блока 7 сравнения, так как ключ 6 закрыт потенциалом, поступающим на него с блока 5 формирования импульса "проба".
Выход коммутатора 4 подключается к блоку 7 сравнения на короткое время, на время действия импульса "проба" на ключ 6, формируемого блока 5 формирования импульса "проба" в конце интервала времени предварительного анализа. Если за время предварительного анализа потенциал на выходе блока 14 окажется выше порогового потенциала сравнения, поступающего на блок 7 сравнения с коммутатора 4 порогов сравнения, то блок 7 сравнения выдает на коммутатор 8 импульс переключения на следующий канал приемника 10. Коммутатор 8 переключает приемник 10 на новую частоту, после чего сигнал об окончании перестройки приемника поступает через элемент И 11, подготовленную триггером 9 на повторный запуск блоков 1 и 2 формирования предварительного и основного времена анализа. Триггер 9 устанавливается в исходное состояние импульсов с блока формирования основного времени анализа через линию задержки 12. Начинается очередной цикл анализа на новой частоте.
Если на входе блока 7, соединенного с выходом анализатора 14, за время предварительного анализа потенциал не превышает порогового потенциала сравнения, то блок 7 сравнения не выдает команду на перестройку приемника 10. Ключ 6 выключается и отключается выход коммутатора 4 порогов сравнения, на котором устанавливается с блока 7 сравнения через блок 2 основного времени анализа пороговый потенциал сравнения, принятый для основного времени анализа. В результате основного анализа за время основного анализа возможны следующие ситуации.
Если за время анализа пороговый потенциал оказывается превышен, то поступает команда с блока 7 сравнения на переключение приемника 10 на следующий канал.
Как отмечалось выше, возможна ситуация, когда приходящая помеха имеет такой большой уровень, который приводит к тому, что входные и смесительные каскады приемника работают в режиме глубокого ограничения, это приводит к тому, что даже самый большой уровень эталонного сигнала может оказаться недостаточным для декодирования его на выходе приемника 10 с заданной достоверностью, хотя выходной уровень помех на выходе анализатора 14 будет меньше порогового значения. Для устранения подобного недостатка вводится блок 30 защиты от подавления эталонного сигнала, который работает по следующему принципу.
В блоке 2 осуществляется сравнение выходного напряжения анализатора 14 с пороговым потенциалом (Uп), вырабатываемым в блоке 32 и соответствующим выходному напряжению анализатора 14 при отсутствии внешних шумов, т.е. при закороченных антеннах.
Если в процессе основного анализа окажется, что выходной потенциал анализатора 14 меньше порогового потенциала Uп блока 32, что говорит о подавлении высокочастотных трактов 35 и 34 приемника 10, то на выходе блока 32 защиты от подавления эталонного сигнала появится управляющее напряжение, поступающее в анализатор 14 наименее надежного элемента адресной кодограммы, и блокирует работу блока по сравнению с пороговым потенциалом блока 4. Данный канал отметится как плохой по импульсу, и этот сигнал поступит с блока 32 на вход решающего блока 18 и на вход блока 13 формирования времени анализа инверсного элемента, блокируя анализ инверсного элемента. В результате чего на выходе блока 7 появится управляющее напряжение, поступающее на вход коммутатора 8 каналов. Приемник 10 при этом перестраивается на новый канал, после чего процедура анализа, описанная выше, повторяется.
Наконец, возможны ситуации, когда за время основного анализа помеховое напряжение с выхода анализатора 14 не превысит величины порогового потенциала коммутатора 4 порогов сравнения для основного времени анализа, но превысит пороговый потенциал блока 3 защиты от подавления эталонного сигнала (нет подавления эталонного сигнала за счет режимов ограничения высокочастотных трактов 33 и 34). В этом случае блок 7 сравнения не подает команду перестройки и после окончания действия импульса основного времени анализа блока 2 на блок 13, который выдает импульс запуска на блоки 1 и 2 предварительного и основного времени анализа. Одновременно с этим выдаются сигналы смены кодограммы на инверсную в блок 15 формирования эталонного сигнала и в анализатор 14 наименее надежного элемента кодограммы. Таким образом, вышеописанная процедура повторяется заново, но при этом происходит анализ помехоустойчивости приема инверсной кодограммы (элемента кодограммы).
Значит происходит анализ помех в каждом частотном канале. Функции решающего блока 18 заключаются в следующем. При поступлении на его аналоговый вход напряжения, пропорционального напряжению, характеризующему качество анализируемого текущего канала, с выхода анализатора 14 происходит сравнение поступающего напряжения либо с некоторым пороговым напряжением Uпо, (для 1-го канала) соответствующим требуемому качеству канала, достаточному для работы с наиболее удаленным абонентом системы, либо с напряжением, пропорциональным напряжению, характеризующему качество лучшего из уже проанализированных каналов для данного радиоканала (это напряжение хранится в памяти блока 18).
Качество рассматриваемого в данный момент канала может оказаться хуже, чем это требуется для надежной связи с наиболее удаленным абонентом системы. В этом случае напряжение оценки будет больше, чем Uпо, и с выходов блока 18 не поступает в схему никаких управляющих сигналов, а напряжение помех в память решающего блока 18 не записывается. Если же напряжение с выхода анализатора 14 меньше Uпо, то данное напряжение записывается в память решающего блока 18. Если логика работает по записи лучшего из рассмотренных каналов, то напряжение с анализатора 14 записывается в память блока 18 в том случае, когда анализируемый в данное время канал окажется лучше из всех уже проанализированных ранее. Одновременно с записью аналоговой величины напряжения помех записывается номер этого канала в дискретную память блока 18 кодом, приходящим с коммутатора частот.
Таким образом, проводится анализ всех выделенных для связи каналов и выбор оптимального из них.
После того, как будут проанализированы все М радиоканалов, с выхода решающего блока поступит на дополнительный вход блока 13 управляющий сигнал, запрещающий дальнейшее сканирование устройства поиска по радиоканалам, а в коммутатор 8 каналов с соответствующего выхода решающего блока 18 перепишется из памяти лучший радиоканал. В свою очередь коммутатор 8 каналов произведет перестройку приемника 10 на соответствующую частоту приема.
В результате проведенных операций приемник 10 оказывается настроенным на лучшую частоту приема даже в том случае, когда в системе связи отсутствует радиоканал, обеспечивающий удовлетворительную связь на предельных дальностях функционирования системы связи.
Новый цикл анализа выделенных каналов начинается при поступлении тактового импульса (ТИ) на вход блоков 1 к 2. Анализ может закончиться и раньше, чем пройдет просмотр всех радиоканалов. Это произойдет в том случае, когда среди анализируемых каналов найдется такой уровень помех, который будет удовлетворять требованиям обеспечения удовлетворительной связи с наиболее удаленным абонентом системы.
В таком радиоканале напряжение, соответствующее оценке качества канала, будет меньше величины Ипо. При этом в результате сравнения указанных напряжений на выходах решающего блока 18 появятся соответственно сигналы в блоке 13 о прекращении поиска и в блоке 8 для блокировки приемника на данном радиоканале.
Решающий блок работает следующим образом.
При включении схемы коммутатор 8 частот устанавливает приемник 10 на первый канал.
Код номера канала поступает в дешифратор 22 и вызывает появление на его выходе управляющего напряжения, которое устанавливает переключатель 23 в положение, при котором начальное пороговое напряжение Uпо с выхода порогового датчика 27 оказывается подключенным к одному из входов блока 20 сравнения оценок. На другой вход блока 20 сравнения оценок подается напряжение, соответствующее качеству первого радиоканала, с выхода блока 14 через блок 19 памяти качества текущего канала.
При этом напряжение, соответствующее качеству первого канала, будет всегда меньшим Uпо, т.к. начальное значение Uпо соответствует максимальному уровню шумов на входе приемника 10, и на выходе блока 20 сравнения появится напряжение, отпирающее ключ 21. А через ключ 21 оценка качества первого радиоканала перепишется в блок 24 памяти. Одновременно с этим код номера первого радиоканала запишется в блок 26 памяти.
Далее под действием выходного сигнала блока 30 сравнения появится на выходе элемента ИЛИ сигнал, который откроет ключ 29 и осуществит запрет продолжения сканирования в блоке 13. Это будет выполняться лишь в том случае, если обе оценки качества канала по прямой и инверсной кодограммам окажутся меньше порогового значения блока 4, соответствующего максимальной дальности радиосвязи в системе. Напряжение порога на вход блока 30 сравнения подается также с порогового датчика 27. Таким образом, в блок 24 памяти в начале цикла анализа всегда оказывается записанной оценка качества первого канала. В случае, если оценка качества первого качала окажется большей порогового потенциала, то на выходе блока 30 сравнения появится сигнал, запрещающий срабатывание элемента ИЛИ 28 в первом канале. Ключ 23 будет закрыт, а блок 13 выдаст команду перехода на следующий канал. На следующем канале произойдет уже сравнение его оценок качества с оценкой качества первого канала в блоке 20 сравнения, что обеспечивается соответствующим напряжением на выходе дешифратора 22 первого карала, которой соединен с управляющим входом переключателя 23. Если этот канал лучше первого, то произойдет перезапись лучшего значения оценок качества в блок 24 памяти и одновременная запись номера канала в блок 26 памяти. То есть в процессе анализа радиоканалов в блоках 24 и 23 памяти всегда хранится оценка лучшего по помехам канала и его номер. При возможности перезаписи оценки качества канала выходной сигнал блока 20 сравнения одновременно открывает и ключ 25, разрешая запись номера канала в блок 26 памяти. После полного цикла сканирования коммутатор 8 по команде с решающего блока 18 устанавливает приемник 10 снова на первый канал. При этом на выходе дешифратора 22 первого канала уже появится инверсный сигнал, под действием которого элемент ИЛИ 2 сработает и откроет ключ 29, разрешив перестройку приемника 10 на лучший канал. Одновременно с этим осуществится запрет дальнейшего сканирования в блок 13.
Формула изобретения
Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи для адаптивных адресных систем, содержащее последовательно соединенные формирователь эталонного сигнала, ключ и приемник, один из выходов которого подключен к управляющему входу формирователя эталонного сигнала, ко входам которого подключены соответствующие выходы анализатора эталонного сигнала и блока управления поиском, а другой выход формирователя эталонного сигнала через анализатор эталонного сигнала соединен с одним из входов блока управления поиском, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам формирователя эталонного сигнала, анализатора эталонного сигнала и ключа непосредственно и через коммутатор частот - к управляющим входам приемника, другой выход которого подключен к соответствующему входу анализатора эталонного сигнала, отличающееся тем, что, с целью снижения ошибок при выборе радиоканала в условиях интенсивных многолучевых и широкополосных помех, введены последовательно соединенные решающий блок и блок индикации, а также блок защиты эталонного сигнала, при этом один из дополнительных выходов анализатора эталонного сигнала через блок защиты эталонного сигнала подключен к соответствующему входу блока управления поиском, а другой дополнительный выход анализатора эталонного сигнала соединен с одним из входов решающего блока, другие входы и выходы которого соединены с соответствующими выходами и входами блока управления поиском и коммутатора частот.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что решающий блок состоит из последовательно соединенных первого блока памяти, первого блока сравнения, к другому входу которого подключен выход дешифратора через переключатель, первый ключ, второй блок памяти, второй блок сравнения, к другому входу которого подключен другой выход переключателя через пороговый датчик, элемент ИЛИ, к другому входу которого подключен соответствующий выход дешифратора, и второй ключ, к другому входу которого подключен через третий блок памяти выход третьего ключа, один вход которого объединен с соответствующим входом дешифратора, а другой вход объединен с соответствующими входами переключателя и первого ключа, к другому входу которого подключен другой выход первого блока памяти, а другой выход второго блока памяти подключен к соответствующему входу переключателя, причем входы первого блока памяти, дешифратора и элемента ИЛИ являются входами решающего блока, а выходы переключателя, порогового датчика, третьего блока памяти и третьего ключа - выходами решающего блока.
РИСУНКИ
