Способ приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с псевдослучайной перестройкой частоты. Способ приема обеспечивает формирование оценки узкополосных помех, совпадающих по частоте с частотами сигнала, с последующим использованием ее для компенсации узкополосных помех во входной смеси, при этом в одном из каналов входную смесь перемножают с синхронным опорным сигналом, причем амплитуды радиоимпульсов, образовавшихся из узкополосных помех, значительно превышают амплитуду радиоимпульсов полезного сигнала, после бланкирования импульсов, амплитуды которых превысили пороговое значение, последовательность радиоимпульсов перемножают с синхронным опорным сигналом. Технический результат - повышение помехоустойчивости. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Известны способы для приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, реализованные в устройствах, описанных в статье В.И. Борисова "Системы радиосвязи с расширением спектра сигналов", "Теория и техника радиосвязи", выпуск 1, 1998 г. , стр. 24, рис.9а, в монографии Р.К. Диксона "Широкополосные системы", Москва, Связь, 1979 г., стр.191-192, недостаткам которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ для приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, реализованный в устройстве, описанном в монографии В.И. Борисова и др. "Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты". Москва, Радио и связь, 2000 г. , стр.24, рис.1.7б, принятый за прототип.

Структурная схема устройства, в котором реализован способ-прототип, представлена на фиг.1, где обозначено: 1, 3 - первый и второй полосовые фильтры; 2 - перемножитель (смеситель); 4 - демодулятор; 5 - генератор псевдослучайного кода; 6 - перестраиваемый синтезатор частот.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первый полосовой фильтр 1, первый сигнальный вход которого является входом устройства, перемножитель 2, второй полосовой фильтр 3 и демодулятор 4, выход которого является выходом устройства, а также генератор псевдослучайного кода, n выходов которого соединены с управляющими n входами перестраиваемого синтезатора частот 6, выход которого соединен с вторым опорным входом первого полосового фильтра 1.

Устройство, реализующее способ-прототип, работает следующим образом.

На вход устройства поступает входная смесь, содержащая сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, представляющий собой последовательность из N радиоимпульсов длительноcтью τ_o, модулированную информацией несущие частоты которых меняются по заданному псевдослучайному коду (программе перестройки), а также узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала.

Входная смесь поступает на вход блока 1, где осуществляется ее фильтрация в полосе частот, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. С выхода блока 1 входная смесь поступает на вход блока 2, на второй опорный вход которого поступает опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, формируемый блоком 6, на управляющие n входы которого подается псевдослучайный код с n выходов блока 5, определяющий закон перестройки частоты блока 6. В результате перемножения входного сигнала с синхронным с ним опорным сигналом осуществляется свертка входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты на промежуточную частоту, которая фильтруется блоком 3 в полосе пропускания, согласованной с длительностью , и демодулируетcя в блоке 4, с выхода которого подается на выход устройства.

Узкополосные помехи за счет перемножения с перестраиваемым по частоте опорным сигналом превращаются на выходе блока 2 в радиоимпульсы длительностью τ_o, которые могут отличаться от радиоимпульсов полезного сигнала только амплитудой. Радиоимпульсы, сформировавшиеся в блоке 2 за счет воздействия узкополосных помех, совпадающих по частоте с радиоимпульсами сигнала, фильтруются блоком 3 и демодулируются блоком 4, при этом их влияние сводится к искажению принимаемой информации.

Способ-прототип, реализованный в устройстве, представленном на фиг.1, основан на фильтрации входной смеси, содержащей сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и узкополосные помехи, совпадающие по частоте с частотами сигнала в полосе частот Δf, равной полосе частот, занимаемой сигналом, с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, перемножении результата фильтрации с синхронным опорным сигналом, представляющим собой опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, с последующей фильтрацией результата перемножения в полосе частот, согласованной с длительностью τ_o, равной длительности излучения сигнала на каждой из его N частот, и его демодуляции.

Способ-прототип заключается в следующей последовательности действий над входной смесью. Входную смесь, содержащую сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, представляющей собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, несущие частоты которых меняются по псевдослучайной программе (коду), и узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала, фильтруют в полосе частот Δf, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Результат фильтрации перемножают с синхронным опорным сигналом, представляющим собой сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, частоты которого отличаются от частот входного сигнала на постоянную величину Δf_пр, равной промежуточной частоте, используемой при приеме. Результат перемножения, представляющий собой свертку входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты на промежуточную радиостанцию, частоту, равную Δf_пр, фильтруют в полосе частот ΔF, согласованной с длительностью излучения каждой из N частот программы перестройки τ_o, равной времени стояния опорного сигнала на каждой из N частот. Отфильтрованный в полосе частот сигнал на промежуточной частоте демодулируют.

Недостатком способа-прототипа является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Для устранения указанного недостатка в способ приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, основанный на фильтрации входной смеси в полосе частот Δf, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, перемножении результата фильтрации с синхронным опорным сигналом с последующей фильтрацией результата перемножения в полосе частот ΔF, согласованной с длительностью изменения сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты τ_o на каждой из N его частот программы перестройки, и его демодуляции, после фильтрации входной смеси в полосе частот Δf из нее вычитают оценку узкополосных помех, для формирований которой результат фильтрации перемножают с синхронным опорным сигналом, результат перемножения фильтруют в полосе частот ΔF, в выделенной на разностной частоте последовательности из N радиоимпульсов длительностью τ_o бланкируют импульсы, амплитуды которых превышают пороговое значение. После чего последовательность радиоимпульсов перемежают с тем же синхронным опорным сигналом. Результат перемножения фильтруют в полосе частот Δf на суммарной частоте, полученную оценку сигнала вычитают из входной смеси, результат вычитания ограничивают, после чего осуществляют автоматическую перестройку амплитуды и фазы сформированной оценки помех.

Предлагаемый способ основан на следующей последовательности действий над сигналом.

Входную смесь, содержащую полезный сигнал, представляющий собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, несущие частоты которых изменяются в соответствии с заданной псевдослучайной программой перестройки (кодом), и узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала, фильтруют в полосе частот Δf, занимаемой сигналом.

Из отфильтрованной смеси вычитают оценку узкополосных помех, которую формируют следующим образом.

Отфильтрованную входную смесь перемножают с синхронным опорным сигналом. Результат перемножения фильтруют в полосе ΔF, согласованной с длительностью τ_o. Из выделенной на промежуточной (разностной) частоте последовательности из N радиоимпульсов с длительностью τ_o бланкируют (режектируют) импульсы, амплитуды которых превышают допустимое (пороговое) значение, за счет чего из входной смеси вырезают (за счет запирают приемника на время τ_o) импульсы, обусловленные действием узкополосных помех.

Последовательность радиоимпульсов, из которой исключены импульсы, обусловленные воздействием узкополосных помех, перемножают с тем же синхронным опорным сигналом.

Результат перемножения фильтруют в полосе частот Δf на промежуточной (суммарной) частоте.

Сформированную за счет перечисленной последовательности действий над входной смесью оценку сигнала вычитают из отфильтрованной в полосе Δf входной смеси, за счет чего нормируют по уровню за счет ограничения, после чего вычитают ее из отфильтрованной в полосе Δf входной смеси, обеспечивая автоматическую регулировку амплитуды и фазы оценок узкополосных помех с целью обеспечения максимальной компенсации ее при вычитании.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1, где обозначено: 1, 3, 8, 11 - первый, второй, третий и четвертый полосовые фильтры; 2, 7, 10 - первый, второй и третий перемножители (смесители); 4 - демодулятор; 5 - генератор псевдослучайного кода;
6 - перестраиваемый синтезатор частот;
9 - блок бланкирования (режекции) импульсных помех;
12 - аттенюатор,
13, 16 - первый и второй вычитатели;
14 - ограничитель;
15 - синхронно-фазовый фильтр;
17, 18, 19 и 20 - первый, второй, третий и четвертый элементы задержки.

Устройство, представленное на фиг.2, содержит первый полосовой фильтр 1, первый сигнальный вход которого является входом устройства, содержит последовательно соединенные второй перемножитель 7, третий полосовой фильтр 8, блок бланкирования (режекции) импульсных помех 9, третий перемножитель 10, четвертый полосовой фильтр 11 и аттенюатор 12, выход которого присоединен к второму опорному входу первого вычитателя 13, содержит генератор псевдослучайного кода 5, n выходов которого соединены с n управляющими входами перестраиваемого синтезатора частот 6, выход которого соединен с вторым опорным входом второго перемножителя 7 и с входом третьего элемента задержки 19, выход которого соединен с вторым опорным входом третьего перемножителя 10 и с входом четвертого элемента задержки 20, выход которого соединен с вторым опорным входом первого перемножителя 2, последовательно соединенные первый элемент задержки 17, первый вычитатель 13 и ограничитель 14, выход которого соединен с вторым опорным входом синхронно-фазового фильтра 15, первый сигнальный вход которого соединен с выходом второго элемента задержки 18 и с первым входом второго вычитателя 16, выход которого соединен с последовательно соединенными первым перемножителем 2, вторым полосовым фильтром 3 и демодулятором 4, выход которого является выходом устройства, при этом выход первого полосового фильтра 1 соединен с первым сигнальным входом второго перемножителя 7 и с входами первого 17 и второго 18 элементов задержки, кроме того, выход синхронно-фазового фильтра 15 присоединен к второму входу вычитателя 16.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

На вход устройства поступает входная смесь, содержащая сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, представляющей собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, модулированных информацией, несущие частоты которых меняются по заданному псевдослучайному коду (программе перестройки), а также узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами сигнала.

Входная смесь поступает на вход блока 1, где осуществляется ее фильтрация в полосе частот, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. С выхода блока 1 входная смесь поступает на первый сигнальный вход блока 7, на второй опорный вход которого подается опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, синхронный с входным сигналом, формируемый блоком 6. В блоке 7 осуществляется перемножение входной смеси с опорным сигналом.

Результат перемножения (смешивания) входного и опорного сигналов представляет собой последовательность из N радиоимпульсов длительностью τ_o, которые на промежуточной (разностной) частоте фильтруются блоком 8. При этом полоса пропускания блока 8 ΔF согласована с длительностью В то же время узкополосные помехи, частоты которых совпадают с частотами входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты на выходе блока 7 за счет перемножения с опорным сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, также превращаются в радиоимпульсы длительностью τ_o, которые также фильтруются блоком 8. Амплитуды радиоимпульсов длительностью τ_o, образовавшихся из узкополосных помех, на выходе блока 8 значительно превышают амплитуду радиоимпульсов полезного сигнала. С выхода блока 8 радиоимпульсы сигнала и радиоимпульсы, образовавшиеся из узкополосных помех, поступают на блок 9, где осуществляется бланкирование (режекция) радиоимпульсов, амплитуды которых значительно превышают ожидаемый уровень полезного сигнала. Бланкирование (режекция) осуществляется за счет запирания тракта на время, в течение которого напряжение на входе блока 9 превышает пороговое значение.

С выхода блока 9 последовательность радиоимпульсов, из которой исключены радиоимпульсы, обусловленные воздействием мощных узкополосных помех, подаются на первый сигнальный вход блока 10, на второй опорный вход которого поступает через блок 19 опорный сигнал, формируемый блоком 6. Программа перестройки по частоте блока 6 определяется кодовой последовательностью, формируемой блоком 5, которая подается в параллельном коде с n выходов блока 5 на n управляющие входы блока 6.

Результат перемножения (смешивания) радиоимпульсов входного сигнала с опорным сигналом с выхода блока 10 подается на вход блока 11, где фильтруется на суммарной частоте в блоке 11, полоса пропускания которого равна полосе частот, занимаемой входным сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. На выходе блока 11 выделяется оценка сигнала - восстановленный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, из которого исключены радиоимпульсы, пораженные мощными узкополосными помехами. Оценка сигнала с выхода блока 11 через блок 12 подается на второй вход блока 13, где компенсирует сигнал во входной смеси, поступающей на первый вход блока 13 с выхода блока 1 через блок 17. Величина задержки блока 17 подбирается в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалось выравнивание по времени приходы сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и его оценки на входах блока 13.

Коэффициент передачи блока 12 подбирается в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалось выравнивание амплитуд входного сигнала и его оценки с целью обеспечения эффективной компенсации сигнала на выходе блока 13.

За счет вычитания в блоке 13 из входной смеси оценки сигнала на его выходе формируется оценка узкополосных помех, которая через блоки 14 и 15 подается на второй вход блока 16, на первый вход которого через блоки 1 и 18 подается входная смесь. Одновременно входная смесь с выхода блока 18 подается на первый сигнальный вход блока 15. В блоке 14 за счет ограничения осуществляется нормирование уровней оценок узкополосных помех, подаваемых на второй опорный вход блока 15, что необходимо для обеспечения постоянства его коэффициента передачи при изменении уровней узкополосных помех на входе устройства.

Одновременно за счет ограничения в блоке 14 осуществляется подавление узкополосными помехами (выделенными на выходе блока 13) нескомпенсированных в блоке 13 радиоимпульсов сигнала, соответствующих тем радиоимпульсам сигнала, которые были отрежектированы (за счет бланкирования) в блоке 9 при формировании оценки сигнала.

То есть на второй опорный вход блока 15 подается нормированная по уровню оценка узкополосных помех, а на первый сигнальный его вход подается входная смесь. На выход блока 15 проходят только узкополосные помехи, так как только они подаются на его опорный вход, при этом фазы и амплитуды их совпадают с фазами и амплитудами соответствующих помех в входной смеси, подаваемых на его первый сигнальный вход. То есть блок 15 обеспечивает автоматическую подстройку амплитуд и фаз оценки помех под амплитуды и фазы соответствующих помех в входной смеси.

С выхода блока 16 сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, очищенный от узкополосных помех, подается на сигнальный вход блока 2, на опорный вход которого подается опорный сигнал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты от блока 6 через последовательно соединенные блоки 19 и 20. В блоке 2 за счет перемножения (смешивания) входного и опорного сигналов осуществляется свертка входного сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты в последовательность радиоимпульсов, которая на промежуточной частоте фильтруется блоком 3 и демодулируется блоком 4, с выхода которого подается на выход устройства.

Блок 15 может быть выполнен так, как это представлено в монографии Свистова В. М. "Радиолокационные сигналы и их обработка", Москва, Сов. радио, 1977 г., стр.123.

Блок 17 обеспечивает выравнивание по времени приход сигнала и его оценки на входах блока 13.

Блок 18 обеспечивает выравнивание по времени прихода узкополосных помех и их оценки на входах блока 16.

Блоки 19 и 20 обеспечивают синхронность входного и опорного сигналов на входах блоков 7 и 2 соответственно.

Величины задержек блоков 18, 17, 19, 20 подбираются в процессе настройки устройства.

Блок 7 может быть выполнен так, как это указано в монографии "Системы подвижной радиосвязи" под редакцией И.М. Пышкина, Москва, Радио и связь, 1986 г., стр.190, рис.4.34.

Способ-прототип обладает низкой помехоустойчивостью к узкополосным помехам, так как появление узкополосных помех, совпадающих по частоте с частотами сигнала, приводит к снижению принимаемой информации.

Заявляемый способ основан на формировании оценки узкополосных помех, с использованием которых осуществляется их компенсации, за счет чего обеспечивается их подавление на входе смесителя 2 с перестраиваемым по частоте опорным сигналом без потери мощности сигнала.

Таким образом, при использовании заявляемого способа информационные символы, передаваемые на частотах, пораженных узкополосными помехами, не искажаются, за счет чего обеспечивается его более высокая степень помехоустойчивости к узкополосным помехам, чем у способа-прототипа.

Формула изобретения

Способ приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, основанный на фильтрации входной смеси в полосе частот Δf, занимаемой сигналом с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, перемножении результата фильтрации с синхронным опорным сигналом с последующей фильтрацией результата перемножения в полосе частот ΔF, согласованной с длительностью излучения сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты τ₀ на каждой из N его частот программы перестройки, и его демодуляции, отличающийся тем, что после фильтрации входной смеси в полосе частот Δf из нее вычитают оценку узкополосных помех, для формирования которой результат фильтрации перемножают с синхронным опорным сигналом, результат перемножения фильтруют в полосе частот ΔF, в выделенной на разностной частоте последовательности из N радиоимпульсов длительностью τ₀ бланкируют импульсы, амплитуды которых превышают пороговое значение, после чего последовательность радиоимпульсов перемножают с тем же синхронным опорным сигналом, результат перемножения фильтруют в полосе частот Δf на суммарной частоте, полученную оценку сигнала вычитают из входной смеси, результат вычитания ограничивают, после чего осуществляют автоматическую перестройку амплитуды и фазы сформированной оценки помех.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2