Узкополосное радиоприемное устройство

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах. Достигаемый технический результат - повышение степени подавления помех, в том числе при использовании частотно-модулированных сигналов. Узкополосное радиоприемное устройство содержит смеситель, усилитель промежуточной частоты, гетеродин, n идентичных параллельно соединенных цепей, каждая из которых содержит узкополосный фильтр, амплитудный детектор, интегратор и электронный ключ, блок управления, (n+1)-й интегратор и дифференциальный усилитель. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах.

Известны устройства подавления узкополосных помех, описанные в а.с. №1688416 Н04В 1/10, а также в патентах РФ №2034403 Н04В 1/10, №2204203 Н04В 1/10, недостатком которых является невысокая степень подавления узкополосных помех.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является система автоподстройки частоты (АПЧ), описанная в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И.Борисов, В.М.Зинчук, А.Е.Лимарев, Н.П.Мухин./ Под ред. В.И.Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр.200, 201», принятая за прототип.

Структурная схема устройства прототипа приведена на фиг.1, где обозначено

1 - смеситель;

2 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

3 - гетеродин;

11 - частотный детектор (ЧД);

12 - усилитель;

13 - фильтр нижних частот (ФНЧ);

14 - управляющий элемент.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные смеситель 1, усилитель промежуточной частоты 2, частотный детектор 11, усилитель 12, фильтр нижних частот 13, управляющий элемент 14 и гетеродин 3, выход которого соединен со вторым входом смесителя 1, вход смесителя 1 является входом устройства, выход усилителя промежуточной частоты 2 является выходом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Напряжение промежуточной частоты усиливается в УПЧ 2 и подается на частотный детектор 11, переходная частота которого равна номинальному значению промежуточной частоты. Частотный детектор 11 вырабатывает напряжение, пропорциональное отклонению частоты колебаний смесителя 1 от переходной частоты частотного детектора 11. Это напряжение усиливается усилителем 12, фильтруется ФНЧ 13, определяющим инерционные свойства системы АПЧ и обеспечивающим ее устойчивость. Выходное напряжение ФНЧ 13 является регулирующим напряжением, которое воздействует на управляющий элемент 14 и изменяет частоту колебаний гетеродина 3 таким образом, что значение частоты колебаний смесителя 1 приближается к значению переходной частоты частотного детектора 11.

Недостатком устройства-прототипа является низкая степень подавления помех, в том числе при использовании частотно-модулированных (ЧМ) сигналов.

Для устранения указанного недостатка в узкополосное радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход которого является входом устройства, согласно изобретению введены n идентичных параллельно соединенных цепей, каждая из которых состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра, амплитудного детектора, интегратора и электронного ключа, причем выходы n электронных ключей соединены с входом блока управления, (n+1)-й выход которого через (n+1)-й интегратор соединен с входом дифференцирующего усилителя, выход которого является выходом устройства, кроме того, вторые входы n электронных ключей подсоединены к соответствующим выходам блока управления, при этом выход УПЧ соединен с входами узкополосных фильтров.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено

1 - смеситель;

2 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

3 - гетеродин;

4.1-4.n - с первого по n-й узкополосные фильтры;

5.1-5.n - с первого по n-й амплитудные детекторы;

6.1-6.n. - с первого по n-й интеграторы;

7.1-7.n - с первого по n-й электронные ключи;

8 - блок управления;

9 - (n+1)-й интегратор;

10 - дифференцирующий усилитель.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные смеситель 1 и УПЧ 2, выход которого соединен с входами n параллельно соединенных цепей, каждая из которых состоит из последовательно включенных соответствующих узкополосного фильтра 4.1-4.n, амплитудного детектора 5.1-5.n, интегратора 6.1-6.n и электронного ключа 7.1-7.n. При этом выходы электронных ключей 7.1-7.n соединены с входом блока управления 8, (n+1)-й выход которого через (n+1)-й интегратор 9 соединен с входом дифференцирующего усилителя 10, выход которого является выходом устройства. Кроме того, вторые входы электронных ключей 7.1-7.n подключены к соответствующим выходам блока управления 8. Выход гетеродина 3 соединен со вторым входом смесителя 1, вход которого является входом устройства.

Блок управления 8 может быть выполнен, например, по схеме, представленной на фиг.3, где обозначено

8.1 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);

8.2 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);

8.3 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).

Блок управления 8 содержит последовательно соединенные АЦП 8.1, ПЛИС 8.2 и ЦАП 8.3, причем входом блока управления 8 является вход АЦП 8.1, выходы ПЛИС 8.2 с первого по n-й являются соответствующими выходами блока управления 8, (n+1)-й выход ПЛИС 8.2 соединен с входом ЦАП 8.3, выход которого является (n+1)-м выходом блока управления 8.

Предлагаемое устройство для случая использования частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.

Предлагаемое устройство для случая использования частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.

В начальный момент времени напряжения с узкополосных фильтров 4.1-4.n поочередно подаются на АЦП 8.1 через электронные ключи 7.1-7.n, которые открываются сигналами, поступающими с ПЛИС 8.2. Управляющие сигналы с ПЛИС 8.2 поступают на электронные ключи 7.1-7.n со скоростью, обеспечивающей считывание информации для максимальной скорости перестройки ЧМ-сигнала.

Сигналы, преобразованные в цифровую форму, с выхода АЦП 8.1 поступают на вход ПЛИС 8.2, где начинается их обработка в тот момент, когда прекращает увеличиваться или начинает уменьшаться амплитуда сигнала на выходе узкополосного фильтра 4, у которого амплитуда сигнала по сравнению с амплитудами сигналов на выходах других узкополосных фильтров 4 была максимальной.

Обработка сигналов осуществляется по следующему алгоритму.

Пусть на предыдущем шаге процесса значение номера узкополосного фильтра 4, с выхода которого сигнал подавался на АЦП 8.1, равно 4.i.

На текущем шаге процесса сравниваются амплитуды сигналов, поступающих с выходов электронных ключей 7.i-1, 7.i, 7.i+1.

На текущем шаге процесса сравниваются амплитуды сигналов, поступающих с выходов электронных ключей 7.i-1, 7.i, 7.i+1.

В том случае, если амплитуда напряжения на выходе электронного ключа 7.i+1 превысит амплитуду напряжения на выходе электронного ключа 7.i, то сигнал с выхода электронного ключа 7.i+1 подается на вход (n+1)-го интегратора 9 со знаком плюс. Если амплитуда напряжения на выходе электронного ключа 7.i-1 превысит амплитуду напряжения, поступившего на предыдущем шаге на выход электронного ключа 7.i, то напряжение с выхода электронного ключа 7.i-1 подается на вход (n+1)-го интегратора 9 со знаком минус.

В результате на выходе (n+1)-го интегратора 9 формируется напряжение, амплитуда которого пропорциональна изменению частоты сигнала.

На выходе дифференцирующего усилителя 10 формируется сигнал, пропорциональный производной от амплитуды напряжения, поступающего с выхода (n+1)-го интегратора 9.

Например, в случае линейного изменения частоты сигнала на выходе (n+1)-го интегратора 9 формируется напряжение, амплитуда которого возрастает линейно, на выходе дифференцирующего усилителя 10 формируется сигнал постоянного уровня, амплитуда которого пропорциональна скорости изменения амплитуды сигнала, который формируется на выходе (n+1)-го интегратора 9. То есть, в этом случае на выходе дифференцирующего усилителя 10 формируется сигнал такой же, как в случае использования обычной схемы обработки частотно-модулированных сигналов, то есть схем, в которых используется частотное детектирование.

Таким образом, по сравнению с прототипом для случая использования частотно-модулированных сигналов предлагаемое устройство обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум на выходе устройства во столько раз, во сколько раз увеличивается значение отношения полосы сигнала к полосе узкополосного фильтра 4. Так, например, для значения полосы сигнала 25 кГц и для значения полосы узкополосного фильтра 4-5 кГц улучшение отношения сигнал/шум в приемнике составит 5. Это равносильно увеличению дальности работы радиостанции в 5 раз или эквивалентно увеличению мощности передатчика в 25 раз, если считать, что снижение уровня сигнала пропорционально квадрату дальности связи.

Узкополосное радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что введены n идентичных параллельно соединенных цепей, каждая из которых состоит из последовательно включенных соответствующих узкополосного фильтра, амплитудного детектора, интегратора и электронного ключа, причем выходы n электронных ключей соединены с входом блока управления, (n+1)-й выход которого через (n+1)-й интегратор соединен с входом дифференцирующего усилителя, выход которого является выходом устройства, кроме того, вторые входы n электронных ключей подсоединены к соответствующим выходам блока управления, при этом выход УПЧ соединен с входами узкополосных фильтров.