УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ППРЧ СИГНАЛА С ВЫСОКОЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬЮ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

Полезная модель относится к области цифровой фильтрации двоичных последовательностей и предназначена для цифровой обработки широкополосных сигналов (ШПС) с программируемым переключением рабочих частот (ППРЧ) в аппаратуре управления различного назначения.
При передаче информации в условиях радиопротиводействия для повышения помехозащищенности канала связи используются сигналы с программируемым переключением рабочих частот. Снижение эффективности радиоэлектронного противодействия достигается путем передачи информации на разных частотах, переключаемых по неизвестному для противника алгоритму.
Качественная обработка ППРЧ сигнала при известной последовательности переключения частот предполагает, кроме согласованной фильтрации, наличие синхронизатора для поиска во времени начала прихода сигнала.
При случайном характере переключения частот для приема сигнала необходимо обеспечить синхронизацию работы приемника как во времени, так и по частоте. Этот процесс является достаточно трудоемким, продолжительным во времени, что неприемлемо для радиоэлектронных средств, работающих с короткими сигналами.
Недостатками обработки ППРЧ сигналов с использованием различных схем синхронизации является или большая длительность процесса вхождения в синхронизм при пошаговом алгоритме работы одноканального синхронизатора, или сложность технической реализации многоканального синхронизатора с параллельным поиском начала сигнала при большой базе.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство обработки М-ичного ЧМ сигнала с кодированием и разнесением символов по частоте, включающее перемножитель сигналов (ПМ), первый вход которого является входом устройства, второй вход перемножителя сигналов соединен с выходом синтезатора частот (СЧ), вход синтезатора частот соединен с выходом генератора псевдослучайного кода (ГПСК), выход перемножителя сигналов (ПМ) соединен со входами k - каналов, в каждом из которых выход перемножителя сигналов (ПМ) соединен со входом полосового фильтра (ПФ), выход полосового фильтра соединен со входом квадратичного детектора (КД), выход квадратичного детектора соединен со входом интегратора (ИНТ), выход интегратора соединен с первым входом ключа (КЛ), на второй вход ключа подается сигнал «Выборка», выход ключа соединен с соответствующим входом k - входовой схемы выбора максимума (СВМ), выход схемы выбора максимума соединен со входом схемы сложения разнесенных символов (СРС), выход схемы сложения разнесенных символов соединен со входом М-ично-двоичного преобразователя (МДП), выход М-ично-двоичного преобразователя соединен со входом декодера (ДК), выход которого является выходом устройства (Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. и др. «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты» - М.: «Радио и связь», 2000. - 384 с.).
Наиболее существенным недостатком данного устройства является необходимость предварительной синхронизации принимаемого ППРЧ сигнала с работой генератора псевдослучайного кода и снижение помехоустойчивости устройства из-за принятия решения в каналах по одному элементу, что характеризуется частичным использованием энергии сигнала на всех коммутируемых частотах.
Техническим результатом полезной модели является обработка ППРЧ сигналов без предварительной синхронизации при повышении помехоустойчивости устройства.
Данный технический результат достигается тем, что в устройство обработки М-ичного ЧМ сигнала с кодированием и разнесением символов по частоте вместо генератора псевдослучайного кода (ГПСК) и синтезатора частот (СЧ) вводится опорный генератор (ОГ), выход которого соединен со вторым входом перемножителя (ПМ), вместо схем выбора максимума (СВМ), сложения разнесенных символов (СРС), М-ично-двоичнного преобразователя и декодера вводятся сдвигающие регистры (РГ) по количеству k каналов, схема коммутации каналов (КК), первые входы которой соединены с выходами сдвигающих регистров, вторые входа соединены с k выходами схемы источника номера подключения выходов регистра каналов (НВР), выходы схемы коммутации каналов соединены с k входами сумматора (СУМ), выход сумматора соединен со входом порогового устройства (ГТУ), выход которого является выходом устройства.
На фиг.1 представлена схема устройства обработки ППРЧ сигнала с высокой помехоустойчивостью без предварительной синхронизации, содержащее перемножитель сигналов 1, опорный генератор 2, в каждом из k - каналов полосовой фильтр 3, квадратичный детектор 4, интегратор 5, ключ 6, сдвигающий n-разрядный регистр 7, k - входную схему коммутации каналов 8, k - выходной источник номера подключения выходов регистра 9, m входной сумматор 10, пороговое устройство 11.
Устройство обработки ППРЧ сигнала с высокой помехоустойчивостью без предварительной синхронизации работает следующим образом. Информационные элементы ППРЧ сигнала поступают на первый вход перемножителя сигналов 1. На второй вход перемножителя сигналов подаются сигнал с опорного генератора 2, Разность частот входного ППРЧ сигнала и опорного колебания обеспечивает попадание сигнала с выхода перемножителя сигналов в полосу пропускания одного из k канальных полосовых фильтров 3. Сигнал с выхода полосового фильтра, согласованного с длительностью информационного элемента, проходит через квадратичный детектор 4, интегратор 5 и сформированный видеосигнал подвергается стробированию с использованием ключа 6 по сигналу «Выборка». Отсчеты сигнала поступают на вход регистра сдвига 7 с количеством разрядов n=q×m, где q - количество отсчетов на информационный элемент, m - количество информационных элементов в кодовой комбинации. С m выходов регистра (с шагом q) сигналы поступают на первые входы схемы коммутации каналов 8, на вторые входы поступают сигналы от источника номера подключения выходов регистра каналов 9.
На Фиг.2 показана схемная реализация источника номера подключения выходов регистра каналов и схемы коммутации каналов применительно к 1 каналу, схемы для остальных каналов аналогичны, m-выходов сдвигающего регистра первого канала (РГ 1 кан) соединены с первыми m-входами ключей (КЛ 1 - КЛ m). Вторые m-входов ключей соединены с m-выходами регистра номера подключаемого выхода (РГ ном. вых. 1 кан.) сдвигающего регистра (РГ 1 кан.). В регистр номера подключаемого выхода (РГ ном. вых. 1 кан.) предварительно параллельным кодом заносится кодовая комбинация, определяющая наличие «1» только на одном их выходов регистра (для варианта на Фиг.2 это второй выход регистра). Наличие этой «1» откроет только ключ КЛ2, что определяет прохождение на выход сигнала со второго выхода сдвигающего регистра (РГ 1 кан.). Выходы всех ключей объединяются схемой ИЛИ. Для выбора другого номера коммутируемого выхода сдвигающего регистра (РГ 1 кан.) достаточно изменить кодовую комбинацию в регистре (РГ ном. вых. 1 кан.) с «1» на другом выходе. Совокупность ключей (КЛ) и схема ИЛИ составляют часть схемы коммутации применительно к первому каналу. Сигнал с выхода схемы ИЛИ поступает на вход сумматора 10.
На Фиг.1 с выхода источника номера подключения выходов регистра каналов условно показано только по одному выходу для коммутации в каждом канале, что соответствует только выходу регистра (РГ ном. вых. 1 кан.) с высоким уровнем «1» и коммутируемому выходу 2 сдвигающего регистра (РГ 1 кан.). С m выходов схемы коммутации каналов сигналы одновременно поступают на m входов сумматора 10 и с его выхода на пороговое устройство 11. При равенстве количества каналов k и количества информационных символов ППРЧ сигнала количество выходов схемы коммутации каналов и входов сумматора m=k. При m>k, будет осуществляться повторная коммутация каналов и схемой коммутации каналов будет коммутироваться более одного выхода регистра сдвига, поэтому общее количество выходов схемы коммутации каналов будет m>k.
В итоге, схема коммутации каналов 8 с учетом программируемых задержек в регистрах сдвига 7 обеспечивает одновременное появление информационных символов на всех m выходах, то есть использование энергии всей m-разрядной кодовой комбинации при принятии решения, что определяет более высокую помехоустойчивость данного устройства.
Проверка наличия ППРЧ сигнала по каждому из q отсчетов обеспечивает поиск наибольшего отношения сигнал/шум, соответствующего окончанию информационного элемента на выходе согласованного полосового фильтра в канале.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает прием ППРЧ сигнала без предварительной синхронизации и обладает высокой помехоустойчивостью за счет использования при обработке сигнала его полной энергии.
Источники информации:
Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. и др. «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты» - M.: «Радио и связь», 2000. - 384 с.