Устройство обработки фазоманипулированного сигнала с дискретной подстройкой фазы в исполнительном приборе радиолинии управления

Полезная модель относится к области систем передачи информации по радиоканалу и может быть использована при построении исполнительных приборов (ИП) радиолиний управления (РЛУ), работающих с фазоманипулированными сигналами.
Известны радиолинии, обеспечивающие передачу телеметрической, связной, командной и др. информации при использовании различных видов модуляции и кодирования [1]. Известны также комплект быстроразвертываемых технических средств физической защиты БСФЗ-04.10 и автоматизированный комплекс разведывательно-сигнализационных средств АКРСС [2, 3], основным недостатком которых является работа на частотах около 400 МГц, что связано с большим поглощением сигналов подстилающей поверхностью на радиотрассе, а также при распространении радиоволн вглубь грунта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа радиоэлектронное средство РПЗ-8 для подрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) и инженерных боеприпасов (ИБП), имитации огня артиллерии и ударов авиации в ходе учений войск. Это средство работает в коротковолновом (КВ) диапазоне частот и отличается меньшими потерями энергии сигнала при распространении радиоволн вдоль поверхности земли и в грунте [4].
1
2
1
2
1
1
1
2
2
2
1
3
3
Устройство обработки сигнала в РПЗ-8 содержит тракт обработки частотно-манипулированного (ЧМн) сигнала, в котором ЧМн сигнал поступает на входы двух согласованных фильтров СФ и СФ, настроенных на частоты f и f, с выхода СФ сигналы поступают на последовательно соединенные схемы возведения в квадрат КВ и интегратор ИНТ, а с выхода СФ, соответственно, на схемы возведения в квадрат КВ, интегратор ИНТ и инвертор ИНВ, с выходов интегратора ИНТ и инвертора ИНВ сигналы поступают на сумматор СМ, выход которого соединен с амплитудным ограничителем ОГР, выход ОГР соединен с входом оперативного запоминающего устройства ОЗУ, выход ОЗУ соединен с входом схемы сравнения СС, на второй вход СС поступает сигнал с выхода блока хранения кодов команд БХКК, с выхода схемы сравнения СС сигнал подается на вход интегратора ИНТ, выход ИНТ соединен с входом порогового устройства ПУ, выход ПУ является выходом устройства обработки сигнала [4].
1
2
Наиболее существенным недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, что определяется наличием нелинейных устройств (схем возведения в квадрат КВ, КВ) в тракте обработки ЧМн сигнала, где происходит подавления слабого сигнала помехой.
Техническим результатом полезной модели является существенное (практически в два раза) повышение помехоустойчивости РЛУ. Актуальность повышения помехоустойчивости РЛУ определяется сложной радиопомеховой обстановкой в КВ диапазоне, а также необходимостью обеспечения высокой вероятности правильного приема команды управления (КУ) исполнительным прибором РЛУ на месте установки.
1,
2
1
2
1
2
Данный технический результат достигается тем, что в состав устройства обработки сигнала РПЗ-8 вместо тракта обработки ЧМн сигнала (СФ СФ, КВ, КВ, ИНТ, ИНТ, ИНВ) для обработки фазоманипулированного (ФМн) сигнала вводятся аналого-цифровой преобразователь АЦП, цифровой согласованный фильтр ЦСФ, сдвиговый регистр РГ, опорный генератор ОГ и перемножитель сигналов ПМ.
На фиг. 1 представлена схема устройства обработки фазоманипулированного сигнала с дискретной подстройкой фазы в исполнительном приборе радиолинии управления, содержащая аналого-цифровой преобразователь 1, цифровой согласованный фильтр 2, сдвиговый регистр 3, опорный генератор 4, перемножитель сигналов 5, сумматор 6, амплитудный ограничитель 7, оперативное запоминающее устройство 8, блок хранения кодов команд 9, схему сравнения 10, интегратор 11 и пороговое устройство 12.
c
э
зп
c
сч1
зп
г
сч1
Устройство обработки фазоманипулированного сигнала с дискретной подстройкой фазы в исполнительном приборе радиолинии управления работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал на промежуточной частоте f поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1, где формируются отсчеты сигнала с дискретностью, например, 16 отсчетов на период. Цифровой согласованный фильтр 2 согласован со спектром входного сигнала, длительностью Т. Отсчеты сигнала с выхода цифрового согласованного фильтра 2 с частотой f=16f записываются в сдвиговый регистр 3 емкостью на 16 отсчетов. Между тактами записи отсчетов сигнала в сдвиговый регистр 3 с частотой f=16f осуществляется считывание информации из сдвигового регистра 3, которая поступает на вход перемножителя сигналов 5. На второй вход перемножителя сигналов 5 подается сигнал с выхода опорного генератора 4 с частотой считывания f=f, то есть период сигнала опорного генератора 4 будет перемножен в перемножителе сигналов 5 с 16-ю отсчетами из сдвигового регистра 3 в режиме считывания информации. Результаты перемножения 16-и отсчетов входного сигнала с сигналом опорного генератора суммируются в сумматоре 6, результат ограничивается (0 - при отрицательной сумме, 1 - при положительной сумме) в амплитудном ограничителе 7 и записывается в оперативное запоминающее устройство 8.
э
После сдвига информации в сдвиговом регистре 3 на один разряд считывание отсчетов сигнала, перемножение, суммирование, ограничение и запись результата в очередную ячейку оперативного запоминающего устройства 8 повторяются. Через 16 тактов сдвига информации в сдвиговом регистре 3 в 16-и ячейках ОЗУ 8 (по ячейке в каждой строке) будет записана информация, характеризующая результаты перемножения входного сигнала с опорным колебанием при дискретном сдвиге фазы входного сигнала на 1/16 периода. Если на элемент сигнала длительностью Т приходится k периодов, а команда управления состоит из n элементов, то требуемая емкость ОЗУ определяется как 16 x k x n бит (16 строк по k x n ячеек). На каждом такте сдвига информации в регистре сдвига 3 необходимо выполнить считывание информации из n ячеек строки ОЗУ 8, взятых равномерно через k элементов, что будет соответствовать принимаемой кодовой комбинации (КК). Считанная КК сравнивается в схеме сравнения 10 с эталонным кодом блока хранения кодов команд 9. Таким образом, за 16 тактов смены информации в регистре сдвига 3 из ОЗУ 8 будет считана информация из 16 строк по n элементов, что соответствует сдвигам входного сигнала на один период с дискретностью 1/16 периода. Результат сравнения каждого разряда команды управления накапливается в интеграторе 11, и после сравнения всех n бит результат поступает на вход порогового устройства 12. При превышении установленного порога принимается решение о приеме ожидаемой команды управления.
зп
c
max
На каждом такте сдвига информации в сдвиговом регистре 3 выполняются операция записи в ОЗУ 8 и параллельное считывание n элементов из ОЗУ. Таким образом, требуемое быстродействие устройства будет определяться тактовой частотой n⋅f. Например, при f=10 кГц, n=64 элемента и дискретной подстройке фазы через 1/16 периода сигнала максимальная тактовая частота будет составлять f=10,24 МГц.
Изменение уровня сигнала на выходе сумматора 6 в зависимости от стабильности частоты обрабатываемого сигнала Δω и количества дискретных подстроек за период сигнала описывается выражением
где
э
n - количество элементов (разрядов) длительностью Т в блоке команды управления;
p
ξ - случайное число с равномерным распределением (0, 1);
ϕ
ϕ
K- количество дискретных подстроек по фазе за период сигнала (K=16).
Таким образом, устройство обработки фазоманипулированного сигнала с дискретной подстройкой фазы в исполнительном приборе радиолинии управления позволяет существенно, практически в два раза, повысить помехоустойчивость радиолинии управления по сравнению с РЛУ, работающей с ЧМн сигналом.
Литература.
1. Тепляков Н.М., Калашников И.Д., Рощин Б.В. Радиолинии космических систем передачи информации. Под ред. И.М. Теплякова. Учебное пособие для вузов. - М.: «Сов. Радио», 1975. - 400 с.
2. БСФ3-04.10. Руководство по эксплуатации. ДАКЖ.421452.004 РЭ.
3. АКРСС. Руководство по эксплуатации. ДАКЖ.421452.005 РЭ.
4. Радиоэлектронное средство подрыва зарядов РП3-8. -М.: ВИУ, 2000. - 52 с.