ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
RECEIVING DEVICE

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоприемным устройствам, и может быть использовано в технике связи и в радиолокационной технике. Известны радиоприемные устройства, обеспечивающие исключение (или подавление) внеполосных помех. Например, в патенте США №3769591 от 30.10.1973 г. описывается частотно-избирательный импульсный приемник лучистой энергии, который имеет основной и вспомогательный каналы, причем вспомогательный канал состоит из трех полосовых фильтров с усилителями и детекторами (т.е. по сути трех дополнительных каналов) и имеет компаратор, вырабатывающий сигнал, управляющий работой ключевой схемы. Недостатком этой схемы является наличие трех дополнительных каналов, а также возможность прохождения на выход остатков переднего и заднего фронтов импульсов помехи.
В патенте США №3876943 от 08.04.1975 г. описывается система подавления импульсного шума, представляющая из себя приемник, имеющий три канала. Подавление происходит за счет шунтирования устройства, реагирующего на управляющий сигнал, который вырабатывается в результате суммирования инвертированного и неинвертированного сигналов.
Степень подавления импульсного шума в этом приемнике зависит от идентичности амплитудных и фазовых характеристик каналов, которые трудно выдержать с большой точностью в рабочих условиях.
В патенте США №3894285 от 08.07.1975 г. описана система бланкирования шума в приемнике, имеющем основной канал (фильтр) и дополнительный канал, состоящий из двух полосовых фильтров, частоты настройки которых лежат выше и ниже частоты настройки основного фильтра. Дополнительные фильтры подключены к выходу дискриминатора. С выходов дополнительных фильтров помехи поступают на компаратор, который управляет режимом работы ключевой схемы, пропускающей или бланкирующей сигналы звуковой частоты с выхода дискриминатора.
Известен также многоканальный радиоприемник с подавлением внеполосных радиопомех по заявке 1623100/09 от 04.11.1971 г., содержащий в каждом канале линейную часть, детектор, видеоусилитель, вычитающее устройство, вентиль, выходной усилитель и индикатор, в котором вычитающие устройства в каждом канале соединены с выходами видеоусилителей смежных (по частоте) каналов.
o
o
o
Известны и другие радиоприемные устройства, обеспечивающие исключение мешающих сигналов, по а.с. № 297133, приемное устройство, используемое в станции радиотехнической разведки "Квадрат-2". Наиболее близким к предложенному устройству является "панорамный приемник с автоматическим исключением широкополосных сигналов". Это супергетеродинный приемник, включающий в себя преселектор, преобразователь частоты и многоканальный (трехканальный) УПЧ с амплитудными детекторами, подключенными к схеме совпадения (схема "И"). Выходной сигнал приемника проходит через ключевую схему, которая управляется схемой "И". Один из каналов УПЧ (основной) настроен на промежуточную частоту для данного приемника f и имеет полосу пропускания, равную Δf; полосы пропускания двух других (дополнительных) каналов УПЧ примыкают с обеих сторон к полосе пропускания основного канала и их частоты настройки равны соответственно f+Δf и f-Δf.
Описанный приемник не рассчитан на прием импульсных сигналов и может работать только с сигналами, у которых спектральные составляющие, лежащие за пределами полосы пропускания основного канала малы и не вызывают срабатывания схемы "И".
При приеме импульсных сигналов, у которых боковые лепестки спектра весьма существенны, выход приемника значительную часть рабочего времени будет закрыт, т.к. в большом динамическом диапазоне входных сигналов схема "И" срабатывает как при приеме мешающих сигналов, так и при приеме "своих" сигналов.
Целью изобретения является автоматическое исключение на выходе приемника внеполосных импульсных помех, а также упрощение структуры приемника при приеме импульсных сигналов.
Сущность изобретения заключается в том, что в состав приемника, содержащего последовательно соединенные преселектор, преобразователь частоты, двухканальный УПЧ, имеющий основной и один дополнительный каналы с амплитудными детекторами и видеоусилителями, и подключенную к выходу видеоусилителя основного канала ключевую схему введены включенная между видеоусилителем основного канала и ключевой схемой линия задержки, подключенная к выходам видеоусилителей основного и дополнительного каналов схема сравнения амплитуд (амплитудный дискриминатор) выход которой подключен ко входу схемы формирования стробирующего сигнала (формирователя строба), выход формирователя строба подключен к управляющему входу ключевой схемы.
На фиг.1 представлена блок-схема предложенного приемника, фиг.2 служит для пояснения принципа работы предложенного приемника. Как видно из чертежа (фиг.1), приемное устройство содержит преселектор 1, преобразователь частоты (Пр.Ч) 2, два канала УПЧ 3, 4 с амплитудными детекторами (Д) 5, 6 и видеоусилителями (ВУ) 7, 8, линию задержки (ЛЗ) 9, ключевую схему (Кл) 10, а также амплитудный дискриминатор (АД) 11 и формирователь строба (ФС) 12.
o
o
С выхода преобразователя частоты 2 сигналы и (или) помехи промежуточной частоты после предварительной селекции в преселектре 1 одновременно поступают на входы УПЧ основного 3 и дополнительного 4 каналов приема. Основной канал настроен на частоту f, равную промежуточной, и имеет полосу пропускания Δf, согласованную с сигналом. Частота настройки дополнительного канала смещена в одну или другую сторону относительно частоты настройки основного канала f не менее чем на Δf, а полоса пропускания может быть такой же, как и в УПЧ основного канала. Амплитудные характеристики основного и дополнительного каналов приема должны быть монотонно возрастающими и идентичными, в частности, УПЧ могут иметь логарифмическую амплитудную характеристику, и в этом случае сигналы, имеющие на входах УПЧ основного и дополнительного каналов одинаковое отношение во всем динамическом диапазоне, на выходах будут иметь одинаковую (по амплитуде) разность во всем динамическом диапазоне входных сигналов. Продетектированные амплитудными детекторами 5 и 6 и усиленные в видеоусилителях основного 7 и дополнительного 8 каналов, сигналы поступают на амплитудный дискриминатор 11. При этом в зависимости от того, что присутствует на входе приемника - сигнал или помеха и какова частота помехи относительно настройки приемника, возможны различные ситуации.
На фиг.2 показаны спектры сигналов и помех и расположение полос приема основного и дополнительного каналов для случая, когда дополнительный канал настроен на частоту ниже частоты настройки основного канала. Известно, что для прямоугольного импульса разность между уровнями основного и первого бокового лепестков спектра составляет 13,2 дБ, а между соседними боковыми лепестками около 5 дБ и меньше (в зависимости от номера лепестка). На практике, в частности для магнетронных передатчиков, из-за паразитной частотной и фазовой модуляции и несколько искаженной формы огибающей, спектр сигналов асимметричен, а разность уровней основного и первого бокового лепестков может составлять 9÷10 дБ, а соседних боковых лепестков 2÷2,5 дБ. Таким образом, в случае, если на входе приемника действует "свой" сигнал (фиг.2а), на входах УПЧ основного и дополнительного каналов будут действовать сигналы с соотношением амплитуд 9÷13 дБ. Если на входе приемника действует помеха, промежуточная частота которой выше частоты настройки основного канала (фиг.26), отношение амплитуд сигналов на входах УПЧ основного и дополнительного каналов будет составлять 2÷5 дБ, а для помехи, промежуточная частота которой ниже частоты настройки дополнительного канала (фиг.2в), отношение амплитуд сигналов на входах УПЧ основного и дополнительного каналов будет равно -(5÷2) дБ.
Если амплитудные характеристики УПЧ логарифмические, то разность сигналов на входе амплитудного дискриминатора 11 в случае, изображенном на фиг.2а будет равна
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub><mi>lg</mi><mfrac><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>0,048</mn><mo>÷</mo><mn>0,16</mn><mo stretchy="false">)</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
.
Для случая, показанного на фиг.2б
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub><mi>lg</mi><mfrac><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>0,316</mn><mo>÷</mo><mn>0,63</mn><mo stretchy="false">)</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
,
и для случая, показанного на фиг.2в
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub><mi>lg</mi><mfrac><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>д</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>1,6</mn><mo>÷</mo><mn>3,16</mn><mo stretchy="false">)</mo><msub><mi>U</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
,
доп
осн
где U, U - напряжения на выходе амплитудных детекторов дополнительного и основного каналов;
доп
осн
U, U - напряжения на входе УПЧ дополнительного и основного каналов;
о
U - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность напряжения.
o
o
з
з
На выходе амплитудного дискриминатора выделяется сигнал, пропорциональный разности амплитуд сигналов на выходах видеоусилителей основного и дополнительного каналов. Амплитудный дискриминатор может быть выполнен, например, в виде обычного дифференционного усилителя на транзисторах. Выбрав порог срабатывания формирователя строба 12 между 0,16 U и 0,316 U, можно обеспечить срабатывание формирователя строба только от помехи. Поскольку крутизна фронтов и сигналов и помех на выходе видеоусилителей ограничена полосами пропускания трактов, в случае, если бы с выхода видеоусилителя 7 помеховый сигнал поступал непосредственно на ключевую схему 10, а ключевая схема запирала бы выход приемника на время срабатывания формирователя строба по уровню превышения разностным сигналом установленного порога, на выходе приемника имелись бы так называемые "нескомпенсированные остатки помехи", т.е. часть переднего и заднего фронтов помехового сигнала. Для исключения на выходе приемника "нескомпенсированных остатков помехи", с выхода видеоусилителя 7 на вход ключевой схемы 10 сигнал поступает через линию задержки 9, причем величина задержки сигнала выбирается примерно равной длительности переднего фронта сигнала. Задний фронт стробирующего сигнала с выхода формирователя строба 12 формируется с запаздыванием по отношению к моменту окончания помехи на время, примерно равное 2τ. Формирователь строба 12 может быть выполнен в виде схемы, выполняющей логическую операцию "ИЛИ", на вход которого разностный сигнал поступает (через элементы согласования) двумя путями: непосредственно и через линию задержки на 2τ. При выполнении указанных условий помеха попадает между началом и окончанием строба, запирающего ключевую схему, и не проходит на выход приемника.
Предложенное устройство позволяет повысить помехозащищенность связных и радиолокационных приемников, работающих в сложной радиотехнической обстановке совмести с другими устройствами с одновременной экономией аппаратуры, а также расширить область применения и качественные характеристики панорамного приемника, описанного в качестве прототипа.
Экспериментальная проверка в лабораторных условиях опытного образца приемника показала, что при отношениях помехи к собственному шуму приемника 3 и более приемник устойчиво работает в весьма широком диапазоне частот помеховых сигналов, ограниченном возможностью использованного при проверке имитатора помех. В качестве имитатора помех использовался магнетронный передатчик, модулируемый короткими импульсами и перестраиваемый по частоте в пределах диапазона перестройки магнетрона.