ПРИЕМНИК ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть применена в радиоприемниках сигналов управления и связи.
пор.
Известен приемник частотноманипулированных (ЧМн) сигналов, содержащий последовательно соединенные антенну, радиоприемное устройство (РПУ) с последетекторным первым фильтром низких частот (ФНЧ), подоптимально согласованным с длительностью элемента сигнала, первое пороговое устройство (ПУ), первый вход которого подключен к выходу ФНЧ, второй вход подключен к источнику порогового напряжения (U), и решающее устройство [1, рис.9.13]; [2, рис.2.18]. Сигналы двоичной логики разделяются канальными полосовыми фильтрами [3. рис.11-5] или разделяются с помощью частотного дискриминатора [3. рис.11-6], детектируются, фильтруются ФНЧ, сравниваются в ПУ, формирующем выходной сигнал в виде двоичной логики, который декодируется в решающем устройстве.
Вышеописанная схема является подоптимальной при обработке сигналов с неопределенной фазой, случайной средней частотой в канале с аддитивным белым шумом [4, стр.92-93, рис.2-16, 2-17]. Помехоустойчивость приемника определяется, в основном, полосой пропускания ФНЧ, а также зависит от полосы пропускания фильтра промежуточной частоты РПУ (полос пропускания канальных фильтров). Эффективная полоса пропускания ФНЧ, при которой реализуется максимальная помехоустойчивость приемника, выбирается в пределах [5, стр.290]:
где Т - длительность элемента сигнала;
1/Т - скорость передачи сигнала.
Указанный результат получен из представления кодового сообщения в виде последовательности элементарных посылок двоичной логики. Из этого представления вытекает ограниченность помехоустойчивости приема, которая при заданной скорости передачи не может быть увеличена сужением полосы пропускания ФНЧ менее значения, определяемого формулой (1).
Недостатком известного приемника ЧМн сигналов является невысокая помехоустойчивость приема, ограниченная полосой пропускания ФНЧ.
Технический результат предлагаемой полезной модели - повышение помехоустойчивости приема ЧМн сигналов в условиях воздействия аддитивного белого шума по сравнению с подоптимальным приемником с эффективной полосой пропускания, определяемой формулой (1).
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что к известному устройству приема двоичных ЧМн сигналов, содержащему последовательно соединенные антенну, РПУ с последетекторным первым ФНЧ, подоптимально согласованным с длительностью элемента сигнала, первое пороговое устройство, первый вход которого подключен к выходу ФНЧ, второй вход ПУ подключен к источнику порогового напряжения, и решающее устройство, добавлены дополнительные ФНЧ, подоптимально согласованные с длительностями удвоенного, утроенного и т.д. элементов сигнала, входы которых соединены с входом первого ФНЧ радиоприемного устройства, дополнительные ПУ, соединенные первыми входами с выходами соответствующих дополнительных ФНЧ и вторыми входами с источником порогового напряжения аналогично первому ФНЧ радиоприемного устройства и первому ПУ, первый и второй элементы ИЛИ для сигналов лог. «1» и лог. «0», соответственно, входы которых подключены к выходу первого ПУ и к выходам дополнительных ПУ. Выходы элементов ИЛИ подключены к входам решающего устройства.
На чертеже фиг.1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемой полезной модели, на фиг.2 диаграммы напряжений на входах ПУ (2а) и на выходах схем ИЛИ (2б, 2в), для случая двух ФНЧ.
Схема полезной модели содержит антенну 1, радиоприемное устройство 2 с последетекторным первым ФНЧ 3.1, пороговое устройство 4.1, дополнительные ФНЧ 3.2…3.N, где N - максимальная кратность посылки в сигнале.
пор.
дополнительные пороговые устройства 4.2…4.N, источник порогового напряжения U, первый элемент ИЛИ 5, второй элемент ИЛИ 6, решающее устройство 7.
Устройство работает следующим образом. Реальная кодовая последовательность на входе радиоприемного устройства, особенно в условиях воздействия помех, представляет собой случайную последовательность импульсов двоичной логики, длительность которых меняется в широких пределах, в том числе в ней присутствуют удвоенные, утроенные и т.д. импульсы, соответствующие приему идущих подряд двух, трех и т.д. одинаковых элементов сигнала в двоичной логике. В присутствии помех длительности принимаемых импульсов могут сильно отклониться от номинальных значений. Очевидно, что для приема входных импульсов i - кратной длительности условием их подоптимального приема будет формула, вытекающая из (1):
Таким образом, из (2) видно, что для каждого импульса i - кратной длительности должна выбираться своя эффективная полоса пропускания.
пор.
Из этого следует, что более оптимальным чем в прототипе, будет решающее устройство, обрабатывающее подоптимально все разрешенные для приема импульсы различной длительности. Для упрощения схемы приемника можно выбрать несколько меньшее число схем подоптимальной обработки импульсов. Поскольку длительность и логическое значение очередного принимаемого импульса, как правило, заранее неизвестны, обработка импульсов должна производится параллельно. Для этого введены дополнительные ФНЧ подоптимально согласованные с другими выбранными длительностями импульсов. Диаграммы напряжений на выходах этих ФНЧ для двух значений постоянных времени фильтров с τ, 3τ приведены на фиг.2а, кривые 1, 2 соответственно. Здесь же указано значение относительного порогового напряжения U=0,5. Кривые 3, 4 относится к случаю поражения сигнала помехой малой длительности, воздействие которой ослабляется интегрированием в более инерционных ФНЧ.
На фиг.2б, 2в показаны выходные напряжения первой и второй схем ИЛИ, соответственно. Из них видно, что первая схема ИЛИ «устраняет» дробление на вершине импульсов лог «1», появляющее при воздействии помех на выходе малоинерционных ФНЧ, а вторая схема ИЛИ «устраняет» дробление импульсов лог. «0».
Решающее устройство отсчитывает длительность импульсов следующим образом: длительность импульса лог. «1» - от появления положительного фронта импульса на выходе первой схемы ИЛИ до появления положительного фронта импульса на выходе второй схемы ИЛИ, последнего перед спадом импульса на выходе первой схемы ИЛИ; длительность импульсов лог. «0» (аналогично) - от появления положительного фронта импульса на выходе второй схемы ИЛИ до появления положительного фронта импульса на выходе первой схемы ИЛИ, последнего перед спадом импульса на выходе второй схемы ИЛИ.
Помехоустойчивость приема по сравнению с прототипом увеличивается из-за того, что фильтрация импульсов различной длительности осуществляется с помощью ФНЧ, подоптимальных для каждого из них (прием кратных посылок осуществляется «в целом). Кроме того, решающее устройство фиксирует фронты и спады всех импульсов по фронту и спаду импульса, формируемого малоинерционным ФНЧ, где сдвиги фронтов видеоимпульсов минимальны [3, раздел 12-1], а вероятность дробления на вершинах всех импульсов уменьшается влиянием более инерционных фильтров, где вероятность дробления на вершинах меньше [3, раздел 12-2]. Таким образом устраняется противоречие выбора постоянной времени ФНЧ прототипа: чтобы фронты сдвигались меньше, ФНЧ должен быть малоинерционным, а чтобы дробления на вершине были меньше, нужна большая инерционность, при которой возрастает вероятность сдвига фронтов [3, раздел 12-1. 12-2]. В результате устранения этого противоречия в предлагаемом приемнике помехоустойчивость его дополнительно увеличивается.
Источники информации:
1. Буга Н.Н. и др. Радиоприемные устройства. М., «Радио и связь», 1986.
2. Апорович А.Ф. и др. Радиотехнические системы передачи информации. Минск, «Вышэйшая школа», 1985.
3. Немировский М.С. Помехоустойчивость радиосвязи. М., «Энергия», 1966.
4. Коржик В.И. и др. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. М., «Радио и связь», 1981.
5. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М., «Сов. Радио», 1970.