Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к адаптивным антенным системам ААС. Технический результат - обеспечение одновременного приема сигналов всех радиостанций с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты ППРЧ, использующих общие частоты. Устройство содержит антенную систему 1, блок 2 весового суммирования, блок 3 формирования весовых коэффициентов, блок 4 частотно-временной обработки. Устройство реализует минимаксный алгоритм пространственно-поляризационной обработки сигналов, обеспечивает формирование диаграммы направленности с М максимумами, направленными на корреспондентов и минимумами, ориентированными в направлении источников помех. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к адаптивным антенным системам ААС.

Известны различные ААС: с управлением вперед, с использованием вперед, с использованием корреляционных обратных связей, модуляционного типа и др. Они содержат антенную систему, блок весового суммирования и формирователь весовых коэффициентов. ААС модуляционного типа, обладающие рядом преимуществ, содержат антенную систему, блок весового суммирования, формирователь весовых коэффициентов и блок частотно-временной обработки [1] обеспечивающий формирование двух напряжений, пропорциональных уровням сигнала и помех. Недостатком данных устройств является их недостаточное быстродействие при использовании сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты ППРЧ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многоканальное адаптивное радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные антенную систему, блок весового суммирования, сумматор, блок частотно-временной обработки, блок формирования весовых коэффициентов, входы которого соединены с выходами показателей качества блока частотно-временной обмотки, а выходы с управляющими входами блока весового суммирования, а выход блока частотно-временной обработки является выходом устройства [2] Недостатком данного устройства является аппаратурная избыточность (в силу многоканальности) при приеме излучений одного радиоэлектронного средства РЭС с ППРЧ.

Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение одновременного приема сигналов всех радиостанций с ППРЧ в заданной полосе частот.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального адаптивного радиоприемного устройства, на фиг. 2 структурная схема блока частотно-временной обработки сигналов; на фиг. 3 представлены эпюры напряжений, поясняющие работу блока частотно-временной обработки сигналов.

Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство содержит антенную систему 1, блок 2 весового суммирования, блок 3 формирования весовых коэффициентов, блок 4 частотно-временной обработки, состоящий из М частотных каналов, М выходных сумматоров 20.1-20.М, сумматора 21 сигнала оценки полезной составляющей входных сигналов, сумматора 22 сигнала помеховой составляющей входных сигналов, М блоков 23.1-23.М цикловой синхронизации, каждый частотный канал 5 содержит полосовой фильтр 6, элемент задержки 7, первый ключ 8, разветвитель 9 мощности, второй ключ 10, ждущий мультивибратор 11, второй элемент И 12, триггер 13, амплитудный детектор 14, коммутатор 15, пороговый элемент 16, формирователь 17 импульсов, первый элемент И 18, сумматор 19, каждый блок 23 цикловой синхронизации содержит генератор 24 импульсов, селектор 25 импульсов, сумматор 26 импульсов.

Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигналов с ППРЧ, помех и шумов с выхода антенных элементов 1 поступает на входы блока 2. Здесь осуществляется взвешивание принимаемых сигналов в полосе ППРЧ и сложение. В блоке 4 частотно-временной обработки, на вход которого поступает взвешенная смесь, выделяются сигналы заданных М станций с ППРЧ и формирование показателей качества путем разрежения входного потока сигналов. В результате на М информационных выходах блока появляются сигналы соответствующих корреспондентов, а на выходах оценки полезной и помеховой составляющих входного сигнала формируются напряжение U_c и U_п, соответствующие сумме амплитуд полезных сигналов и аддитивной помех и шумов. Эти напряжения используются для формирования весовых коэффициентов в блок 3.

Полученные в блоке 3 весовые коэффициенты используются в блоке 2 для максимизации значения сигнального показателя качества и минимизации помехового U_п. В результате этого осуществляется компенсация мешающих сигналов и согласованный прием излучений заданных корреспондентов. Таким образом, устройство формирует такую диаграмму направленности ААС в полосе частот ППРЧ, у которой М максимумов соответствуют направлениям на источники полезных сигналов с ППРЧ, а минимумы ориентированы в направлении источников помех.

Рассмотрим более подробно работу блока 4 частотно-временной обработки, в который внесены изменения в соответствии с заявляемым изобретением. Блок 4 реализуется в виде К-канального приемного устройства. Каналы приема (частотные каналы) 5 настраиваются на частотные позиции сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Априорное знание значения такого параметра полезных сигналов как фаза импульсов цикловой синхронизации (используемого как и в прототипе для селекции входного потока сигналов, помех и шумов для формирования показателей качества U_c и U_п) обеспечивает бесподстроечное вхождение в связь с корреспондентами.

Принимаемые сигналы (см. фиг. 3) U₆ с выхода полосового фильтра 6 поступают на вход амплитудного детектора 14, где выделяется огибающая сигнала. Продетектированный сигнал поступает на вход порогового элемента 16. В результате пороговой обработки сигнала на выходе порогового элемента 16 формируется сигнал прямоугольной формы. Здесь для простоты рассмотрения ограничимся показом работы одного частотного канала 5.1 и сигналов двух радиостанций с ППРЧ (1-й и М-й). При этом в рассматриваемый интервал = t₂-t₁ времени на первой частотной позиции отмечается работа лишь одной (первой) радиостанции с ППРЧ. Сигнал с выхода порогового элемента 16 поступает на вход формирователя 17 импульсов. Последний предназначен для формирования импульсов на своих выходах, соответствующих переднему и заднему фронтам входного сигнала U₆, которые далее используются в качестве управляющих сигналов. Импульс U_17.1, сформированный по переднему фронту сигнала РЭС N 1 и соответствующий импульсу цикловой синхронизации принимаемого сигнала поступает на вход первого элемента И18. Второй вход первого элемента И18 стробируется суммарной опорной последовательностью импульсов, сформированной с помощью М блоков 23 цикловой синхронизации и сумматора 19. Период и фаза следования этих импульсов U₁₉ соответствуют периоду и фазе следования импульсов цикловой синхронизации заданных РЭС с ППРЧ. При совпадении импульсов U_17.1 и U₁₉ (в данном случае РЭС N 1 соответствуют полностью заштрихованные импульсы) на временной плоскости на выходе первого элемента И18 формируется импульс, переводящий RS-триггер 13 в единичное состояние. В результате этого принимаемый в этом канале сигнал через первый ключ 8 и разветвитель 9 мощности поступает на входы вторых ключей 10. Кроме того, импульс цикловой синхронизации для РЭС N 1 с выхода блока 23.1 поступает на вход второго элемента И12.1, на второй вход которого воздействует импульс U₁₈. В результате на выходе элемента И12.1 формируется импульс, которым запускается ждущий мультивибратор 11.1. В задачу последнего входит формирование импульса, длительность которого определяется временем пребывания РЭС на частотной позиции. Названный импульс U_11.1 поступает на управляющий вход второго ключа 10.1. В результате принятый сигнал РЭС N 1 через блок 10.1 поступает на вход сумматора 20.1 и далее на выход устройства. В это время все остальные элементы И 12 сигналами U₂₃ не стробируются, а ждущие мультивибраторы 11.1 не запускаются. Следовательно вторые ключи 10.2-10.М закрыты. Этим обеспечивается прохождение сигналов различных РЭС на вход соответствующих выходных сумматоров 20.

Одновременно в момент t₁ коммутатор 15 рассматриваемого первого частотного канала 5.1 подключает выход амплитудного детектора 14 ко входу сумматора 21 сигнала оценки полезной составляющей входных составляющих. В результате выполнения этой операции сигнал, принимаемый первым частотным каналом, используется в качестве сигнального показателя качества U_c.

При переходе РЭС N 1 на другую частотную позицию (в момент времени t₂) происходит сброс триггера 13 (импульсом U_17.2) в нулевое состояние. В результате первый ключ 8 закрывается, а коммутатор 15 переходит в состояние, при котором выход амплитудного детектора подключается ко входу сумматора 22 сигнала оценки помеховой составляющей входных сигналов.

При появлении на первой частотной позиции в момент времени 3 излучения РЭС N М работа частотного канала 5.1 блока 4 частотно-временной обработки аналогична. В результате принимаемый сигнал проследует через первый ключ 8, разветвитель 9 мощности и второй ключ 10.М на вход М-го выходного сумматора 20. М и далее на выход устройства. Кроме того, рассматриваемый сигнал также используется для формирования сигнального показателя качества U_c.

Выше нами рассмотрена работа первого частотного канала 5.1 блока 4. Однако работа всех остальных частотных каналов 5.2-5.К ничем не отличается от рассмотренного выше алгоритма. Здесь символ К соответствует количеству приемных трактов (частотных каналов) и используемых РЭС с ППРЧ частот для передачи информации. В задачу элемента задержки 7 входит согласование моментов формирования управляющих сигналов и начала приема сигналов заданных РЭС.

Формула изобретения

Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные блок весового суммирования и блок частотно-временной обработки, первый и второй входы которого подключены соответственно по входам сигнала оценки полезной и помеховой составляющих входных сигналов блока формирования весовых коэффициентов, каждый из N выходов которого подключен к соответствующему управляющему входу блока весового суммирования, к суммирующим входам которого подключены выходы N антенных элементов, при этом информационный выход блока частотно-временной обработки является первым информационным выходом устройства, а блок частотно-временной обработки содержит первый выходной сумматор, выход которого является первым информационным выходом блока частотно-временной обработки, первым и вторым выходами которого являются выходы соответственно сумматора сигнала оценки полезной составляющей входных сигналов и сумматора сигнала оценки помеховой составляющей входных сигналов, а также К частотных каналов, входы которых соединены и являются входом блока частотно-временной обработки, первый блок цикловой синхронизации, состоящий из последовательно соединенных сумматора импульсов, временного селектора импульсов и генератора импульсов, выход которого соединен с входом опорных импульсов временного селектора импульсов, при этом каждый частотный канал содержит триггер и полосовой фильтр, вход которого является входом частотного канала, а выход полосового фильтра через элемент задержки подсоединен к входу первого ключа и через амплитудный детектор к входам коммутатора и порогового элемента, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, выход импульсов соответствующих переднему фронту входных импульсов которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу триггера, к второму входу которого подключен выход импульсов, соответствующих заднему фронту входных импульсов формирователя импульсов, а выход триггера соединен с управляющими входами первого ключа и коммутатора, при этом первый и второй выходы коммутатора каждого частотного канала подключены к соответствующей входам соответственно сумматора сигнала оценки полезной составляющей входного сигнала и сумматора сигнала помеховой составляющей входного сигнала, а выход импульсов соответствующих переднему фронту входных импульсов формирователя импульсов каждого частотного канала подключен к соответствующим входам сумматора импульсов первого блока цикловой синхронизации, отличающееся тем, что в блок частотно-временной обработки введены М-1 блоков цикловой синхронизации и М-1 выходных сумматоров, а в каждый частотный канал введены сумматор, М-вторых ключей, М-вторых элементов И, М ждущих мультивибраторов и разветвитель мощности, к входу которого подсоединен выход первого ключа, а М выходов разветвителя мощности подсоединены к информационным входам вторых ключей, к управляющим входам которых подсоединены выходы соответствующих мультивибраторов, входы которых соединены с выходами соответствующих вторых элементов И, при этом выходы генераторов импульсов М блоков цифровой синхронизации подключены к М входам сумматора и первым входам вторых элементов И, к вторым входам которых подключен выход первого элемента И, к второму входу которого подключен выход сумматора, причем выходы М вторых ключей всех К частотных каналов подсоединены к соответствующим входам М выходных сумматоров, а выход импульсов соответствующих переднему фронту входных импульсов формирователя импульсов всех К частотных каналов подключен к соответствующим входам сумматора импульсов М-1 блоков цикловой синхронизации, причем выходы М-1 выходных сумматоров являются М-1 информационными выходами блока частотно-временной обработки и М-1 информационными выходами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3