Способ приема радиосигнала

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке систем мониторинга источников излучения в широком диапазоне частот.

Известны способы приема радиосигналов с помощью радиоприемных устройств, содержащих несколько гетеродинов. В [1, 2] рассматривается способ применения синтезатора частот (СЧ) в качестве гетеродина.

Недостатком данного способа является отсутствие использования зеркальных каналов в качестве дополнительных каналов приема.

Наиболее близким к предлагаемому способу приема радиосигнала является способ подавления шума принимаемого радиосигнала, который преобразуется в радиосигнал полосы частот модулирующих сигналов, заключающийся в том, что формируют радиосигнал и фильтруют радиосигнал полосы модулирующих радиосигналов с использованием первой ширины полосы, если уровень радиосигнала выше первого порогового значения, и с использованием второй ширины полосы, меньшей, чем первая ширина полосы, если уровень радиосигнала ниже второго порогового значения [3].

Недостатком способа-прототипа является то, что реализуемая в этом способе фильтрация сигнала полосы частот модулирующих сигналов с использованием первой ширины полосы, если уровень сигнала выше первого порогового значения, и с использованием второй ширины полосы, меньшей, чем первая ширина полосы, если уровень сигнала ниже второго порогового значения, хотя и обеспечивает обнаружение источников радиоизлучения, однако при необходимости расширения диапазона полосы обзора потребует принципиальных переделок схемы обнаружителя, что ограничивает частотный диапазон его применения.

Задача изобретения - обеспечение мгновенного обзора сигналов в широкой полосе частот при отсутствии априорной информации о ширине спектра сигналов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приема радиосигнала, включающем фильтрацию с подавлением шума принимаемого радиосигнала, в котором радиосигнал преобразуется в сигнал полосы частот модулирующих сигналов, согласно изобретению выделяют всю полосу обзора, используя входной фильтр на выходе антенны, сжимают полосу обзора многоступенчатым преобразованием частот с помощью синтезатора частот, разбивая полосу обзора на каждом шаге преобразования чередованием основных и зеркальных каналов приема, при этом шаг сетки частот синтезатора частот выбирают равным 2Δω_фi, а ширину каждого окна приема для основного и зеркального каналов - равной Δω_фi, где i - номер преобразования, с тем, чтобы обеспечить сворачивание каждого канала приема в одну полосу пропускания Δω_фi...

Достигаемым техническим результатом изобретения является быстрый обзор заданной полосы частот использованием СЧ (многочастотного гетеродина) как для основных, так и для зеркальных каналов приема.

На фиг.1 представлена схема радиоприемного устройства, обеспечивающего работу предлагаемого способа. Рассмотрим предлагаемый способ (фиг.1). Принимаемый сигнал на антенну 1 через широкополосный входной фильтр 2, полоса пропускания которого охватывает всю полосу обзора, подается на первый преобразователь частоты 4, на второй вход которого подается сигнал с первого синтезатора частоты 3 (первого многочастотного гетеродина), выход первого преобразователя 4 соединен с входом первого фильтра промежуточной частоты 5, полоса пропускания которого в µ₁ раз меньше всей полосы обзора, с выхода фильтра 5 сигнал поступает на первый вход второго преобразователя частоты 7, к второму входу которого подключен второй синтезатор частот 6, с выхода второго преобразователя частоты 7 сигнал поступает на фильтр 8, полоса которого уже полосы обзора в µ₁gµ₂, где µ₁ - сжатие при первом преобразовании частоты, а µ₂ - сжатие полосы обзора при втором преобразовании частоты, после чего сигнал поступает на пороговое устройство 9, где принимается решение об обнаружении или отсутствии сигнала. В общем случае увеличение числа преобразователей частот и соответственно синтезаторов частот позволяет увеличить сжатие полосы обзора в М раз, где , N - число преобразований. Для i-го преобразования сжатие с учетом зеркальных каналов приема µ_i=2n_i, где n_i - число частот СЧ на данном преобразовании.

Число частот для каждого СЧ определяется характеристиками фильтров после соответствующего преобразования. При этом с каждым последующим преобразованием частоты шаг сетки частот СЧ уменьшается и в конечном случае он определяется узкополосностью выходных фильтров.

Рассмотрим некоторые соотношения по выбору частот СЧ.

Обозначим через Δω_обз полосу обзора, а Δω_ф полосу пропускания фильтра. Для того чтобы перекрыть всю разведываемую полосу обзора, требуется использовать СЧ с количеством частот

где n>>1. В выражении (1) множитель 1/2 учитывает использование дополнительного зеркального канала приема. Важным достоинством такого подхода является использование наряду с основными каналами, так и зеркальных каналов в полосе обзора, что упрощает требования к схеме и к синтезатору частот. В этом случае число требуемых составляющих сигнала СЧ уменьшается в два раза. Иллюстрация преобразования сигналов в полосе частот приведена на фиг.2. Участки полосы обзора, проходящие по основному и зеркальному каналам, обозначены «О» и «3», соответственно. Индексы определяют номер составляющей сигнала гетеродина, обеспечивающей прохождение сигналов в данной области полосы обзора. Для простоты рассуждений будем полагать фильтр после преобразования частоты с прямоугольной АЧХ.

Согласно фиг.2 основные и зеркальные каналы в полосе обзора занимают следующие области частот:

,

где первая сумма соответствует окнам частоты, занимаемым основными каналами, а вторая сумма соответствует окнам, занимаемым зеркальными каналами, ширина каждого окна Δω_ф, 1(ω) - единичный скачок. Таким образом, сочетание основного и зеркального каналов обеспечивает обзор всей полосы частот.

Рассмотрим некоторые соотношения для схемы на фиг.1. Пусть сигнал основного канала с номером λ на входе обнаружителя имеет вид

где - амплитуда сигнала, , - частота, - начальная фаза сигнала.

Сигналы с синтезатора частот

Ф_Гλ(t)=(ω_Г1+(λ-1)·2Δω_Ф)t+ψ_Гλ,

где 2Δω_Ф - шаг сетки частот СЧ, равный сумме полос пропускания зеркального и основного каналов, u_mГλ - амплитуда, ω_Гλ=ω_Г1+(λ-1)·2Δω_Ф) - частота, ψ_Гλ - начальная фаза сигнала гетеродина с номером λ, при этом для основного канала с номером λ для определенности принято условие , Шаг сетки частот, равный 2Δω_ф, обеспечивает перекрытие всей полосы обзора за счет использования как основных, так и зеркальных каналов приема.

Рассматриваем преобразователь частоты как безинерционный перемножитель. На выходе преобразователя частоты имеем

Предположим, что фильтр после преобразования для λ-той составляющей гетеродина выделяет разностную промежуточную частоту, тогда (4) можно переписать в виде:

Теперь рассмотрим сигнал зеркального канала приема с номером λ на входе обнаружителя

.

Для зеркального канала с номером λ выполняется условие , при этом , т.е. частота приема зеркального канала отличается от основной частоты приема на удвоенное значение промежуточной частоты.

На выходе преобразователя частоты для зеркального канала имеем

Как и в предыдущем случае фильтр после преобразования для λ-той составляющей гетеродина выделяет разностную промежуточную частоту для зеркального канала, т.е.

Перед каждым преобразованием с использованием СЧ имеем чередование основных и зеркальных каналов.

Источники информации

1. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, 444 с.

2. Пилягин В.В. Теория n-мерного преобразования частоты с идеальным нелинейным активным сопротивлением. - Радиотехника, 1966, т.21, 38, с.37-42.

3. Заявка №2004115738, Н04В 1/00, опубл. 27.03.2005.

Способ приема радиосигнала, включающий фильтрацию с подавлением шума принимаемого радиосигнала, в котором радиосигнал преобразуется в сигнал полосы частот модулирующих сигналов, отличающийся тем, что выделяют всю полосу обзора, используя входной фильтр на выходе антенны, сжимают полосу обзора многоступенчатым преобразованием частот с помощью синтезатора частот, разбивая полосу обзора на каждом шаге преобразования чередованием основных и зеркальных каналов приема, при этом шаг сетки частот синтезатора частот выбирают равным 2Δω_фi, а ширину каждого окна приема для основного и зеркального каналов - равной Δω_фi, где i - номер преобразования, , с тем, чтобы обеспечить сворачивание каждого канала приема в одну полосу пропускания Δω_фi.