приемопередающее устройство широкополосных сигналов с повышенной информационной скрытностью

Формула изобретения

ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ С ПОВЫШЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СКРЫТНОСТЬЮ, содержащее на передающей стороне источник информации, регистр сдвига, первый сумматор по модулю два и генератор несущей и тактовых частот (ГНПЧ), второй выход которого подключен к входу фазового манипулятора, а на приемной стороне первый и второй перемножители, элемент задержки, фазовый детектор, регистр сдвига, сумматор и первый ключ, отличающееся тем, что введены на передающей стороне первый и второй умножители, блок сложения, фазовращатель на 90^o, формирователь псевдослучайной последовательности (ПСП), первый, второй и третий генераторы ПСП, демультиплексор, второй сумматор по модулю два, первый и второй временные селекторы, сумматор, удвоитель частоты и счетчик, к тактовому входу которого, а также к тактирующим входам первого, второго и третьего генераторов ПСП, формирователя ПСП, управляющему входу регистра сдвига, входам удвоителя частоты и источника информации подключен первый выход генератора несущей и тактовых частот, третий выход которого подключен к входам формирователя ПСП и первого генератора ПСП, выходы которых соответственно через первый и второй умножители подключены к первому и второму входам блока сложения, выход которого соединен с антенной, второй выход генератора несущей и тактовых частот через фазовращатель на 90^o подключен к второму входу первого умножителя, а к второму входу второго умножителя подключен выход фазового манипулятора, при этом выход счетчика подключен к входам второго и третьего генераторов ПСП, выходы которых подключены соответственно к сигнальному и управляющему входам демультиплексора, выходы которого подключены к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два, к вторым входам которых подключен выход источника информации, а выходы первого и второго сумматоров по модулю два подключены к входам первого и второго временных селекторов, к синхронизирующим входам которых подключены соответствующие выходы регистра сдвига, к входам которого подключены выходы удвоителя частоты, а выходы первого и второго временных селекторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к второму входу фазового манипулятора, а на приемной стороне блок обнаружения синхросигнала, генератор опорного сигнала, полосовой фильтр, удвоитель частоты, второй ключ, первый и второй временные селекторы, анализатор ПСП, демультиплексор, пороговый блок, первый и второй генераторы ПСП, первый и второй знаковые перемножители, к первым входам которых подключены соответственно первый и второй выходы демультиплексора, к синхронизирующему и управляющему входам которого подключены выходы соответственно первого и второго генераторов ПСП, а выходы первого и второго знаковых перемножителей подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого подключен к сигнальному входу первого ключа, выход которого является выходом устройства, при этом антенна соединена с входом блока обнаружения синхросигнала и первым входом первого перемножителя, к второму входу которого подключен выход генератора опорной ПСП, а выход первого перемножителя через полосовой фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого подключен первый выход блока обнаружения синхросигнала, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому входу генератора опорной ПСП и синхронизирующему входу второго ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом фазового детектора, а синхронизирующий выход блока обнаружения синхросигнала подключен к второму входу генератора опорной ПСП, второму синхронизирующему входу второго генератора ПСП, синхронизирующему входу регистра сдвига и входу удвоителя частоты, выход которого подключен к входам регистра сдвига, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов, вторые входы которых соединены с выходом второго ключа, при этом выход первого временного селектора через элемент задержки подключен к второму входу второго знакового перемножителя и первому входу второго перемножителя, а выход второго временного селектора подключен к второму входу первого знакового перемножителя и второму входу второго перемножителя, выход которого через анализатор ПСП подключен к входу первого генератора ПСП, первому синхронизирующему входу второго генератора ПСП и управляющему входу первого ключа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано преимущественно в обратных дуплексных радиоканалах управления и пакетных радиосетях оперативно-командной связи в позиционных районах при воздействии различных помех, в том числе и внутрисистемных.

Известно приемопередающее устройство, содержащее на передающей стороне генератор несущей и тактовой частот, фазовый манипулятор, умножитель, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), первый и второй источники дискретной информации, коммутатор, а на приемной стороне умножитель, блок синхронизации, фазовый детектор, интегратор, пороговый блок, дополнительный умножитель, блок вычитания, первый и второй сумматоры, дополнительный фазовый детектор, дополнительный интегратор и дополнительный пороговый блок.

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость в условиях воздействия помех с сосредоточенным спектром.

Наиболее близким техническим решением является приемопередающее устройство широкополосных сигналов (ШПС), содержащее на передающей стороне источник информации, регистр сдвига, сумматор по модулю два, генератор несущей и тактовых частот и фазовый манипулятор, а на приемной стороне первый и второй перемножители, элемент задержки, фазовый детектор, регистр сдвига, сумматор и ключ.

Недостатком устройства является низкая помехоустойчивость.

Цель повышение помехоустойчивости.

На чертеже представлена структурная электрическая схема приемопередающего устройства ШПС с повышенной скрытностью.

Приемопередающее устройство ШПС содержит на передающей стороне генератор 1 несущей и тактовых частот, формирователь 2 ПСП, демультиплексор 3, первый генератор 4 ПСП, первый умножитель 5, фазовращатель 6 на 90^о, фазовый манипулятор 7, второй умножитель 8, блок 9 сложения, третий генератор 10 ПСП, второй сумматор 11 по модулю два, удвоитель 12 частоты, счетчик 13, второй генератор 14 ПСП, сумматор 15, источник 16 информации, первый и второй временные селекторы 17, 18, первый сумматор 19 по модулю два, регистр 20 сдвига, на приемной стороне генератор 21 опорной ПСП, первый перемножитель 22, фазовый детектор 23, полосовой фильтр 24, первый и второй временные селекторы 25, 26, регистр 27 сдвига, элемент задержки 28, второй перемножитель 29, анализатор 30 ПСП, первый знаковый перемножитель 31, первый генератор 32 ПСП, сумматор 33, первый ключ 34, блок 35 обнаружения синхросигнала, удвоитель 36 частоты, второй ключ 37, второй генератор 38 ПСП, демультиплексор 39, второй знаковый перемножитель 40, анализатор 30 ПСП содержит пороговый блок 41, согласованный фильтр 42.

Предложенное приемопередающее устройство ШПС с повышенной скрытностью работает следующим образом.

Генератор 1 несущей и тактовых частот формирует синусоидальное напряжение несущей частоты и две последовательности импульсов, одна из которых задает тактовую частоту ПСП, вырабатываемых формирователем 2 и генератором 4, вторая последовательность импульсов имеет частоту следования, равную частоте следования информационных импульсов (скорости передачи информации). Информационные символы от источника 16 информации подаются одновременно на второй 11 и первый 19 сумматоры по модулю два, на вторые входы которых поступают элементы ПСП, генерируемые генератором 14 и подаваемые на сигнальный вход демультиплексора 3. Управляется демультиплексор 3 сигналом с генератора 10. Длительность информационных импульсов равна длительности импульсов, вырабатываемых генераторами 10 и 14, но структуры у всех различны.

В зависимости от того, на какой выход производится коммутация сигнала генератора 14, на выходах сумматоров 11 или 19 по модулю два производится суммирование с информационным сигналом. Следовательно, если суммирование по модулю два на данном такте производилось в сумматоре 11, то через сумматор 19 прошел информационный символ без изменений, и наоборот. Таким образом, на одном из выходов сумматоров 11 или 19 каждый информационный символ будет изменен по псевдослучайному закону, согласно ПСП с генератора 10.

Далее сигналы с выходов сумматоров 11 и 19 поступают на входы временных селекторов 18 и 17 соответственно, работой которых управляет регистр 20, синхронизируемый импульсами с выхода удвоителя 12 частоты с частотой следования, вдвое превышающей скорость передачи информации, а на вход установки регистра 20 в начальное состояние поступает последовательность импульсов с третьего выхода генератора 1 с частотой следования информационных импульсов. При этом подразумевается, что поступление информационных импульсов синхронно во времени с фазой импульсов, поступающих с третьего выхода генератора 1. Регистр 20 сдвига последовательно формирует на своих выходах импульсы, которые подаются на управляющие входы соответствующих временных селекторов 17 и 18, которые пропускают сигналы на вход сумматора 15 только в момент подачи импульсов с выхода регистра 20. Таким образом, на выходе сумматора 15 образуется последовательность символов, следующих с частотой, вдвое превышающих частоту поступления информационных символов, которые, кроме того, чередуются по псевдослучайному закону согласно ПСП генератора 10.

Период повторения ПСП, вырабатываемой генератором 14, определяется требованиями по помехоустойчивости к структурным помехам и допустимой сложностью анализатора этой ПСП на приемной стороне.

С выхода сумматора 15 последовательность символов подается на фазовый манипулятор 7, на второй вход которого поступает сигнал несущей частоты с выхода генератора 1. В фазовом манипуляторе 7 осуществляется фазовая манипуляция колебаний несущей частоты на 0 180^о в соответствии со значением символов, поступающих с выхода сумматора 15. С выхода фазового манипулятора 7 манипулированный по фазе сигнал несущей поступает на вход умножителя 8, на второй вход которого подается ПСП с выхода генератора 4. На входе умножителя 8 образуется фазоманипулированный сигнал на 0 180^о по закону элементов ПСП, поступающих с генератора 4, и элементов информационных символов, поступающих с сумматора 15. Этот сигнал поступает на второй вход блока 9 сложения.

Сигнал несущей частоты с генератора 1, кроме того, через фазовращатель 6 на 90^о подается на второй вход умножителя 5, на первый вход которого поступает ПСП с генератора 2, которая ортогональна ПСП с генератора 4. С выхода умножителя 5 проманипулированный по фазе на 0 180^о элементами синхропоследовательности сигнал несущей частоты, который сдвинут по фазе на 90^о относительно фазы несущей частоты в информационном канале, поступает на первый вход блока 9 сложения. Генератор 4 и формирователь 2 тактируются импульсами, поступающими с первого выхода генератора 1. Синфазная работа обоих генераторов обеспечивается импульсами с третьего выхода генератора 1.

На выходе сумматора 9 образуется четырехфазный псевдослучайный сигнал, который передается по каналу связи.

Принятый сигнал поступает на блок 35 обнаружения синхросигнала, а также на умножитель 22. Блок 35 осуществляет обнаружение и поиск по задержке принимаемого сигнала, синхронизацию генератора 21 опорной ПСП и выдачу сигнала несущей частоты для фазового детектора 23 в качестве опорного сигнала, а также вырабатывает тактовые импульсы, следующие с частотой, равной скорости передачи информации, и выдает сигнал правильного обнаружения синхросигнала, с помощью которого открывается ключ 37, тем самым пропуская информационный сигнал с фазового детектора 23 для дальнейшей обработки.

После захвата синхросигнала блоком 35 с него поступает сигнал для синхронизации генератора 21 опорной ПСП, который формирует копии информационного сигнала, аналогичные структуре сигнала с генератора 4 на передающей стороне. Копии сигнала с генератора 21 поступают на второй вход умножителя 22, с выхода которого через полосовой фильтр 24 на первый вход фазового детектора 23. При этом на один из входов фазового детектора 23 подается колебание несущей частоты с выхода блока 35, а на второй вход с выхода полосового фильтра 24 то же колебание, но проманипулированное по фазе элементами последовательности, поступающими на фазовый манипулятор 7 на передающей стороне и сдвинутыми по фазе на 90^о. В фазовом детекторе 23 эти колебания приводятся к одной фазе и происходит выделение информационной разности между синхросигналом и информационным сигналом, т.е. осуществляется когерентная демодуляция в информационном канале. Демодулированные сигналы с выхода фазового детектора 23 через ключ 37 поступают на входы первого 25 и второго 26 временных селекторов, работой которых управляет регистр 27 сдвига.

Электронный ключ 37 открывается сигналом с блока 35, выдаваемым в случае правильного обнаружения синхросигнала. На синхронизирующий вход регистра 27 сдвига поступают импульсы с выхода блока 35 через умножитель 36 частоты с периодом, равным половине длительности синхросигнала, а на вход установки регистра 27 в начальное состояние поступает последовательность импульсов с периодом вдвое большим. Регистр 27 сдвига последовательно формирует на своих выходах импульсы длительностью, равной половине длительности синхросигнала, и периодом повторения, равным длительности синхросигнала, т.е. "меандр" на каждом выходе сдвинут по фазе на половину периода. Временные селекторы 25 и 26 пропускают сигналы с выхода фазового детектора 23 только в моменты подачи импульсов с выходов регистра 27. Поскольку каждый из информационных символов передавался в течение одной половины (первый или второй) синхросигнала без изменений, а в течение другой половины просуммированным с соответствующим элементом ПСП, формируемой генератором 14, то на выходах временных селекторов 25 и 26 будут выделяться информационные символы и результаты наложения на информационный символ элемента дополнительной ПСП, которые будут чередоваться по закону структуры ПСП генератора 10. Для совмещения во времени выходных напряжений временных селекторов 25 и 26 сигнал с выхода первого временного селектора 25 задерживается в элементе задержки 28 на время, равное половине длительности синхросигнала.

Сигналы с выходов временных селекторов 25 и 26 поступают на входы перемножителя 29, на выходе которого выделяется дополнительная ПСП, сформированная генератором 14, которая подается на анализатор 30 ПСП, состоящий из согласованного фильтра 42 и порогового блока 41. Анализатор 30 анализирует поступающую на него последовательность на принадлежность ее к дополнительной ПСП, формируемой генератором 14. При опознании этой последовательности как дополнительной, т.е. принадлежащей своему передатчику, анализатор 30 формирует импульс (свертку) и в случае превышения порога порогового блока 41 фазирует генераторы 32 и 38 и ГПСП 38, а также открывает ключ 34 для выдачи информации на выход устройства. Сигнал с генератора 38 подается на управляющий вход демультиплексора 39, с помощью которого производится коммутация последовательности генератора 32 на входы знаковых перемножителей 31 и 40. Причем при поступлении на вход знаковых умножителей 31, 40 с демультиплексора 39 символа "нуль" на их выходах сигнал остается без изменения, т.е. не инвертируется, а при поступлении символа "единица" инвертируется. Кроме того, структура ПСП с генератора 32 должна быть идентична структуре ПСП с генератора 14, а структура с генератора 38 идентична структуре с генератора 10.

В этом случае на выходах знаковых перемножителей 31, 40 будут выделяться информационные сигналы в чистом виде, т.е. без наложенных на них элементов дополнительной ПСП, так как информационные сигналы, изменившие свою полярность на передающей стороне вследствие их суммирования по модулю два с единичными элементами дополнительной ПСП, восстановят свою полярность после перемножения их с единичными элементами ПСП генератора 32.

Далее сигналы с выходов знаковых перемножителей 31, 40 суммируются в сумматоре 33 и через открытый ключ 34 поступают на выход устройства.