устройство для разделения двух частотно-модулированных сигналов с перекрывающимися спектрами

Формула изобретения

Устройство для разделения двух частотно-модулированных (ЧМ) сигналов с перекрывающимися спектрами, содержащее каналы, объединенные по входам, каждый из которых включает последовательно соединенные входной полосовой фильтр, блок оценки параметров ЧМ-сигналов и подстраиваемый генератор, причем выходы подстраиваемых генераторов являются выходами устройства, отличающееся тем, что в него введены входной режекторный фильтр, на полосу совпадающих частот ЧМ-сигналов, выход которого подключен к объединенным входам каналов, а в каждый канал последовательно соединенные генератор модулирующего колебания и элемент с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к дополнительному входу подстраиваемого генератора, при этом блок оценки параметров ЧМ-сигналов каждого канала выполнен в виде N каналов, где N4, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудно-фазовый детектор, входы полосовых фильтров объединены и являются входом блока оценки параметров ЧМ-сигналов, коммутатора, входы которого подключены к выходам каналов блока выбора сигналов, выходы которого подключены к выходам полосовых фильтров каналов, последовательно соединенных блока формирования сигналов синхронизации, вход которого подключен к выходу блока выбора частот, синтезатора сетки частот и N-канального блока амплитудно-фазовой коррекции, выходы которого подключены к опорным входам амплитудно-фазовых детекторов каналов, последовательно соединенных первого перемножителя, усилителя и делителя, к другому входу которого подключен своим выходом первый вычитатель, а выход делителя является выходом сигнала, соответствующего значению индекса модуляции блока оценки параметров ЧМ-сигналов и подключен к управляющему входу элемента с управляемым коэффициентом передачи, вычислителя, четыре входа которого подключены к выходам коммутатора и блока формировании номера канала, входы которого подключены к коммутационным выходам блока выбора сигналов и управляющим входам коммутатора, а выход к дополнительному входу вычислителя, вычислитель содержит четырехвходовый блок ключей, четырехвходовый компаратор, входы которых являются соответствующими входами вычислителя, а выход четырехвходового компаратора подключен к управляющему входу четырехвходового блока ключей, последовательно соединенные первые сумматор, входы которого подключены к второму и четвертому выходам четырехвходового блока ключей, и перемножитель, другой вход которого подключен к второму выходу четырхвходового блока ключей, последовательно соединенные второй сумматор, входы которого подключены к первому и третьему выходам четырехвходового блока ключей, и перемножитель, другой вход которого подключен к третьему выходу четырехвходового блока ключей, последовательно соединенные делитель, входы которого подключены к выходам первого и второго вычитателей соответственно, первый функциональный преобразователь, выполняющий преобразование вида 1/(X - 1), где X сигнал на его входе, первый ключ, второй функциональный преобразователь, выполняющий преобразование вида Y 1, где Y сигнал на его входе, второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу четырехвходового компаратора, и вычитатель, другой вход которого является дополнительным входом вычислителя, а выход выходом вычислителя и выходом сигнала, соответствующего значению несущей частоты блока оценки параметров ЧМ-сигналов, подключенным к подстраиваемому генератору, а также дополнительный компаратор, включенный между третьим выходом четырехвходового блока ключей и управляющим входом первого ключа, при этом входы первого перемножителя подключены к второму и третьему выходам четырехвходового блока ключей, а входы первого вычитателя к выходам первого и второго перемножителей вычислителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемной и измерительной аппаратуре.

Из известных устройств для фильтрации непрерывных радиосигналов с широкополосной гармонической частотной модуляцией /ЧМ/ применяются близкие к оптимальным при достаточно малых индексах ЧМ схемы, содержащие полосовые фильтры перед ограничителем и дискриминатором /cм./1/, с. 57, рис. 2.24/.

Однако с ростом индекса модуляции при фиксированной частоте модуляции F_м требуется расширять полосу пропускания полосовых фильтров, а вероятность попадания в эту полосу помех, в частности, в виде мешающих дискретных составляющих спектра возрастает.

Для борьбы с сосредоточенными помехами в виде отдельных составляющих спектра мешающего колебания при фильтрации ЧМ сигнала могут быть применены последовательно включенные чередующиеся каскады режекторных и полосовых фильтров /cм. /1/, с. 206, рис. 615а/. При этом с помощью режекторных фильтров, настраиваемых на мешающие дискретные составляющие, удается отделить полезный сигнал от указанной помехи.

Из известных наиболее близким к изобретению является устройство для разделения двух частотно-модулированных /ЧМ/ сигналов с перекрывающимися спектрами, содержащее каналы, объединенные по входам, каждый из которых включает последовательно соединенные входной полосовой фильтр, блок оценки параметров ЧМ сигналов и подстраиваемый генератор, причем выходы подстраиваемых генераторов являются соответствующими выходами устройства /4/.

Однако известное устройство обладает невысокой помехоустойчивостью разделения радиосигналов и широкополосной гармонической частотной модуляцией и частично перекрывающимися спектрами.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения заключается в повышении помехоустойчивости.

Для этого в устройство для разделения двух ЧМ сигналов с перекрывающимися спектрами, содержащее каналы, объединенные по входам, каждый из которых включает последовательно соединенные входной полосовой фильтр, блок оценки параметров ЧМ сигналов и подстраиваемый генератор, причем выходы подстраиваемых генераторов являются соответствующими выходами устройства, введены входной режекторный фильтр, настроенный на полосу совпадающих частот ЧМ сигналов, выход которого подключен к объединенным входам каналов, а в каждый канал последовательно соединенные генератор модулирующего колебания и элемент с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к дополнительному входу подстраиваемого генератора, при этом блок оценки параметров ЧМ сигналов каждого канала выполнен в виде N каналов, где N4, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудно-фазовый детектор, входы полосовых фильтров объединены и являются входом блока оценки параметров ЧМ сигналов, коммутатора, входы которого подключены к выходам каналов, блока выбора сигналов, входы которого подключены к выходам полосовых фильтров каналов, последовательно соединенных блока формирования сигналов синхронизации, вход которого подключен к выходу блока выбора частот, синтезатора сетки частот и N-канального блока амплитудно-фазовой коррекции, выходы которого подключены к опорным входам амплитудно-фазовых детекторов каналов детекторов, последовательно соединенных первого перемножителя усилителя и делителя, к другому входу которого подключен своим выходом первый вычитатель, а выход делителя является выходом сигнала, соответствующего значению индекса модуляции блока оценки параметров ЧМ сигналов, и подключен к управляющему входу элемента с управляемым коэффициентом передачи, вычислителя, четыре входа которого подключены к выходам коммутатора, и блока формирования номера канала, входы которого подключены к коммутационным выходам блока выбора сигналов и управляющим у входам коммутатора, а выход подключен к дополнительному входу вычислителя, а вычислитель содержит четырехвходовый блок ключей, четырехвходовый компаратор, входы которых являются соответствующими входами вычислителя, а выход четырехвходового компаратора подключен к управляющему входу четырехвходового блока ключей, последовательно соединенные первый сумматор, входы которого подключены к второму и четвертому выходам четырехвходового блока ключей, и перемножитель, другой вход которого подключен к второму выходу четырехвходового блока ключей, последовательно соединенные второй сумматор, входы которого подключены к первому и третьему выходам четырехвходового блока ключей, и перемножитель, другой вход которого подключен к третьему выходу четырехвходового блока ключей, последовательно соединенные делитель, входы которого подключены к выходам первого и второго вычитателей соответственно, первый функциональный преобразователь, выполняющий преобразование вида 1/X-1, где Х сигнал на его входе, первый ключ, второй функциональный преобразователь, выполняющий преобразование вида /y-1/, где y сигнал на его выходе, второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу четырехвходового компаратора, и вычитатель, другой вход которого является дополнительным входом вычислителя, а выход выходом вычислителя и выходом сигнала, соответствующего значению несущей частоты блока оценки параметров ЧМ сигналов, подключенным к подстраиваемому генератору, а также дополнительный компаратор, включенный между третьим выходом четырехвходового блока ключей и управляющим входом первого ключа, при этом, входы первого перемножителя подключены к второму и третьему выходам четырехвходового блока ключей, а входы первого вычитателя подключены к выходам первого и второго перемножителей вычислителя.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для разделения двух ЧМ сигналов с перекрывающимися спектрами.

На фиг. 2 структурная электрическая схема блоков оценки параметров ЧМ сигналов устройства для разделения двух ЧМ сигналов с перекрывающимися спектрами.

На фиг. 3 структурная электрическая схема вычислителей блоков оценки параметров ЧМ сигналов.

Устройство для разделения двух ЧС сигналов содержит входной режекторный фильтр 1, каналы приема 2 и 3, каждый из которых включает входной полосовой фильтр 4 и 5, блок оценки параметров ЧМ сигнала 6 и 7, генератор модулирующего колебания 8.9, элемент с управляемыми коэффициентом передачи 10 и 11, подстраиваемый генератор 12 и 13.

Блоки оценки параметров ЧМ сигналов 6 и 7 содержат полосовые фильтры 14₁ 14_N и амплитудно-фазовые детектор 15₁ 15_N, образующие N каналов, коммутатор 16, вычислитель 17, блок выбора сигналов 18, блок формирования сигналов синхронизации 19, синтезатор сетки частот 20, N-канальный блок амплитудно-фазовой коррекции 21, блок формирования номера канала 22, первый перемножитель 23, усилитель 24, делитель 25, и первый вычитатель 26.

Вычислитель 17 содержит четырехвходовый блок ключей 27, четырехвходовый компаратор 28, первые сумматор 29 и перемножитель 30, вторые сумматор 31 и перемножитель 32, делитель 33, первый функциональный преобразователь 34, дополнительный компаратор 35, первый ключ 36, второй функциональный преобразователь 37, второй ключ 38 и вычитатель 39.

Устройство работает следующим образом.

Два разделяемых непрерывных радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией поступают на вход входного режекторного фильтра 1. Максимальная область частот, в которой спектры указанных сигналов могут перекрываться, предполагается априорно заданной. Такая ситуация возникает, когда время от времени несущая, как одного, так и другого колебаний скачкообразно изменяется, и ее точное значение неизвестно. Однако приблизительно известны диапазон несущих и пределы изменения индексов модуляции. В этом случае может быть найдена требуемая полоса режекции входного режекторного фильтра 1, выбираемая равной максимально возможной области перекрытия спектров. В указанной полосе режекции подавляются все попавшие в нее спектральные составляющие. Составляющие спектров разделяемых сигналов вне полосы режекции через входные полосовые фильтры 4, 5, служащие для фильтрации оставшихся боковых, поступают на входы блоков оценки параметров ЧМ сигналов 6 и 7. С выходов полосовых фильтров 4₁ 14_N, спектральные составляющие поступают на входы блоков выбора сигналов 18, который отбирает две составляющие, одна из которых имеет наибольший уровень, и пропускает их на свой опорный выход, подключенный к блоку формирования сигналов синхронизации 19. В этом блоке осуществляются смешивание двух указанных колебаний, в результате которого образуется колебание с частотой модуляции. Это колебание и одно из смешиваемых поступают на вход синтезатора 20 сетки частот. Из выходных колебаний синтезатора 20 после коррекции в N-канальном блоке амплитудно-фазовой коррекции 21, получаются опорные напряжения для амплитудно-фазовых детекторов 15₁ 15_N в которых осуществляется амплитудно-фазовое детектирование боковых спектральных составляющих, прошедших через полосовые фильтры 14₁ 14_N. В работе блоков оценки параметров ЧМ сигналов 6 и 7 используются то, что по результатам анализа выходов четырех соседних амплитудно-фазовых детекторов 25 могут быть рассчитаны номера боковых, а при известной частоте модуляции может быть определено значение несущей, т.к. известна частота канала, в которой оказалась данная боковая. Выбор четырех соседних каналов осуществляется блоком выбора сигналов 18, у которого после обнаружения спектральной составляющей наибольшей интенсивности на соответствующем коммутационном выходе возникает управляющее напряжение. В этом напряжении содержится информация о номере фильтра, в который попала составляющая наибольшей интенсивности. Это напряжение одновременно поступает на один из управляющих входов коммутатора 16 и блока формирования номера фильтра 22, который формирует напряжение, соответствующее самому низкочастотному из выбранных четырех каналов.

Появление коммутационного напряжения на одном из управляющих входов коммутатора 16 вызывает подключение выходов соответствующих четырех амплитудно-фазовых детекторов к входам вычислителя 17. При этом выходы остальных амплитудно-фазовых детекторов от входов вычислителя 17 отключены. Вычислитель 17 построен так, что в нем реализуется алгоритм расчета номера боковой в самом низкочастотном из подключенных к вычислителю четырех каналов.

,

где номер /порядок/ боковой самого низкочастотного канала;

A=b/b+d/; B=c/a+c/;

а = I(x); в = I₊₁(x); с = I₊₂(x); d = I₊₃(x).

где I(x)- функции Бесселя первого рода порядка n, которой пропорциональна соответствующая боковая. Таким образом возможно установить взаимное и однозначное соответствие между номером входного полосового 14i и порядком боковой n, поэтому становится возможным определить несущую. Использование компараторов 28 35 и управляемых ими ключей 27 и 36 в составе вычислителя 17 позволяет исключить режим деления на ноль и режим неопределенности. На выходе 39 образуется напряжение, соответствующее значению несущей частоты. Эти напряжения с выходов блоков оценки параметров ЧМ сигналов 6 и 7 поступают на первый управляющие входы соответственно подстраиваемых генераторов 12 и 13, при этом восстанавливается несущие частоты разделяемых колебаний.

Кроме того, напряжения второго и третьего выходов четырехвходового блока ключей 21 перемножаются в первом перемножителе 23, усиливаются в усилителе 24 и делятся соответственно в делителе 25 на выходное напряжение первого вычитателя 26. При этом на входы вычитателя 26 подаются напряжения с выходов первого и второго перемножителей вычислителя 17.

Выходное напряжение делителя 25 соответствует индексам модуляции.

Напряжение с выходов делителей 25 блоков оценки параметров ЧМ сигналов 6 и 7 поступают на управляющие входы элементов с управляемым коэффициентом передачи 10 и 11 соответственно. При этом амплитуды колебаний, поступающих на дополнительные входы подстраиваемых генераторов 12 и 13 через элементы с управляемыми коэффициентом передачи 10 и 11, устанавливаются в соответствии с вычисленными значениями индексов модуляции.

Так осуществляется гармоническая модуляция управляемых генераторов 12 и 13 и на выходах образуются оценки разделенных ЧМ сигналов.

Разделение рассматриваемых ЧМ сигналов в устройстве реализуется до тех пор, пока по обе стороны вне полосы режекции имеется не менее четырех соседних боковых, две средние из которых не равны нулю, т.е. допускается существенное наложение спектров разделяемых сигналов, при котором разнос между несущими может быть меньше половины ширины спектра сигнала.