устройство высокоскоростного радиоприема блока чисел

Формула изобретения

Устройство высокоскоростного радиоприема блока чисел, содержащее соединенные последовательно смеситель, усилитель промежуточной частоты и соединенные последовательно согласованный фильтр, решающее устройство, получатель информации, первый вход смесителя является входом устройства высокоскоростного радиоприема блока чисел, второй вход которого подключен к выходу гетеродина, вход которого подключен к первому выходу кода частоты первого преобразования синхронизатора, второй выход синхроимпульса смены скачковой частоты синхронизатора соединен с генератором кодовой последовательности, выход согласованного фильтра соединен с первым входом синхронизатора, третий выход сигнала тактовой частоты бит высокоскоростной информации которого соединен с вторым входом решающего устройства, отличающееся тем, что в устройство введены демодулятор, первый сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя промежуточной частоты и подключен к второму входу синхронизатора, четвертый выход средней частоты спектра сигнала синхронизатора подключен к входу цифрового синтезатора частоты, выход которого подключен к гетеродинному второму входу демодулятора, выход генератора кодовой последовательности подключен к второму входу цифрового синтезатора частоты и к первому входу формирователя шумов квантования, вход согласованного фильтра подключен к выходу устройства сдвига полосы частот, первый вход которого подключен к выходу демодулятора, второй вход устройства сдвига полосы частот подключен к выходу формирователя шумов квантования, второй вход которого соединен с третьим входом демодулятора и с пятым выходом синхроимпульсов считывания цифровых отсчетов фазового сигнала синхронизатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосистемах с фазовым методом модуляции для приема блоков числовой информации по радиоканалам космической связи.

Аналоги устройства содержат два варианта схем цифровой системы связи /Л.1, стр.16, рис.1.9б; рис.1.11б/.

В первом варианте используются фазоманипулированные сигналы широкополосной системы связи.

Во втором варианте используются частотно-манипулированные сигналы широкополосной системы связи, этот сигнал еще называют "прыгающая частота". Для надежного приема блоков чисел используют сигналы с большой базой (В»1), дающие защиту от помех.

По первому варианту уровень техники позволяет достичь тактовой частоты приема сигналов порядка 3 МГц, скорость передачи информации до 512 кбит/с. Примером может служить вариант подсистемы Space SE985 обработки информационных потоков запрос/ответ в каналах приема информации. Подсистема использует последние достижения интегрированной программируемой логики. Архитектура SE985 позволяет создавать приложения, удовлетворяющие различным индустриальным стандартам на основе технических рекомендаций CCSDS. Недостаток варианта приема - скорость приема информации от 512 кбит/с до 150 Мбит/с в реальном времени оказывается в незащищенном виде. Высокоскоростной прием информации оказывается незащищенным от несанкционированного доступа и радиопомех.

Во втором варианте схемы применяются коды частотно-манипулированного широкополосного сигнала, В»1. Сигналы с дискретной частотной модуляцией (ДЧМ сигналы) получаются в результате скачкообразного изменения несущей частоты по закону некоторой периодической числовой последовательности /1, стр.34/. Прием информации переносится в разные участки выделенной полосы частотного диапазона при смене несущей частоты. Сигнал состоит из М импульсов, несущие частоты которых принимают одно из возможных значений от f_o до f_o+(M-1)/T с интервалом между соседними значениями f=1/T. Всего используется М частот и ни одна из них не применяется дважды в сеансе связи. База такого сигнала В М².

Структурная схема частотно-манипулированного широкополосного сигнала /Л.1, Рис.1.11, стр.19/ изображена на фиг.1, содержит следующие блоки:

1 - блок цифровой информации (ЦИ);

2, 8 - модуляторы (Мод1), (Мод2);

3 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

4 - синхронизатор (С);

5 - генератор кодовой последовательности ЧМ ШПС (ГЧМ);

6 - частотный манипулятор (ЧМ);

7 - генератор сетки частот (ГСЧ).

Структурная схема по фиг.1 приемника цифровой системы связи с частотно-манипулированным широкополосным сигналом (ЧМ ШПС) принята за прототип.

Структурная схема прототипа содержит последовательно соединенные смеситель (СМ1), усилитель промежуточной частоты (УПЧ1), второй смеситель (СМ2), второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ2), согласованный фильтр (СФ), решающее устройство (РУ) и получатель информации (ПИ). Входом устройства является высокочастотный сигнальный вход первого смесителя, второй вход которого подключен к гетеродину (Г), управляющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора (С), второй выход которого подключен к входу генератора кодовой последовательности (ГЧМ), выход которого подключен к входу частотного манипулятора (ЧМ), второй вход которого подключен к выходу генератора сетки частот (ГСЧ), вход которого подсоединен к третьему выходу синхронизатора (С), четвертый выход которого подключен к второму входу решающего устройства (РУ), первый вход которого подключен к входу синхронизатора (С), выход частотного манипулятора (ЧМ) подключен к второму входу второго смесителя.

В приемном устройстве ЧМ ШПС принимаемый сигнал на промежуточной частоте поступает на смеситель (См2), в котором производится перенос всех частот сигнала на вторую промежуточную частоту, с помощью опорного частотного манипулятора (ЧМ). Скачковые частоты формируются с помощью частотного манипулятора (ЧМ), у которого на один вход через шину подаются М частот от генератора сетки частот ГСЧ. На другой вход подается кодовая последовательность от генератора кодовой последовательности ЧМ ШПС (ГЧМ), определяющая порядок изменения частот в ЧМ ШПС. С выхода УПЧ2 сигнал длительностью Т, не имеющий частотной манипуляции, поступает на СФ, а затем на решающее устройство (РУ) и синхронизатор (С). Последний производит поиск ЧМ ШПС по времени и частоте, затем поддерживает синхронизм и управляет работой генератора (Г), генератора сетки частот (ГСЧ), генератора кодовой последовательности (ГЧМ) и решающего устройства (РУ).

Ширина полосы частот приема сигналов частотно-манипулированных ШПС в прототипе характеризуется базой (В), В»1. В= / М², где - полоса частот модулированного сигнала, - полоса частот информации, занятая спектром сообщения, М - число используемых скачковых частот в одном ШПС.

Для создания сетки частот используются гетеродины - синтезаторы частот, для которых ведущими зарубежными фирмами созданы микросхемы ADF4113BRU, ADF4111BRU, ГУН V3350. В гетеродине - синтезаторе с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), содержащей ГУН V3350, полоса ФАПЧ составляет величину кГц·2 - 20. Формирование сигнала выходной частоты гетеродина - синтезатора выполняется с подстройкой частоты к одной из частот сетки, формируемой от эталонного генератора. Переходные процессы, связанные с перестройкой фазы, определяющие инерционность (динамику фазовой автоподстройки), которая имеет оценки /Л.6, стр.213/ времени поиска Т_ПМАХ m F/2 F² _ФАП и времени захвата t_f=m/2 F_ФАП, где m - постоянный коэффициент, значение которого выбирается 2-4, F - полоса поиска. В гетеродине - синтезаторе с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) используется подавление спектральной плотности мощности фазовых шумов в спектре выходного сигнала, обеспечивающее высокое качество формирования выходных синусоидальных сигналов с плавным изменением фазы синтезируемых частот на интервале Т.

Переходные процессы приемного устройства (с гетеродином - синтезатором) при смене частот складываются из длительности переходных процессов формирования синтезируемой (скачковой) частоты в гетеродине - синтезаторе Т_ГС и длительности переходных процессов преобразования в преобразователе частоты входного сигнала Т_ПГ. В преобразователе (СМ2) содержится ФАПЧ, устраняющая бесполезные отклонения входной несущей частоты, что необходимо для работы демодулятора. Длительность суммы двух переходных процессов, порождающая инерционность синтезатора, равна Т_П=Т_ГС+Т_ПГ, так как преобразование входного сигнала (СМ2) может начаться при наличии сигнала гетеродина, т.е. после формирования синтезатором очередной скачковой частоты.

Высокоскоростной прием предусматривает прием информации со скоростью выше 512 кбит/с.

Недостаток приемного устройства прототипа заключается в его инерционности. Меньшая инерционность приемного устройства и, следовательно, большая скорость приема информации обеспечивается применением цифрового синтезатора частоты, не содержащего схемы ФАПЧ. Примером может быть цифровой синтезатор частоты /Л.4/. В предлагаемом приемном устройстве рассматривается применение цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ).

Недостатком синтезатора (ЦСЧ), по сравнению с синтезатором, содержащим ФАПЧ, является скачкообразные изменения фазы - паразитные фазовые скачки синтезируемых частот.

Обозначенные недостатки устраняются в приемном устройстве высокоскоростного радиоприема блока чисел.

Признаки и сущность настоящего изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее:

фиг.1 - приемное устройство (прототип),

фиг.2 - структурная схема приемника высокоскоростных сигналов,

фиг.3 - схема измерителя с квадратурно-фазовым дискриминатором,

фиг.4 - задержка принимаемого сигнала относительно сигнала гетеродина,

фиг.5 - фазовый сигнал с четырехуровневым квантованием, М=4.

На Фиг.2 представлена структурная схема приемника, содержащего следующие блоки:

1 - смеситель (СМ),

2 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ),

3 - согласованный фильтр (СФ),

4 - решающее устройство (РУ),

5 - получатель информации (ПИ),

6 - гетеродин (Г),

7 - синхронизатор (С),

8 - генератор кодовой последовательности (ГЧМ),

9 - демодулятор (ДМ),

10 - цифровой синтезатор частоты (ЦСЧ),

11 - формирователь шумов квантования синтезатора (ФШК),

12 - устройство сдвига полосы частот (УСП).

Устройство высокоскоростного радиоприема блока чисел, содержащее соединенные последовательно смеситель (СМ) 1, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 2 и соединенные последовательно согласованный фильтр (СФ) 3, решающее устройство (РУ) 4, получатель информации (ПИ) 5, принимаемый радиосигнал подается на вход смесителя (СМ) 1, второй вход которого 1 _-2 подключен к выходу гетеродина (Г) 6, вход которого подключен к выходу 7_-1 кода частоты первого преобразования синхронизатора (С) 7, второй выход синхроимпульса смены скачковой частоты синхронизатора (С) 7_-4 соединен с генератором кодовой последовательности (ГЧМ) 8, выход согласованного фильтра (СФ) 3 соединен кольцом обратной связи с первым входом 7_-7 синхронизатора (С) 7, третий выход которого 7_-6 сигнала тактовой частоты бит высокоскоростной информации соединен с вторым входом 4_-2 решающего устройства (РУ) 4, отличается тем, что в него введены демодулятор (ДМ) 9, сигнальный первый вход 9 _-1 которого подключен к выходу усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 2 и подключен к второму входу 7_-2 синхронизатора (С) 7, четвертый выход средней частоты спектра сигнала 7 _-3 которого подключен к входу цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) 10, выход которого подключен к второму гетеродинному входу 9_-2 демодулятора (ДМ) 9, выход генератора кодовой последовательности (ГЧМ) 8 подключен к второму входу 10_-2 цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) 10 и подключен к первому входу 11_-1 формирователя шумов квантования (ФШК) 11, вход согласованного фильтра (СФ) 3 подключен к выходу устройства сдвига полосы частот (УСП) 12, первый вход которого 12_-1 подключен к выходу демодулятора, второй вход 12_-2 устройства сдвига полосы частот (УСП) 12 подключен к выходу формирователя шумов квантования (ФШК) 11, второй вход которого 11_-2 соединен с третьим входом 9_-3 демодулятора (ДМ) 9 и подключен к пятому выходу синхроимпульсов считывания цифровых отсчетов фазового сигнала 7_-5 синхронизатора.

Работа приемного устройства

Приемное устройство блока чисел содержит два кольца автоподстройки частоты и задержки. Кольца замыкаются по линии (УПЧ) 2 - (С) 7 - (ГЧМ) 8 - (ЦСЧ) 10 - (ДМ) 9, и линии (УПЧ) 2 - (ДМ) 9 - (УСП) 12 - (СФ) 3 - (С) 7 - (ГЧМ) 8 - (ЦСЧ) 10 - (ДМ) 9.

Подстройка частоты первого кольца может быть рассмотрена на примере преобразования частоты измерителем частоты с квадратурно-фазовым дискриминатором, на фиг.3 /Л.2, стр.241, рис.7.23/. Схема содержит:

- преобразователь сигналов входа и выхода: балансный смеситель (БС), генератор опорной частоты (ГОЧ), смеситель (СМ3),

- квадратурно-фазовый дискриминатор: смесители (СМ1), (СМ2), фильтры (Ф1), (Ф2), фазовращатели (ФВ1), (ФВ2), фазовый детектор (ФД1),

- перестраиваемый гетеродин со схемой управления: перестраиваемый гетеродин (ПГ), схема поиска (СП), генератор частоты захвата (ГЧЗ), фазовый детектор захвата (ФДЗ).

Входной сигнал приходит на вход балансного смесителя, вход (С) 7_-2. Несовпадение частоты перестраиваемого гетеродина со средней частотой спектра сигнала приводит к появлению на выходе дискриминатора постоянного напряжения, знак которого определяет направление рассогласования. На выходе фазового детектора (ФД1) оказываются отфильтрованы спектральные составляющие принимаемых сигналов и частотная манипуляция, остается информация о смещении несущей частоты, которая преобразовывается фазовым детектором в управляющее напряжение. Под действием управляющего напряжения перестраиваемый гетеродин (ПГ) меняет частоту, образуя на выходе смесителя (СМ3) среднюю частоту спектра входного сигнала, которая является третьим выходом выхода синхронизатора (С) 7_-3 .

Во втором кольце выделенный фазовый сигнал демодулятором (ДМ) 9 подвергается согласованной фильтрации, оценивается задержка сигнала и устраняется задержка сигнала, пример фиг.4. Для компенсации задержки схема автоматической компенсации содержит согласованный фильтр. Схемные решения согласованного фильтра приема многовариантны, могут содержать оптимальный фильтр (согласованный фильтр либо коррелятор, либо набор согласованных фильтров, либо набор корреляторов) /Л.1, рис.20.1 стр.332/, которые фильтруют сигнал и решают задачу вхождения в связь и синхронизации по задержке.

Цифровой синтезатор частоты (ЦСЧ) 10, пример которого /Л.4/, формирует сигнал гетеродина для снятия скачков в демодуляторе (ДМ) 9. Цифровой синтезатор частоты (ЦСЧ) 10 формирует частоту отсчетами фазы _г(t_i) во времени t_i в зависимости от кода генератора кодовой последовательности (ГЧМ) 8, по формуле _г(t_i)=mod₂ [ _г t_i], где _г - круговая частота номинала скачковой частоты, t_i - моменты отсчетов в соответствии с тактовой частотой приема бит высокоскоростной информации.

Скачковые частоты _г=2 f_г, г=1, 2, 3, изменяются от скачка частоты к скачку. Время приема скачковой частоты равно Т, см. фиг.4. Во время приема Т высокоскоростного сообщения номинал скачковой частоты гетеродина _г не изменяется, амплитуды скачков фаз и период их повторения детерминированы.

Цифровой синтезатор частоты (ЦСЧ) 10 /Л.4/ содержит цифроаналоговый фазовращатель (ЦАФ). От эталонного генератора радиочастоты f_Г в ЦАФ формируются (в рассматриваемом примере четыре) сигналы, сдвинутые по фазе на 0, 90, 180 и 270 град частоты f_Г. Цифровой синтезатор формирует кодовую последовательность, по которой переключаются аналоговые сигналы поочередно на выход фазовращателя, образуя синтезируемую частоту f_Г+ _Г/2 или f_Г- _Г/2 . Пример переключений во времени в периоде Т показан на фиг.5.

Формирование выходного сигнала цифровым синтезатором (ЦСЧ) 10 не требует подстройки частоты, определяется только переключениями, быстродействием содержащихся в нем цифровых схем, в отличие от формирования синтезатором частоты с ФАПЧ, где тратится время на подстройку частоты.

Недостатком синтезатора (ЦСЧ) 10, по сравнению с синтезатором, содержащим ФАПЧ, является скачкообразные изменения фазы - паразитные скачки фазы синтезируемых частот, имеющие детерминированное происхождение. Помехи в приемнике, на выходе демодулятора (ДМ) 9 от применения цифрового синтезатора частоты, определяются _п(t_i)=mod_{2 /М}[ _г t_i]. Паразитные скачки фазы, изображенные на фиг.5 «В», образуются разностью фаз принимаемой скачковой частоты (линейный закон изменения) и гетеродина (скачкообразный) на периоде Т, фиг.5 «А». На фиг.5 «Б» изображен фазовый сигнал с четырехуровневым квантованием.

С выхода демодулятора фазомодулированного сигнала (ДМ) 9 снимается фазовый сигнал в цифровой форме, содержащий составляющие шумов радиолинии и шумов квантования. Свойство линейности преобразования сигналов демодулятором обеспечивает перенос без искажений паразитных скачков фазы _п(t_i). На выходе демодулятора находятся паразитные фазовые скачки _п(t_i), фазовые шумы и полезный фазовый сигнал в смеси _с(t_i).

Отсчеты в цифровой форме синхронизируются тактовой частотой отсчетов (F_OTC ). Период отсчетов (1/F_OTC) зависит от величины бита . Пусть интервал Т содержит k бит, отсчеты фазового сигнала i=1, 2, 3 mk, где m - число отсчетов на символ информации по теореме Котельникова.

Формирователь шумов квантования (ФШК) 11 формирует детерминированные отсчеты шумов квантования в такт отсчетов цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) 10 по формуле _г(t_i)=mod_{2 /М}[ _г t_i], где _г - круговая частота скачковой частоты.

Устройство сдвига полосы частот (УСП) 12 компенсирует в цифровых отсчетах фазового сигнала _с(t_i), сформированные формирователем шумов квантования (ФШК) 11, паразитные скачки от квантования _г(t_i). В устройстве (УСП) 12 компенсация происходит посредством сложения по модулю 2 /3/ по формуле _пр(t_i)=mod₂ [ _с(t_i)+ _г(t_i)].

Из фиг.5 видно, что сложение по модулю 2 сигнала «В» с сигналом «Г», который является компенсатором помехи, дает компенсацию паразитных скачков фазы.

Применение цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) 10 в заявленном устройстве предусматривает формирование гармонической скачковой частоты в передатчике. Использование в передатчике цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) недопустимо, так как спектр излученного сигнала содержит составляющие от паразитных скачков фаз. Спектральные составляющие, проходя через ионосферу и от эффекта Доплера, получают паразитные относительные фазовые смещения, на выходе демодулятора становятся недетерминированными шумами, которые не пригодны для компенсации детерминированным сигналом гетеродина или формирователем шумов квантовании (ФШК) 11.

Надежным путем уменьшения паразитных шумов квантования является использование цифрового синтезатора частот с более высокой разрядностью или применение каскадной схемы формирования частот (грубый генератор с широким диапазоном + точный генератор с узким диапазоном частот синтеза).

Каскадная схема формирования частот содержит ФАПЧ и результирующее быстродействие не превысит быстродействия цифрового синтезатора.

В заявленном устройстве применен цифровой синтезатор частоты (ЦСЧ) 10, очевидно, что повышение его разрядности уменьшает формируемые паразитные шумы квантования, однако повышение разрядности сопровождается повышением сложности схемы и увеличением времени формирования частот. Техническое решение можно считать конкурирующим техническому решению повышения разрядности.

Синхронизатор (С) 7 выполняет функции:

- синхронизацию приема по задержке и частоте,

- выделение сигналов блочной синхронизации (для уточнения момента считывания) информации блока;

- формирование синхроимпульсов считывания цифровых отсчетов фазового сигнала,

- выделение тактовой частоты приема бит высокоскоростной информации, например, используя последовательность обнаружения 16 октетов, меандр.

Применение команд синхронизации приема кадров и блоков известно, рассмотрено в устройстве стартстопной широкополосной системы связи (ШСС) /1, стр.324, рис.19.1/.

В синхронизаторе (С) 7 обозначены входы и выходы:

7_-1 - выход кода частоты гетеродина первого преобразования,

7_-2 - вход спектра сигнала промежуточной частоты,

7_-3 - выход сигнала средней промежуточной частоты спектра,

7_-4 - выход синхроимпульса смены скачковой частоты,

7_-5 - выход синхроимпульсов цифровых отсчетов фазового сигнала,

7_-6 - выход сигнала тактовой частоты бит высокоскоростной информации,

7_-7 - вход сигнала обратной связи кольца синхронизации.

Пример построения заявленного устройства

Прием сигналов радиолинии ограничен перерывами связи. Во время приема выполняется непрерывно слежение за центральной частотой спектра радиочастот и ее медленными изменениями, которые обусловлены доплеровским смещением и нестабильностью генераторов частоты. Предусматривается блочный прием информации. Блоки образуют пакеты. Пакет информации принимается на одной скачковой частоте. Подготовка (t_ПОД) к приему кодовых блоков числовой информации может занимать несколько начальных блоков принимаемого пакета. За время подготовки выполняется компенсация ухода частоты в результате скачка, компенсация отклонения задержки за время от предшествующей компенсации.

Принимаемая полоса частот выбирается исходя из выделенного диапазона радиочастот. Предлагаемое приемное устройство, в отличие от прототипа, принимает сигналы, спектр частот которых занимает большую часть диапазона выделенных частот, для скачковых частот остается узкая полоса, поэтому расширение базы не получается. База оказывается близка к единице (В 1). Повышение помехоустойчивости от применения скачков не происходит. За счет смены скачковых частот достигается повышенная скрытность.

Числовая информация. Устанавливается число разрядов принимаемых чисел. Например, одно число высокоскоростной числовой информацией принимается в 4 октетах и содержит 32 пользовательских разряда. Числа записываются старшими разрядами вперед. Разряд может содержать "0" или "1".Каждому разряду, содержащему "0", соответствует 0 град, - "1" соответствует 180 град, при модуляции КИМ-ФМ.

Сообщение принимается блоками. Используется прием информации двоичными кодами, двоичная система счисления. В блоке устанавливается число разрядов принимаемых чисел. Например, одно число числовой информацией принимается в 4 октетах и содержит 32 пользовательских разряда, при модуляции КИМ-ФМ каждому разряду, содержащему "0", соответствует 0 град, - "1" соответствует 180 град. Числа записываются старшими разрядами вперед. Так, десятичное число 15=2⁴-1 записывается в 4 октетах: 0000 0000 0000 1111. Тогда для сигналов:

01111111 11111111 11111111 11111111,

00000000 00000000 11111111 11111111,

00000000 00000000 00000000 11111111,

00000000 00000000 00000000 00001111,

00000000 00000000 00000000 00000011,

00000000 00000000 00000000 00000001

спектры определяются длительностью генерируемых серий 31 , 16 , 8 , 4 , 2 , .

Характеристика приема информации. Прием информации по радиолинии содержит этапы обнаружения излученного сигнала, вхождение в связь и прием сигнала. Обнаружение и вхождение в связь, которое заключается в вхождении в связь по несущей частоте и задержке приема информации, в заявленном устройстве не рассматривается, так как не подвергается существенным изменениям. Отмечается только то, что в случае совпадения принимаемой скачковой несущей частоты с частотой гетеродина, которая сформирована приемником для демодуляции сигнала, вхождение в связь оказывается существенно быстрее, чем в случае несовпадения частот, так как во втором случае требуется затрата времени на поиск несущей частоты. Сказанное иллюстрировано на фиг.4.

Характеристика принимаемого сигнала, пример

Для приема сигнала задана скорость ® (максимальная) приема из радиолинии R=20 Мбит/с. Цифровая информация принимается кодовым блоком R-S, кодирование/исправление (IL 1-8)(255,223)Е=16, содержится 223 байта информационных разрядов, остальные 32 байта проверочные.

Длительность бита высокоскоростного сигнала ₀=0,05 мкс.

Длительность бита цифровой информации _Ц=2 ₀=0,1 мкс.

Скорость приема бит цифровой информации R_Ц=10 Мбит/с.

Скачковые частоты образованы из бит длительности ₀=0,05 мкс четырехуровневой фазовой модуляцией (М), М=4.

Предельное значение скачковой частоты F_ПРЕД=5 МГц с периодом 0,05·4=0,2 мкс.

Частота отсчетов АЦП фазового сигнала F_ОТС в демодуляторе (ДМ) 9, F_ОТС=m/ ₀=100 МГц, при m=5.

Период тактовой частоты приема бита информации 0,05 мкс.

Будем оценивать полосы частот через скорость передачи по формулам для 90% энергии импульса. Полоса частот В_н определяется В_н=KR, где K=1,25÷2, R - скорость передачи, Гц при фазовой модуляции QPSK.

Полоса частот цифровой информации В_Ц=10·1,25=12,5 МГц.

Пакет содержит пять блоков (при выборе числа блоков учитывается образование перекрытия частот, см. фиг.4).

Число разрядов в блоке 255·8=2040.

Длительность приема блока, состоящего из 2040 разрядов, Т_Б=255·8·0,05=102 мкс.

Продолжительность приема пакета Т_П =255·8·5·0,05=510 мкс.

Период смены скачковых частот Т=Т_П=510 мкс (скачковая частота меняется в каждом пакете).

Шаг сетки частот цифрового синтезатора частоты (ЦСЧ) 11 F_ШАГ=1/T=1,96 кГц.

Всего скачковых частот может быть F_ПРЕД /F_ШАГ=5/0,00196=2551, выбираем число скачковых частот 2^m-1=2¹⁰-1=1023, для m=10 младших разрядов шифратора, содержащегося в цифровом синтезаторе.

Максимальная скачковая частота F_MAKC=1023·F _ШАГ=2,0 МГц.

Полоса ФАПЧ составляет величину кГц·2 - 20.

Время поиска частоты /Л.6, стр.213/ Т_ПМАХ m F/2 F² _ФАП=123 мкс.

Время захвата частоты t_f=m/2 F_ФAП=200 мкс.

Время синхронизации скачковой частоты требует 123+200=323 мкс. Четыре блока из пяти блоков пакета содержат информацию заполнения и стартовую кодовую последовательность, пятый блок содержит принимаемую числовую информацию. Увеличение в пакете числа блоков с числовой информацией вызывает увеличение периода смены скачковых частот.

Повышение скорости приема информации, с поддержанием скрытности принимаемой информации, достигается применением более быстродействующего синтезатора ЦСЧ с компенсацией шумов квантования.

Источники информации

1. Л.Е.Варакин «Системы связи с шумоподобными сигналами», М, «Радио и связь», 1985. стр.18, рис.1.96, стр.290, стр.332, рис.20.1.

2. Колчинский В.Е. и др. Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов, «Сов. Радио», 1975, рис.7.23, стр.241;

3. Тузов Г.И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами, «Радио и связь», 1985, стр.167, рис.6.2

4. Гартвич А.В. и др. Описание изобретения «Цифровой синтезатор частоты» (А.с. СССР № 1286086, 17.01.85).

5. Мелешков Г.А. Устройство сдвига полосы частот, по авторскому свидетельству СССР № 824401, 1979.

6. Л.В.Березин, В.А.Вейцель. Теория и проектирование радиосистем. М., «Сов. Радио», 1977.