RU2755523C1

RU2755523C1 - Radio pulse signal receiver with time-frequency encoding

Info

Publication number: RU2755523C1
Application number: RU2020135735A
Authority: RU
Inventors: Альберт Александрович Михайлов
Original assignee: Альберт Александрович Михайлов
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-09-16

Abstract

FIELD: communication.SUBSTANCE: invention relates to telecommunication equipment and can be used in radio location, radio control, and communications. In order to achieve the result, an emitter repeater, a capacitor and adjustable resistors, connected in series, are connected between the outputs of the detectors of each channel and the second inputs of the detectors of other channels to a receiver containing an input high-frequency filter, a high frequency amplifier, a mixer with a heterodyne connected to the second input, an intermediate frequency amplifier, a limiter connected in series whereto are channels consisting of an intermediate frequency filter, an amplifier, an emitter repeater, a detector and a threshold apparatus, connected in series, wherein the video pulse from the penetrating components of the radio pulse signal spectrum from one channel to another channel is eliminated by an amplitude-adjusted video pulse received from the received radio pulse.EFFECT: increase in the selectivity by the adjacent channel due to elimination of the influence of penetrating components of the radio pulse signal spectrum from one channel to another.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в радиолокации, радиоуправлении и связи.The invention relates to telecommunication engineering and can be used in radar, radio control and communication.

Особенностью радиоимпульсных сигналов с частотно-временным кодированием (ЧВК) является перекрытие спектров радиоимпульсов разных частот, составляющих сигнал, так как огибающая спектра прямоугольного радиоимпульса изменяется по закону sin х/х, где х=3,14Δfτ_и где Δf - отклонение частоты от несущей, τ_и - длительность импульса.A feature of radio pulse signals with time-frequency coding (PMC) is the overlap of the spectra of radio pulses of different frequencies that make up the signal, since the envelope of the spectrum of a rectangular radio pulse changes according to the sin x / x law, where x = 3.14Δfτ _and where Δf is the frequency deviation from the carrier, τ _and is the pulse duration.

В приемниках по Л1 (стр. 164, рис. 7.1) и Л3 (стр. 236, рис. 4.10) избирательность обеспечивается за счет увеличения разницы между частотами ЧВК, формирования колокольной формы импульса передатчика, адаптивной регулировки мощности передатчика и др.In receivers L1 (p. 164, Fig. 7.1) and L3 (p. 236, Fig. 4.10), selectivity is ensured by increasing the difference between the PMC frequencies, shaping the transmitter's bell pulse shape, adaptive control of the transmitter power, etc.

Известны приемники ЧВК, в которых в широкополосной части используется логарифмический УПЧ (патенты на изобретение РФ №2293439 и №2408982). В них избирательность обеспечивается за счет сравнения амплитуд видеосигналов и последующим отключением канала, в котором видеосигнал меньше.Known PMC receivers, in which the broadband part uses a logarithmic UPCH (patents for the invention of the Russian Federation No. 2293439 and No. 2408982). In them, selectivity is ensured by comparing the amplitudes of the video signals and then turning off the channel in which the video signal is smaller.

Известны приемные устройства, выполненные по схеме «широкополосный усилитель - ограничитель - узкополосный фильтр», сокращенно ШОУ (Л2 стр. 389 рис. 16.6), которые используются для приемов сигналов с ЧВК.Known receivers are made according to the scheme "broadband amplifier - limiter - narrowband filter", abbreviated SHOW (L2 p. 389 Fig. 16.6), which are used to receive signals from PMCs.

В этих приемниках производится широкополосное усиление всех частот, составляющих ЧВК, затем следует ограничение амплитуды, благодаря которому происходит выравнивание амплитуд импульсов разных частот, изменяющихся в большом динамическом диапазоне (60÷80 дб), что делается для того, чтобы уменьшить влияние проникающей части спектра радиоимпульса одной частоты в каналы обработки других частот. При узкополосной фильтрации производится фильтрация основной части спектра в полосе частот ≈1/τ_и. «Просочившаяся» часть спектра импульса соседнего канала (соседней частоты) за счет отличия несущих частот и избирательности фильтра меньше по амплитуде основной части спектра, на которую настроен узкополосный фильтр, и путем регулировки порога срабатывания порогового устройства помеха в виде «просочившегося» импульса устраняется.In these receivers, a broadband amplification of all frequencies that make up the PMC is performed, then the amplitude limitation follows, due to which the amplitudes of pulses of different frequencies are equalized, varying in a large dynamic range (60 ÷ 80 dB), which is done in order to reduce the influence of the penetrating part of the radio pulse spectrum one frequency to the processing channels of other frequencies. With narrow-band filtering, the main part of the spectrum is filtered in the frequency band ≈1 / τ _and . The "leaked" part of the pulse spectrum of the adjacent channel (adjacent frequency) due to the difference in carrier frequencies and the filter selectivity is less in amplitude than the main part of the spectrum, to which the narrow-band filter is tuned, and by adjusting the threshold device's threshold, the interference in the form of the "leaked" pulse is eliminated.

Для уменьшения амплитуды «просочившегося» импульса применяются различные методы (Л1, Л3).To reduce the amplitude of the "leaked" pulse, various methods are used (L1, L3).

По различным причинам одни из методов уменьшения амплитуды «просочившегося» импульса невозможны, другие сложны и требуют трудоемкой настройки.For various reasons, some of the methods for reducing the amplitude of the "leaked" pulse are impossible, while others are complex and require laborious adjustment.

Целью данного изобретения является улучшение избирательности по соседнему каналу за счет устранения «просочившегося» импульса в приемнике, выполненном по упомянутой выше схеме ШОУ.The aim of this invention is to improve the selectivity in the adjacent channel by eliminating the "leaked" pulse in the receiver, made according to the above-mentioned SHOW scheme.

Для выполнения этой задачи из канала, в который пришел радиоимпульс, используется видеоимпульс, амплитуда которого устанавливается делителем, например, резиеторным и который заводится в канал, в который «просочился» импульс, сформировавшийся из части спектра от пришедшего радиоимпульса так, чтобы устранить «просочившийся» импульс, например, за счет смещения рабочей точки транзистора детектора и так, что уровень «просочившегося» импульса на выходе детектора становится ниже порога срабатывания порогового устройства.To accomplish this task, a video pulse is used from the channel into which the radio pulse came, the amplitude of which is set by a divider, for example, a resistor one and which is fed into the channel into which the pulse "leaked" formed from a part of the spectrum from the incoming radio pulse so as to eliminate the "leaked" pulse, for example, due to the displacement of the operating point of the transistor of the detector and so that the level of the "leaked" pulse at the output of the detector becomes below the threshold of the threshold device.

В качестве прототипа выбрано приемное устройство из Л2 стр. 389 рис. 16-6 выполненное по схеме ШОУ, упомянутой выше.As a prototype, a receiving device from L2 page 389 fig. 16-6 made according to the SHOW scheme mentioned above.

На рис. 1 приведена схема приемника сигналов с ЧВК для простейшего двухчастотного варианта состоящая из последовательно соединенных входного высокочастотного фильтра 1, усилителя высокой частоты 2, смесителя 3, ко второму входу которого подсоединен гетеродин 4, общего широкополосного усилителя промежуточных частот 5, ограничителя 6, к выходу которого параллельно подсоединены каналы, состоящие из последовательно соединенных фильтра промежуточной частоты f_пр1 7, усилителя 9, эмиттерного повторителя 11, детектора 13 и порогового устройства 15 в одном канале и из последовательно соединенных фильтра промежуточной частоты f_пр2 8, усилителя 10, эмиттерного повторителя 12, детектора 14 и порогового устройства 16 в другом канале.In fig. 1 shows a diagram of a signal receiver with PMC for the simplest two-frequency version consisting of a series-connected input high-frequency filter 1, a high-frequency amplifier 2, a mixer 3, to the second input of which a local oscillator 4 is connected, a common broadband intermediate frequency amplifier 5, a limiter 6, to the output of which in parallel channels are connected, consisting of a series-connected filter of an intermediate frequency f _PR1 7, an amplifier 9, an emitter follower 11, a detector 13 and a threshold device 15 in one channel and from a series-connected filter of an intermediate frequency f _PR2 8, an amplifier 10, an emitter follower 12, a detector 14 and a threshold device 16 in another channel.

Работа устройства - прототипа осуществляется следующим образом.The work of the prototype device is carried out as follows.

Рассмотрим простейший ЧВК с двумя частотами: f₁ и f₂, и пусть 1-й импульс на частоте f₁, второй на частоте f₂ и между ними временной интервал, обозначим его как t_к (кодовое время). На рис. 1 сигнал, пришедший на вход высокочастотного входного фильтра 1, отфильтровывается, поступает на вход усилителя высокой частоты (УВЧ) 2, после усиления сигнал поступает в смеситель 3, где с помощью гетеродина 4 производится преобразование высоких частот f₁ и f₂ в промежуточные частоты f_пр1 и f_пр2, которые усиливаются в общем усилителе промежуточных частот (УПЧ) 5 и затем ограничиваются по амплитуде в ограничителе 6, после чего производится фильтрация f_пр1 в фильтре 7, усиление в усилителе 9, передача эмиттерным повторителем 11, детектирование в детекторе 13 и калибровка по амплитуде и длительности в пороговом устройстве 15. Аналогично функционируют фильтр f_пр2 8, усилитель 10, эмиттерный повторитель 12, детектор 14 и пороговое устройство 16.Consider the simplest PMC with two frequencies: f ₁ and f ₂ , and let the 1st pulse at frequency f ₁ , the second at frequency f ₂ and a time interval between them, denote it as t _k (code time). In fig. 1, the signal arriving at the input of the high-frequency input filter 1 is filtered, enters the input of the high-frequency amplifier (UHF) 2, after amplification, the signal enters the mixer 3, where using the local oscillator 4, high frequencies f ₁ and f ₂ are converted into intermediate frequencies f _pr1 and f _pr2 , which are amplified in the common intermediate frequency amplifier (IFA) 5 and then limited in amplitude in the limiter 6, after which f _{pr1 is filtered} in the filter 7, amplified in the amplifier 9, transmitted by the emitter follower 11, detection in the detector 13 and calibration in amplitude and duration in the threshold device 15. The filter f _pr2 8, amplifier 10, emitter follower 12, detector 14 and threshold device 16 function similarly.

На рис. 2 приведена схема предлагаемого приемника радиоимпульсных сигналов с ЧВК. Функционирование узлов 1÷12, 15 и 16 полностью аналогично прототипу (см. Рис. 1) Отличие состоит в том, что к выходу детектора 13 присоединен эмиттерный повторитель 17, к выходу которого присоединен конденсатор связи С1, к которому присоединен резистор R1, который присоединен ко второму входу детектора 14. Аналогично к выходу детектора 14 присоединен эмиттерный повторитель 18, к выходу которого присоединены последовательно соединенные конденсатор связи С2 и резистор R2, который присоединен ко второму входу детектора 13.In fig. 2 shows a diagram of the proposed receiver of radio pulse signals with PMC. The functioning of nodes 1 ÷ 12, 15 and 16 is completely similar to the prototype (see Fig. 1) The difference is that an emitter follower 17 is connected to the output of the detector 13, to the output of which a coupling capacitor C1 is connected, to which a resistor R1 is connected, which is connected to the second input of the detector 14. Similarly, to the output of the detector 14, an emitter follower 18 is connected, to the output of which are connected in series a coupling capacitor C2 and a resistor R2, which is connected to the second input of the detector 13.

В отличие от прототипа видеоимпульс после детектора 13 через эмиттерный повторитель 17, конденсатор С1 и резистор R1 подводится ко второму входу детектора 14, т.е. продетектированный радиоимпульс с частотой f_пр1 с установленной резистором R1 амплитудой, назовем его «устраняющим», подводится ко второму входу детектора 14.Unlike the prototype, the video pulse after the detector 13 through the emitter follower 17, the capacitor C1 and the resistor R1 is fed to the second input of the detector 14, i.e. The detected radio pulse with a frequency f _pr1 with an amplitude set by the resistor R1, let's call it “eliminating”, is fed to the second input of the detector 14.

Допустим, что с выхода смесителя пришел импульс с частотой f_пр1, тогда с выхода ограничителя 6 ограниченный импульс поступает на фильтры 7 и 8 после фильтра 7, настроенного на частоту f_пр1, усилителя 9, эмиттерного повторителя 11, импульс детектируется в детекторе 13, калибруется по амплитуде и длительности в пороговом устройстве 15 и далее следует в дешифратор (не показанный на рис. 1 и рис. 2).Suppose that a pulse with a frequency f _pr1 came from the mixer output, then from the output of the limiter 6 a limited pulse is fed to filters 7 and 8 after filter 7 tuned to the frequency f _pr1 , amplifier 9, emitter follower 11, the pulse is detected in detector 13, calibrated in amplitude and duration in the threshold device 15 and then goes to the decoder (not shown in Fig. 1 and Fig. 2).

При этом после фильтра, настроенного на частоту f_пр2, в идеальном случае не должно быть никакого импульса, но в реальности часть спектра импульса с частотой f_пр1проникает в фильтр 8 и на выходе детектора 14 наблюдается видеоимпульс, конечно, по амплитуде меньше, чем импульс после детектора 13, но он есть, назовем его «просочившийся», и далее он может вызвать срабатывание порогового устройства 16, что нежелательно, так как в дешифраторе сигнала может быть принято неправильное решение.In this case, after the filter tuned to the frequency f _pr2 , in the ideal case, there should be no pulse, but in reality, part of the spectrum of the pulse with the frequency f _pr1 penetrates into filter 8 and a video pulse is observed at the output of the detector 14, of course, in amplitude less than the pulse after detector 13, but it exists, let's call it "leaked", and then it can trigger the threshold device 16, which is undesirable, since a wrong decision can be made in the signal decoder.

Таким образом, на вход 1 детектора 14 поступает «просочившийся», а на вход 2 «устраняющий» с амплитудой, зависящей от коэффициента передачи эмиттерного повторителя 17, конденсатора С1 и резистора R1.Thus, the input 1 of the detector 14 receives the “leaked” one, and the input 2 “eliminates” with an amplitude that depends on the transmission coefficient of the emitter follower 17, the capacitor C1 and the resistor R1.

Аналогично, при приходе с выхода смесителя импульса на частоте f_пр2 после фильтра 8, настроенного на частоту f_пр2, сигнал усиливается в усилителе 10, детектируется детектором 14, калибруется по амплитуде и длительности в пороговом устройстве 16 и далее следует в дешифратор. При этом на вход 1 детектора 13 поступит «просочившийся» импульс, а на вход 2 «устраняющий» через эмиттерный повторитель 18, конденсатор С2 и резистор R2. _{Similarly, when a pulse arrives} from the mixer output at a frequency f pr2 after a filter 8 tuned to a frequency f _pr2 , the signal is amplified in the amplifier 10, detected by the detector 14, calibrated in amplitude and duration in the threshold device 16 and then goes to the decoder. In this case, the “leaked” pulse will be sent to the input 1 of the detector 13, and the “eliminating” pulse to the input 2 through the emitter follower 18, the capacitor C2 and the resistor R2.

На рис. 3 показана схема детекторов 13 и 14.In fig. 3 shows a diagram of detectors 13 and 14.

Итак, при приходе импульса на частоте f₁ на вход приемника на выходе смесителя 3 появляется импульс на частоте f_пр1 и при этом на вход 1 детектора 14 поступает «просочившийся» импульс и проходит к базе транзистора VT2.So, when a pulse arrives at a frequency f ₁ at the input of the receiver at the output of the mixer 3, a pulse appears at a frequency f _pr1, and at the same time a "leaked" pulse arrives at the input 1 of the detector 14 and passes to the base of the transistor VT2.

На вход 2 детектора 14 поступает «устраняющий» импульс отрицательной полярности и проходит к коллектору транзистора VT1, стабилизирующего смещение положительной полярности на базе транзистора VT2.The input 2 of the detector 14 receives a "eliminating" pulse of negative polarity and passes to the collector of the transistor VT1, which stabilizes the bias of positive polarity based on the transistor VT2.

Поскольку «устраняющий» импульс на базе транзистора VT2 формирует спад напряжения отрицательной полярности и смещает рабочую точку транзистора, то происходит изменение уровня «просочившегося» импульса так, что пороговое устройство 16 не сработает и в итоге, «просочившийся» импульс устраняется.Since the “eliminating” pulse based on transistor VT2 forms a voltage drop of negative polarity and shifts the operating point of the transistor, the level of the “leaked” pulse changes so that the threshold device 16 does not work and, as a result, the “leaked” pulse is eliminated.

Аналогично, при приходе импульса на частоте f₂ на вход приемника, соответственно появляется импульс на частоте f_пр2 на выходе смесителя 3, «просочившийся» и «устраняющий» импульсы поступают на соответствующие входы 1 и 2 детектора 13 и также в транзисторе VT2 и пороговом устройстве 16, происходит устранение «просочившегося» импульса из канала частоты f₂ (f_пр2) в канал частоты f₁ (f_пр).Similarly, when a pulse _arrives _{at a frequency f 2} at the input of the receiver, a pulse appears at a frequency f pr2 at the output of the mixer 3, "leaked" and "eliminating" pulses are fed to the corresponding inputs 1 and 2 of the detector 13 and also in the transistor VT2 and the threshold device 16, the "leaked" pulse is eliminated from the channel of frequency f ₂ (f _pr2 ) into the channel of frequency f ₁ (f _pr ).

Таким образом, оба импульса частот f₁ и f₂ нормально проходят в дешифратор, а помехи от «просочившихся» импульсов устраняются, благодаря чему выполняется цель изобретения, а именно улучшается избирательность по соседнему каналу в приемнике, выполненном по схеме ШОУ.Thus, both pulses of frequencies f ₁ and f ₂ normally pass into the decoder, and the interference from "leaked" pulses is eliminated, thereby fulfilling the object of the invention, namely, improving the selectivity in the adjacent channel in the receiver made according to the SHOU scheme.

По такому принципу можно проводить «устранение» «просочившихся» импульсов и при большем числе каналов.According to this principle, it is possible to carry out the "elimination" of "leaked" impulses even with a larger number of channels.

Также положительным эффектом является адаптивность компенсации, кроме этого, можно «дозировать» уровень компенсации, регулируя значения резисторов R1 и R2, что может позволить сохранить слабые импульсы при одновременном приходе импульсов с частотами f_пр1 и f_пр2.Also a positive effect is the adaptability of compensation, in addition, you can "dose" the level of compensation by adjusting the values of the resistors R1 and R2, which can allow you to keep weak pulses with the simultaneous arrival of pulses with frequencies f _pr1 and f _pr2 .

Экспериментальная проверка показала, что достаточно иметь емкость С=4700пф, R=0,1÷1 кОм, при f_пр1=114 мггц, f_пр2=126 мггц и τ_и=0,5 мксек и детекторе на транзисторах 2ТЗ54.Experimental verification has shown that it is sufficient to have a capacitance C = 4700 pF, R = 0.1 ÷ 1 kΩ, at f _pr1 = 114 MHz, f _{pr2 =} 126 MHz and τ _u = 0.5 μsec and a detector on transistors 2ТЗ54.

В некоторых случаях при f_пр1<<f_пр2 достаточно делать устранение «просочившегося» импульса из канала f_пр1 в канал f_пр2, а из канала f_пр2 в канал f_пр1 не делать, так как в нем «просачивание» может быть ниже допустимого уровня, из-за большей добротности контуров, а так же отсутствия влияния продуктов умножения составляющих спектра типа f_пр/n, где n=2, 3.In some cases, when f _{pr1 <} f _{pr2, it is} sufficient to eliminate the "leaked" impulse from channel f _pr1 to channel f _pr2 , and not to do it from channel f _pr2 to channel f _pr1 , since "leakage" in it may be below the permissible level , due to the higher quality factor of the circuits, as well as the absence of the influence of the products of multiplication of the components of the spectrum of the type f _pr / n, where n = 2, 3.

1. Лившиц А.Р., Биленко А.П. Многоканальные асинхронные системы передачи информации. М., «Связь», 1974 г. 1. Livshits A.R., Bilenko A.P. Multichannel asynchronous information transmission systems. M., "Communication", 1974

2. Чистяков Н.И., Сидоров В.М. Радиоприемные устройства. М., «Связь», 1974 г.2. Chistyakov N.I., Sidorov V.M. Radio receiving devices. M., "Communication", 1974

3. Венедиктов М.О., Марков В.В., Эйдус Г.С.Асинхронные адресные системы связи. М., «Связь», 1968 г.3. Venediktov MO, Markov VV, Eidus GS Asynchronous address communication systems. M., "Communication", 1968

Claims

A receiver of radio pulse signals with frequency-time coding, containing a series-connected high-pass filter, a high-frequency amplifier, a mixer, an intermediate-frequency amplifier, a limiter, to which channels are connected in parallel, each of which contains a series-connected intermediate frequency filter, an amplifier, an emitter follower, a detector and a threshold device, while the second input of the mixer is connected to the output of the local oscillator, characterized in that emitter followers are connected to the output of the detector of each channel, the outputs of which are connected through series-connected capacitors and adjustable resistors to the second inputs of the detectors of other channels.