RU1827052C - Устройство дл определени оптимальных рабочих частот - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство дл  определени  оптимальных рабочих частот содержит приемную антенну 5, синхронизатор 1, формировател 1 2, 9 ЛЧМ-сигнала, усилитель 3 мощности, Передающую антенну 4, коррелометр 13, блок 12 оперативной пам ти эталонов спектров сигнала, цифровой коммутатор 11, блоки 10,15 сравнени , селектор 16 длительности импульсов, блок 14 пам ти вычисленных значений оптимальных рабочих частот, приемник 6, анализатор 8 спектра. 3 ил.

Description

V

fl

&)переданнцо  чость

д. приемна  vа с/ль cpt/.1

00

к

VJ О СЛ КЭ

(л

Изобретение относитс  к КВ-радиосв - эи и может быть использовано в адаптивных системах св зи с многолучевым характером распространени  радиоволн (ионосфера, тропосфера и т.п.) дл  определени  оптимальных рабочих частот (ОРЧ).

Цель изобретени  - повышение скорости определени  ОРЧ.

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурна  схема коррелометра; на фиг.З - функциональна  схема синхронизатора.

Устройство дл  определени  ОРЧ содержит на передающей стороне (фиг.1,а) приемную антенну 0, синхронизатор 1, первый формирователь Л МЧ-сигналов 2, усилитель мощности 3, передающую антенну 4; на приемной стороне (фиг. 1,6) - приемную антенну 5, приемник 6, синхронизатор 7, анализатор спектра 8, второй формирователь ЛМЧ-сигнала 9-, первую схему сравнени  10, цифровой коммутатор 11. ОЗУ эталонов 12, коррелеметр 13. ОЗУ вычисленных значений ОРЧ 14, вторую схему сравнени  15, селектор длительности импульсов 16, шину ввода 17 и шину вывода 18.

Коррелометр 13 (фиг.2) содержит перемножитель 13.1, делитель 13.2, сумматор

13.3.ОЗУ результатов вычислений значений взаимокоррел ционной функции R (т)

13.4,ОЗУ промежуточных результатов 13.5, фиксатор максимального значени  функции R(r) 13.6 и делители 13,7 и 13.8.

Синхронизаторы 7 и 1 состо т из приемника сигналов точного времени 7.1(1.1), опорного генератора 7.2(1.2), таймера 7.3(1.3), схемы сравнени  7.4(1,4), буферных регистров 7.5(1.5) и 7.7(1.7). счетчика с переменным коэффициентом делени  7.6(1.6).

Устройство работает следующим образом .

На этапе начального диалога с помощью органов управлени  (передающа  часть) и через шину ввода 17 от программатора или микро-ЭВМ (приемна  часть в формирователи 2 и 9 занос тс  параметры формируемых ими ЛМЧ сигналов; во входные регистры первой 10 и второй 15 схем сравнени  занос тс  соответственно код минимального уровн  сигнала, при котором еще возможно обеспечение удовлетворительной св зи с абонентом (или код уровн , превышающего средний уровень помех на приемной стороне в интересующем частотном диапазоне) и код нормированного значени  взаимно-коррел ционной функции, на определенном уровне (например, на уровне 0.7). В ОЗУ 12 эталонов заноситс  кодовое представление спектра-эталона.

например квантованное по амплитуде представление одиночного гэуссового импульса, соответствующее одномодовому механизму распространени  радиоволн ионосферы. В

буферный регистр селектора 16 заноситс  код длительности импульса, соответствующий требуемой скорости передачи информации по каналу св зи.

После проведени  сеанса синхронизации (если таковой необходим), в заданный момент времени, определ емый программой работы устройства, синхронизатор 1 вырабатывает импульс запуска формировател  2, который начинает формировать непрерывный ЛЧМ-сигнал с заданными параметрами. ЛЧМ-сигнал через усилитель мощности 3 излучаетс  в эфир передающей антенной-4. Одновременно с запуском формировател  2 синхронизатор 7 приемной части осуществл ет запуск второго

формировател  9 ЛЧМ-сигнала. Отраженный ионосферой сигнал усиливаетс  приемной антенной-5 и попадает в приемник 6, где он перемножаетс  с гетеродинным ЛЧМ-сигналом формируемым вторым формирователем 9. В результате перемножени  принимаемого и гетеродинного ЛЧМ-сигна- лов на выходе приемника 6 выдел етс  сигнал разностной частоты, значение которой может быть приближенно вычислено по

формуле F f.trp, где f - скорость изменени  частоты зондирующего сигнала; trp - врем  группового запаздывани  радиосигнала при распространении его от передатчика до приемника устройства. Анализатор спектра

8 осуществл ет спектральный анализ сигнала разностной частоты в реальном масштабе времени и выдачу результатов анализа в цифровой форме. Через интервал времени ТА, необходимый анализатору 8 дл  вычис- лени  спектра выборки разностного сигнала , на его выходе последовательно по вл ютс  коды точек спектра S(t) разностного сигнала, которые поступают на вход коррелометра 13 и одновременно через шину вывода 18 на внешнее устройство пам ти . Если уровень сигнала на выходе анализатора 8 превышает значение, записанное в буферном регистре первой схемы сравнени  10, последн   вырабатывает разрешающий сигнал, который поступает на

один из входов цифрового коммутатора.

Коррелометр 13 обеспечивает вычислени  оценки взаимнокоррел циионной функции реализацией функции спектра S(t) разностного сигнала и функцией 3(t),  вл ющейс  цифровым представлением спектра-эталона (маски)

R(O- т /0S(t).,Vr )dt.

где г - величина временной задержки;

Т0 - At.Ks - г .N.Ks - период вычислени  значени  функции R( г);

Ks - количество точек в одной реализации спектра S(t) или спектра-эталона Э (t) (Ks Кэ);

N - количество временных сдвигов.

Принцип работы коррелометра состоит в следующем.

Перемножитель 13.1 (фиг.2) в течение времени t равного длительности одной выборки сигнала обеспечивает перемножение цифровых значений выборок сигналов S(t) и 3(t). При этом его работа совместно с делителем 13.2. сумматором 13.3, ОЗУ 13.4 и 13.5 синхронизирована таким образом, что одно дискретное значение сигнала S(t) (одна выборка ) последовательно перемножаетс  с Кэ значени ми сигнала 3(t). Работу коррелометра легче пон ть, если представить ОЗУ 12. ОЗУ 13.4 и ОЗУ 13.5 в виде кругов. Дл  обеспечени  работы по описанному алгоритму необходимо, чтобы скорость вращени  кругов ОЗУ 12 и ОЗУ 13.5 в Кэ раз превышала скорость вращени  круга ОЗУ 13.4. Синхронизаци  работы ОЗУ 13.5 и ОЗУ 13,4 обеспечиваетс  делителем 13.8. При этом при поступлении на вход коррелометра очередного дискретного значени  сигнала S(t), оно начинает перемножатьс  с соответствующим значени ми 3(t). Одновременно с записью значени  Ri( r ) в ОЗУ 13.4 схема 13.6 осуществл ет сравнение каждого очередного значени  Rif r ) с предыдущим значени м Км( т) и фиксацию максимального из вычисленных значений. В дальнейшем значение Рмакс( г ) используетс  дл  нормировки значений Ri( т ) в делителе 13.7.

Через врем  Т на выходе коррелометра последовательно по вл ютс  дискретные значени  нормированной взаимнокоррел - ционной функции Рнорм(г ). Их количество определ етс  значением N временных сдвигов. При превышении выходным сигналом коррелометра порога, кодовое значение которого записано в буферном регистре второй схемы сравнени  15, последн   вырабатывает импульс, передний фронт которого образован при первом пересечении сигналом RHOPM{ т ) порога, а задний фронт - при последнем пересечении сигналом RHOPM этого порога. Если длительность импульс с выхода второй схемы сравнени  15 не превышает значени  кода длительности импульса записанного в буферном регистре селектора 16, последний

5

выдает разрешающий сигнал на второй управл ющий вход цифрового коммутатора 11. При совпадении разрешающих сигналов с выходов первой схемы сравнени  10 и 5 селектора 16 код частоты, удовлетвор ющий требовани м, предъ вл емым к качеству св зи и скорости передачи информации через цифровой коммутатор записываетс  в ОЗУ значений ОРЧ 14. При изменении часQ тоты зондирующего сигнала в диапазоне A f, в ОЗУ 14 может быть записано несколько значений ОРЧ, которые после окончани  сеанса зондировани  через шину вывода 18 переписываютс  во внешние устройства или ЭВМ дл  прин ти  решени  об их использовании .

Синхронизаторы 1 и 7 обеспечивают запуск в заданный момент времени первого и второго формировател  2 и 9. Перед сеансом зондировани , при необходимости, вы0 полн етс  сеанс временной синхронизации приемной и передающей частей устройства. При этом в качестве реперных сигналов могут быть использованы не только реперные сигналы станций точного времени (СТВ), но

5 и ЛМЧ сигналы определенной длительности , излучаемые передающей частью устройства . В последнем случае по вл етс  возможность исключить приемники сигналов СТВ из состава синхронизаторов 1 и 7.

0 При совпадении временных шкал приемной и передающей частей с определенной точностью сеанс синхронизации заканчиваетс . Схема сравнени  7.6 осуществл ет сравнение текущего времени таймера с кодом времени, записанном в регистре 7.5 и

при их совпадении формирует импульс запуска формировател  9. Опорный генератор 7.2 обеспечивает сохранение достигнутого синхронизма и синхронизирует работу приемной части устройства. Счетчик 7.6 и ре0 гистр 7.7 обеспечивают программируемое смещение временной шкалы таймера 7.3 в режиме синхронизации.

Применение за вл емого устройства позвол ет увеличить скорость определени 

5 значений ОРЧ и исключить оператора из процесса их определени  вручную. Кроме того, при использовании устройства, например в качестве диагностического средства ионосферного канала распространени  ра0 диоволн, отпадает необходимость в визуальном наблюдении ионограмм наклонного зондировани  ионосферы, в св зи и чем снижаютс  аппаратные затраты на приобретение мониторов и других средств визуального контрол .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  определени  оптимальных рабочих частот, содержащее на переда5

   ющей стороне последовательно соединенные приемную антенну, синхронизатор, формирователь линейно-частотно модулированного (ЛЧМ) сигнала, усилитель мощности и передающую антенну, а на приемной стороне - приемную антенну, соединенную с первыми входами синхронизатора и приемника , выход которого соединен с входом анализатора спектра, а второй вход приемника - с первым выходом формировател  ЛЧМ-сигнала, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  скорости определени  оптимальных рабочих частот, на приемной стороне введен коррелометр, блок оперативной пам ти эталонных спектру сигналов, цифровой коммутатор, первый и второй блоки сравнени , селектор длительности импульсов и блок пам ти вычисленных значений оптимальных рабочих частот (ОРЧ), причем первый вход коррелометра соединен с выходом анализатора спектра, выход которого также соединен с первым входом первого блока сравнени , второй вход коррелометра соединен с еыхоiI L

   У

   П;-иоьыи resvMjTciT переми хсе«1 П -стаРЫм результат перемно: се«1

   «Pun

   2.

   0

   5

   0

   5

   дом блока оперативной пам ти эталонов, а выход соединен с первым входом второго блока сравнени , выход которого соединен с первым входом селектора длительности импульсов, выход которого соединен с первым управл ющим входом цифрового коммутатора , второй управл ющий вход которого соединен с выходом первого блока сравнени , а выход-с входом блока пам ти вычисленных значений ОРЧ, первый выход синхронизатора соединен также с третьим входом приемника, с третьим входом коррелометра и вторыми входами селектора длительности импульсов и блока оперативной пам ти эталонов, второй выход формировател  ЛЧ1 -сигналов соединен с входом цифрового коммутатора, шина ввода соединена с вторым входами первого и второго блоков сравнени , входом блока оперативной пам ти эталонов, входом селектора длительности импульсов, с вторым входом синхронизатора и третьим входом второгр формировател  ЛЧМ-сигнала, а шина вывода соединена с выходами анализатора спектра и блока пам ти вычисленных значений ОРЧ.

   У

   J

   11. J

   IF

   11.

   IF