RU219469U1

RU219469U1 - Устройство для вычисления мощности помехи на входе приемника

Info

Publication number: RU219469U1
Application number: RU2023109799U
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Бессонов; Николай Анатольевич Букшин; Валерий Александрович Пылин; Тамара Дмитриевна Путятина; Эдуард Григорьевич Ткаченко
Filing date: 2023-04-17
Publication date: 2023-07-19

Abstract

Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использована для научных исследований, в которых необходимо вычисление значения мощности помехи на входе приемника. Устройство предназначено для непосредственного вычисления значения мощности помехи на входе приемника. Цель создания полезной модели - создание технического средства определенного назначения (вычисление значения мощности помехи на входе приемника). Реализация предлагаемой полезной модели позволяет проводить вычисление мощности помехи с возможностью изменения исходных данных на входах устройства, влияющих на конечное значение мощности помехи. Технический результат данной полезной модели заключается в том, что при реализации и использовании данного устройства обеспечивается расширение арсенала средств определенного назначения, позволяющих осуществлять вычисление мощности помехи на входе приемника. Описанное устройство может быть реализовано с применением известных в области радиоэлектроники узлов и блоков, соединенных между собой, обеспечивающих конструктивное и функциональное единство.

Description

Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использована для научных исследований, в которых необходимо вычисление значения мощности помехи на входе приемника.

Устройство предназначено для непосредственного вычисления значения мощности помехи на входе приемника.

Известна установка для исследования рельсовой цепи-канала обмена информацией (Патент РФ на полезную модель №138180, опубликовано 10.03.2014, бюл. №7). Данное устройство позволяет проводить исследование влияния частоты несущего сигнала, параметров рельсовой линии и мощности помех в различных диапазонах рабочих частот и порога чувствительности решающего устройства на помехоустойчивость кодовой рельсовой цепи. Устройство позволяет экспериментально установить рабочий диапазон частот и предельный порог чувствительности решающего устройства, при которых кодовая рельсовая цепь будет функционировать с наиболее высокой помехоустойчивостью. Однако с использованием данного устройства не представляется возможным проводить вычисление значения мощности помехи на входе приемника на основе поступающих на информационные входы исходных данных, характеризующих параметры передатчика и приемника сигнала.

Известно помехоустойчивое радиоизмерительное устройство (Патент РФ на полезную модель №127481, опубликовано 27.04.2013, бюл. №12). Данное устройство позволяет восстанавливать слабый принимаемый сигнал в условиях воздействия мощной внеполостной помехи с возможностью совмещения с ним средства защиты от внутриполостных помех. Устройство может быть реализовано в виде корреляционного радиометра, осуществляющего следующие операции обработки принимаемых сигналов в условиях воздействия внеполостных помех: вычисление отсчетов корреляционной функции, искаженных мощной помехой; оценка мгновенной мощности помехи на входах малошумящего усилителя радиометра, перегруженного мощной помехой; вычисление и компенсация искажений отсчетов корреляционной функции, вызванных воздействием мощной помехи. Кроме этого, устройство может быть реализовано в виде модуляционного радиометра, осуществляющего следующие операции: вычисление мощности сигнала на входе радиометра, искаженной воздействием мощной внеполосной помехи; оценка мгновенной мощности помехи на входе малошумящего усилителя радиометра, перегруженного мощной помехой; вычисление и компенсация искажения мощности сигнала, вызванного воздействием помехи.

Однако в данном устройстве не реализована возможность вычисления значения мощности помехи на входе приемника на основе поступающих на информационные входы исходных данных, характеризующих параметры передатчика и приемника сигнала.

Цель создания полезной модели - создание технического средства определенного назначения (вычисление значения мощности помехи на входе приемника).

Предлагаемая схема создания помех представлена на рисунке фиг. 1.

Передатчик радиосигнала характеризуются следующими характеристиками:

P_пер - мощность, подводимая к антенне;

G_пер - коэффициент усиления антенны в направлении на приемник, зависящем от ее направленности;

F_пер - частота несущей полезного сигнала.

Приемник радиосигнала характеризуется следующими характеристиками:

Р_с - мощность сигнала;

Р_п - мощность помехи на входе приемника;

G_пр - коэффициент усиления антенны в направлении на передатчик;

Δƒ_пр - полоса пропускания линейной части приемника;

F_пр - частота настройки приемника (F_пр=F_пер).

Передатчик радиопомех характеризуется следующими характеристиками:

Р_пп - мощность помехи, подводимой к антенне;

G_пп - коэффициент усиления антенны в направлении на приемник, зависящий от ее направленности;

Δƒ_п - ширина спектра помехи;

F_пп - частота настройки (F_пп=F_пр).

Расстояние между передатчиком и приемником сигналов равно L_c, а между передатчиком помех и приемником сигнала - L_п.

Коэффициент усиления антенны G вычисляется по формуле:

G=dη,

где d - коэффициент направленного действия антенны;

η - коэффициент полезного действия антенны.

Коэффициент направленного действия передающей антенны вычисляется по формуле:

d=P_и/P_а,

где Р_и - мощность, излучаемая направленной антенной в заданном направлении;

Р_а - мощность, излучаемая антенной с круговой диаграммой направленности.

Коэффициент полезного действия передающей антенны вычисляется по формуле:

η=Р_а/Р_пер,

где Р_пер - мощность, подводимая к антенне.

Таким образом, можно использовать следующее приближенное выражение:

G=Р_и/P_пер.

Иначе говоря, G характеризует способность направленной антенны усиливать сигнал, передаваемый в направлении приемника. Величины G зависят от типа антенны, варианта развертывания и приводятся в перечне ее характеристик. Коэффициент усиления приемной антенны определяется аналогично, но в обратной последовательности, т.е.:

d=P_н/P_а,

где Р_н и Р_а - мощности, наводимые в направленной и ненаправленной приемной антенне соответственно, а

η=P_с/P_н,

где Р_с - мощность сигнала на входе приемника.

Таким образом, G=P_c/P_a.

Мощность сигнала на входе приемника определяется с помощью следующего приближенного выражения:

где С - коэффициент, величина которого зависит от диапазона частот радиолинии, состояния земной поверхности, состояния ионосферы (для KB диапазона), вида радиоволны, с помощью которой организуется радиосвязь (поверхностная или пространственная) и дальности связи;

λ - длина волны;

L_min, L_max - минимально и максимально допустимые расстояния, при которых может быть использовано данное выражение.

Для упрощения всех последующих расчетов примем условия: если приемник использует направленную антенну, то передатчик помех размещается на одной линии с передатчиком и приемником полезного сигнала в пределах диаграммы направленности приемной антенны; если приемник использует всенаправленную антенну, то расположение передатчика помех не имеет значения. В этом случае мощность помехи на входе приемника со спектром шириной Δƒ_п определяется с помощью следующего приближенного выражения:

где параметры С, L_min, L_max - соответствуют формуле (1).

Функционирование представленного устройства реализовано в соответствии с формулами (1) и (2).

На рисунке фиг. 2 представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый регистры 1-9, первый, второй, третий и четвертый блоки умножения 11, 13, 17, 20, первый, второй, третий и четвертый блоки элементов И 12, 15, 16, 18, первый и второй блоки возведения во вторую степень 10, 14, блок деления 19, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый информационные входы устройства 21-29, информационный выход устройства 30.

Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый информационные входы устройства 21-29 соединены с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым регистрами 1-9 соответственно, выход первого регистра 1 соединен со входом четвертого блока элементов И 18, выход второго регистра 2 соединен со входом первого блока умножения 11, выходы третьего, четвертого и шестого регистров 3, 4, 6 соединены со входами первого блока элементов И 12, выход пятого регистра 5 соединен со входом первого блока возведения во вторую степень 10, выход первого блока возведения во вторую степень 10 соединен со входом первого блока элементов И 12, выходы седьмого и восьмого регистров 7, 8 соединены со входами второго блока умножения 13, выход девятого регистра 9 соединен со входом второго блока элементов И 15, выход первого блока элементов И 12 соединен со входом первого блока умножения 11, выход второго блока умножения 13 соединен со входом второго блока возведения во вторую степень 14, выход второго блока возведения во вторую степень 14 соединен со входом второго блока элементов И 15, выходы второго блока элементов И 15 соединены со входами третьего блока умножения 17, выходы первого и третьего блоков умножения 11, 17 соединены со входами третьего блока элементов И 16, выходы третьего блока элементов И 16 соединены со входами блока деления 19, выход блока деления 19 соединен со входом четвертого блока элементов И 18, выходы четвертого блока элементов И 18 соединены со входами четвертого блока умножения 20, выход четвертого блока умножения 20 является информационным выходом устройства 30.

Устройство работает следующим образом. С первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого информационных входов 21-29 поступают данные о значении коэффициента С, значении мощности помехи, подводимой к антенне Р_пп, значении коэффициента усиления антенны в направлении на приемник G_пп, значении коэффициента усиления антенны в направлении на передатчик G_пр, значении длины волны λ, полосе пропускания линейной части приемника Δƒ_пр, расстоянии между передатчиком помех и приемником сигнала L_п, значении 4π, ширине спектра помехи Δƒ_п на входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров 1-9 соответственно. С первого регистра 1 данные о значении коэффициента С поступают на вход четвертого блока элементов И 18. Со второго регистра 2 данные о значении мощности помехи, подводимой к антенне поступают на вход первого блока умножения 11. С пятого регистра 5 данные о значении длины волны поступают на вход первого блока возведения во вторую степень 10. С третьего регистра данные о значении коэффициента усиления антенны в направлении на приемник поступают на вход первого блока элементов И 12. С четвертого регистра данные о значении коэффициента усиления антенны в направлении на передатчик поступают на вход первого блока элементов И 12. С первого блока возведения во вторую степень 10 полученные данные поступают на вход первого блока элементов И 12. С шестого регистра 6 данные о полосе пропускания линейной части приемника поступают на вход первого блока элементов И 12. При получении данных с третьего, четвертого, шестого регистров 3, 4, 6 и с первого блока возведения во вторую степень 10 первый блок элементов И 12 выдает полученные данные на вход первого блока умножения 11. С седьмого и восьмого регистров 7, 8 данные о значении расстояния между передатчиком помех и приемником сигнала и данные о значении 4π поступают на входы второго блока умножения 13. Со второго блока умножения 13 полученные данные поступают на вход второго блока возведения во вторую степень 14. Со второго блока возведения во вторую степень 14 полученные данные поступают на вход второго блока элементов И 15. С девятого регистра 9 данные о ширине спектра помехи поступают на вход второго блока элементов И 15. При получении данных со второго блока возведения во вторую степень 14 и девятого регистра второй блок элементов И 15 выдает полученные данные на входы третьего блока умножения 17. С первого и третьего блоков умножения 11 и 17 полученные данные поступают через третий блок элементов И 16 на блок деления 19, причем с первого блока умножения 11 в качестве делимого, а с третьего блока умножения 17 - в качестве делителя. С блока деления 19 результат вычисления поступает на четвертый блок элементов И 18. При получении данных с блока деления 19 и первого регистра 1 четвертый блок элементов И 18 выдает полученные данные на четвертый блок умножения 20. С четвертого блока умножения 20 результаты вычисления поступают на информационный выход устройства 30.

В результате работы, на выходе устройства получаем значение мощности помехи на входе приемника, полученное на основе исходных данных, поступивших на входы регистров 1-9.

Таким образом, при создании полезной модели решена техническая проблема создания средства, определенного назначения (вычисление значения мощности помехи на входе приемника).

Заявленная полезная модель является техническим решением, относящимся к устройству, т.к. формула полезной модели содержит совокупность относящихся к устройству существенных признаков (а именно, перечень используемых элементов и связей между ними) достаточную для решения указанной задачи и достижения технического результата. Приведенные признаки относятся к существенным, т.к. они влияют на возможность получения технического результата, т.е находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. Отсутствие одного или нескольких признаков приведет к неработоспособности устройства и не позволит получить заявленный результат.

Реализация предлагаемой полезной модели позволяет проводить вычисление мощности помехи с возможностью изменения исходных данных на входах устройства (С, Р_пп, G_пп, G_пр, λ, Δƒ_пр, L_п, Δƒ_п), влияющих на конечное значение мощности помехи.

Технический результат данной полезной модели заключается в том, что при реализации и использовании данного устройства обеспечивается расширение арсенала средств определенного назначения, позволяющих осуществлять вычисление мощности помехи на входе приемника.

Описанное устройство может быть реализовано с применением известных в области радиоэлектроники узлов и блоков, соединенных между собой, обеспечивающих конструктивное и функциональное единство.

Claims

Устройство для вычисления мощности помехи на входе приемника, включающее первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый регистры, первый, второй, третий и четвертый блоки умножения, первый, второй, третий и четвертый блоки элементов И, первый и второй блоки возведения во вторую степень, блок деления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый информационные входы устройства, информационный выход устройства, причем первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый информационные входы устройства соединены с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым регистрами соответственно, выход первого регистра соединен со входом четвертого блока элементов И, выход второго регистра соединен со входом первого блока умножения, выходы третьего, четвертого и шестого регистров соединены со входами первого блока элементов И, выход пятого регистра соединен со входом первого блока возведения во вторую степень, выход первого блока возведения во вторую степень соединен со входом первого блока элементов И, выходы седьмого и восьмого регистров соединены со входами второго блока умножения, выход девятого регистра соединен со входом второго блока элементов И, выход первого блока элементов И соединен со входом первого блока умножения, выход второго блока умножения соединен со входом второго блока возведения во вторую степень, выход второго блока возведения во вторую степень соединен со входом второго блока элементов И, выходы второго блока элементов И соединены со входами третьего блока умножения, выходы первого и третьего блоков умножения соединены со входами третьего блока элементов И, выходы третьего блока элементов И соединены со входами блока деления, выход блока деления соединен со входом четвертого блока элементов И, выходы четвертого блока элементов И соединены со входами четвертого блока умножения, выход четвертого блока умножения является информационным выходом устройства.