RU2292641C2

RU2292641C2 - Устройство автоматического поиска сигналов радиостанции

Info

Publication number: RU2292641C2
Application number: RU2005111356/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Иванов (RU); Владимир Алексеевич Иванов; Александр Алексеевич Архипенко (RU); Александр Алексеевич Архипенко; Сергей Александрович Волков (RU); Сергей Александрович Волков
Original assignee: Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2007-01-27
Also published as: RU2005111356A

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиодиспетчерских пунктах мониторинга для анализа сигнальной обстановки в регионе, для автоматического поиска и обнаружения сигналов радиостанций, постоянно сменяющих рабочие частоты. Техническим результатом является повышение вероятности обнаружения каналов связи в декаметровом диапазоне при частых сменах рабочих частот наблюдаемыми радиостанциями в условиях сложной помеховой обстановки и наличии в наблюдаемом частотном диапазоне нескольких сигналов идентичных радиостанций. Устройство автоматического поиска сигналов радиостанций включает формирователь управляющих сигналов, блок опорных частот, приемник с антенной, обнаружитель сигнала, при этом обнаружитель сигнала объединяет в себя ждущий формирователь тактовой частоты, блок запоминания сигнала тактовой частоты, блок формирования задержки, формирователь уровня разности фаз, формирователь пороговых уровней, блок сравнения и индикатор. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиодиспетчерских пунктах мониторинга для анализа сигнальной обстановки в регионе, для автоматического поиска и обнаружения сигналов радиостанций, постоянно сменяющих рабочие частоты. Техническим результатом является повышение вероятности обнаружения каналов связи в декаметровом диапазоне при частых сменах рабочих частот наблюдаемыми радиостанциями в условиях сложной помеховой обстановки и наличии в наблюдаемом частотном диапазоне нескольких сигналов идентичных радиостанций. Для достижения технического результата устройство автоматического поиска сигналов радиостанций включает формирователь управляющих сигналов, блок опорных частот, приемник с антенной, обнаружитель сигнала. Обнаружитель сигнала объединяет в себя ждущий формирователь тактовой частоты, блок запоминания сигнала тактовой частоты, блок формирования задержки, формирователь уровня разности фаз, формирователь пороговых уровней, блок сравнения, индикатор. При такой схеме оказывается возможным идентифицировать наблюдаемый сигнал в декаметровом диапазоне при сканировании передатчика по N применяемым фиксированным частотам путем формирования последовательности импульсов начальной тактовой частоты, введением в нее задержки в соответствии с i-й рабочей частотой и последующего ее сравнения с последовательностями импульсов тактовых частот сигналов на каждой i-й фиксированной частоте. Решение о принадлежности сигнала на i-й фиксированной частоте интересующей радиостанции принимается согласно последовательному критерию отношения вероятностей Вальда при соответствии разности времени прихода фронтов следующих подряд импульсов сравниваемых последовательностей пороговым значениям, чем и достигается повышение вероятности обнаружения каналов связи.

Известно устройство для приема тональных частот (см. авторское свидетельство СССР 1720171, кл. МПК Н 04 B 1/46, 1989 г.), содержащее согласующий блок, формирователь импульсов, формирователь запускающих импульсов, генератор тактовых импульсов, два счетчика, два элемента И, два постоянных запоминающих блока, два счетчика, элемент ИЛИ, регистр, блок сравнения. Данное устройство имеет низкую вероятность обнаружения требуемого сигнала при частых сменах передатчиком рабочих частот.

Известно устройство автоматического поиска каналов радиосвязи по авторскому свидетельству СССР 1515373, кл. МПК Н 04 В 1/10, 1989 г. Данное устройство содержит блок опорных частот, приемник, преобразователь сигналов, регистр, формирователь управляющих сигналов, демультиплексор, К дополнительных регистров, мультиплексор, индикатор, распределитель, блок сравнения, блок начальной установки. Благодаря такой схеме устройство обеспечивает поиск каналов радиосвязи с минимальным уровнем помех. Кроме того, устройство может вести поиск работающих радиостанций путем измерения энергетики принимаемых сигналов. Такие схемы аналогов имеют недостаток. При частых сменах радиостанциями рабочих частот устройство не обеспечивает требуемой вероятности обнаружения рабочего канала связи.

Также известно устройство автоматического поиска радиостанций (см. патент РФ 2099868, кл. МПК Н 04 В 1/06, Н 03 J 7/06, 1997 г.). Данное устройство содержит приемник, к выходу демодулированного сигнала которого подключен обнаружитель сигнала, выход которого подключен к выходу формирователя управляющих сигналов, выход сигнала кода фиксированной частоты которого подключен к управляющему входу генератора опорных частот, подключенного к гетеродинному входу приемника. Выход контроля наличия сигнала приемника подключен ко второму входу формирователя управляющих сигналов, выход сигнала "начальная установка" которого соединена с входом начальной установки обнаружителя сигнала. Выход сигнала кода фиксированной частоты дополнительно соединен с входом индикации обнаружителя сигнала. Устройство обеспечивает поиск сигналов радиостанций, часто сменяющих рабочие частоты, путем запоминания начальной тактовой и цикловой частот принимаемого сигнала и последующего их сравнения с тактовой и цикловой частотами сигнала на каждой i-й частоте. Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитываются временные искажения принимаемых сигналов, характер и величина флуктуации импульсов тактовой синхронизации, что ведет к снижению вероятности обнаружения сигнала требуемой радиостанции.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является известное устройство автоматического поиска сигналов радиостанций (см. патент РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г.). Данное устройство содержит приемник с антенной, к выходу демодулированного сигнала которого подключен информационный вход обнаружителя сигнала, выход фиксирующего сигнала которого подключен к входу фиксирующего сигнала формирователя управляющих сигналов, выход сигнала кода фиксированной частоты которого подключен к управляющему входу блока опорных частот, выход которого подключен к гетеродинному входу приемника, а выход контроля наличия сигнала приемника подключен к входу контроля наличия сигнала формирователя управляющих сигналов, выход установочного сигнала которого соединен с установочным входом обнаружителя сигнала, а выход сигнала кода фиксированной частоты формирователя управляющих сигналов дополнительно соединен с входом индикации обнаружителя сигнала, выход контроля наличия сигнала приемника дополнительно подключен к входу контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала. Командный выход обнаружителя сигнала подключен к командному входу формирователя управляющих сигналов.

Причем обнаружитель сигнала состоит из ждущего формирователя тактовой частоты, блока запоминания сигнала тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения, индикатора. Первый вход индикатора является входом индикации обнаружителя сигнала, а к второму входу индикатора подключен выход фиксирующего сигнала блока сравнения, который в свою очередь является выходом фиксирующего сигнала обнаружителя сигнала. Командный выход блока сравнения является командным выходом обнаружителя сигнала, информационный вход ждущего формирователя тактовой частоты является информационным входом обнаружителя сигнала, а входы установочного сигнала ждущего формирователя тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз и формирователя пороговых уровней объединены и являются установочным входом обнаружителя сигнала. Выход сигнала тактовой частоты ждущего формирователя тактовой частоты соединен с входами сигнала тактовой частоты блока запоминания сигнала тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней. Выход стробирующего сигнала ждущего формирователя тактовой частоты подключен к стробирующему входу формирователя уровня разности фаз, к входу сигнала эталонной тактовой частоты которого подключен выход блока запоминания сигнала тактовой частоты. Выход формирователя уровня разности фаз подключен к входу сигнала разностного уровня блока сравнения. К входу сигнала нижнего порогового уровня блока сравнения подключен выход нижнего порогового уровня формирователя пороговых уровней, выход сигнала верхнего порогового уровня которого подключен к входу сигнала верхнего порогового уровня блока сравнения. Входы контроля наличия сигнала формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения объединены между собой и являются входом контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала.

Данное устройство позволяет идентифицировать наблюдаемый сигнал при сканировании передатчика по N применяемым фиксированным частотам в условиях сложной помеховой обстановки путем формирования последовательности импульсов начальной тактовой частоты и последующего ее сравнения с последовательностями импульсов тактовых частот сигналов на каждой i-й частоте. Решение о принадлежности сигнала на i-й фиксированной частоте интересующей радиостанции принимается согласно последовательному критерию отношения вероятностей Вальда при соответствии разности времени прихода фронтов следующих подряд импульсов сравниваемых последовательностей пороговым значениям.

Однако устройство-прототип также имеет недостаток. При переходе радиостанции на новую рабочую частоту, в декаметровом диапазоне изменяется длина трассы распространения радиоволны, что ведет к изменению времени задержки сигнала. Таким образом, имеет место фазовый сдвиг между последовательностями импульсов тактовой синхронизации сигнала на начальной и новой рабочей частоте. В данном устройстве эта особенность распространения радиоволн не учитывается, что ведет к снижению вероятности обнаружения сигнала требуемой радиостанции.

Целью изобретения является разработка устройства автоматического поиска сигналов радиостанций в декаметровом диапазоне, обеспечивающего более высокую вероятность обнаружения каналов связи при частых сменах рабочих частот наблюдаемыми радиостанциями в условиях сложной помеховой обстановки.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство-прототип автоматического поиска сигналов радиостанций, содержащее приемник с антенной, к выходу демодулированного сигнала которого подключен информационный вход обнаружителя сигнала, выход фиксирующего сигнала которого подключен к входу фиксирующего сигнала формирователя управляющих сигналов, выход сигнала кода фиксированной частоты которого подключен к управляющему входу блока опорных частот, выход которого подключен к гетеродинному входу приемника, а выход контроля наличия сигнала приемника подключен к входу контроля наличия сигнала формирователя управляющих сигналов, выход установочного сигнала которого соединен с установочным входом обнаружителя сигнала, а выход сигнала кода фиксированной частоты формирователя управляющих сигналов дополнительно соединен с входом индикации обнаружителя сигнала, выход контроля наличия сигнала приемника дополнительно подключен к входу контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала, командный выход которого подключен к командному входу формирователя управляющих сигналов, дополнительно введены связи. Выход сигнала кода фиксированной частоты формирователя управляющих сигналов подключен к входу задержки обнаружителя сигнала.

Причем обнаружитель сигнала состоит из ждущего формирователя тактовой частоты, блока запоминания сигнала тактовой частоты, блока формирования задержки, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения, индикатора. Первый вход индикатора является входом индикации обнаружителя сигнала, а ко второму входу индикатора подключен выход фиксирующего сигнала блока сравнения, который в свою очередь является выходом фиксирующего сигнала обнаружителя сигнала. Командный выход блока сравнения является командным выходом обнаружителя сигнала, информационный вход ждущего формирователя тактовой частоты является информационным входом обнаружителя сигнала, а входы установочного сигнала ждущего формирователя тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, блока формирования задержки и формирователя пороговых уровней объединены и являются установочным входом обнаружителя сигнала. Выход сигнала тактовой частоты ждущего формирователя тактовой частоты соединен с входами сигнала тактовой частоты блока запоминания сигнала тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней. Выход стробирующего сигнала ждущего формирователя тактовой частоты подключен к стробирующему входу формирователя уровня разности фаз и стробирующему входу блока формирования задержки. Вход сигнала эталонной тактовой частоты блока формирования задержки подключен к выходу эталонной тактовой частоты блока запоминания сигнала тактовой частоты. Вход сигнала запоминания кода новой частоты блока формирования задержки подключен к командному выходу блока запоминания сигнала тактовой частоты. Вход сигнала кода новой частоты блока формирования задержки является входом задержки обнаружителя сигнала. Выход блока формирования задержки подключен к входу сигнала эталонной тактовой частоты формирователя уровня разности фаз. Выход формирователя уровня разности фаз подключен к входу сигнала разностного уровня блока сравнения. К входу сигнала нижнего порогового уровня блока сравнения подключен выход нижнего порогового уровня формирователя пороговых уровней, выход сигнала верхнего порогового уровня которого подключен к входу сигнала верхнего порогового уровня блока сравнения. Входы контроля наличия сигнала формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения объединены между собой и являются входом контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала.

Введение новых связей и конкретное выполнение обнаружителя сигнала позволяет идентифицировать наблюдаемый сигнал при сканировании передатчика по N применяемым фиксированным частотам в условиях сложной помеховой обстановки в декаметровом диапазоне путем формирования последовательности импульсов начальной тактовой частоты, введением в нее задержки в соответствии с i-й рабочей частотой и последующего ее сравнения с последовательностями импульсов тактовых частот сигналов на каждой i-й частоте. Решение о принадлежности сигнала на i-й фиксированной частоте интересующей радиостанции принимается согласно последовательному критерию отношения вероятностей Вальда при соответствии разности времени прихода фронтов следующих подряд импульсов сравниваемых последовательностей пороговым значениям.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показана общая структурная схема заявленного устройства; на фиг.2 - схема блока запоминания сигнала тактовой частоты; на фиг.3 - схема блока формирования задержки 7; на фиг.4 - график зависимости задержки сигнала от частоты; на фиг.5 - графики зависимости вероятности идентификации от отношения сигнал/шум.

Заявленное устройство, структурная схема которого показана на фиг.1, состоит из формирователя управляющих сигналов (ФУС) 1, блока опорных частот (БОЧ) 2, приемника с антенной 3, обнаружителя сигнала 4.

Обнаружитель сигнала 4 объединяет в себя ждущий формирователь тактовой частоты (ЖФТЧ) 5, блок запоминания сигнала тактовой частоты (БЗСТЧ) 6, блок формирования задержки (БФЗ) 7, формирователь уровня разности фаз (ФУРФ) 8, формирователь пороговых уровней (ФПУ) 9, блок сравнения (БС) 10, индикатор 11.

Выход сигнала кода фиксированной частоты 1.1 ФУС 1 n-разрядный и соединен n-разрядной шиной с входом БОЧ 2, первым входом 11.1 индикатора 11 и входом задержки 7.6 блока формирования задержки (БФЗ) 7. Выход БОЧ 2 соединен с гетеродинным входом приемника 3. Выход демодулированного сигнала 3.1 приемника 3 соединен с информационным входом 5.1 ЖФТЧ 5. Выход сигнала тактовой частоты 5.3 ЖФТЧ соединен с входом 6.1 БЗСТЧ 6, с входом сигнала тактовой частоты 8.5 ФУРФ 8 и с входом сигнала тактовой частоты 9.2 ФПУ 9. Выход стробирующего сигнала 5.4 ЖФТЧ 5 соединен со стробируемым входом 8.1 ФУРФ 8 и со стробируемым входом 7.3 БФЗ 7. Командный выход 6.3 БЗСТЧ 6 соединен с входом запоминания кода новой частоты 7.1 БФЗ 7. Выход сигнала эталонной тактовой частоты 6.2 БЗСТЧ 6 соединен с входом сигнала эталонной тактовой частоты 7.2 БФЗ 7. Выход контроля наличия сигнала 3.2 приемника 3 соединен с входом контроля наличия сигнала 1.4 ФУС 1, с входом контроля наличия сигнала 8.2 ФУРФ 8, с входом контроля наличия сигнала 9.1 ФПУ 9 и с входом контроля наличия сигнала 10.4 БС 10. Выход установочного сигнала 1.2 ФУС 1 соединен с входом установочного сигнала 5.2 ЖФТЧ 5, с входом установочного сигнала 7.4 БФЗ 7, с входом установочного сигнала 8.4 ФУРФ 8 и с входом установочного сигнала 9.3 ФПУ 9. Выход 7.5 БФЗ 7 подключен к входу сигнала эталонной тактовой частоты 8.3 ФУРФ 8. Выход 8.6 ФУРФ 8 соединен с входом сигнала разностного уровня 10.1 БС 10. Выходы сигнала верхнего порогового уровня 9.4 и сигнала нижнего порогового уровня 9.5 ФПУ 9 соответственно соединены с входами сигнала верхнего порогового уровня 10.2 и сигнала нижнего порогового уровня 10.3 БС 10. Выход фиксирующего сигнала 10.5 БС 10 соединен со вторым входом 11.2 индикатора 11 и входом фиксирующего сигнала 1.5 ФУС 1, а командный выход 10.6 БС 10 - с командным входом 1.3 ФУС 1.

В качестве блока опорных частот и приемника можно использовать серийно выпускаемое радиоприемное устройство Р-399А "Катран", где данные блоки технически реализованы. В качестве индикатора 11 может быть использован любой серийно выпускаемый цифровой индикатор.

Формирователь управляющих сигналов 1, ждущий формирователь тактовой частоты 5, формирователь уровня разности фаз 8, формирователь пороговых уровней 9, блок сравнения 10 могут быть реализованы по схемам, описанным в патенте РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г., бюллетень №17 от 20.06.99.

Блок запоминания сигнала тактовой частоты 6 может быть реализован по схеме, показанной на фиг.2. В частности, схема включает триггер 61, делитель частоты 62, генератор 63, кнопку 64. Выход 61.1 триггера 61 является входом БЗСТЧ 6. Выход триггера 61 соединен с управляющим входом 62.2 делителя частоты 62. Выход генератора 63 соединен со счетным входом 62.1 делителя частоты 62. Выход делителя частоты 62 является выходом 6.2 БЗСТЧ 6. Вход 61.2 триггера 61 подключен через кнопку 64 к питанию и корпусу. Вход 61.2 триггера 61 является выходом 6.3 БЗСТЧ 6.

В качестве генератора может быть использован любой кварцевый генератор прямоугольных импульсов. Все остальные элементы могут быть реализованы по схемам, описанным в справочнике "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др./Под ред. С.В.Якубовского, - М.: Радио и связь, 1990". С.22-142, в частности на микросхемах серии 133, 134, 155, 555, 176, 561, 564.

Блок формирования задержки 7 может быть реализован по схеме, показанной на фиг.3. В частности, схема включает буферный регистр 71, сумматор-вычитатель 72, программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 73, логический элемент И 74, логический элемент ИЛИ 75, счетчик с переменным коэффициентом счета 76. Вход 71.1 буферного регистра 71 k-разрядный и является входом 7.6 БФЗ 7. Установочный вход 71.2 буферного регистра 71 является входом 7.1 БФЗ 7. Вход команды на считывание 71.3 буферного регистра 71 является входом 7.4 БФЗ 7. К-разрядный выход буферного регистра 71 соединен с k-разрядным входом 72.1 сумматора-вычитателя 72. Вход 72.2 сумматора-вычитателя 72 k-разрядный и является входом 7.6 БФЗ 7. Второй вход 72.2 сумматора-вычитателя 72 является входом 7.4 БФЗ 7. Первый вход 74.1 элемента И 74 является входом 7.4 БФЗ 7. Второй вход 74.2 элемента И 74 является входом 7.2 БФЗ 7. Третий вход 74.2 элемента И 74 является входом 7.3 БФЗ 7. Выход элемента И подключен к входу 75.1 элемента ИЛИ 75. Второй вход 75.2 элемента ИЛИ 75 подключен к выходу счетчика с переменным коэффициентом счета 76. Выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу 73.2 ППЗУ 73 и к управляющему входу 76.2 счетчика с переменным коэффициентом счета 76. К-разрядный вход 73.1 ППЗУ 73 подключен к k-разрядному выходу сумматора-вычитателя. N-разрядный выход ППЗУ 73 подключен к n-разрядному входу 76.1 счетчика с переменным коэффициентом счета 76. Счетный вход 76.3 счетчика с переменным коэффициентом счета 76 является входом 7.3 БФЗ 7. Выход счетчика с переменным коэффициентом счета 76 является выходом 7.5 БФЗ 7.

Буферный регистр 71 может быть реализован по схемам, описанным в справочнике "Справочник по цифровой схемотехнике: Справочник/ В.И.Зубчук, В.П.Сигорский, А.Н.Шкуро. - К.: Техника, 1990". С.177-189, в частности на микросхемах серии 531, 555. Сумматор-вычитатель 72 может быть реализован по схемам, описанным в справочнике "Справочник по цифровой схемотехнике: Справочник/ В.И.Зубчук, В.П.Сигорский, А.Н.Шкуро. - К.: Техника, 1990". С.137-153, в частности на микросхемах серии 500, 555. ППЗУ 73 может быть реализовано по схемам, описанным в справочнике "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др./Под ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990". С.298-314, в частности на микросхемах серии 573. Логические элементы 74, 75 могут быть реализованы по схемам, описанным в справочнике "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/С. В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др./Под ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990". С.22-142, в частности на микросхемах серии 133, 134, 155. 555, 176, 561, 564. Счетчик с переменным коэффициентом счета 76 может быть реализован по схемам, описанным в справочнике "Справочник по цифровой схемотехнике: Справочник/ В.И.Зубчук, В.П.Сигорский, А.Н.Шкуро. - К.: Техника, 1990". С.189-206, в частности на микросхемах серии 155, 561.

В заявленном устройстве в отличие от прототипа учитывается такая особенность распространения радиоволн декаметрового диапазона, как изменение длины трассы прохождения сигнала при смене радиостанцией рабочей частоты. В таком случае изменяется время задержки сигнала, что приводит к сдвигу тактовой синхропоследовательности на величину Δt(f). Принцип идентификации сигнала нужного нам передатчика при смене им рабочей частоты состоит в следующем: запоминаются значения тактовой синхронизации принимаемого сигнала путем формирования последовательности импульсов начальной тактовой частоты - эталона. При перестройке передатчика на новую рабочую частоту производится сдвиг эталонной тактовой синхропоследовательности на величину Δt(f) и последующее ее сравнение с последовательностью импульсов тактовой частоты сигнала, включившегося на новой частоте. Решение о принадлежности сигнала на i-й фиксированной частоте интересующей радиостанции принимается согласно последовательному критерию отношения вероятностей Вальда.

Блок опорных частот 2 обеспечивает формирование высокостабильных колебаний для приема сигналов на фиксированных частотах. Вход БОЧ 2 и вход 4.7 обнаружителя сигнала 4 - цифровые. На эти входы поступают кодовые комбинации фиксированных частот с выхода 1.1 формирователя управляющих сигналов 1. На выход БОЧ 2 поступают высокостабильные колебания для обеспечения приема на фиксированных частотах. Высокостабильные колебания, соответствующие i-й фиксированной частоте, с выхода БОЧ 2 подаются на гетеродинный вход приемника 3. Приемник 3 обеспечивает прием сигналов на фиксированных частотах. С выхода демодулированного сигнала приемника 3 последовательность информационных посылок поступает на вход 5.1 ждущего формирователя тактовой частоты 5, обеспечивающего формирование последовательности импульсов тактовой частоты и ее подстройку согласно входному сигналу. Последовательность импульсов тактовой частоты с выхода 5.3 ЖФТЧ 5 поступает на вход блока запоминания сигнала тактовой частоты 6, который вырабатывает аналогичную последовательность импульсов тактовой частоты синфазно с последовательностью импульсов, вырабатываемой ЖФТЧ 5, и обеспечивает ее сохранение в случае исчезновения сигнала на выходе 3.1 приемника 3. Приемник 3 производит измерение уровня принимаемого сигнала. Кодовые комбинации фиксированных частот с входа 4.7 обнаружителя сигнала 4 подаются на вход 7.6 блока формирования задержки 7, который при поступлении единичного импульса на его вход 7.1 с выхода 6.3 БЗТЧ 6 производит запоминание кодовой комбинации начальной рабочей частоты. В случае исчезновения сигнала на входе приемника, приемник формирует единичный уровень, который с выхода 3.2 поступает на вход 1.4 формирователя управляющих сигналов 1, который в свою очередь вырабатывает кодовую комбинацию следующей фиксированной частоты. При выработке кодовой комбинации новой фиксированной частоты формирователь управляющих сигналов 1 вырабатывает единичный импульс, который с выхода 1.2 ФУС 1 поступает на вход 5.2 ЖФТЧ 5, вход 8.4 ФУРФ 8, вход 9.3 ФПУ 9 и приводит эти устройства в начальное состояние. Так же единичный импульс с выхода 1.2 ФУС 1 поступает на вход 7.4 БФЗ 7, который по его приходу вычисляет разность кодов начальной и новой рабочих частот, и формирует задержку тактовой частоты, пропорциональную этой разности. При наличии на вновь настроенной частоте сигнала на входе приемника приемник на выходе 3.2 формирует нулевой уровень, который разрешает работу формирователю уровня разности фаз 8, формирователю пороговых уровней 9 и блоку сравнения 10. ЖФТЧ 5 вырабатывает последовательность импульсов тактовой частоты для новой последовательности информационных посылок, которая поступает на вход 8.5 ФУРФ 8, и последовательность стробирующих импульсов, частотой в 32 раза большей, чем тактовая, которая с выхода 5.4 ЖФТЧ 5 поступает на вход 8.1 ФУРФ 8 и на вход 7.3 БФЗ 7. На вход 7.2 БФЗ 7 поступает последовательность импульсов тактовой частоты эталонного сигнала с выхода 6.2 БЗТЧ 6. На вход 8.3 ФУРФ 8 поступает последовательность импульсов тактовой частоты эталонного сигнала, с задержкой, пропорциональной разности рабочих частот с выхода 7.5 БФЗ 7. ФУРФ 8 определяет степень рассогласования передних фронтов сравниваемых первых импульсов последовательностей тактовой частоты путем подсчета стробирующих импульсов и формирует напряжение U₁, соответствующее степени рассогласования. С выхода 5.3 ЖФТЧ 5 последовательность импульсов тактовой частоты также поступает на вход формирователя пороговых уровней, который формирует напряжения нижнего порогового уровня U_A1 на выходе 9.5 и верхнего порогового уровня U_B1 на выходе 8.4, выражения для формирования пороговых уровней описаны в патенте РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г., бюллетень №17 от 20.06.99. С выхода 8.6 ФУРФ 8 напряжение с уровнем U₁ поступает на вход 10.1 блока сравнения 10, а с выходов 9.4 и 9.5 ФПУ 9 соответствующие напряжения нижнего U_A1 и верхнего U_B2 уровней поступают соответственно на входы 10.2 и 10.3 блока сравнения 10. В блоке сравнения 10 происходит сравнение величины уровня U₁ с пороговыми уровнями U_A1 и U_B1. В случае, если U₁<U_A1, то блок сравнения принимает решение о совпадении сравниваемых импульсов и формирует на выходе 10.5 БС 10 единичный уровень, который поступает на вход 11.2 индикатора 11, отображающего номинал фиксированной частоты и сигнализирующего о ее принадлежности искомому передатчику, и на вход 1.5 формирователя управляющих сигналов 1, обеспечивая фиксацию настройки приемника на данной фиксированной частоте. В случае, если U₁>U_B1, то блок сравнения принимает решение о несовпадении сравниваемых импульсов, а значит, и непринадлежности наблюдаемого сигнала искомому передатчику, и на выходе 10.6 формирует единичный уровень, который поступает на вход 1.3 формирователя управляющих сигналов 1, который в свою очередь вырабатывает кодовую комбинацию для настройки приемника на новую фиксированную частоту. В случае, если U_A1<U₁<U_B1, то процесс принятия решения переходит ко второму шагу. Порядок функционирования устройства на втором шаге аналогичен первому шагу и описан в патенте РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г., бюллетень №17 от 20.06.99.

Принцип работы формирователя управляющих сигналов 1, ждущего формирователя тактовой частоты 5, формирователя уровня разности фаз 8, формирователя пороговых уровней 9, блока сравнения 10, описан в патенте РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г., бюллетень №17 от 20.06.99.

Блок запоминания сигнала тактовой частоты 6 работает следующим образом. Генератор 63 вырабатывает последовательность импульсов частотой, в 32 раза большей, чем тактовая. С выхода генератора 63 импульсы поступают на счетный вход 62.1 делителя частоты 62. С выхода 5.3 ЖФТЧ 5 импульсная последовательность тактовой частоты поступает на S-вход 61.1 триггера 61. На R вход 61.2 триггера 61 подается нулевой уровень. В случае поступления на S-вход триггера 61 импульса тактовой частоты с выхода 5.3 ЖФТЧ 5 на выходе триггера формируется единичный уровень, который подается на управляющий вход делителя частоты 62, тем самым разрешая работу делителя 62. Выходная последовательность импульсов эталонной тактовой частоты снимается с 32-го разряда делителя частоты 62, который является выходом 6.2 БЗТЧ 6. Установка в нулевое состояние триггера 61 происходит при подаче на его R-вход положительного импульса путем замыкания кнопки 64, соответствующей обучению системы начальной тактовой частоте, при настройке приемника на частоту другого передатчика. Сигнал с кнопки 64 также поступает на выход 6.3 БЗТЧ 6.

Блок формирования задержки 7 работает следующим образом. На вход 7.6 БФЗ 7 поступают кодовые комбинации фиксированных частот, к этому входу подключены входы буферного регистра 71.1 и сумматора вычитателя 72.2. При поступлении на установочный вход буферного регистра 71.2 единичного импульса при нажатии кнопки 64 в блоке запоминания сигнала тактовой частоты 6 происходит запись кода частоты в регистр. При поступлении единичного импульса на вход 7.4 БФЗ с выхода 1.2 ФУС 1, к которому подключен вход команды на считывание 71.3 буферного регистра 71, происходит считывание кодовой комбинации, записанной в регистре. Считанная кодовая комбинация подается на вход сумматора-вычитателя 72.1. Единичный импульс с выхода 1.2 ФУС 1, который поступает на вход 7.4 БФЗ 7, является командным для сумматора-вычитателя 72, по приходу которого происходит вычисление разности кодов начальной и новой рабочих частот. На выходе сумматора-вычитателя 72 формируется код разности частот, который поступает на адресный вход 73.1 ППЗУ 73. На вход 74.1 элемента И 74 подается единичный импульс с выхода 1.2 ФУС 1, на вход 74.2 импульсы эталонной тактовой частоты с выхода 6.3 БЗТЧ 6 и на вход 74.3 последовательность стробирующих импульсов, с частотой в 32 раза большей, чем тактовая с выхода 5.4 ЖФТЧ 5. При одновременном появлении единичных импульсов на входах элемента И 74 на его выходе формируется единичный импульс, который поступает на вход элемента ИЛИ 75. На выходе элемента ИЛИ 75 формируется единичный импульс, который подается на управляющий вход 73.2 ППЗУ 73 и на управляющий вход 76.2 счетчика с переменным коэффициентом счета 76. Выход ППЗУ 73 n-разрядный, число разрядов, как и количество адресов, определяется количеством стробирующих импульсов на тактовом периоде. ППЗУ программируется таким образом, что нулевому адресу ППЗУ соответствует кодовая комбинация количества стробирующих импульсов на тактовом интервале, а каждому i-му адресу соответствует кодовая комбинация величины сдвига последовательности тактовых синхроимпульсов на начальной частоте, выраженная в количестве стробирующих импульсов. Величина сдвига последовательности тактовых синхроимпульсов на начальной частоте А определяется по формуле:

где Т - тактовый период передачи;

n - количество стробирующих импульсов на тактовом периоде передачи.

Причем величина Δt(f) определяется следующим образом [7]:

Δt(f)=t_зад(f₀)-t_зад(f₁),

где t_зад(f₀) - задержка сигнала на начальной рабочей частоте;

t_зад(f₁) - задержка сигнала на новой рабочей частоте.

Задержка сигнала в зависимости от рабочей частоты определяется по формуле:

где R₃ - радиус Земли в километрах (6370 км);

с - скорость света

;

- центральный угол, соответствующий дуге D (расстояние

между приемником и передатчиком в километрах);

- угол падения волны на ионосферу, Δ - угол прихода волны;

h_д(f_в) - действующая высота отражения волны.

На фиг.5 представлен график зависимости задержки сигнала t_зад(f) от частоты при отражении от слоя F2. Как видно из графика, зависимость близка к линейной, на основании чего можно сделать вывод, что относительная задержка сигнала Δt(f) при перестройке передатчика на новую частоту пропорциональна разности частот Δf.

Кодовая комбинация величины задержки с выхода ППЗУ 73 поступает на вход 76.1 счетчика с переменным коэффициентом счета 76 и устанавливает необходимый коэффициент счета n, при поступлении единичного импульса на установочный вход с выхода логического элемента ИЛИ 75. На счетный вход 76.3 поступает последовательность стробирующих импульсов, с частотой в 32 раза большей, чем тактовая с выхода 5.4 ЖФТЧ 5. При поступлении n стробирующих импульсов на выходе счетчика формируется единичный импульс, который подается на выход устройства и на вход логического элемента ИЛИ 75. На выходе элемента ИЛИ 75 формируется единичный импульс, который устанавливает коэффициент счета счетчика 76 равным количеству стробирующих импульсов на тактовом периоде - 32.

Обоснование положительного эффекта предлагаемого устройства осуществлено следующим образом.

Показателем эффективности систем автоматического поиска каналов радиосвязи является вероятность обнаружения сигналов при поиске новой рабочей частоты (канала связи) наблюдаемой радиостанции, если в результате воздействия комплекса помех система связи вынуждена часто производить смену рабочих частот для достижения требуемого качества связи.

Вероятность обнаружения сигнала на i-й фиксированной частоте будет зависеть от вероятности идентификации анализируемого сигнала при частотно-временном совпадении частоты настройки приемника с рабочей частотой передатчика. Вероятность идентификации можно определить через вероятность случайного совпадения импульсных детерминированных потоков (последовательностей импульсов тактовой синхронизации), которая определяется по формуле [8]:

где М - количество сравниваемых импульсных потоков;

τ_S - пороговое значение принятия решения;

T_S - период сравниваемых импульсных потоков.

В случае сравнения двух импульсных потоков вероятность случайного совпадения определяется:

При использовании критерия последовательного отношения вероятностей Вальда количество шагов, необходимое для принятия решения, равно:

где ε - заданная вероятность ошибки первого рода;

σ - среднеквадратическое отклонение импульсов сравниваемых последовательностей.

На основании этого можно записать выражение для определения порога принятия решения при фиксированном количестве шагов:

Таким образом, вероятность случайного совпадения можно записать:

Вероятность идентификации определяется следующим выражением:

Р_ид=1-Р_{сл.совп.}

При перестройке передатчика на новую рабочую частоту среднеквадратическое отклонение импульсов тактовой синхропоследовательности на новой частоте от эталона при отсутствии блока сдвига фазы эталона увеличивается на величину Δt(f), которая зависит от разности рабочих частот Δf. На фиг.5 представлены графики зависимости вероятности идентификации от отношения сигнал/шум для разработанного устройства и прототипа при Δf=1 МГц и Δf=1 МГц. При расчетах вероятности идентификации принято, что скорость манипуляции равна 100 Бод, Т_S=10 мс, количество шагов принятия решения m=50, ε=0.02.

Как видно из графиков, разработанное устройство обеспечивает более высокую вероятность идентификации при одних и тех же отношениях сигнал/шум, чем устройство - прототип. При перестройке частоты передатчика на 1 МГц вероятность идентификации разработанного устройства больше на 0,05.

Сравнительный анализ известного устройства и предлагаемого технического решения показывает, что вероятность идентификации больше на 0,05 на каждый мегагерц перестройки частоты для типовых условий функционирования. Это подтверждает существенный положительный эффект от внедрения нового устройства.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1720171, кл. МПК Н 04 B 1/46, 1989 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1515373, кл. МПК Н 04 В 1/10, 1989 г.

3. Патент РФ 2099868, кл. МПК Н 04 В 1/06, Н 03 J 7/06, 1997 г.

4. Патент РФ 2132111, кл. МПК Н 03 J 7/00, Н 04 В 1/10, 1999 г., бюллетень №17 от 20.06.99.

5. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др./Под ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.

6. Справочник по цифровой схемотехнике: Справочник / В.И.Зубчук, В.П.Сигорский, А.Н.Шкуро. - К.: Техника, 1990.

7. Калинин А.И., Черенкова В.Л., Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Связь, 1971.

8. Седякин Н.М. Элементы теории случайных импульсных потоков - М.: Советское радио, 1965.

Claims

Устройство поиска сигналов радиостанций, содержащее приемник с антенной, к выходу демодулированного сигнала которого подключен информационный вход обнаружителя сигнала, выход фиксирующего сигнала которого подключен к входу фиксирующего сигнала формирователя управляющих сигналов, выход сигнала кода фиксированной частоты которого подключен к управляющему входу блока опорных частот, выход которого подключен к гетеродинному входу приемника, а выход контроля наличия сигнала приемника подключен к входу контроля наличия сигнала формирователя управляющих сигналов, выход установочного сигнала которого соединен с установочным входом обнаружителя сигнала, а выход сигнала кода фиксированной частоты формирователя управляющих сигналов дополнительно соединен с входом индикации обнаружителя сигнала, выход контроля наличия сигнала приемника дополнительно подключен к входу контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала, командный выход которого подключен к командному входу формирователя управляющих сигналов, отличающееся тем, что выход сигнала кода фиксированной частоты формирователя управляющих сигналов подключен к входу задержки обнаружителя сигнала, причем обнаружитель сигнала состоит из ждущего формирователя тактовой частоты, блока запоминания сигнала тактовой частоты, блока формирования задержки, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения, индикатора, первый вход которого является входом индикации обнаружителя сигнала, а ко второму входу индикатора подключен выход фиксирующего сигнала блока сравнения, который, в свою очередь, является выходом фиксирующего сигнала обнаружителя сигнала, кроме того, командный выход блока сравнения является командным выходом обнаружителя сигнала, информационный вход ждущего формирователя тактовой частоты является информационным входом обнаружителя сигнала, а входы установочного сигнала ждущего формирователя тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, блока формирования задержки и формирователя пороговых уровней объединены и являются установочным входом обнаружителя сигнала, выход сигнала тактовой частоты ждущего формирователя тактовой частоты соединен с входами сигнала тактовой частоты блока запоминания сигнала тактовой частоты, формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, а выход стробирующего сигнала ждущего формирователя тактовой частоты подключен к стробирующему входу формирователя уровня разности фаз и стробирующему входу блока формирования задержки, вход сигнала эталонной тактовой частоты блока формирования задержки подключен к выходу эталонной тактовой частоты блока запоминания сигнала тактовой частоты, вход сигнала запоминания кода новой частоты блока формирования задержки подключен к командному выходу блока запоминания сигнала тактовой частоты, а вход сигнала кода новой частоты блока формирования задержки является входом задержки обнаружителя сигнала, выход блока формирования задержки подключен к входу сигнала эталонной тактовой частоты формирователя уровня разности фаз, выход формирователя уровня разности фаз подключен к входу сигнала разностного уровня блока сравнения, к входу сигнала нижнего порогового уровня блока сравнения подключен выход нижнего порогового уровня формирователя пороговых уровней, выход сигнала верхнего порогового уровня которого подключен к входу сигнала верхнего порогового уровня блока сравнения, а входы контроля наличия сигнала формирователя уровня разности фаз, формирователя пороговых уровней, блока сравнения объединены между собой и являются входом контроля наличия сигнала обнаружителя сигнала.