RU2325761C1 - Acoustooptical receiver - Google Patents
Acoustooptical receiver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325761C1 RU2325761C1 RU2006141855/09A RU2006141855A RU2325761C1 RU 2325761 C1 RU2325761 C1 RU 2325761C1 RU 2006141855/09 A RU2006141855/09 A RU 2006141855/09A RU 2006141855 A RU2006141855 A RU 2006141855A RU 2325761 C1 RU2325761 C1 RU 2325761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- key
- multiplier
- narrow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый приемник относится к радиоэлектронике и может использоваться для приема, пеленгации, спектрального анализа и детектирования сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн).The proposed receiver relates to electronics and can be used for receiving, direction finding, spectral analysis and detection of complex signals with phase shift keying (PSK).
Известны акустооптические приемники (авт. свид. СССР №№1.718.695, 1.785.410, 1.799.226, 1.799.227; патент СССР №1.838.882; патенты РФ №№2.001.533, 2.007.046, 2.234.808; «Зарубежная радиоэлектроника», 1987, №5, с.51 и другие).Acousto-optical receivers are known (ed. Certificate of the USSR No. 1.718.695, 1.785.410, 1.799.226, 1.799.227; USSR patent No. 1.838.882; RF patents No. 2.001.533, 2.007.046, 2.234.808; "Foreign Radio Electronics", 1987, No. 5, p. 51 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Акустооптический приемник» (патент РФ №2.234.808, Н04В 10/06, 2003), который и выбран в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is the “Acousto-Optic Receiver” (RF patent No. 2.234.808, HB04 10/06, 2003), which is selected as a prototype.
Известный приемник обеспечивает прием, пеленгацию, спектральный анализ и детектирование сложных ФМн-сигналов.A well-known receiver provides reception, direction finding, spectral analysis and detection of complex PSK signals.
Однако известный приемник не позволяет подавлять узкополосные помехи и не обеспечивает помехоустойчивого приема ФМн-сигналов.However, the known receiver does not allow suppressing narrowband interference and does not provide noise-stable reception of PSK signals.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приема фазоманипулированных сигналов путем ослабления узкополосных помех.An object of the invention is to increase the noise immunity of receiving phase-shifted signals by attenuating narrow-band interference.
Поставленная задача решается тем, что акустооптический приемник, содержащий лазер, на пути распространения пучка света которого последовательно установлены коллиматор, первая, вторая и третья ячейки Брэгга, при этом на пути распространения дифрагируемой первой ячейкой Брэгга части пучка света установлена первая линза, в фокальной плоскости которой размещена первая матрица фотодетекторов, вторая и третья ячейки Брэгга расположены на оптической оси устройства вплотную одна к другой с одинаковыми направлениями распространения в них акустических волн, смещены друг относительно друга на величину Δх=V·τэ, где V - скорость распространения акустических волн; τэ - длительность элементарных посылок, на пути распространения дифрагируемой второй и третьей ячейками Брэгга части пучка света установлена вторая линза, в фокальной плоскости которой размещена вторая матрица фотодетекторов, а также последовательно включенные первую антенну, преобразователь частоты, состоящий из последовательно соединенных первого гетеродина и первого смесителя, первый усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, пороговый блок, первый ключ, фазовый детектор и первый блок регистрации, последовательно включенные вторую антенну, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и первый узкополосный фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, последовательно подключенные к выходу первого гетеродина второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и второй узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенные к выходу первого усилителя промежуточной частоты второй ключ, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, и пьезоэлектрические преобразователи первой, второй и третьей ячеек Брэгга, последовательно подключенные к выходу второго ключа третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, третий узкополосный фильтр, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, и первый фильтр нижних частот, и второй блок регистрации, снабжен пятым и шестым перемножителями, вторым фильтром нижних частот, четвертым узкополосным фильтром, двумя фазоинверторами и вычитающим устройством, причем к выходу второго ключа последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого через второй фазоинвертор соединен с выходом второго фильтра нижних частот, четвертый узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, второй фильтр нижних частот и вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход подключен к входу второго блока регистрации.The problem is solved in that an acousto-optic receiver containing a laser, in which a collimator, a first, second and third Bragg cell are sequentially mounted on the path of the light beam, while the first lens is installed on the path of the diffracted first Bragg cell of the light beam in the focal plane of which the first matrix of photodetectors is placed, the second and third Bragg cells are located on the optical axis of the device close to each other with the same directions of propagation in them -terrorist waves offset from one another by the amount Δh = V · τ e, where V - velocity of propagation of acoustic waves; τ e is the duration of the elementary premises, on the propagation path of the second and third Bragg cells of the light beam diffracted by the second lens, a second lens is installed, in the focal plane of which the second photodetector array is located, as well as the first antenna in series, the frequency converter, consisting of the first local oscillator and the first mixer, first intermediate frequency amplifier, correlator, the second input of which is connected to the output of the second intermediate frequency amplifier, threshold block, first a second key, a phase detector and a first registration unit, a second antenna connected in series, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a second intermediate frequency amplifier, a first multiplier, the second input of which is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier, and the first narrow-band filter the output of which is connected to the second input of the phase detector, the second multiplier connected in series to the output of the first local oscillator, the second input of which is connected to the output of the second get a frequency converter, and a second narrow-band filter, the output of which is connected to the second input of the first key, the second key is connected in series to the output of the first intermediate frequency amplifier, the second input of which is connected to the output of the threshold block, and the piezoelectric transducers of the first, second, and third Bragg cells connected in series to the output of the second key is the third multiplier, the second input of which is connected to the output of the first low-pass filter, the third narrow-band filter, the fourth multiplier, the second input of which It is connected to the output of the second key, and the first low-pass filter and the second registration unit are equipped with a fifth and sixth multipliers, a second low-pass filter, a fourth narrow-band filter, two phase inverters and a subtractor, and the fifth multiplier and the second input are connected in series to the output of the second key which through the second phase inverter is connected to the output of the second low-pass filter, the fourth narrow-band filter, the first phase inverter, the sixth multiplier, the second input of which is connected to the output of the second key, the second low-pass filter and a subtractor, a second input coupled to an output of the first lowpass filter, and an output connected to the input of the second registration block.
Структурная схема предлагаемого приемника представлена на фиг.1, частотная диаграмма, поясняющая принцип образования дополнительных каналов приема, изображена на фиг.2, временные диаграммы, поясняющие принцип детектирования принимаемого ФМн-сигнала, показаны на фиг.3.The block diagram of the proposed receiver is shown in FIG. 1, a frequency diagram explaining the principle of formation of additional reception channels is shown in FIG. 2, timing charts explaining the principle of detecting a received FMN signal are shown in FIG. 3.
Акустооптический приемник содержит последовательно включенные первую антенну 1, первый смеситель 6, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 4, первый усилитель 8 промежуточной частоты, коррелятор 14, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 9 промежуточной частоты, пороговый блок 15, первый ключ 16, фазовый детектор 17 и первый блок 18 регистрации, последовательно включенные вторую антенну 2, второй смеситель 7, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 5, второй усилитель 9 промежуточной частоты, первый перемножитель 10, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 8 промежуточной частоты, и первый узкополосный фильтр 11, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 17, последовательно подключенные к выходу первого гетеродина 4 второй перемножитель 12, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 5, и второй узкополосный фильтр 13, выход которого соединен с вторым входом первого ключа 16, последовательно подключенные к выходу первого усилителя 8 промежуточной частоты второй ключ 19, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 15, третий перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 28 нижних частот, третий узкополосный фильтр 27, четвертый перемножитель 26, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 19, первый фильтр 28 нижних частот, вычитающее устройство 40 и второй блок 29 регистрации, последовательно подключенные к выходу второго ключа 19 пятый перемножитель 34, второй вход которого через второй фазоинвертор 39 соединен с выходом второго фильтра 37 нижних частот, четвертый узкополосный фильтр 36, первый фазоинвертор 38, шестой перемножитель 35, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 19, и второй фильтр 37 нижних частот, выход которого соединен с вторым входом вычитающего устройства 40.The acousto-optic receiver contains in series the
На пути распространения пучка света от лазера 20 последовательно установлены коллиматор 21, ячейки Брэгга 22, 30 и 31, пьезоэлектрические преобразователи которых соединены с выходом второго ключа 19.A collimator 21, Bragg cells 22, 30 and 31, the piezoelectric transducers of which are connected to the output of the second key 19, are sequentially installed on the path of propagation of the light beam from the laser 20.
Ячейки Брэгга 30 и 31 расположены вплотную одна к другой с одинаковыми направлениями распространения в них акустических волн, смещены друг относительно друга на величину:Bragg cells 30 and 31 are located close to each other with the same directions of propagation of acoustic waves in them, offset from each other by an amount:
Δх=V·τэ,Δx = V · τ e
где V - скорость распространения акустических волн;where V is the propagation velocity of acoustic waves;
τэ - длительность элементарных посылок.τ e - the duration of the elementary premises.
На пути распространения дифрагируемой первой ячейки Брэгга 22 части пучка света установлена первая линза 23, в фокальной плоскости которой размещена первая матрица 24 фотодиодов. На пути распространения дифрагируемой ячейками Брэгга 30 и 31 части пучка света установлена вторая линза 32, в фокальной плоскости которой размещена вторая матрица 33 фотодетекторов. Последовательно включенные гетеродин 4 и смеситель 6 образуют преобразователь 3 частоты.On the propagation path of the diffracted first Bragg cell 22 of the part of the light beam, a first lens 23 is installed, in the focal plane of which is placed the first matrix 24 of photodiodes. A second lens 32 is mounted on the propagation path of the Bragg cells 30 and 31 diffracted by the Bragg cells, in the focal plane of which a second photodetector array 33 is placed. Serially connected local oscillator 4 and
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых на зеркальных и комбинационных частотах, основано на использовании двух каналов приема, гетеродины 4 и 5 которых разнесены по частоте на величину 2fпр:Suppression of spurious signals (interference) taken at the mirror and difference frequencies based on the use of two receive channels, the local oscillators 4 and 5 which are spaced apart in frequency by an amount pr 2f:
и корреляционной обработке канальных напряжений. При этом количество дополнительных (зеркальных и комбинационных) частот удваивается (фиг.2), но создает благоприятные условия для их подавления.and channel voltage correlation processing. The number of additional (mirror and combination) frequencies doubles (figure 2), but creates favorable conditions for their suppression.
Для пеленгации источника излучения ФМн-сигналов в предлагаемом приемнике используется фазовый метод, при котором фазовый сдвиг между сигналами, принимаемыми антеннами 1 и 2, составляет:For direction finding of the radiation source of the FMN signals in the proposed receiver, the phase method is used, in which the phase shift between the signals received by
где d - измерительная база (расстояние между антеннами);where d is the measuring base (distance between antennas);
λ - длина волны;λ is the wavelength;
γ - угол, определяющий направление на источник излучения.γ is the angle defining the direction to the radiation source.
Фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угловых координат. Действительно, согласно вышеуказанному выражению фазовая система тем чувствительнее к изменению угла γ, чем больше относительный размер базы d/λ. Однако с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты γ, при которой разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета.The phase direction finding method is characterized by a contradiction between the requirements of measurement accuracy and the uniqueness of reference of angular coordinates. Indeed, according to the above expression, the phase system is more sensitive to a change in the angle γ, the larger the relative size of the base d / λ. However, with increasing d / λ, the value of the angular coordinate γ decreases at which the phase difference exceeds 2π, i.e. ambiguity of counting occurs.
Исключить неоднозначность пеленгации фазовым методом можно двумя классическими способами:The ambiguity of direction finding by the phase method can be eliminated in two classical ways:
1. Применением остронаправленных антенн.1. The use of highly directional antennas.
2. Использованием нескольких измерительных баз (многошкальность).2. The use of several measuring bases (multiscale).
Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большой дальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению. Однако они требуют поиска источника излучения до начала измерений и его сопровождения по направлению антенным лучом в процессе измерений.Direction finding systems with highly directional antennas have a long range and high resolution in direction. However, they require a search for the radiation source before the start of measurements and its tracking in the direction of the antenna beam during the measurement process.
Многошкальный метод отсчета углов основан на использовании нескольких измерительных баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Системы пеленгации, использующие такой метод, имеют ограниченную дальность и сложную антенную систему.The multi-scale method of reading angles is based on the use of several measuring bases. At the same time, a smaller base forms a rough but unambiguous reference scale, and a large base forms an accurate but ambiguous reference scale. Direction finding systems using this method have a limited range and a complex antenna system.
В предлагаемом устройстве применен корреляционный метод устранения неоднозначности пеленгации, который использует замечательные корреляционные свойства ФМн-сигналов.In the proposed device, a correlation method is used to eliminate the ambiguity of direction finding, which uses the remarkable correlation properties of the FMN signals.
Необходимым условием синхронного детектирования ФМн-сигналов является наличие в точке приема опорного напряжения постоянной начальной фазы и частоты, равной частоте принимаемого ФМн-сигнала.A necessary condition for the synchronous detection of PSK signals is the presence of a constant initial phase and frequency at the receiving point of the reference voltage equal to the frequency of the received PSK signal.
Принципиально возможны три метода получения опорного напряжения:In principle, three methods for obtaining the reference voltage are possible:
1. От местного генератора.1. From a local generator.
2. С помощью вспомогательного пилот-сигнала, передаваемого по отдельному каналу.2. Using an auxiliary pilot signal transmitted on a separate channel.
3. Непосредственно из самого принимаемого сигнала.3. Directly from the received signal.
Первый метод не обеспечивает необходимой синфазности и синхронности колебаний, так как фаза и частота любого высокостабильного генератора изменяется под влиянием различных дестабилизирующих факторов.The first method does not provide the necessary in-phase and synchronized oscillations, since the phase and frequency of any highly stable generator changes under the influence of various destabilizing factors.
Второй метод получения опорного напряжения также не нашел широкого практического применения, поскольку его техническая реализация приводит к потерям спектра и мощности в канале на передачу пилот-сигнала.The second method of obtaining the reference voltage also did not find wide practical application, since its technical implementation leads to loss of spectrum and power in the channel for transmitting the pilot signal.
В предлагаемом приемнике используется метод выделения опорного напряжения непосредственно из принимаемого ФМн-сигнала.The proposed receiver uses a method for extracting the reference voltage directly from the received PSK signal.
Если априорно известна длительность τэ элементарных посылок, из которых составлен принимаемый ФМн-сигнал, то для демодуляции принимаемых ФМн-сигналов может использоваться и акустооптический демодулятор, состоящий из ячеек Брэгга 30 и 31, линзы 32 и матрицы 33 фотодетекторов. При этом указанные ячейки смещены друг относительно друга (вдоль оси х) на величину:If the duration τ e of the chips that make up the received PSK signal is a priori known, then an acousto-optic demodulator consisting of Bragg cells 30 and 31, lens 32, and photodetector matrix 33 can be used to demodulate the received PSK signals. Moreover, these cells are offset from each other (along the x axis) by:
Δх=V·τэ,Δx = V · τ e
где V - скорость распространения акустических колебаний.where V is the propagation velocity of acoustic vibrations.
Ослабление узкополосных помех достигается тем, что два фазоразнесенных канала формируются так, что продетектированные выходные напряжения канальных фазовых демодуляторов оказываются взаимно противоположной полярности, а общее выходное напряжение демодулятора получается посредством их взаимного вычитания в вычитающем устройстве. В результате этого взаимно инверсные канальные напряжения сигнала после вычитающего устройства на общем выходе демодулятора складываются по абсолютной величине, а униполярные канальные помеховые напряжения взаимно вычитаются, и общее напряжение помехи уменьшается, т.е. на выходе приемника увеличивается отношение сигнал/помеха и повышается помехоустойчивость приема ФМн-сигнала.The attenuation of narrow-band interference is achieved by the fact that two phase-spaced channels are formed so that the detected output voltages of the channel phase demodulators are of mutually opposite polarity, and the total output voltage of the demodulator is obtained by mutually subtracting them in the subtractor. As a result of this, the mutually inverse channel voltage of the signal after the subtractor at the common output of the demodulator is added in absolute value, and the unipolar channel interference voltage is mutually subtracted, and the total interference voltage decreases, i.e. at the output of the receiver, the signal-to-noise ratio increases and the noise immunity of the reception of the PSK signal is increased.
Акустооптический приемник работает следующим образом.Acousto-optic receiver operates as follows.
Принимаемые ФМн-сигналы:Received QPSK signals:
U1(t)=Vc·Cos[2πfc·t+φк(t)+φ1],U 1 (t) = V c · Cos [2πf c · t + φ к (t) + φ 1 ],
U2(t)=Vc·Cos[2πfc·t+φк(t)+φ2], 0≤t≤Tc,U 2 (t) = V c · Cos [2πf c · t + φ к (t) + φ 2 ], 0≤t≤T c ,
где Vc, fc, φ1, φ2, Тc - амплитуда, начальная частота, начальные фазы и длительность сигналов;where V c , f c , φ 1 , φ 2 , T c - amplitude, initial frequency, initial phases and signal duration;
φк(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.3, а), причем φк(t)=const при К·τэ<t<(К+1)·τэ и может изменяться скачком при t=К·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, ..., N-1);φ к (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t) (Fig. 3, a), and φ к (t) = const at К · τ э <t <(K + 1) · τ e and can change abruptly at t = K · τ e , i.e. at the boundaries between elementary premises (K = 1, 2, ..., N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс(Тс=N·τэ),τ e , N is the duration and number of chips that make up the signal with a duration of T s (T s = N · τ e ),
с выхода антенн 1 и 2 поступают на первый вход смесителей 6 и 7, на второй вход которых с выхода гетеродинов 4 и 5 подаются напряжения соответственно:from the output of
где , , , , - амплитуды, частоты и начальные фазы напряжений гетеродинов 4 и 5.Where , , , , - amplitudes, frequencies and initial phases of the voltage of the local oscillators 4 and 5.
Причем частоты и гетеродинов 4 и 5 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты:Moreover, the frequency and local oscillators 4 and 5 are spaced by twice the value of the intermediate frequency:
и выбраны симметричными относительно несущей частоты fc принимаемого сигнала:and selected symmetrical with respect to the carrier frequency f c of the received signal:
Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки.This circumstance leads to a doubling of the number of additional channels, but creates favorable conditions for their suppression due to correlation processing.
На выходе смесителей 6 и 7 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 8 и 9 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:At the output of the
где Where
K1 - коэффициент передачи смесителей;K 1 - gear ratio of the mixers;
- промежуточная частота; - intermediate frequency;
которые поступают на два входа перемножителя 10. На выходе последнего образуется гармоническое колебание:which go to the two inputs of the multiplier 10. At the output of the latter, harmonic oscillation is formed:
U3(t)=V3·Cos(4πfпр·t+Δφг+Δφ), 0≤t≤Tc,U 3 (t) = V 3 · Cos (4πf pr · t + Δφ g + Δφ), 0≤t≤T c ,
где Where
K2 - коэффициент передачи перемножителя;K 2 - transfer coefficient of the multiplier;
Δφ=φ2-φ1 - фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения ФМн-сигналов.Δφ = φ 2 -φ 1 - phase shift, which determines the direction of the radiation source of the PSK signals.
Это колебание выделяется узкополосным фильтром 11, частота настройки которого выбирается равной и поступает на первый вход фазового детектора 17.This oscillation is distinguished by a narrow-band filter 11, the tuning frequency which is chosen equal and enters the first input of the phase detector 17.
Напряжения и с выходов гетеродинов 4 и 5 подаются на два входа перемножителя 12, на выходе которого образуется гармоническое колебание:Stress and from the outputs of the local oscillators 4 and 5 are fed to two inputs of the multiplier 12, at the output of which a harmonic oscillation is formed:
U4(t)=V4·Cos[4πfпр·t+Δφг], 0≤t≤Tc,U 4 (t) = V 4 · Cos [4πf pr · t + Δφ g ], 0≤t≤T c ,
где Where
которое выделяется узкополосным фильтром 13, частота настройки которого выбирается равной which is allocated by the narrow-band filter 13, the tuning frequency which is chosen equal
Напряжения и с выхода усилителей 8 и 9 промежуточной частоты одновременно поступают на два входа коррелятора 14, на выходе которого образуется напряжение V, пропорциональное корреляционной функции R(τ). Это напряжение поступает на вход порогового блока 15, где сравнивается с пороговым уровнем Vпор. При этом пороговое напряжение Vпор в пороговом блоке 15 превышается только при максимальном выходном напряжении коррелятора 14 (Vmax>Vпор). Так как один и тот же сигнал принимается по двум каналам, то между канальными напряжениями и существует сильная корреляционная связь, выходное напряжение коррелятора 14 достигает максимального значения Vmax, при котором τ0≡γ0, где γ0 - истинный пеленг.Stress and from the output of amplifiers 8 and 9 of an intermediate frequency, they simultaneously enter two inputs of the correlator 14, the output of which produces a voltage V proportional to the correlation function R (τ). This voltage is supplied to the input of the threshold block 15, where it is compared with a threshold level of V pores . Moreover, the threshold voltage V then in the threshold block 15 is exceeded only at the maximum output voltage of the correlator 14 (V max > V then ). Since the same signal is received on two channels, between channel voltages and there is a strong correlation, the output voltage of the correlator 14 reaches its maximum value V max , at which τ 0 ≡ γ 0 , where γ 0 is the true bearing.
Следовательно, пороговое напряжение Vпор в пороговом блоке 15 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(τ0) и не превышается при значениях τ, соответствующих боковым лепесткам корреляционной функции R(τ0) (V<Vпор). При превышении порогового уровня Vпор(Vmax>Vпор) в пороговом блоке 15 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключей 16, 19 и открывает их. В исходном состоянии ключи 16 и 19 всегда закрыты.Therefore, the threshold voltage V pores in the threshold block 15 is exceeded only at the maximum value of the correlation function R (τ 0 ) and is not exceeded at values of τ corresponding to the side lobes of the correlation function R (τ 0 ) (V <V pores ). If the threshold level V pores is exceeded (V max > V pores ), a constant voltage is generated in the threshold block 15, which is supplied to the control input of the keys 16, 19 and opens them. In the initial state, keys 16 and 19 are always closed.
При этом гармоническое колебание U4(t) с выхода узкополосного фильтра 13 через открытый ключ 16 поступает на второй вход фазового детектора 17, на выходе которого образуется постоянное напряжение:In this case, the harmonic oscillation U 4 (t) from the output of the narrow-band filter 13 through the open key 16 is fed to the second input of the phase detector 17, the output of which is generated by a constant voltage:
Uн(γ)=Vн·CosΔφ,U n (γ) = V n CosΔφ,
где Vн=1/2К3·V3·V4; n where V = 1/2 K 3 · V 3 · V 4;
К3 - коэффициент передачи фазового детектора.To 3 - the transfer coefficient of the phase detector.
Это напряжение фиксируется блоком 18 регистрации. При этом повышение точности пеленгации источника излучения ФМн-сигналов обеспечивается путем увеличения измерительной базы d, а возникающая при этом неоднозначность отсчета угла γ устраняется корреляционной обработкой канальных напряжений.This voltage is detected by the recording unit 18. In this case, an increase in the accuracy of direction finding of the radiation source of the QPSK signals is ensured by increasing the measuring base d, and the resulting ambiguity in reading the angle γ is eliminated by correlation processing of channel voltages.
Ширина спектра Δfc принимаемых ФМн-сигналов определяется длительностью τэ элементарных посылок (Δfс=1/τэ), тогда как ширина спектра Δfг гармонического колебания U3(t) определяется его длительностью Tс(Δfг=1/Тс), т.е. спектр входных ФМн-сигналов сворачивается в N раз (Δfс/Δfг=N). Это дает возможность с помощью узкополосного фильтра 11 выделить гармоническое колебание U3(t), отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, т.е. повысить реальную чувствительность приемника при пеленгации источника излучения ФМн-сигналов.The width of the spectrum Δf c of the received QPSK signals is determined by the duration τ e of elementary premises (Δf s = 1 / τ e ), while the width of the spectrum Δf g of harmonic oscillation U 3 (t) is determined by its duration T s (Δf g = 1 / T s ), i.e. the spectrum of input QPSK signals is convoluted N times (Δf s / Δf g = N). This makes it possible, using a narrow-band filter 11, to isolate the harmonic oscillation U 3 (t), filtering out a significant part of the noise and interference, i.e. to increase the real sensitivity of the receiver during direction finding of a radiation source of FMN signals.
Напряжение (фиг.3, б) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты через открытый ключ 19 одновременно поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячеек Брэгга 22, 30 и 31, где преобразуется в акустические колебания, и на первые входы перемножителей 25, 26, 34 и 35. На вторые входы перемножителей 26 и 35 с выхода узкополосного фильтра 27 и фазоинвертора 38 подаются опорные напряжения соответственно (фиг.3, в, д):Voltage (Fig.3, b) from the output of the intermediate frequency amplifier 8 through the public key 19 simultaneously enters the piezoelectric transducer of the Bragg cells 22, 30 and 31, where it is converted into acoustic vibrations, and to the first inputs of the multipliers 25, 26, 34 and 35. On the second inputs of the multipliers 26 and 35 from the output of the narrow-band filter 27 and the phase inverter 38 are supplied with reference voltage, respectively (Fig.3, c, d):
В результате перемножения указанных сигнала и напряжений образуются следующие результирующие колебания:As a result of the multiplication of the indicated signal and voltages, the following resulting oscillations are formed:
где Where
Аналоги модулирующего кода (фиг.3, г, е):Analogs of the modulating code (Fig.3, g, e):
выделяются фильтрами 28 и 37 нижних частот соответственно и подаются на два входа вычитающего устройства 40. Вычитая одно из другого указанные напряжения с учетом их противоположной полярности, на выходе вычитающего устройства 40 образуется удвоенное (суммарное) низкочастотное напряжение (фиг.3, ж):are allocated by low-pass filters 28 and 37, respectively, and fed to two inputs of subtractor 40. Subtracting one of the other indicated voltages taking into account their opposite polarity, doubled (total) low-frequency voltage is generated at the output of subtractor 40 (Fig. 3, g):
где Vн=2V1;where V n = 2V 1 ;
т.е. получается сложение по абсолютной величине напряжений и .those. obtained by the addition of the absolute value of stress and .
При этом амплитудные аддитивные помехи проходят через два демодулятора одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений в одну и ту же сторону. Но в вычитающем устройстве 40 они вычитаются, оставаясь однополярными, т.е. подавляются, взаимно компенсируются.In this case, the amplitude additive noise passes through the two demodulators in the same way, changing the amplitudes of the output detected voltages in the same direction. But in the subtractor 40, they are subtracted, remaining unipolar, i.e. suppressed, mutually compensated.
Низкочастотное напряжение с выхода фильтра 37 нижних частот поступает на вход фазоинвертора 39, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение:Low frequency voltage from the output of the low-pass filter 37 is fed to the input of the phase inverter 39, at the output of which a low-frequency voltage is generated:
Низкочастотное напряжение и с выхода 28 нижних частот и фазоинвертора 39 поступает на второй вход перемножителей 25 и 34 соответственно, на выходе которых формируются гармонические колебания:Low frequency voltage and from the output 28 of the low frequencies and the bass reflex 39 enters the second input of the multipliers 25 and 34, respectively, at the output of which harmonic oscillations are formed:
где Where
Данные гармонические колебания выделяются узкополосными фильтрами 27 и 36. Колебание U01(t) подается на второй вход перемножителя 26. Колебание U03(t) выделяется узкополосным фильтром 36 и поступает на вход фазоинвертора 38, на выходе которого образуется колебание:These harmonic oscillations are distinguished by narrow-band filters 27 and 36. The oscillation U 01 (t) is fed to the second input of the multiplier 26. The oscillation U 03 (t) is extracted by the narrow-band filter 36 and is fed to the input of the phase inverter 38, the output of which is the oscillation:
которое подается на второй вход перемножителя 35. Так осуществляется синхронное детектирование принимаемого ФМн-сигнала и подавление узкополосных помех.which is fed to the second input of the multiplier 35. Thus, synchronous detection of the received FMN signal and suppression of narrowband interference are performed.
Пучок света от лазера 20, сколлимированный коллиматором 21, проходит через ячейки Брэгга 22, 30 и 31 и дифрагирует на акустических колебаниях, возбуждаемых напряжением . Следует отметить, что на каждой ячейке Брэгга дифрагирует приблизительно 1/10 часть основного пучка света. Каждая ячейка Брэгга 22 (30, 31) состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины, выполненной из кристалла ниобата лития соответственно Х и Y - 35° среза. Это обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот.The beam of light from the laser 20, collimated by the collimator 21, passes through the Bragg cells 22, 30 and 31 and diffracts on the acoustic vibrations excited by voltage . It should be noted that approximately 1/10 of the main light beam is diffracted on each Bragg cell. Each Bragg cell 22 (30, 31) consists of a sound duct and a hypersonic exciting piezoelectric plate made of lithium niobate crystal, respectively, X and Y - 35 ° cut. This provides automatic Bragg angle adjustment and cell operation in a wide frequency range.
На пути распространения дифрагируемой ячейки Брэгга 22 части пучка света установлена линза 23, формирующая пространственный спектр принимаемого ФМн-сигнала, в фокальной плоскости которой размещена матрица 24 фотодетекторов. Указанные элементы образуют акустооптический анализатор спектра. Каждому разрешающему элементу анализируемого частотного диапазона соответствует свой фотодетектор.On the propagation path of the diffracted Bragg cell 22 of the light beam, a lens 23 is installed, which forms the spatial spectrum of the received QPSK signal, in the focal plane of which a matrix of 24 photodetectors is placed. These elements form an acousto-optical spectrum analyzer. Each resolving element of the analyzed frequency range has its own photodetector.
Ячейки Брэгга 30 и 31, установленные на общей оптической оси устройства вплотную друг к другу с одинаковыми направлениями распространения в них акустических колебаний, линза 32 и матрица 33 фотодетекторов образуют акустооптический демодулятор принимаемого ФМн-сигнала. При этом указанные ячейки смещены друг относительно друга (вдоль оси X) на величину:Bragg cells 30 and 31, mounted on the common optical axis of the device close to each other with the same directions of propagation of acoustic vibrations in them, lens 32 and photodetector matrix 33 form an acousto-optic demodulator of the received QPSK signal. Moreover, these cells are offset from each other (along the X axis) by:
Δx=V·τэ,Δx = V · τ e
где V - скорость распространения акустических колебаний;where V is the propagation velocity of acoustic vibrations;
τэ - длительность элементарных посылок, из которых состоит принимаемый ФМн-сигнал.τ e - the duration of the elementary premises of which the received PSK signal consists.
Причем опорным напряжением для каждой элементарной посылки служит предыдущая посылка. Практическая реализация акустооптического демодулятора возможна только при априорном знании длительности τэ элементарных посылок.Moreover, the reference voltage for each elementary package is the previous package. Practical implementation of the acousto-optical demodulator is possible only if a priori knowledge of the duration of τ e chip.
Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема ФМн-сигналов по основному каналу на частоте fc (фиг.2).The operation of the receiver described above corresponds to the case of receiving QPSK signals on the main channel at a frequency f c (FIG. 2).
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте , то в смесителях 6 и 7 он преобразуется в напряжение следующих частот:If a false signal (interference) is received on the first mirror channel at a frequency , then in
где первый индекс обозначает канал, по которому принимается ложный сигнал (помеха);where the first index denotes the channel through which a false signal is received (interference);
- второй индекс обозначает номер гетеродина, частота которого участвует в преобразовании несущей частоты принимаемого ложного сигнала (помехи).- the second index denotes the number of the local oscillator, the frequency of which is involved in the conversion of the carrier frequency of the received false signal (interference).
Однако только напряжение на частоте f11 попадает в полосу пропускания усилителя 8 промежуточной частоты, а затем подается на первый вход перемножителя 10 и коррелятора 14. Выходное напряжение коррелятора 14 равно нулю, так как на выходе усилителя 9 промежуточной частоты напряжение отсутствует. Ключи 16 и 19 не открываются и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте , подавляется.However, only the voltage at frequency f 11 falls into the passband of the intermediate frequency amplifier 8, and then is supplied to the first input of the multiplier 10 and the correlator 14. The output voltage of the correlator 14 is zero, since there is no voltage at the output of the intermediate frequency amplifier 9. Keys 16 and 19 do not open and a false signal (interference) received on the first mirror channel at a frequency is suppressed.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте , то в смесителях 6 и 7 он преобразуется в напряжения следующих частот:If a false signal (interference) is received on the second mirror channel at a frequency , then in
Однако только напряжение с частотой f22 попадает в полосу пропускания усилителя 9 промежуточной частоты и на второй вход коррелятора 14. Выходное напряжение коррелятора 14 в этом случае также равно нулю, так как на выходе усилителя 8 промежуточной частоты напряжение отсутствует. Ключи 16 и 19 не открываются и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте , подавляется.However, only a voltage with a frequency f 22 falls into the passband of the intermediate frequency amplifier 9 and to the second input of the correlator 14. The output voltage of the correlator 14 is also equal to zero in this case, since there is no voltage at the output of the intermediate frequency amplifier 8. Keys 16 and 19 do not open and a false signal (interference) received on the second mirror channel at a frequency is suppressed.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительным каналам.For a similar reason, false signals (interference) received through other additional channels are also suppressed.
Если ложные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому и второму зеркальным каналам на частотах и , то в смесителях 6 и 7 они преобразуются в напряжения следующих частот:If false signals (interference) are received simultaneously on the first and second mirror channels at frequencies and , then in
При этом напряжения с частотами f11 и f22 попадают в полосу пропускания усилителей 8 и 9 промежуточной частоты и на два входа перемножителя 10 и коррелятора 14. Однако ключи 16 и 19 не открываются. Это объясняется тем, что разные ложные сигналы (помехи) принимаются на разных зеркальных частотах и , поэтому между канальными напряжениями, выделяемыми усилителями 8 и 9 промежуточной частоты, существует слабая корреляционная связь. Кроме того, следует отметить, что корреляционная функция помех не имеет ярко выраженного максимума, как это имеет место у сложных ФМн-сигналов. Выходное напряжение V коррелятора 14 не превышает порогового напряжения Vпор в пороговом блоке 15 (V<Vпор). Последний не срабатывает, ключи 16 и 19 не открываются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому и второму зеркальным каналам на частоте и , подавляются.In this case, the voltages with frequencies f 11 and f 22 fall into the passband of the amplifiers 8 and 9 of the intermediate frequency and to the two inputs of the multiplier 10 and the correlator 14. However, the keys 16 and 19 do not open. This is because different false signals (interference) are received at different mirror frequencies and , therefore, between the channel voltages allocated by the amplifiers 8 and 9 of the intermediate frequency, there is a weak correlation. In addition, it should be noted that the correlation function of interference does not have a pronounced maximum, as is the case with complex PSK signals. The output voltage V of the correlator 14 does not exceed the threshold voltage V pores in the threshold block 15 (V <V pores ). The latter does not work, the keys 16 and 19 do not open and false signals (interference) received simultaneously on the first and second mirror channels at a frequency and are suppressed.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно и по другим (комбинационным) каналам.For a similar reason, false signals (interference) received simultaneously on other (combinational) channels are also suppressed.
Следовательно, за счет подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальным и комбинационным) каналам, обеспечивается повышение помехоустойчивости и разрешающей способности приемника.Therefore, by suppressing false signals (interference) received via additional (mirror and Raman) channels, the noise immunity and resolution of the receiver are improved.
Таким образом, предлагаемый акустооптический приемник по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости приема фазоманипулированных сигналов. Это достигается значительным ослаблением узкополосных помех за счет их противофазного взаимодействия в двухканальном демодуляторе ФМн-сигналов. При этом предлагаемый двухканальный демодулятор ФМн-сигналов свободен от явления «обратной работы», которое присуще известным устройствам А.А.Пистолькорса, В.И.Сифорова, Д.Ф.Костаса и Г.А.Травина, которые также используют для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала опорное напряжение, выделяемое непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала.Thus, the proposed acousto-optical receiver, in comparison with the prototype and other technical solutions of a similar purpose, provides increased noise immunity of receiving phase-shifted signals. This is achieved by significant attenuation of narrowband interference due to their antiphase interaction in a two-channel demodulator of FMN signals. Moreover, the proposed two-channel demodulator of FMN signals is free from the phenomenon of “reverse operation”, which is inherent in the known devices of A. A. Pistolkors, V. I. Siforov, D. F. Kostas and G. A. Travin, which are also used for synchronous detection of the received QPSK signal is a reference voltage extracted directly from the received QPSK signal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141855/09A RU2325761C1 (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Acoustooptical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141855/09A RU2325761C1 (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Acoustooptical receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2325761C1 true RU2325761C1 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=39586724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006141855/09A RU2325761C1 (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Acoustooptical receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2325761C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452092C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-05-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Acoustooptical receiver |
-
2006
- 2006-11-20 RU RU2006141855/09A patent/RU2325761C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452092C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-05-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Acoustooptical receiver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2198323B9 (en) | Time delay estimation | |
US3482436A (en) | Vibration responsive apparatus | |
RU2365931C2 (en) | Phase direction finding technique, phase direction-finder therefor | |
US4179217A (en) | Dynamic photoelasticimeter with rotating birefringent element | |
RU2171483C1 (en) | Gravitation-wave detector | |
RU2290658C1 (en) | Phase mode of direction finding and phase direction finder for its execution | |
RU2325761C1 (en) | Acoustooptical receiver | |
RU2439811C1 (en) | Acousto-optical receiver | |
RU2234808C1 (en) | Acoustooptical receiver | |
RU2435171C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method | |
RU2314644C1 (en) | Acoustic-optical receiver | |
RU2296432C1 (en) | Method for autocorrelation receipt of noise-like signals | |
CN115792861A (en) | Device and method for realizing coherent accumulation of pulse laser Doppler radar signals | |
EP0762144B1 (en) | Laser Doppler speed measuring apparatus | |
RU2291575C1 (en) | Acoustic-optical receiver | |
RU1838882C (en) | Acoustooptical receiver | |
EP0772038B1 (en) | Method and apparatus for optical measuring by polarization analysis | |
RU2007046C1 (en) | Acoustooptical receiver | |
RU2175770C1 (en) | Phase method of direction finding and phase direction finder for its realization | |
Hwang et al. | Note: Continuous-wave time-of-flight laser scanner using two laser diodes to avoid 2π ambiguity | |
RU2339925C1 (en) | Pressure remote measuring device | |
RU2071067C1 (en) | Phasemeter | |
RU2329602C1 (en) | Acousto-optic receiver | |
CN112834016A (en) | Doppler frequency shift signal processing method for laser vibration meter and circuit system thereof | |
RU2214608C2 (en) | Acoustooptical spectrum analyzer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081121 |