RU2450422C1 - Multichannel adaptive radio-receiving device - Google Patents
Multichannel adaptive radio-receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450422C1 RU2450422C1 RU2011119466/08A RU2011119466A RU2450422C1 RU 2450422 C1 RU2450422 C1 RU 2450422C1 RU 2011119466/08 A RU2011119466/08 A RU 2011119466/08A RU 2011119466 A RU2011119466 A RU 2011119466A RU 2450422 C1 RU2450422 C1 RU 2450422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- group
- inputs
- block
- outputs
- information
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к многоканальным адаптивным радиоприемным устройствам, и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации, функционирующих в сложной сигнально-помеховой обстановке.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to multi-channel adaptive radio receivers, and can be used in radio communication systems, radars, operating in a complex signal-jamming environment.
Известны различные типы многоканальных адаптивных радиоприемных устройств на основе адаптивных антенных систем (ААС): с управлением вперед, с использованием корреляционных обратных связей, модуляционного типа и др. Адаптивные антенные системы модуляционного типа, обладающие рядом преимуществ, содержат антенную решетку, блок взвешенного сложения (БВС), блок формирования весовых коэффициентов (БФВК) и блок частотно-временной обработки (БЧВО) (см. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986, с.448). Эти системы обеспечивают формирование двух напряжений, пропорциональных уровням сигнала и помехи.Various types of multichannel adaptive radio receivers based on adaptive antenna systems (AAS) are known: with forward control, using correlation feedbacks, modulation type, etc. Adaptive antenna systems of modulation type, which have a number of advantages, contain an antenna array, a weighted addition unit ), a block for the formation of weighting coefficients (BFVK) and a block for frequency-time processing (BSWO) (see Monzingo, R.A., Miller, T.U., Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory. - M.: Radio and Communication, 1986,p.448). These systems provide the formation of two voltages proportional to signal and interference levels.
Недостатком данных устройств является их относительно невысокое быстродействие при использовании сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).The disadvantage of these devices is their relatively low speed when using signals with pseudo-random tuning of the operating frequency (frequency hopping).
Известно многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. Пат. РФ №2066925, МПК Н04В 1/06, опубл. 20.09.1996 г.). Оно содержит последовательно соединенные блок взвешенного сложения и блок частотно-временной обработки, первый и второй выходы которого подсоединены соответственно ко входам оценки полезной и помеховой составляющих входных сигналов блока формирования весовых коэффициентов, каждый из N выходов которого подключен к соответствующему входу блока взвешенного сложения, к другим N входам которого подключены выходы N антенных элементов, при этом выходы блока частотно-временной обработки являются выходом устройства.A multi-channel adaptive radio receiver is known (see Pat. RF No. 2066925, IPC
Устройство-аналог обеспечивает прием сигналов всех радиостанций с ППРЧ, использующих общие частоты. Для селекции сигналов различных источников радиоизлучений (ИРИ) в нем используется информация о фазе цикловой синхронизации различных радиосредств (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Комбинированные методы помехозащиты (использование адаптивных антенных систем и сигналов с псевдослучайной перестройкой частоты). - Зарубежная радиоэлектроника, 1988, №5, с.24-31).An analog device provides the reception of signals from all frequency hopping radios using common frequencies. For signal selection of various sources of radio emissions (IRI), it uses information about the phase of the cyclic synchronization of various radio equipment (see Nikitchenko V.V., Smirnov P.L. Combined methods of noise protection (using adaptive antenna systems and signals with pseudo-random frequency tuning). Foreign Radio Electronics, 1988, No. 5, pp. 24-31).
Недостатком аналога является его длительное вхождение в связь в силу того, что диаграмма направленности ААС является частотно-зависимой. Высокая скорость изменения частот, на которых осуществляется передача информации, предполагает использование быстродействующего алгоритма адаптации. В противном случае ААС постоянно будет находиться в переходном режиме.The disadvantage of the analogue is its long-term entry into communication due to the fact that the AAS radiation pattern is frequency-dependent. The high rate of change of frequencies at which information is transmitted involves the use of a high-speed adaptation algorithm. Otherwise, the AAS will constantly be in transition mode.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. Пат. РФ №2107394, МПК Н04В 7/02, H01Q 21/00, опубл. 20.03.1998 г.). Оно содержит блок взвешенного сложения и блок частотно-временной обработки, информационный вход которого соединен с информационные выходом блока взвешенного сложения, а группа информационных выходов является выходной шиной устройства, антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, блок формирования весовых коэффициентов, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки, блок фиксации весовых коэффициентов, первая группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксации весовых коэффициентов, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока, фиксации весовых коэффициентов.The closest in technical essence to the claimed device is a multi-channel adaptive radio receiver (see Pat. RF №2107394, IPC
Устройство-прототип обеспечивает более высокое быстродействие алгоритма адаптации, что в конечном счете позволяет осуществить прием сигналов ИРИ с ППРЧ. Последнее стало возможным благодаря учету априорной информации о сигнально-помеховой обстановке на используемых частотах в предшествующие моменты времени. При этом оно представляет собой ААС, реализующую минимаксный алгоритм пространственной обработки сигналов. Устройство обеспечивает формирование диаграммы направленности, максимум которой отслеживает направление на корреспондента, а минимумы ориентированы в направлении источников помех. Использование данных о сигнально-помеховой обстановке позволило в устройстве-прототипе увеличивать соотношение η сигнал/(помеха + шум) на его выходе.The prototype device provides a higher speed adaptation algorithm, which ultimately allows the reception of IRI signals with frequency hopping. The latter was made possible by taking into account a priori information about the signal-noise situation at the frequencies used in the preceding instants of time. Moreover, it is an AAS that implements a minimax spatial signal processing algorithm. The device provides the formation of a radiation pattern, the maximum of which tracks the direction to the correspondent, and the minima are oriented in the direction of the interference sources. The use of data on the signal-noise situation allowed in the prototype device to increase the ratio η signal / (interference + noise) at its output.
Однако устройству-прототипу также присущи недостатки. При наличии K каналов приема (число используемых частот ИРИ с ППРЧ) прототип обеспечивает прием сигналов только одного ИРИ. Кроме того, прототипу присущ недостаток, связанный с относительно низким качеством приема сигналов ИРИ. Здесь качество приема характеризуется вероятностью безошибочной селекции (собирания) сигналов ИРИ с ППРЧ, передаваемых на различных частотах, из их совокупности. Следует отметить, что качество приема сигналов ИРИ с ППРЧ в устройстве-прототипе зависит от:However, the prototype device also has disadvantages. In the presence of K reception channels (the number of used frequencies of IRI with frequency hopping), the prototype provides the reception of signals of only one IRI. In addition, the prototype has a disadvantage associated with the relatively low quality of reception of IRI signals. Here, the reception quality is characterized by the probability of error-free selection (collection) of IRI signals with frequency hopping transmitted at different frequencies, from their combination. It should be noted that the quality of reception of IRI signals with frequency hopping in the prototype device depends on:
загрузки общей полосы рабочих частот (количества ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах);loading a common band of operating frequencies (the number of IRI with frequency hopping operating at common frequencies);
особенностей распространения радиоволн в районе развертывания (наличие пересеченного или горного рельефа местности, городской застройки и т.п., приводящих к многолучевости распространения радиоволн).features of the propagation of radio waves in the deployment area (the presence of a rugged or mountainous terrain, urban development, etc., leading to multipath propagation of radio waves).
Названные причины приводят к ошибкам селекции сигналов заданных ИРИ с ППРЧ, а следовательно, и к снижению качества приема сигналов η. В ряде случаев для уменьшения внутрисистемных помех используют ортогональные системы связи с ППРЧ, в которых обеспечивается общая синхронизация радиосетей, работающих на общих частотах (см. Клименко Н.Н. Радиостанции УКВ диапазона: состояние, перспективы развития, особенности применения режима скачкообразного изменения частоты. - Зарубежная электроника, №8, 1990, с.20-32). В этих условиях прототип теряет свою работоспособность.The aforementioned causes lead to errors in the selection of signals given by the IRI with frequency hopping, and, consequently, to a decrease in the quality of signal reception η. In some cases, to reduce intra-system interference, orthogonal communication systems with frequency hopping are used, in which the general synchronization of radio networks operating at common frequencies is provided (see Klimenko N.N. VHF radio stations: status, development prospects, features of applying the frequency hopping mode .-- Foreign Electronics, No. 8, 1990, p.20-32). Under these conditions, the prototype loses its performance.
Целью заявляемого технического решения является разработка устройства, обеспечивающего одновременный прием сигналов всех заданных ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах, с одновременным повышением качества их приема за счет увеличения вероятности правильной селекции входного потока путем учета пространственных параметров принимаемых излучений.The aim of the proposed technical solution is to develop a device that provides the simultaneous reception of signals of all given IRI with frequency hopping, operating at common frequencies, while improving the quality of their reception by increasing the probability of correct selection of the input stream by taking into account the spatial parameters of the received radiation.
Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное адаптивное радиоприемное устройство, содержащее блок взвешенного сложения, блок частотно-временной обработки, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения, а группа информационных выходов является выходной шиной устройства, антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, блок формирования весовых коэффициентов, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока взвешенного сложения, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки, блок фиксации весовых коэффициентов, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксации весовых коэффициентов, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока фиксации весовых коэффициентов, дополнительно введен блок оценки пространственных параметров, первая группа информационных входов которого объединена с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения, группа адресных выходов соединена с группой адресных входов блока частотно-временной обработки и группой адресных входов блока фиксации весовых коэффициентов, первая и вторая K-канальные группы управляющих выходов которого соединены соответственно с первой и второй K-канальными группами управляющих входов блока формирования весовых коэффициентов, где K-количество приемных каналов блока частотно-временной обработки, K>>1, а вторая и третья группы информационных входов блока оценки пространственных параметров являются первой и второй входными установочными шинами устройства соответственно, а блок частотно-временной обработки выполнен содержащим M сигнальных сумматоров, M>1, выходы которых являются группой информационных выходов блока, первый преобразователь кода, группа информационных входов которого является группой адресных входов блока, и K приемных каналов, K>M, информационные входы которых объединены и являются информационным входом блока частотно-временной обработки, M сигнальных выходов каждого из приемных каналов соединены с соответствующими входами M сигнальных сумматоров, выходы полезной составляющей сигнала K приемных каналов являются группой выходов полезной составляющей сигнала блока, выходы помеховой составляющей K приемных каналов являются группой выходов помеховой составляющей сигнала блока, группы адресных входов K приемных каналов поразрядно объединены и соединены с группой выходов первого преобразователя кода, при этом каждый приемный канал содержит последовательно подключенные полосовой фильтр, элемент задержки, ключ и первый коммутатор, M выходов которого являются информационными выходами приемного канала, а вход полосового фильтра - информационным входом приемного канала, второй коммутатор, амплитудный детектор и RS-триггер, выход которого соединен с входами управления ключа и второго коммутатора, первый выход которого является выходом полезной составляющей сигнала канала, второй выход - помеховой составляющей сигнала канала, а информационный вход второго коммутатора соединен с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, последовательно соединенные формирователь импульсов, ждущий мультивибратор, второй преобразователь кода, труппа адресных входов которого объединена с группой адресных входов первого коммутатора и является адресной группой входов приемного канала, а выход формирователя импульсов соединен со вторым входом RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя кода.This goal is achieved by the fact that in a multi-channel adaptive radio receiving device containing a weighted addition unit, a time-frequency processing unit, the information input of which is connected to the information output of the weighted addition unit, and the group of information outputs is the device output bus, an antenna array made of N> 2 identical omnidirectional antenna elements, the outputs of which are connected to the first group of information inputs of the weighted addition unit, a weighting coefficient generating unit Comrade, the first group of information outputs of which is connected to the second group of information inputs of the weighted addition block, and the inputs for evaluating the useful and noise components of the signal are connected to the corresponding outputs of the useful and noise components of the signal of the time-frequency processing unit, the block for fixing weight coefficients, the group of information inputs of which are connected with the second group of information outputs of the weighting coefficient forming unit, the group of information inputs of which is connected to the group of info mation outputs of the unit for fixing the weighting coefficients, and the first and second control inputs are connected respectively to the first and second control outputs of the unit for fixing the weighting factors, an additional unit for estimating spatial parameters is introduced, the first group of information inputs of which is combined with the first group of information inputs of the unit of weighted addition outputs connected to the group of address inputs of the time-frequency processing unit and the group of address inputs of the block fixing the weight coefficient NTV, the first and second K-channel groups of control outputs of which are connected respectively with the first and second K-channel groups of control inputs of the weighting unit, where K is the number of receiving channels of the time-frequency processing block, K >> 1, and the second and third groups of information inputs of the spatial parameter estimation unit are the first and second input installation buses of the device, respectively, and the time-frequency processing unit is made up of M signal adders, M> 1, the outputs of which are the group of information outputs of the block, the first code converter, the group of information inputs of which is the group of address inputs of the block, and K receiving channels, K> M, the information inputs of which are combined and are the information input of the time-frequency processing block, M signal outputs of each of the receiving channels connected to the corresponding inputs of the M signal adders, the outputs of the useful component of the signal K of the receiving channels are a group of outputs of the useful component of the signal of the block, the outputs of the interference The receiving K receiving channels are the group of outputs of the interfering component of the signal of the block, the groups of address inputs of K receiving channels are bitwise combined and connected to the group of outputs of the first code converter, with each receiving channel containing a series-connected bandpass filter, a delay element, a key, and a first switch, M outputs which are the information outputs of the receiving channel, and the input of the band-pass filter is the information input of the receiving channel, the second switch, amplitude detector and RS-trigger, the path of which is connected to the control inputs of the key and the second switch, the first output of which is the output of the useful component of the channel signal, the second output is the noise component of the channel signal, and the information input of the second switch is connected to the output of the amplitude detector, the input of which is connected to the output of the bandpass filter, connected in series a pulse shaper, a waiting multivibrator, a second code converter, the address input troupe of which is combined with the address input group of the first switch a group address of the reception channel inputs, and the pulse shaper output is connected to the second input of the RS-flip-flop, a first input coupled to an output of the second code converter.
Блок фиксации весовых коэффициентов выполнен содержащим дешифратор, J каналов фиксации, J>K, K первых сумматоров, K вторых сумматоров и K третьих сумматоров, причем группа информационных входов дешифратора является группой адресных входов блока, a KJ групп выходов совокупностями по K групп соединены с соответствующими K группами адресных входов J каналов фиксации, K групп информационных выходов каждого из которых соединены с соответствующими группами информационных входов K первых сумматоров, группы информационных выходов которых являются группой информационных выходов блока, а KJ групп информационных входов всех J каналов фиксации являются группой информационных входов блока, K выходов первого управляющего сигнала каждого канала фиксации соединены с соответствующими входами K вторых сумматоров, выходы которых являются первой группой управляющих сигналов, блока, K выходов второго управляющего сигнала каждого канала фиксации соединены, с соответствующими входами K третьих сумматоров, выходы которых являются второй группой управляющих сигналов блока, а каждый канал фиксации содержит блок памяти и K трактов обработки, причем K групп адресных входов блока памяти объединены с группами адресных входов соответствующих трактов обработки и одновременно являются K группами адресных входов канала, K групп информационных выходов блока памяти соединены с группами информационных входов соответствующих трактов обработки, первые выходы управления которых соединены с соответствующими первыми входами управления блока памяти, вторые входы управления которого соединены с вторыми выходами управления соответствующих трактов обработки, группы информационных выходов трактов обработки являются группой информационных выходов канала, третьи выходы управления трактов обработки являются группой выходов первого сигнала управления канала, а четвертые выходы управления трактов обработки являются группой выходов второго сигнала управления канала, K-1 блокирующих входов тракта соединены с выходами блокирования соответствующих трактов K-1 каналов, а выход блокирования соединен с входами блокирования соответствующих трактов K-1 каналов, при этом каждый тракт обработки содержит последовательно соединенные преобразователь кода, селектор импульсов и блок элементов И, группа входов которого является группой информационных входов тракта, а группа информационных выходов - группой информационных выходов тракта, группа входов преобразователя кодов является адресной группой тракта, а выход - первым выходом управления тракта, формирователь импульсов, первый и второй элементы задержки, выход которого является вторым выходом управления тракта, а вход соединен с выходом формирователя импульсов и является четвертым выходом управления тракта, вход первого элемента задержки соединен с выходом преобразователя кода, а выход первого элемента задержки является третьим выходом управления тракта, K-1 управляющих входов селектора импульсов являются K-1 блокирующими входами тракта, второй выход селектора импульсов является блокирующим выходом тракта, а первый выход селектора импульсов соединен со входом формирователя импульсов.The block for fixing the weight coefficients is made up of a decoder, J fixation channels, J> K, K first adders, K second adders and K third adders, the group of information inputs of the decoder being a group of address inputs of the block, and KJ groups of outputs with sets of K groups connected to the corresponding K groups of address inputs J channels of fixation, K groups of information outputs of each of which are connected to the corresponding groups of information inputs K of the first adders, groups of information outputs of which are g Uppa information outputs of the block, and KJ groups of information inputs of all J channels of fixation are a group of information inputs of the block, K outputs of the first control signal of each channel of fixation are connected to the corresponding inputs of K second adders, the outputs of which are the first group of control signals, block, K outputs of the second control the signals of each latch channel are connected, with the corresponding inputs K of the third adders, the outputs of which are the second group of control signals of the block, and each latch channel contains a memory block and K processing paths, and K groups of address inputs of the memory block are combined with groups of address inputs of the corresponding processing paths and at the same time are K groups of address inputs of the channel, K groups of information outputs of the memory block are connected to groups of information inputs of the corresponding processing paths, the first control outputs which are connected to the corresponding first control inputs of the memory unit, the second control inputs of which are connected to the second control outputs of the corresponding processing channels, the group of information outputs of the processing paths are the group of information outputs of the channel, the third control outputs of the processing paths are the group of outputs of the first channel control signal, and the fourth outputs of the control of processing paths are the group of outputs of the second channel control signal, K-1 of the blocking channel inputs are connected to the outputs blocking the corresponding paths of K-1 channels, and the blocking output is connected to the blocking inputs of the corresponding paths of K-1 channels, with each path the bobbin contains a series-connected code converter, a pulse selector and a block of AND elements, the group of inputs of which is a group of information inputs of the path, and the group of information outputs is a group of information outputs of the path, the group of inputs of the code converter is the address group of the path, and the output is the first output of the path control, a pulse shaper, the first and second delay elements, the output of which is the second control output of the path, and the input is connected to the output of the pulse shaper and is I have the fourth output of the path control, the input of the first delay element is connected to the output of the code converter, and the output of the first delay element is the third output of the path control, K-1 of the control inputs of the pulse selector are K-1 blocking inputs of the path, the second output of the pulse selector is the blocking output of the path and the first output of the pulse selector is connected to the input of the pulse shaper.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые блоки и связи позволяет достичь цели изобретения: обеспечить одновременный прием сигналов всех заданных ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах, с одновременным повышение качества их приема сигналов.The listed new set of essential features due to the fact that new blocks and communications are being introduced allows achieving the purpose of the invention: to provide simultaneous reception of signals of all given IRI with frequency hopping operating at common frequencies, while improving the quality of their signal reception.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, на которых показаны:The inventive device is illustrated by drawings, which show:
на фиг.1 - структурная схема многоканального адаптивного радиоприемного устройства и блока частотно-временной обработки;figure 1 is a structural diagram of a multi-channel adaptive radio receiver and frequency-time processing unit;
на фиг.2 - структурная схема блока оценки пространственных параметров;figure 2 is a structural diagram of a unit for assessing spatial parameters;
на фиг.3 - частотно-пеленговая панорама;figure 3 - frequency bearing panorama;
на фиг.4 - структурная схема блока фиксации весовых коэффициентов;figure 4 is a structural diagram of a block fixing weighting factors;
на фиг.6 - структурная схема тракта формирования весовых коэффициентов;figure 6 is a structural diagram of the path of formation of weighting factors;
на фиг.7 - вариант реализации селектора импульсов;7 is an embodiment of a pulse selector;
на фиг.7 - вариант реализации блока сравнения.7 is an embodiment of a comparison unit.
Заявляемое устройство (см. фиг.1) содержит блок взвешенного сложения 1, блок частотно-временной обработки 6, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока взвешенного сложения 1, а группа информационных выходов является выходной шиной многоканально адаптивного радиоприемного устройства, антенную решетку 2, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения 1, блок формирования весовых коэффициентов 3, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой, информационных входов блока взвешенного сложения 1, а входы оценки полезной и помеховой составляющих сигнала соединены с соответствующими выходами полезной и помеховой составляющих сигнала блока частотно-временной обработки 6, блок фиксации весовых коэффициентов 4, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов блока формирования весовых коэффициентов 3, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока фиксации весовых коэффициентов 4, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока фиксации весовых коэффициентов 4.The inventive device (see Fig. 1) contains a
Для обеспечения одновременного приема сигналов всех ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах, с одновременным сокращением времени вхождения в связь за счет учета пространственных параметров принимаемых сигналов, дополнительно введен блок оценки пространственных параметров 5, первая группа информационных входов которого объединена с первой группой информационных входов блока взвешенного сложения 1. Группа адресных выходов блока 5 соединена с группой адресных входов блока частотно-временной обработки 6 и группой адресных входов блока фиксации весовых коэффициентов 4, первая и вторая K-канальные группы управляющих выходов которого соединены соответственно с первой и второй. K-канальными группами управляющих входов блока формирования весовых коэффициентов 3. Значение K определяется количеством приемных каналов 12 блока частотно-временной обработки 6, K>>1. Вторая 7 и третья 9 группы информационных входов блока 5 являются первой и второй входными установочными шинами многоканального адаптивного радиоприемного устройства соответственно.To ensure the simultaneous reception of signals of all IRI with frequency hopping, operating at common frequencies, while reducing the time of entering into communication by taking into account the spatial parameters of the received signals, an additional block for estimating spatial parameters 5 is introduced, the first group of information inputs of which are combined with the first group of information inputs of the block weighted
Блок частотно-временной обработки 6 содержит M сигнальных сумматоров 10.1-10.M, M>1, выходы которых 8.1-8.M являются выходами блока частотно-временной обработки 6. Первый преобразователь кода 11, группа информационных входов которого является группой адресных входов блока 6. Кроме того, блок 6 имеет K приемных каналов 12.1-12.K, K>M, K>>1 информационные входы которых объединены и являются информационным входом 6, а M сигнальных выходов каждого из приемных каналов 12.1-12.K соединены с соответствующими входами M сигнальных сумматоров 10.1-10.M Выходы полезной составляющей сигнала K приемных каналов 12.1-12.K являются группой выходов полезной составляющей сигнала блока 6. Выходы помеховой составляющей сигнала K приемных каналов 12.1-12.K являются группой выходов помеховой составляющей сигнала блока 6. Группы адресных входов K приемных каналов 12.1-12.K поразрядно объединены и соединены с группой выходов первого преобразователя кода 11. При этом каждый приемный канал 12.1-12.K содержит последовательно подключенные полосовой фильтр 13, элемент задержки 14, ключ 15 и первый коммутатор 16, M выходов которого являются информационными выходами каждого приемного канала 12.1-12K, а вход полосового фильтра 13 - информационным входом каждого приемного канала 12.1-12K. Второй коммутатор 19, амплитудный детектор 18, RS-триггер 17, выход которого соединен с входами управления ключа 15 и второго коммутатора 19. Первый выход блока 19 является выходом полезной составляющей сигнала приемного канала 12.1-12.K, а второй выход - помеховой составляющей сигнала приемного канала 12.1-12.K. Информационный вход блока 19 соединен с выходом амплитудного детектора 18, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 13. Кроме того, в состав блока 6 входят последовательно соединенные формирователь импульсов 20, ждущий мультивибратор 21, второй преобразователь кода 22, группа адресных входов которого объединена с группой адресных входов первого коммутатора 16 и является адресной группой входов приемного канала 12.1-12.K. Выход блока 20 соединен со вторым входом RS-триггера 17, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя кода 22.The time-frequency processing unit 6 contains M signal adders 10.1-10.M, M> 1, the outputs of which 8.1-8.M are the outputs of the time-frequency processing unit 6. The first code converter 11, the group of information inputs of which is a group of address inputs of the block 6. In addition, block 6 has K receiving channels 12.1-12.K, K> M, K >> 1 whose information inputs are combined and are information input 6, and M signal outputs of each of the receiving channels 12.1-12.K are connected to the corresponding inputs M of the signal adders 10.1-10.M The outputs of the useful component of the signal K of the receiving channels 12.1-12.K are the group of outputs of the useful component of the signal of the block 6. The outputs of the interfering component of the signal K of the receiving channels 12.1-12.K are the group of outputs of the interference component of the signal of the block 6. Groups of address inputs K of the receiving channels 12.1-12. K is bitwise combined and connected to the group of outputs of the first code converter 11. Moreover, each receiving channel 12.1-12.K contains a series-pass bandpass filter 13, a delay element 14, a key 15, and a
Блок фиксации весовых коэффициентов 4 (см. фиг.4) выполнен содержащим дешифратор 38, J каналов фиксации 39.1-39.J, J>K, K первых сумматоров 42.1-42.K, K вторых сумматоров 43.1-43.K и K третьих сумматоров 44.1-44.K. Причем группа информационных входов дешифратора 38 является группой адресных входов блока 4, a KJ групп выходов совокупностями по K групп соединены с соответствующими K группами адресных входов J каналов фиксации 39.1-39K, K групп информационных выходов каждого из которых соединены с соответствующими группами информационных входов K первых сумматоров 42.1-42.K. Группы информационных выходов первых сумматоров 42.1-42.K являются группой информационных выходов блока 4, а KJ групп информационных входов всех J каналов фиксации являются группой информационных входов блока 4, K выходов первого управляющего сигнала каждого канала фиксации 39 соединены с соответствующими входами K вторых сумматоров 43.1-43.K. Выходы блоков 43.1-43.K являются первой группой управляющих сигналов блока 4, K выходов второго управляющего сигнала каждого канала фиксации 39.1-39.J соединены с соответствующими входами K третьих сумматоров 44.1-44.K, выходы которых являются второй группой управляющих сигналов блока 4.The weight fixing block 4 (see Fig. 4) is made comprising a
Каждый канал фиксации 39 содержит блок памяти 40 и K трактов обработки 41.1-41.K, причем K групп адресных входов блока памяти 40 объединены с группами адресных входов соответствующих трактов обработки 41 и одновременно являются K группами адресных входов канала 39. K групп информационных выходов блока памяти 40 соединены с группами информационных входов соответствующих трактов обработки 41, первые выходы управления которых соединены с соответствующими первыми входами управления блока памяти 40. Вторые входы управления блока памяти 40 соединены с вторыми выходами управления соответствующих трактов обработки 41. Группы информационных выходов трактов обработки 41 являются группой информационных выходов канала 39. Третьи выходы управления трактов обработки 41 являются группой выходов первого сигнала управления канала 39, а четвертые выходы управления трактов обработки 41 являются группой выходов второго сигнала управления канала 39. K-1 блокирующих входов тракта обработки 41 соединены с выходами блокирования соответствующих трактов обработки 41 других K-1 каналов 39, а выход блокирования соединен с входами блокирования соответствующих трактов обработки 41 других K-1 каналов 39.Each latch channel 39 contains a
Каждый тракт обработки 41 содержит последовательно соединенные преобразователь кода 45, селектор импульсов 46 и блок элементов И 50, группа информационных входов которого является группой информационных входов тракта 41, а группа информационных выходов - группой информационных выходов тракта 41. Группа входов преобразователя кодов 45 является адресной группой тракта 41, а выход - первым выходом управления тракта 41. Формирователь импульсов 47, первый и второй элементы задержки 49 и 48 соответственно. Выход блока 48 является вторым выходом управления тракта 41, а вход соединен с выходом формирователя импульсов 47 и является четвертым выходом управления тракта 41. Вход первого элемента задержки 49 соединен с выходом преобразователя кода 45, а его выход является третьим выходом управления тракта 41. K-1 управляющих входов селектора импульсов 46 являются K-1 блокирующими входами тракта 41, второй выход селектора импульсов 46 является блокирующим выходом тракта 41, а первый выход селектора импульсов соединен со входом формирователя импульсов 47.Each
Блок оценки пространственных параметров 5 содержит (см. фиг.2) антенный коммутатор 26, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки 2, а сигнальный и опорный выходы антенного коммутатора 26 подключены соответственно к сигнальному и опорному входам радиоприемного устройства 27, выполненного по схеме с общими гетеродинами. Блок аналого-цифрового преобразования 28 выполнен двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты радиоприемного устройства 27 соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока аналого-цифрового преобразования 28. Блок преобразования Фурье 29 выполнен двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами. Кроме того, блок 5 содержит первое 25 и второе 31 запоминающие устройства, блока вычитания 32, блок формирования эталонных разностей фаз 24, блок вычисления разностей фаз 30, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье 29, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье 29. Группа информационных выходов блока вычисления разностей фаз 30 соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства 31, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания 32. Группа входов уменьшаемого блока вычитания 32 соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства 25, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных разностей фаз 24. Группа информационных входов блока 24 является первой входной установочной шиной 7 устройства. Последовательно соединенные умножитель 33, сумматор 34, третье запоминающее устройство 35, блок определения азимута 36 и блок сравнения 37, вторая группа информационных входов которого является второй входной установочной шиной 9 устройства, третья группа информационных входов блока 37 соединена с группой адресных выходов радиоприемного устройства 27, а группа информационных выходов является группой адресных выходов блока 6. Первая и вторая группы информационных входов умножителя 33 объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания 32. Выход генератора синхроимпульсов 23 соединен с управляющим входом антенного коммутатора 26, входами синхронизации блока аналого-цифрового преобразования 28, блока преобразования Фурье 29, первого, второго и третьего запоминающих устройств 25, 31 и 35 соответственно, блока вычитания 32, умножителя 33, сумматора 34. блока определения азимута 36, блока формирования эталонных разностей фаз 24 и блока вычисления разностей фаз 30.The spatial parameter estimation unit 5 contains (see FIG. 2) an
Блок сравнения 37 (см. фиг.8) содержит первый блок памяти 66, M трактов сравнения 67.1-67.M и первый сумматор 68. Первая группа информационных входов первого блока памяти 66 является второй группой информационных входов блока 37. M групп информационных выходов блока 66 соединены с соответствующими первыми группами информационных входов трактов сравнения 67. Вторые группы информационных входов трактов сравнения 67 поразрядно объединены и являются первой информационной группой входов блока 37. Третьи группы информационных входов трактов сравнения 67 поразрядно объединены и являются третьей группой информационных входов блока 37. Первые группы информационных выходов трактов сравнения 67 соединены с соответствующими вторыми группами информационных входов первого блока памяти 66. Вторые группы информационных выходов трактов сравнения 67 соединены с соответствующими труппами входов первого сумматора 68, группа информационных выходов которого является группой информационных выходов блока 37. При этом M входов управления первого блока памяти 66 соединены с выходами управления соответствующих трактов сравнения 67.The comparison unit 37 (see Fig. 8) contains the
Каждый тракт сравнения 67 (см. фиг.8) содержит последовательно соединенные второй блок памяти 74, второй сумматор 69 и делитель 72, группа информационных выходов которого является первой группой информационных выходов тракта сравнения 67, а группа информационных входов второго блока памяти 74 является второй группой информационных входов тракта сравнения 67. Элемент сравнения 70 и третий сумматор 71, первые группы информационных входов которых объединены и являются первой группой информационных входов тракта сравнения 67. Вторая группа информационных входов элемента сравнения 70 объединена с группой информационных входов второго сумматора 69, а выход соединен с счетным входом счетчика импульсов 73, входом управления второго блока памяти 74 и входом управления третьего сумматора 71. Вторая группа информационных входов третьего сумматора 71 является третьей группой информационных входов тракта сравнения 67, а группа информационных выходов - второй группой информационных выходов тракта сравнения 67. Группа информационных выходов счетчика импульсов 73 соединена со второй группой информационных входов делителя 72, а выход формирователя импульсов 75 является выходом управления тракта сравнения 67.Each comparison path 67 (see Fig. 8) contains a
Блок формирования весовых коэффициентов 3 (см. фиг.5) содержит K идентичных каналов формирования весовых коэффициентов 51.1-51.K. Каждый канал 51 содержит N групп информационных входов, которые являются частью группы NK информационных входов блока 3, TV групп информационных выходов, которые являются частью из NK второй группы информационных выходов блока 3. N выходов весовых коэффициентов блока 51 являются частью из NK первых информационных выходов блока 3. Кроме того, каждый канал формирования весовых коэффициентов 51 содержит входы первого и второго соответствующих данному каналу формирования весовых коэффициентов 51.i управляющих сигналов, а также входы соответствующих этому каналу 51.i сигнального и помехового показателей качества.The weight generation unit 3 (see FIG. 5) contains K identical channels for generating the weight coefficients 51.1-51.K. Each channel 51 contains N groups of information inputs, which are part of the group NK information inputs of block 3, TV groups of information outputs, which are part of the NK second group of information outputs of block 3. N outputs of the weight coefficients of block 51 are part of NK first information outputs of the block 3. In addition, each channel for generating weighting coefficients 51 contains inputs of the first and second control signals corresponding to this channel for generating weighting coefficients 51.i, as well as inputs of corresponding Besides the signaling channel 51.i and interfering quality indicators.
Каждый канал формирования весовых коэффициентов 51 (см. фиг.5) содержит N трактов адаптации 52.1-52.N первый сумматор 53. Первый и второй входы первого сумматора 53 являются входами сигнального UС и помехового UП показателей качества блока 51. Выход первого сумматора 53 соединен со входами оценивания всех трактов адаптации 52.1-52.N канала формирования весовых коэффициентов 51. Первые входы трактов адаптации объединены и являются входом первого управляющего сигнала блока 51. Вторые входы управления трактов адаптации 52.1-52.N объединены и являются входом второго управляющего сигнала блока 51. Группа информационных входов каждого тракта адаптации 52 является одной из N групп информационных входов канала формирования весовых коэффициентов 51.Each channel for the formation of weighting coefficients 51 (see Fig. 5) contains N adaptation paths 52.1-52.N the
Первая группа информационных выходов каждого тракта адаптации 52 является одной из N групп информационных выходов блока 51. Второй информационный выход каждого тракта адаптации 52 является одним из N выходов весовых коэффициентов блока 51.The first group of information outputs of each
Каждый тракт адаптации 52 (см. фиг.6) содержит последовательно соединенные умножитель 61, интегратор 59, второй ключ 58 и аналого-цифровой преобразователь 57, группа информационных выходов которого является группой информационных выходов тракта адаптации 52, а вход умножителя 61 - входом оценивания тракта адаптации 52. Последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 54, первый ключ 55 и второй сумматор 56, выход которого является вторым информационным выходом тракта адаптации 52. Второй вход второго сумматора 56 объединен со вторым входом умножителя 61 и выходом генератора пертурбационной последовательности 60, а третий вход соединен с выходом интегратора 59. Вход управления первого ключа 55 является входом первого управляющего сигнала тракта адаптации 52, а вход управления второго ключа 58 - входом второго управляющего сигнала тракта адаптации 52.Each adaptation path 52 (see Fig. 6) contains a series-connected
Реализация блоков 1 и 2 известна и широко освещена в литературе. Могут быть реализованы аналогично соответствующим блокам устройства-прототипа.The implementation of
Сложность сигнально-помеховой обстановки (СПО) и высокий ее динамизм, свойственные одновременному приему сигналов нескольких ИРИ с ППРЧ, предопределяют целесообразность подхода "оценивание-адаптация" (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Оценка пространственно-поляризационных параметров сигналов и помех при приеме излучений с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. -Радиотехника и электроника, 1990 г., т.35, №4, стр.767-774.). Он заключается в оценивании пространственных параметров радиосигналов, принятии решения о принадлежности каждого ИРИ к полезным или мешающим и вычислении оптимальных весовых коэффициентов. Основное достоинство данного подхода состоит в потенциально более высоком быстродействии. Поэтому селекцию сигналов ИРИ с ППРЧ, работающих на общих частотах предлагается осуществлять с использованием их пространственных параметров, например, по направлению их прихода (пеленгу θ). В настоящее время известны измерители пространственных параметров (см. Пат. РФ №2341811, МПК G01S 3/14, опубл. 20.12.2008; Пат. РФ №2263327, МПК G01S 3/14, опубл. 27.10.2005), позволяющие с достаточно высокой точностью осуществлять измерение θ для различных условий с погрешностью в пределах двух градусов. Поэтому при работе с корреспондентами даже в ограниченном секторе, например 80°, предлагаемое устройство в состоянии осуществить селекцию и одновременный прием (при равномерном рассосредоточении корреспондентов по азимуту) до 40 ИРИ. Реализация узкополосного приема (см. там же) в отношении каждого из сигналов заданных ИРИ обеспечивает повышение его качества и эффективности. В связи с тем, что процесс адаптации осуществляется в M узких полосах частот fi, M<N, количество помеховых излучений в каждой из них значительно меньше. Это позволяет снизить требования к числу используемых антенных элементов N. Обеспечение одновременного и качественного приема сигналов всех ИРИ с ППРЧ на общих частотах потребовало внесение изменений в БЧВО 6, блок фиксации весовых коэффициентов 4 и блок формирования весовых коэффициентов 3. При этом в заявляемом устройстве сохранена важнейшая характеристика прототипа - скорость адаптации к сигнально-помеховой обстановке.The complexity of the signal-noise environment (SPO) and its high dynamism, characteristic of the simultaneous reception of signals from several IRI with frequency hopping, determine the appropriateness of the "assessment-adaptation" approach (see Nikitchenko V.V., Smirnov P.L. Estimation of spatial polarization parameters of signals and interference when receiving radiation with a pseudo-random tuning of the operating frequency. -Radiotekhnika i Elektronika, 1990, vol. 35, No. 4, p. 767-774.). It consists in assessing the spatial parameters of radio signals, making decisions about whether each IRI belongs to useful or interfering, and calculating optimal weighting factors. The main advantage of this approach is its potentially higher performance. Therefore, it is proposed to select IRI signals with frequency hopping operating at common frequencies using their spatial parameters, for example, in the direction of their arrival (bearing θ). At present, spatial parameters meters are known (see Pat. RF No. 2341811, IPC G01S 3/14, publ. 12/20/2008; Pat. RF No. 2263327, IPC G01S 3/14, publ. 10/27/2005), allowing high accuracy to measure θ for various conditions with an error within two degrees. Therefore, when working with correspondents even in a limited sector, for example 80 °, the proposed device is able to select and simultaneously receive (with uniform dispersal of correspondents in azimuth) up to 40 IRI. The implementation of narrow-band reception (see ibid.) With respect to each of the signals given by the IRI provides an increase in its quality and efficiency. Due to the fact that the adaptation process is carried out in M narrow frequency bands f i , M <N, the amount of interference radiation in each of them is much smaller. This allows you to reduce the requirements for the number of used antenna elements N. Ensuring the simultaneous and high-quality reception of signals of all IRI with frequency hopping at common frequencies required changes to the BCU 6, the block fixing the
Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство (см. фиг.1) работает следующим образом. На подготовительном этапе определяют эталонные значения вектора весовых коэффициентов W(fi,θj) для всех используемых в работе частот fi, i=1, 2, …, K всех направлений θj, j=1, 2, …, J, J>>M, J>K. Для УВЧ-диапазона дискретность по частоте может составлять Δf=25 кГц, а по направлению, например, Δθ=2°. С этой целью выносным генератором на удалении нескольких длин волн от антенной решетки 2 излучают гармонические сигналы в заданной полосе частот ΔF с дискретностью Δf. Аддитивная смесь сигнала генератора, помех и шумов с выхода антенных элементов 2 поступает на входы БВС1. Здесь осуществляют взвешивание принимаемых сигналов в полосе ΔF (полосе ППРЧ) и их сложение. Далее суммарный сигнал поступает на вход БЧВО 6, где выполняют выделение сигнала выносного генератора на частотах fi, i=1, 2, …, K, и формирование показателей качества путем разрежения входного потока сигналов (благодаря априорному знанию моментов включения генератора). При отсутствии на частоте fi сигнала генератора в БЧВО 6 формируют помеховый показатель качества , а при его включении - сигнальный . Последние соответствуют амплитудам полезного сигнала и аддитивной смеси помех и шумов. Эти напряжения используют для формирования весовых коэффициентов в БФВК 3. Синтез W(fi,θj) целесообразно осуществлять в районе использования устройства для получения максимальной априорной информации о сигнально-помеховой обстановке на частотах, используемых корреспондентами с ППРЧ. Направление прихода сигнала переносного генератора θj и частота fi известны благодаря работе блока 5.A multi-channel adaptive radio receiving device (see figure 1) works as follows. At the preparatory stage, determine the reference values of the vector of weight coefficients W (f i , θ j ) for all frequencies f i , i = 1, 2, ..., K of all directions θ j , j = 1, 2, ..., J, used in the work J >> M, J> K. For the UHF band, the frequency resolution can be Δf = 25 kHz, and in the direction, for example, Δθ = 2 °. For this purpose, a remote generator at a distance of several wavelengths from the
Полученные в блоке 3 весовые коэффициенты для каждой i-й частотной позиции ИРИ с ППРЧ используют в блоке 1 для максимизации значений сигнального показателя качества , и минимизации помехового . Вследствие этого осуществляется компенсация мешающих сигналов и согласованный прием излучений генератора гармонических сигналов на всех частотах ППРЧ в полосе ΔF при его местоположении в точке θj.The weights obtained in block 3 for each i-th frequency position of the IRI with frequency hopping are used in
Через интервал времени Δt, необходимый для завершения процесса адаптации заявляемого устройства на всех частотах fi, i=1, 2, …, K, значения векторов W(fi,θj), сформированные в блоке 3, поступают в блок фиксации весовых коэффициентов 4 и запоминаются по адресам, определяемым номиналами частот fi и местоположением генератора гармонических сигналов θj (в блок 4 последние поступают по группе адресных выходов БОПП 5).After the time interval Δt necessary to complete the adaptation process of the inventive device at all frequencies f i , i = 1, 2, ..., K, the values of the vectors W (f i , θ j ) generated in block 3 enter the
Последовательно с заданной дискретностью Δθ перемещают генератор гармонических сигналов относительно антенной решетки 2. Для каждой точки θj, j=0÷360° и всех частот fi, i=1, 2, …, K, с помощью блоков 1, 2, 3 и 5, 6 формируют значения векторов W(fi,θj) для всех используемых частот ИРИ с ППРЧ fi, i=1, 2, …, K; и всех возможных направлений прихода сигналов θj, j=1, 2, …, J и запоминают их в блоке 4.Consistently with the given discreteness Δθ, the harmonic signal generator is moved relative to the
В процессе работы заявляемого устройства (см. фиг.1) аддитивная смесь сигналов с ППРЧ, помех и шумов с выхода антенной решетки 2 поступает на входы БВС 1. В блоке 1 осуществляют взвешивание принимаемых сигналов в полосе ΔF и их сложение. Далее они следуют в БЧВО 6. В блоке 6 выполняют расфильтровку принимаемых сигналов по K частотным каналам и их задержку на Δτ. Последняя операция необходима для компенсации временных потерь в блоке 5 на определение в текущий момент времени направлений прихода сигналов ИРИ и номиналов частот, на которых выявлена их работа и сравнение в, с заданными значениями θj, j=1, 2, …, M. По истечении времени Δτ на группе выходов блока 5 появляется текущая информация о параметрах fi и θj M работающих ИРИ с ППРЧ, которая поступает на адресные входы блоков 4 и 6. В блоке 4 величины fi и θj используют для нахождения ранее определенных на подготовительном этапе значений векторов весовых коэффициентов W(fi,θj). Информация о сигнально-помеховой обстановке на соответствующих частотах fi с учетом направления прихода полезных сигналов θj, содержащаяся в блоке 4, поступает в блок 3 в соответствии с кодами их адресов fi и θj, формируемых на выходах блока 5. Одновременно значения fi и θj используют в БЧВО 6 для селекции входного потока сигналов заданных ИРИ с ППРЧ (для сортировки сигналов по корреспондентам). Данную операцию осуществляют по значениям параметров θj, которые задаются в блоке 5 по второй установочной шине 9 перед началом работы устройства. В противном случае, если значения θj, j=1, 2, …, M, априорно неизвестны, эта операция выполняется методом перебора сигналов работающих ИРИ с ППРЧ и "сортировка" их по текущим значениям параметра В результате этого на выходной шине 8 блока 6 появляются "собранные" на разных частотах отрезки излучений и рассортированные по M корреспондентам. Кроме того, БЧВО 6 формирует две группы показателей качества и , которые поступают на соответствующие входы БФВК 3. Эти напряжения используют в блоке 3 для уточнения весовых коэффициентов, поступивших с группы выходов блока 4 (по аналогичному алгоритму, реализованному в устройстве-прототипе). Отличие состоит в том, что на каждой частотной позиции ИРИ с ППРЧ осуществляется независимое уточнение весовых коэффициентов. Уточненные в блоке 3 значения W(fi,θj) используют в блоке 1 для максимизации сигнальных показателей качества и минимизации помеховых . В результате достигается более быстрая (по сравнению с аналогами) и точная компенсация мешающих сигналов и согласованный прием сигналов заданных ИРИ. В процессе работы заявляемого устройства уточненные значения W(fi,θj) с выхода блока 3 поступают в блок 4 и обновляют содержимое хранящейся информации о сигнально-помеховой обстановке по соответствующим адресам {fi,θj}. Таким образом, заявленное устройство формирует такую диаграмму направленности в полосе ППРЧ ΔF, у которой минимумы соответствуют направлениям на источники помех, а максимумы ориентированы в направлении ИРИ с ППРЧ. В результате достигается многоканальный помехозащищенный прием сигналов M источников с ППРЧ.In the process of operation of the inventive device (see Fig. 1), an additive mixture of signals with frequency hopping, interference and noise from the output of the
По окончании работы m-го ИРИ на частотной позиции fi уточненное значение вектора весовых коэффициентов W(fi,θj}m запоминают в блоке 4 по соответствующему {fi,θj} адресу. В очередном цикле работы n-го ИРИ с ППРЧ на данной i-й частоте будет использовано уточненное значение вектора W(fi,θj}m. При этом алгоритм работы заявляемого устройства допускает постепенное (плавное) изменение азимутального параметра сигналов ИРИ с ППРЧ (вызванное, например, перемещением последнего). В этом случае в блоке 5 уточняется значение пространственного параметра θj m-го ИРИ. Это стало возможным благодаря тому, что значения θj задаются как , где Δθ - величина, определяемая точностными характеристиками блока 5 и может составлять, например 1 или 2 градуса. По окончании работы ИРИ на i-й частоте в блоке 5 уточняются значения . Однако резкие изменения пространственных параметров θj ИРИ с ППРЧ, вызванные их перемещениями между сеансами связи, приведут к проблемам, связанным со значительными временными затратами на процессы адаптации, и как следствие - к потерям передаваемой информации в начале сеанса связи.At the end of the work of the mth IRI at the frequency position f i, the updated value of the vector of weight coefficients W (f i , θ j } m is stored in
Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство сохраняет работоспособность и без проведения подготовительного этапа. В этом случае при начальном выходе в эфир ИРИ с ППРЧ устройству потребуются большие временные затраты на процессы адаптации. При больших скоростях смены рабочих частот могут возникнуть проблемы с использованием предлагаемого устройства.The multi-channel adaptive radio receiving device remains operational even without a preparatory stage. In this case, at the initial broadcasting of the IRI with frequency hopping device, the device will require large time costs for adaptation processes. At high speeds changing operating frequencies, problems may arise with the use of the proposed device.
В заявляемом устройстве временные затраты на адаптацию к СПО аналогичны затратам прототипа и значительно ниже, чем у известных аналогов. Положительный эффект по быстродействию достигается благодаря учету априорной информации о СПО на используемых частотах в предшествующие моменты времени (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Оценка пространственно-поляризационных параметров сигналов и помех при приеме излучений с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. - Радиотехника и электроника, 1990 г., т.35, №4, стр.767-774).In the inventive device, the time spent on adaptation to open source software is similar to the cost of the prototype and is significantly lower than that of the known analogues. A positive effect on speed is achieved by taking into account a priori information about STRs at used frequencies at previous times (see Nikitchenko V.V., Smirnov P.L. Estimation of spatially polarized parameters of signals and noise when receiving radiation with pseudo-random tuning of the operating frequency .-- Radio engineering and electronics, 1990, t. 35, No. 4, p. 767-774).
Блок частотно-временной обработки 6 (см. фиг.1) реализован в виде K-канального приемного устройства. Приемные каналы 12.1-12.K настраивают на частотные позиции сигналов с ПГТРЧ. Априорное знание направлений прихода сигналов заданных ИРИ с ППРЧ θj обеспечивает бесподстроечное вхождение в связь с M корреспондентами и формирование показателей качества и . Здесь под априорным знанием значения параметра θj может также пониматься регулярность (стабильность) проявления азимутального угла θj излучения m-го ИРИ с ППРЧ на разных частотах в течении сеанса связи.The time-frequency processing unit 6 (see Fig. 1) is implemented as a K-channel receiving device. The receiving channels 12.1-12.K are tuned to the frequency positions of the signals from the PFTRCH. A priori knowledge of the directions of arrival of signals given by IRI with frequency hopping θ j provides uninterrupted entry into communication with M correspondents and the formation of quality indicators and . Here, by a priori knowledge of the value of the parameter θ j, we can also mean the regularity (stability) of the manifestation of the azimuthal angle θ j of the radiation of the mth IRR with frequency hopping at different frequencies during the communication session.
Суммарный сигнал с выхода блока 1 поступает на входы приемных каналов 12.1-12.K БЧВО 6. Пройдя через полосовой фильтр 13, он задерживается на время Δτ в элементе задержки 14. Данная операция необходима для компенсации временных затрат в блоке 5 на измерение параметров fi и θj и выполнение первого этапа селекции (определение принадлежности сигналов ИРИ с ППРЧ "свой-чужой"). Измеренные в БОПП 5 значения заданных ИРИ {fi,θj} поступают на входы первого преобразователя кода 11. В функции блока 11 входит определение номера приемного канала 12.1-12.K (по значению fi), выход которого будет подключен в соответствии со значением θj к соответствующему сигнальному сумматору 10.1-10.M (второй этап селекции). Кроме того, кодовая комбинация с выходов блока 11 поступает на группу входов второго преобразователя кодов 22 выбранного канала приема 12. В функции блока 22 входит формирование на его выходе импульса управления, который поступает на второй вход RS-триггера 17, переводя его во второе устойчивое состояние. В результате на его выходе в момент времени t1 формируется сигнал управления, который открывает ключ 15. Принятый сигнал m-го ИРИ с ППРЧ и задержанный в блоке 14 проходит через блок 15 на вход первого коммутатора 16. В соответствии с кодовой комбинацией, поступившей на его адресные входы с выхода блока 11 (в задачу последнего входит преобразование значения азимутального угла θj к виду, необходимому для управления первым коммутатором 16) осуществляется подключение выхода блока 16 к соответствующему сигнальному сумматору 10.m. При переходе m-го ИРИ на другую рабочую частоту к работе подключается другой канал приема 12, а сигнал с его выхода также поступает на m-ный сигнальный сумматор 10.m в связи с тем, что направление его прихода θj остается прежним.The total signal from the output of
Кроме того, сигнал управления, сформированный на выходе RS-триггера 17 в момент времени t1, переключает второй коммутатор 19. В результате входной сигнал канала приема 12 детектируют в блоке 18 и далее его огибающая через второй коммутатор 19 поступает на выход блока 6 в качестве полезной составляющей сигнала (сигнальный показатель качества).In addition, the control signal generated at the output of the RS-flip-flop 17 at time t 1 switches the second switch 19. As a result, the input signal of the receive channel 12 is detected in block 18 and then its envelope through the second switch 19 is fed to the output of block 6 as useful component of the signal (signal quality indicator).
В большинстве известных систем с ППРЧ длительность излучений на используемых частотах постоянна и априорно известна. Это позволило использовать ждущий мультивибратор 21 для возвращения RS-триггера 17 в исходное состояние. С помощью импульса, сформированного блоком 22 в момент времени t1 и поступающим на вход блока 21 в последнем формируют управляющий сигнал, длительность которого совпадает со временем пребывания ИРИ с ППРЧ на частотной позиции. Импульсом (соответствующим заднему фронту этого сигнала), сформированным блоком 20, RS-триггер 17 возвращается в исходное состояние. В результате запрещается прохождение сигналов через ключ 15, а второй коммутатор 19 возвращается в исходное состояние. Сигналы, поступающие на вход канала приема 12 начинают восприниматься как помеховые. Продетектированные в блоке 18 сигналы (их огибающая) через коммутатор 19 поступают на выход блока 6 в качестве помехового показателя качества In most known systems with frequency hopping, the duration of radiation at the frequencies used is constant and a priori known. This made it possible to use the standby multivibrator 21 to return the RS flip-flop 17 to its original state. Using a pulse generated by
На фиг.2 приведена структурная схема блока оценки пространственных параметров 5. Кроме того, непосредственное участие в измерении пространственных параметров сигналов принимает антенная решетка 2. С помощью блоков 2 и 5 реализуется фазовый интерферометр (см. Пат. РФ №2283505, МПК 7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25; Пат. РФ №2263328, опубл. 24.05.2004 г. №30).Figure 2 shows the structural diagram of the spatial parameter estimation unit 5. In addition, the
На подготовительном этапе многоканального адаптивного радиоприемного устройства рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) Δφl,h(fi) для средних значений рабочих частот ИРИ с ППРЧ fi=Δf(2i-1)/2. Значение Δf определяется минимальной шириной пропускания приемных трактов БОПП 5 и БЧВО 6. Для этого предварительно осуществляют описание пространственных характеристик антенной решетки 2 заявляемого устройства. С этой целью измеряют взаимные расстояния между антенными элементами (АЭ) Al,h решетки 2 при их размещении на горизонтальной плоскости. В общем случае (Zl,h≠0) используют расстояния между проекциями пространственного размещения АЭ на горизонтальную плоскость, проходящую через первый элемент. В этом случае для каждого АЭ дополнительно измеряют значения {Zl,h} как {Zl,h}={Zl}-{Zh}. Результат измерений по первой входной установочной шине 7 (см. фиг.1 и 2) поступают на вход блока формирования эталонных значений ППИП 24. Здесь по известному алгоритму (см. Пат: РФ 228505, МПК7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25) вычисляют значения Δφl,h,эт(fi), которые в дальнейшем хранятся в первом запоминающем устройстве 25 (см. фиг.2). Вводится склонение (при необходимости) θскл антенной решетки 2 относительно направления на север, например, как угол между векторами, проходящими через первый и второй АЭ и центр решетки в направлении на север.At the preparatory stage of a multi-channel adaptive radio receiving device, the reference values of the primary spatial information parameters (PPIP) Δφ l, h (f i ) are calculated for the average values of the operating frequencies of the IRI with frequency hopping f i = Δf (2i-1) / 2. The value of Δf is determined by the minimum bandwidth of the receiving paths BOPP 5 and BSWO 6. For this, a preliminary description of the spatial characteristics of the
В процессе работы заявляемого устройства с помощью блоков 2, 26-36 (см. фиг.2) осуществляют поиск и обнаружение сигналов ПРИ с ППРЧ в заданной полосе частот ΔF. Принятые антенной решеткой 2 сигналы на частоте fi поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 26. В задачу последнего входит обеспечение синхронного подключения в едином промежутке времени любых пар АЭ к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа двухканального приемника 27 поступают сигналы со всех возможных АЭ решетки 2. При этом все АЭ периодически выступают как в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 26). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.In the process of operation of the inventive
Сигналы, поступившие на входы приемника 27, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты блока 27 сигналы поступают на соответствующие входы двухканального блока аналого-цифрового преобразования (БАЦП) 28, где синхронно преобразуются в цифровую форму. Кроме того, код частоты настройки fi приемника 27 с его адресного выхода поступает на вторую группу входов блока сравнения 37.The signals received at the inputs of the
Полученные цифровые отсчеты сигналов АЭ Al и Ah в блоке 28 перемножают на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на π/2. В результате в блоке 28 формируют четыре последовательности отчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух АЭ Al и Ah). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в блоке 28 выполняют операцию перемножения каждой квадратурной составляющей сигнала на соответствующие отсчеты временного окна. Порядок выполнения этих операция подробно рассмотрен в Пат. РФ №2263328 и Пат. РФ №228505. На завершающем этапе в блоке 30 формируют две комплексные последовательности отсчетов.The obtained digital samples of the AE signals A l and A h in
Сигналы с выхода БАЦП 28 поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 29. В результате выполнения в блоке 29 операции в соответствии с выражением получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов в АЭ Al и Ah, а следовательно, и их фазовые характеристики. Измерение разности фаз Δφl,h(fi) в парах Al и Ah предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражениемThe signals from the output of the
, ,
где l, h=1, 2, …, N, l≠h - номер АЭ. На его основе Δφl,h(fi) определяется какwhere l, h = 1, 2, ..., N, l ≠ h is the AE number. Based on it, Δφ l, h (f i ) is defined as
. .
Эта функция выполняется блоком 30. Измеренное значение Δφl,h(fi) очередным импульсом генератора 23 записывают во второе запоминающее устройство 31. Данная операция выполняется до тех пор, пока не будут записаны в эти блоки значения ППИП для всех возможных сочетаний пар АЭ. Выполнение этой операции соответствует формированию массива измеренных ППИП Δφl,h,изм(fi).This function is performed by
Основное назначение блоков 32, 33, 34, 35 и 24, 25 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δφl,h,изм(fi) от эталонных значений, измеренных для всех направлений прихода сигнала Δθj и всех частот Δfj.The main purpose of
где J=1, 2, …, J; JΔθ=360°, i=1, 2, … I; IΔf=ΔF.where J = 1, 2, ..., J; JΔθ = 360 °, i = 1, 2, ... I; IΔf = ΔF.
В результате в третьем запоминающем устройстве 35 формируется массив данных Hθ(fi), на основе которых находится искомый параметр θj. Эта операция осуществляется в блоке 36 путем поиска минимальной суммы Hθ(fi) в массиве данных Hθ(fi). Результаты измерения {fi,θj} поступают на вход блока сравнения 37.As a result, a data array H θ (f i ) is formed in the
Перед началом работы устройства (см. фиг.8) по первой установочной шине 9 в блок 37 вводят априорно известные значения азимутов на заданные ИРИ с ППРЧ θj, j=1, 2, …, M, которые запоминаются в нем. В процессе работы устройства по мере измерения направления на очередной ПРИ в блоке 37 выполняют сравнение найденного параметра с заданными значениями θj. При совпадении с одной из заданных величин и соответствующее ему значение частоты fi поступают на адресные входы блоков 4 и 6. Кроме того, в процессе измерения пространственного параметра (см. фиг.3) осуществляют усреднение полученных оценок в и уточнение заданного по шине 9 значения θj. При отсутствии исходной информации о направлениях на ИРИ с ППРЧ в блоке 37 осуществляется определение усредненных значений на всех отмеченных в работе в полосе ΔF радиосредств, а значения {fi,θj} поступают на входы блоков 4 и 6 в соответствии с рассмотренным алгоритмом.Before starting the operation of the device (see Fig. 8), the a priori known azimuths are entered into the
Следует отметить, что БОПП 5 в состоянии измерять и угол места β прихода радиосигналов. Однако в предлагаемом устройстве для селекции сигналов различных ИРИ с ППРЧ используется лишь значение θj как наиболее информативный параметр. Угол места β в большинстве практических случаев близок к нулю и поэтому малоинформативен. Кроме того, точность измерения угла места β, как правило, ниже точности измерения пеленга θj в силу реализационных особенностей используемых антенных решеток.It should be noted that BOPP 5 is able to measure the elevation angle β of the arrival of radio signals. However, in the proposed device for the selection of signals of various IRI with frequency hopping, only the value θ j is used as the most informative parameter. The elevation angle β in most practical cases is close to zero and therefore uninformative. In addition, the accuracy of measuring the elevation angle β, as a rule, is lower than the accuracy of measuring the bearing θ j due to the implementation features of the antenna arrays used.
В качестве критерия для принятия решения по селекции сигналов ИРИ с ППРЧ в предлагаемом устройстве выступает свойство примерного равенства параметра θj для всех используемых частот и всех составляющих спектра сигнала одного источника (см. фиг.3). При этом допускается разброс значений пеленга θj для различных рабочих частот в небольших пределах Δθ=2-4°, обусловленных погрешностями измерений в силу ряда известных причин (см. фиг.3). Имеющие место шумовые и прочие выбросы носят нерегулярный характер и на работоспособность заявляемого устройства влияния не оказывают.As a criterion for making a decision on the selection of IRI signals with frequency hopping in the proposed device is the property of the approximate equality of the parameter θ j for all frequencies used and all components of the spectrum of the signal from one source (see figure 3). In this case, the spread of the values of the bearing θ j for various operating frequencies within small limits Δθ = 2-4 ° due to measurement errors due to a number of well-known reasons (see Fig. 3) is allowed. The noise and other emissions taking place are irregular in nature and do not affect the performance of the claimed device.
В случае недостаточного быстродействия БОПП 5 может быть выполнен N-канальным (по числу АЭ), например восьми- или шестнадцатиканальным. В этом случае необходимость в антенном коммутаторе 26 отпадает, а элементы 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 33 выполняются N-канальными.In the case of insufficient speed, BOPP 5 can be performed N-channel (in terms of AE number), for example, eight- or sixteen-channel. In this case, the need for an
Блок фиксации весовых коэффициентов 4 (см. фиг.4) предназначен для запоминания измеренных на подготовительном этапе, а также на предыдущих этапах работы устройства, значений векторов весовых коэффициентов W{fi,θj} для всех используемых частотных позиций fi, i=1, 2, …, N и всех возможных направлений θj, j=1, 2, …, J.The unit for fixing the weighting coefficients 4 (see Fig. 4) is intended for storing measured at the preparatory stage, as well as at the previous stages of the device operation, the values of the vectors of the weighting coefficients W {f i , θ j } for all used frequency positions f i , i = 1, 2, ..., N and all possible directions θ j , j = 1, 2, ..., J.
При обнаружении излучения m-го ИРИ с ППРЧ на i-й частоте с выхода блока сравнения 37 БОПП 5 (см. фиг.2) поступает управляющая информация об обнаружении заданного ИРИ с параметрами {fi,θj}. Названные значения поступают на группу информационных входов дешифратора 38. Назначение блока 38 состоит в том, чтобы преобразовать значения fi и θj в кодовую комбинацию адреса соответствующего канала фиксации 39. В результате на одной из KJ групп выходов блока 38 формируется адрес массива памяти блока 40 соответствующего канала фиксации 39, в котором содержится значение вектора W{fi,θj)m, полученное блоком 3 при выходе m-го ИРИ на i-и частоте в предыдущем цикле работы. Одновременно этот выходной сигнал блока 38 поступает на группу входов преобразователя кодов 45 соответствующего тракта обработки 41. Блок 45 преобразует поступивший входной сигнал в импульс управления (первый сигнал управления). По переднему фронту этого сигнала происходит запись адреса (преобразованного кода частоты настройки m-го ИРИ и направления его прихода) в блок 40. По заднему фронту этого импульса считывается содержимое блока памяти 40, находящееся в нем по этому адресу. Кроме того, этот же импульс управления через первый элемент задержки 49 поступает на соответствующий вход второго сумматора 43.m и далее в качестве элемента первой группы управляющих сигналов блока 4 - на первую группу входов управления блока 3. Время задержки первого сигнала управления в блоке 49 соответствует интервалу времени, необходимому для выработки информации из блока памяти 40 (см. фиг.4) и ее преобразование в блоках 54 (см. фиг.6).When detecting radiation of the mth IRI with frequency hopping at the i-th frequency, control information about the detection of a given IRI with parameters {f i , θ j } is received from the output of the
Таким образом, содержимое блока памяти 40 (значение вектора W{fi,θj}m) следует на группу входов блока элементов И 50. Одновременно импульс управления с выхода блока 45 воздействует на вход селектора импульсов 46. В задачу последнего входит формирование на его первом выходе (по переднему фронту) импульса длительностью, совпадающего с продолжительностью излучения ИРИ с ППРЧ на частотной позиции. Этим сигналом блока 46 разрешается прохождение значения W{fi,θj}m с выхода блока 40 через блок элементов 50 на соответствующий вход первого сумматора 42.m и далее на вторую группу информационных входов блока 3.Thus, the contents of the memory block 40 (the value of the vector W {f i , θ j } m ) follows the group of inputs of the block of elements And 50. At the same time, the control pulse from the output of
Второй важной функцией блока 46 является блокирование всех трактов обработки 41 остальных каналов фиксации 39, настроенных на данную i-ю частоту. Необходимость этого состоит в том, чтобы заявляемое устройство обеспечило процесс адаптации на каждой частоте из набора i=1, 2, …, M, на сигналы только одного (первого вышедшего на ней) m-го ИРИ с ППРЧ. В противном случае возможен одновременный прием сигналов нескольких ИРИ, что соответствует взаимному их подавлению. Кроме того, сдвинутое по времени появление сигналов нескольких ИРИ на i-й частоте (взаимное их наложение) потребовало бы от блока 3 постоянно находиться в режиме настройки на данной частоте, что соответствует дополнительному ухудшению соотношения η. В связи с этим на втором выходе блока 46 формируют блокирующий сигнал, который поступает на входы блокирования других трактов обработки 41, настроенных на данную частоту.The second important function of
В задачу блока 47 входит формирование второго управляющего сигнала по заднему фронту импульса, снимаемого с первого выхода блока 46. Второй управляющий сигнал поступает на соответствующий вход третьего сумматора 44.m и далее в качестве элемента второй группы управляющих сигналов блока 4 - на вторую группу управляющих входов блока 3. Задержанным в блоке 48 вторым управляющим сигналом осуществляют запись нового значения вектора W{fi,θj}m исходному или уточненному адресу. Последний задается блоком 5 через дешифратор 38. Задним фронтом этого сигнала обнуляют регистр адреса блока 40. Далее следует новый цикл работы блока 4.The task of
Блок 3 (см. фиг.5 и 6) предназначен для формирования таких весовых коэффициентов, которые обеспечивали бы формирование диаграммы направленности с максимумами в направлении заданных корреспондентов и минимумами в направлении мешающих сигналов и помех. Блок 3 содержит K каналов формирования весовых коэффициентов 51.1-51.K (по числу частот, используемых ИРИ с ППРЧ). Это вызвано необходимостью формирования для каждой рабочей частоты своих показателей качества и . В противном случае при одновременном приеме сигналов нескольких ИРИ с ППРЧ показатели UС и UП будут постоянно изменяться, а блок 3 непрерывно находится в режиме адаптации. Каждый канал 51.1-51.K содержит первый сумматор 53 и N трактов адаптации 52A-52.N (см. фиг.6), которые в свою очередь состоят из цифроаналогового преобразователя 54, первого 55 и второго 58 ключей, второго сумматора 56, интегратора 59, генератора пертурбационной последовательности 60, умножителя 61 и аналого-цифрового преобразователя 57. Каналы 51.1-51.K идентичны между собой, поэтому работу блока 3 рассмотрим на примере одного из них.Block 3 (see FIGS. 5 and 6) is designed to generate such weighting factors that would ensure the formation of a radiation pattern with maxima in the direction of the given correspondents and minima in the direction of interfering signals and interference. Block 3 contains K channels for the formation of weight coefficients 51.1-51.K (according to the number of frequencies used by IRI with frequency hopping). This is due to the need to formulate quality indicators for each operating frequency. and . Otherwise, with the simultaneous reception of signals from several IRI with frequency hopping, the indicators U C and U P will constantly change, and block 3 is continuously in adaptation mode. Each channel 51.1-51.K contains the
При обнаружении сигналов заданного m-го ИРИ с ППРЧ на первой рабочей частоте f1 с направления θj с группы информационных выходов блока 4 (бл. 42.1) на соответствующие группы информационных входов первого канала формирования весовых коэффициентов 51.1 поступают весовые коэффициенты W1(f1,θj), W2(f1,θj), …, WN(f1,θj). Эти значения были сформированы блоком 3 и зафиксированы в блоке 4 на подготовительном этапе работы устройства или на предыдущем цикле выхода m-го ИРИ на первой частоте f1 и отражающие СПО на тот момент времени. В каждом тракте адаптации 52.1-52.N поступившие весовые коэффициенты преобразуют в аналоговый вид в блоках 54 и через ключ 55 подают на первый вход второго сумматора 56. Прохождение весовых коэффициентов через ключи 55 всех трактов 52A-52.N регулируется первым сигналом управления, поступившим на первый управляющий вход блока 3 (блока 51.1) с первого управляющего выхода блока 4 (блока 43.1). Длительность первого сигнала управления определяется временем, необходимым для завершения первого этапа формирования очередного значения вектора W(f1,θj) в блоке 3 (блоке 52.1).Upon detection of signals of a given m-th IRI with frequency hopping at the first operating frequency f 1 from the direction θ j from the group of information outputs of block 4 (bl. 42.1), the weighting coefficients W 1 (f 1 , θ j ), W 2 (f 1 , θ j ), ..., W N (f 1 , θ j ). These values were generated by block 3 and recorded in
Одновременно генератор 60 вырабатывает случайную последовательность, которая поступает на первый вход умножителя 61. На второй вход блока 61 поступают напряжения и , соответствующие уровням сигналов заданного ИРИ с ППРЧ и помех на первой рабочей частоте. Результаты перемножения названных величин поступают на вход интегратора 59. Кроме того, пертурбационная последовательность с выхода генератора 60 поступает на второй вход второго сумматора 56, на первый вход которого подается напряжение с выхода интегратора 59. В результате в блоке 56 трактов 52 осуществляют уточнение предшествующей информации о СПО с помощью текущих показателей качества и . Изменяющиеся сигналы генератора 60 и интегратора 59 предназначены для определения отклонения текущего значения веса относительно оптимума. В результате выполняется сканирование комплексных весовых коэффициентов относительно среднего значения 〈W〉 на величину ΔWn, n=1, 2, …, N. Такое сканирование необходимо для определения градиента ∇W. Таким образом, обеспечивают независимое приведение комплексных весовых коэффициентов к оптимуму.At the same time, the
Учет значения вектора весовых коэффициентов W(f1,θj), характеризующего СПО при выходе ИРИ на первой частоте в предшествующий цикл работы, используется лишь на первом, этапе формирования его очередного значения. Далее ключ 55 закрывается и блок 3 на первой частоте функционирует в обычном режиме. Блок 55 запирается из-за прекращения действия (окончания импульса) первого управляющего сигнала блока 4.Accounting for the value of the vector of weight coefficients W (f 1 , θ j ), which characterizes the STR when the IRI comes out at the first frequency in the previous work cycle, is used only at the first, stage of formation of its next value. Next, the key 55 is closed and the unit 3 at the first frequency operates in the normal mode.
При очередном изменении m-м ИРИ рабочей частоты вторым управляющим сигналом блока 4 открывается ключ 58 каждого тракта 52.1-52.N, и напряжения с выходов интеграторов 59 (значения элементов вектора весовых коэффициентов) поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 57. Блоки 57 преобразуют аналоговые напряжения в цифровую форму, которые далее поступают на группы информационных входов блока 4 и запоминаются по адресу {f1,θj}. В функцию второго сигнала управления, задержанного в блоке 48 (см. фиг.4) на время, необходимое для преобразования W(f1,θj) в цифровую форму и его запись в блок 40, входит обнуление регистра адреса блока 40. После этого начинается очередной цикл работы блока 3.With the next change in the mth IRI of the operating frequency, the second control signal of
Реализация предлагаемого устройства трудностей не вызывает. Многоканальное адаптивное радиоприемное устройство использует известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе.The implementation of the proposed device does not cause difficulties. A multi-channel adaptive radio receiver device uses known elements and units described in the scientific and technical literature.
Варианты реализации блока взвешенного сложения 1 широко рассмотрены в литературе (см. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986, с.448; Смирнов П.Л. Методы пространственной обработки радиосигналов (использование адаптивных антенных систем и сигналов с ППРЧ). В кн. Методы пространственной обработки радиосигналов. Учебное пособие под ред. Комаровича В.Ф. - Л.: ВАС, 1989, стр.27-32). В общем виде БВС1 содержит N×K комплексных весовых умножителей и общий сумматор. Последний может быть выполнен в виде высокочастотных трансформаторов на коаксиальных или микрополосковых линиях в зависимости от диапазона частот (см. Справочник по радиоэлектронным устройствам: в 2-х томах. Т.1 / Бурин Л.И., Васильев В.П., Коганов В.И. и др. - М.: Энергия, 1978).Implementation options for
Варианты реализации антенных элементов решетки 2 широко рассмотрены в литературе (см. Саидов А.С.и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997; Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham. Massachusetts. Artech House, Inc., 1981. - 298 p). В заявляемом устройстве решетка 2 выполняет двойную функцию:Implementation options for the antenna elements of
является элементом адаптивной антенной системы (антенной решеткой собственно многоканального адаптивного радиоприемного устройства);is an element of an adaptive antenna system (antenna array of a multichannel adaptive radio receiving device itself);
антенной системой для блока определения пространственных параметров 5.antenna system for the block for determining spatial parameters 5.
В качестве антенных элементов решетки 2 целесообразно использовать один из широко известных типов: симметричные (несимметричные) вибраторы, объемные вибраторы, дискоконусные антенны, биконические антенные элементы и др. Тип антенных элементов и их габариты определяются заданным частотным диапазоном ΔF, коэффициентом перекрытия, конструктивными особенностями решетки. Количество используемых антенных элементов N и расстояние между ними зависит от максимально возможного количества одновременно работающих ИРИ с ППРЧ, помеховых ИРИ, диапазона рабочих частот ΔF, эффекта взаимного влияния антенных элементов друг на друга, заданной точности измерения пространственных параметров сигналов (точности селекции входного потока сигналов) и др.As antenna elements of
Для обеспечения устойчивого помехозащищенного приема сигналов в широком секторе с примерно равными характеристикам предпочтительно использование антенной решетки 2 с кольцевым (эллиптическим) размещением антенных элементов (см. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.; Сов. радио, 1964. - 640 с.). Для устранения взаимного влияния между блоками 2 и 5 целесообразно поставить делители, например LVS IP фирмы LANS (см. http://www.lans.spb.ru).To ensure stable interference-free signal reception in a wide sector with approximately equal characteristics, it is preferable to use
Реализация блока формирования весовых коэффициентов 3 известна и широко освещена в литературе (см. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986, с.448). Блок 3 может быть выполнен набором из N аналогичных блоков прототипа. Сумматоры 53 и 56, интеграторы 59, умножители 61 могут быть исполнены с использованием дифференциальных усилителей, реализующих соответствующие операции над сигналами (см. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. 256 с.). Блок 54 может быть реализован на микросхемах 572ПВ1, аналого-цифровой преобразователь 57 - на микросхемах 572ПА1А.The implementation of the unit for the formation of weighting coefficients 3 is known and widely covered in the literature (see Monzingo, R.A., Miller, T.U., Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory. - M.: Radio and Communication, 1986, p. 488). Block 3 can be performed by a set of N similar prototype blocks.
Реализация бока фиксации весовых коэффициентов 4 известна и широко освещена в литературе. Блок памяти 40 может быть выполнен набором из K микросхем памяти, например 132 серии РУ10 или РУ20. Дешифратор 38 реализуется по известной схеме (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин и др.; Под ред. Б.В.Тарабрина; 2-е изд. перераб. доп. - М.: Энергия, 1980, рис.5-158, стр.683). Остальные элементы выполняют на элементарной логике ТТЛ-серий (см. там же).The implementation of the side of the fixation of
Селектор импульсов 46 (см. фиг.7) предназначен для формирования на первом выходе (по переднему фронту сигнала блока 45) импульса длительностью, совпадающей с продолжительностью излучения ИРИ с ППРЧ на частотной позиции. Второй функцией блока 46 является блокирования всех трактов обработки 41 остальных каналов фиксаций, настроенных на данную i-ю частоту.The pulse selector 46 (see Fig. 7) is designed to generate at the first output (on the leading edge of the signal of block 45) a pulse of a duration that coincides with the duration of the IRR emission with frequency hopping at the frequency position. The second function of
Блок 46 содержит первый элемент И 62, формирователь импульсов 63, второй элемент И 64 и элемент НЕ 65. Селектор 46 работает следующим образом. Передним фронтом сигнала блока 45, прошедшим через элемент И 62, запускается формирователь импульсов 63. Последний может быть реализован с помощью ждущего мультивибратора. С помощью блока 63 формируется импульс заданной длительности, который с выхода селектора 46 поступает на входы блока элементов И 50, разрешая прохождение через них значения W(fi,θj). Кроме того, инвертированный в блоке 65 сигнал поступает на входы элементов И 64 трактов обработки 41 других каналов фиксации 39, настроенных на данную i-ю частоту блокируя их. В результате блокируется исходный тракт 41. Однако благодаря блоку 63, в котором продолжает формироваться импульс заданной длительности, исходный тракт 41 продолжает свою работу. Реализация элементов блока 46 трудностей не вызывает.
Реализация блока определения пространственных параметров 5 известна и трудностей не вызывает. Блок 5 в совокупности с антенной решеткой 2 реализует фазовый интерферометр (см. Пат. РФ 2341811, МПК G01S 3/14, опубл. 20.12.2008 г.; Пат. РФ 2263327, МПК G01S 3/14, опубл. 27.10.2005 г.). Блоки с 26 по 39 реализуются аналогично соответствующим блокам названных пеленгаторов. Дополнительно из радиоприемного устройства 27 выводится значение частоты его настройки fi. При реализации блока 27 на приемниках IC-RS500 фирмы ICOM с разъема "REMOTE" одного из них, расположенном на задней панели, в формате CI-V снимается кодовая комбинация о частоте его настройки (см. Связной широкодиапазонный сканирующий приемник ICOM IC-RS500. Инструкция по эксплуатации / Фирма "Сайком" - официальный авторизированный дилер ICOM Inc. - M.:; тел./факс. (495)332-1115, 124-4194, стр.15).The implementation of the block for determining spatial parameters 5 is known and does not cause difficulties. Block 5 in conjunction with
Блок сравнения 37 (см. фиг.8) предназначен для выполнения первого этапа селекции входного потока сигналов по пространственным параметрам. Кроме того, в процессе работы блоком 37 осуществляют уточнение пространственных параметров заданных ИРИ Блок 37 содержит первый блок памяти 66, M трактов сравнения 67.1-67.M и первый сумматор 68. Каждый тракт сравнения 67.i содержит второй сумматор 69, элемент сравнения 70, третий сумматор 71, делитель 72, счетчик импульсов 73, второй блок памяти 74 и формирователь импульсов 75.The comparison unit 37 (see Fig. 8) is designed to perform the first stage of selection of the input signal stream by spatial parameters. In addition, in the process of operation by
Работа блока 37 осуществляется следующим образом. На подготовительном этапе устройства на второй установочной шине 9 в первый блок памяти 66 записываются значения пространственных параметров M заданных ИРИ с ППРЧ θm, m=1, 2, …, M. В элементе сравнения 70 всех трактов 67.1-67.M устанавливается значения Δθ возможного отклонения измеренного значения от истинного θj, например ±Δθ=2°. На каждой из M групп информационных выходов блока 66 присутствует одно заданное значение θm. В процессе работы измеренное значение θизм поступает на информационные входы второго блока памяти 74 и запоминается в нем. Блок 74 выполняет функцию буферного запоминающего устройства. Далее значение θизм поступает на вторую группу информационных входов блока 70, на первую группу входов которого поступает соответствующее тракту значение в θm с группы информационных выходов блока 66. В случае совпадения названных величин на выходе элемента сравнения 70 формируется управляющий импульс, который поступает на управляющие входы второго 69 и третьего 71 сумматоров. В результате разрешается прохождение значений θизм и с выхода тракта 67 на вход сумматора 68. В функции блока 68, также как и блока 71, входит операция объединения информационных потоков θm и fизм всех отмеченных в данный момент времени в работе заданных ИРИ с ППРЧ. Данная информация далее поступает на адресных входы блока 6, где осуществляется второй этап селекции входного потока сигналов и их расфильтровка по приемным каналам 12.1-12.K. Кроме того, значения {fизм,θm} поступает на адресные входы блока 4, что позволяет использовать накопленную априорную информацию о СПО на предыдущих этапах работы. Задним фронтом управляющего сигнала блока 70 содержимое блока 74 обнуляется и тракт 67 готов к принятию очередного значения θизм.The operation of
С помощью блоков 69, 72 и 73 выполняется операция уточнения текущего значения θ заданного ИРИ. За время работы ИРИ на частотной позиции блок 5 успевает несколько раз измерить параметр θизм (см. фиг.3). При этом значения θизм незначительно отличаются друг от друга на Δθизм в силу разных причин. В счетчике импульсов 73 накапливается количество совпадений параметров θm и θизм, а в блоке 69 - их накопление. С помощью делителя 72 определяют уточненное значение Using
В функцию блока 75 входит формирование импульса записи в блок 66 значения с выхода делителя 72 при первом несовпадении значений θm и θизм. В дальнейшей работе блока 37 используется уточненное направление на заданный источник которое и будет поступать на его выход. В каждом новом цикле работы эта величина уточняется.The function of
Блок частотно-временной обработки 6 (см. фиг.1) содержит известные элементы, широко освещенные в литературе. Блоки 13-22 реализуют аналогично существующим блокам устройства-прототипа на элементарной логике. Преобразователь кода 11 выполняет второй этап селекции входного потока сигналов. В соответствии с поступившим на его вход значениями θm, m=1, 2, …, M блок 11 формирует команды подключения приемных каналов 12.1-12.M к соответствующим сигнальным сумматорам 10.1-10.M. Блок 11 реализуют в виде преобразователя кода на элементарной логике (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин, С.В.Якубовский и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980, рис.5-158, стр.683). Остальные элементы блока 6 выполняют на элементарной логике микросхем ТТЛ-серии (см. там же).The time-frequency processing unit 6 (see FIG. 1) contains well-known elements that are widely covered in the literature. Blocks 13-22 implement similarly to the existing blocks of the prototype device on elementary logic. Code Converter 11 performs the second stage of selection of the input signal stream. In accordance with the values θ m , m = 1, 2, ..., M received at its input, block 11 generates commands for connecting the receiving channels 12.1-12.M to the corresponding signal adders 10.1-10.M. Block 11 is implemented as a code converter on elementary logic (see the Handbook of Integrated Circuits / B.V. Tarabrin, S.V. Yakubovsky and others - 2nd ed., Revised and additional - M .: Energy, 1980, fig. 5-158, p. 683). The remaining elements of block 6 are performed on the elementary logic of the TTL-series microcircuits (see ibid.).
Блоки 1, 3 и аналоговые элементы блока 6 могут быть реализованы в цифровом виде на основе специализированных модулей цифровой обработки сигналов (субмодуле цифрового приема ADMDDC8WBL, установленном на базовом модуле AMBPCI (см. "Инструментальные системы" www.insys.ru. Тел. (495)781-27-50, факс (495)781-27-51)).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119466/08A RU2450422C1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Multichannel adaptive radio-receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119466/08A RU2450422C1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Multichannel adaptive radio-receiving device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450422C1 true RU2450422C1 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119466/08A RU2450422C1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Multichannel adaptive radio-receiving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450422C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107394C1 (en) * | 1994-03-09 | 1998-03-20 | Военная академия связи | Multiple-channel adaptive receiver |
US6393073B1 (en) * | 1999-06-28 | 2002-05-21 | Raytheon Company | Method of frequency offset estimation and correction for adaptive antennas |
RU2271066C2 (en) * | 2002-08-22 | 2006-02-27 | Фгуп Окб Мэи | Method for adaptive on-line noise compensation |
EP1876671A1 (en) * | 2005-04-13 | 2008-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Adaptive antenna apparatus and wireless communication apparatus |
-
2011
- 2011-05-13 RU RU2011119466/08A patent/RU2450422C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107394C1 (en) * | 1994-03-09 | 1998-03-20 | Военная академия связи | Multiple-channel adaptive receiver |
US6393073B1 (en) * | 1999-06-28 | 2002-05-21 | Raytheon Company | Method of frequency offset estimation and correction for adaptive antennas |
RU2271066C2 (en) * | 2002-08-22 | 2006-02-27 | Фгуп Окб Мэи | Method for adaptive on-line noise compensation |
EP1876671A1 (en) * | 2005-04-13 | 2008-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Adaptive antenna apparatus and wireless communication apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419106C1 (en) | Method and device for determining coordinates of radio-frequency radiation source | |
RU2423719C1 (en) | Method for adaptive measurement of spatial parameters of radio-frequency radiation sources and device for realising said method | |
US9065686B2 (en) | Spur detection, cancellation and tracking in a wireless signal receiver | |
US10969457B2 (en) | Receiver-system | |
CN104601259A (en) | Wireless communication receiver with i/q imbalance estimation and correction techniques | |
US20160352444A1 (en) | Multipath time delay estimation apparatus and method and receiver | |
RU2338219C1 (en) | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation | |
RU2477551C1 (en) | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method | |
RU2383897C1 (en) | Radio signal df method and direction finder to this end | |
JP4992139B2 (en) | Target identification device | |
RU2594385C1 (en) | Method of processing broadband signals and device of phasing antennae receiving broadband signals, mainly for no-equidistant antenna array | |
RU2450422C1 (en) | Multichannel adaptive radio-receiving device | |
RU2631422C1 (en) | Correlation-phase direction-finder | |
Tsyporenko et al. | Development of direct method of direction finding with two-dimensional correlative processing of spatial signal | |
RU2449472C1 (en) | Multi-channel adaptive radio-receiving device | |
RU2449473C1 (en) | Multichannel adaptive radio-receiving device | |
RU2341811C1 (en) | Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end | |
RU2012103794A (en) | METHOD FOR DETECTING RADIO SIGNALS AND DIRECTOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU147908U1 (en) | RADIO DETECTOR | |
RU110574U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS ANALYSIS OF RADIO EMISSIONS WITH A PSEUDO-RANDOM OPERATION OF THE OPERATING FREQUENCY | |
RU2292650C1 (en) | Method for detecting radio-electronic means | |
Gunia et al. | Analysis and design of a MuSiC-based angle of arrival positioning system | |
RU2814220C1 (en) | Method of detecting and evaluating characteristics of wideband signals and device for its implementation | |
CN105652234A (en) | Cyclic spatial spectrum direction finding method | |
Gruchaila-Węsierski et al. | The performance of the IFM receiver in a dense signal environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130514 |