Пристрій для приймання інформації

Реферат: Винахід стосується електрозв'язку і призначений для підвищення завадостійкості систем рознесеного приймання інформації. З метою підвищення завадозахищеності в нього введені n перших ліній затримки сигналу, n широкосмугових селективних трактів, n других ліній затримки, n амплітудних обмежувачів, n електронних ключів, n реле, причому виходи головних лінійних трактів сполучені зі входами відповідних перших ліній затримки з різними часами затримки, а виходи останніх з'єднані зі входами широкосмугових селективних трактів, при цьому виходи останніх сполучені зі входами амплітудних обмежувачів та одноразово зі входами відповідних других ліній затримки, причому виходи останніх підключені до перших входів реле, другі входи яких з'єднані з входами електронних ключів, а виходи реле сполучені з відповідними входами блока визначення максимального значення напруги сигналу, а виходи останнього сполучені зі входом детектора, вихід якого підключений до входу відтворюючого пристрою. Технікоекономічна ефективність пристрою полягає у виграші в завадозахищеності при порівнянні з прототипом, що складає 6,9 дБ. UA 101451 C2 (12) UA 101451 C2 UA 101451 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується електрозв'язку і призначений для підвищення завадозахищеності системи рознесеного приймання інформації в умовах дії імпульсних завад. Відомі аналогічні способи і пристрої підвищення завадозахищеності систем зв'язку, в яких для підвищення завадозахищеності у кожен з паралельних каналів багатоканальної системи зв'язку з повторенням інформації, що передається, включають різні лінії затримки сигналів таким чином, щоб сигнали у передавальному і приймальному трактах системи зв'язку були зсунуті на певний час затримки в кожному з паралельних каналів, а загальний час затримки у кожному з каналів залишався б однаковим. Відомі також способи, коли остання вимога не виконується. Відомі аналогічні пристрої, в яких у кожному каналі використовуються різні несучі частоти та адаптивне передспотворення і адаптивна корекція сигналів, що передаються по паралельних каналах. У деяких із пристроїв застосовується теоретико-ігрове оцінювання виграшу у завадозахищеності каналів. До цих способів і пристроїв можна віднести такі аналоги і прототипи: А.с. 544153, МПК H04L1/16; Пат. 82344 Україна, МПК (2006), Н04В01/06; Пат. 70134А Україна, МПК Н04КЗ/00; Пат. 70004А Україна, МПК Н04В1/62; Пат. 67385А Україна, МПК Н04В1/62; Пат. 66007А Україна, МПК Н004В1/62; Пат. 91233 Україна, МПК (2009), H037J/18. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є вибраний за прототип пристрій для приймання інформації (Пат. 91233 Україна, МПК (2009), H037J/18). Недолік цього пристрою, а також аналогічних пристроїв і способів полягає в наступному: для формування ціни гри пристрій (прототип) має дуже складну схему, в якій використовуються у кожній з гілок рознесення блоки вимірювання напруги завади, квадратори напруг завади і сигналу, перемножувачі квадратів напруги сигналу і завади, блоки ділення добутку потужностей сигналу і завади на їхню суму, блоки визначення ціни гри; при дії імпульсних завад прототип має низьку завадозахищеність, що пояснюється відсутністю блоків селекції імпульсної завади і обмежувачів; у тому випадку, коли амплітудні значення імпульсної завади значно перевищують рівень корисного сигналу, адаптивна лінійна фільтрація суміші сигналу і завади не може забезпечити достатню малу величину середньоквадратичної помилки, яка досягається тільки при фільтрації суміші сигналу j флуктуаційної або зосередженої завади; у широкосмуговому лінійному тракті кожної з гілок рознесення імпульсна завада зростає за амплітудою, що призводить до зниження відношення сигнал-завада; дискретний характер імпульсної завади не дає змоги у прототипі без значних похибок вирішувати задачу віднімання завади із суміші сигналу і завади. Таким чином, прототип запропонованого винаходу має занадто складну схему, особливо ту її частину, в якій формується сигнал, відтворює значення ціни гри. Крім того, прототип за своїми структурними і схемними рішеннями є працездатним лише у таких ситуаціях, коли адаптивна завада являє собою флуктуаційну або зосереджену. В основу винаходу поставлена задача підвищення завадостійкості пристрою для приймання інформації шляхом зменшення складності схеми за рахунок усунення блоків, що призначені для формування теоретико-ігрового алгоритму обробки інформації, а також введенням у кожному з гілок рознесення різних затримок сигналу для більш ефективного селектування імпульсних завад з подальшим амплітудним обмеженням та бланкуванням приймального тракту на момент дії завади. Розв'язування цієї технічної задачі здійснюється тим, що у пристрої, який має в своєму складі n приймачів інформації (головних лінійних трактів радіоприймачів), n блоків визначення максимуму напруги сигналу, детектор і відтворюючий пристрій, введені n перших ліній затримки сигналу, n широкосмугових селективних трактів, n других ліній затримки, n амплітудних обмежувачів, n електронних ключів, n реле, причому виходи головних лінійних трактів сполучені зі входами відповідних перших ліній затримки з різними часами затримки, а виходи останніх з'єднані зі входами широкосмугових селективних трактів, при цьому виходи останніх сполучені зі входами амплітудних обмежувачів та одноразово зі входами відповідних других ліній затримки, причому виходи останніх підключені до перших входів реле, другі входи яких з'єднані з входами електронних ключів, а виходи реле сполучені з відповідними входами блока визначення максимального значення напруги сигналу, а виходи останнього сполучені зі входом детектора, вихід якого підключений до входу відтворюючого пристрою. При порівнянні з прототипом запропонований пристрій забезпечує підвищення завадостійкості приймального тракту системи зв'язку в умовах дії імпульсних завад за рахунок того, що в кожній гілці рознесеного приймання інформації включені різні лінії затримки сигналів та завад. Це призводить до того, що характер імпульсної завади у гілках рознесення певним чином відрізняється. Крім того, широкосмугові селективні тракти, що включені на виходах ліній 1 UA 101451 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 затримки з різними часами затримки адитивної суміші сигналу і завади, впливають на імпульсну заваду таким чином, що зменшують протяг (ширину) кожного імпульсу та одноразово збільшують його амплітуду. Це дозволяє реалізувати оптимальний режим амплітудного обмеження завади. Електронний ключ, на виході якого включено реле, дає змогу вибрати оптимальний режим бланкування імпульсів завади у кожній з гілок рознесення. Це досягається тим, що електронний ключ і реле тимчасово розмикають у кожній гілці шлях приймання сигналу на час дії бланкуючого імпульсу. Слід також відмітити, що схема запропонованого пристрою значно спрощена при порівнянні з прототипом за рахунок скасування блоків визначення теоретико-ігрового алгоритму формування максимінного і мінімаксного значень ціні гри. Структурна схема запропонованого пристрою зображена на кресленні. Пристрій для приймання інформації містить у своєму складі: головні лінійні тракти приймачів 1, 1-1,…, 1-n, перші лінії затримки адитивної суміші сигналу і завади 2, 2-1,…, 2-n, широкосмугові селективні тракти 3, 3-1,…,3-n, амплітудні обмежувачі 4, 4-1,…, 4-n, електронні ключі 5, 5-1,…, 5-n, другі лінії затримки 6, 6-1,…, 6-n, реле 7, 7-1,…, 7-n, детектор 8, відтворюючий пристрій 9 і блок визначення максимального значення напруги сигналу 10. При цьому послідовно сполучені головні лінійні тракти, перші лінії затримки суміші сигналу і завади, широкосмугові селективні тракти, амплітудні обмежувачі і електронні ключі. При цьому виходи амплітудних обмежувачів у кожній з гілок рознесення сполучені зі входами других ліній затримки, а виходи останніх з'єднані з відповідними контактами реле (Вхід 1), на другі контакти реле (Вхід 2) підключені виходи електронних ключів. При цьому, виходи реле сполучені з відповідними входами (Вхід 1,…, Вхід n) блока визначення максимального значення напруги сигналу 10. Вихід останнього підключений до входу детектора 8, а вихід останнього - до входу відтворюючого пристрою 9. Другі лінії затримки сигналів 6, 6-1,…,6-n мають такий час затримки, який компенсує час затримки сигналів в електронних ключах 5, 5-1,…, 5-n таким чином, щоб сигнали до входів реле 7, 7-1,…, 7-n надходили одночасно. Електронні ключі реалізуються на основі МДН польових транзисторів із вбудованим каналом n-типу, на ізольований затвор яких подаються сигнали з виходів амплітудних обмежувачів 4, 4-1,…, 4-n, а вихідні сигнали до контактів реле 7, 7-1,…, 7-n (Вхід 2) знімаються зі стокового завантаження ключів. Бланкуючі імпульси, що пропорційні за протягом імпульсній заваді (для кожного її імпульсу), розмикають реле на час дії імпульсу завади. При цьому на входи блока визначення максимального значення напруги сигналу 10 інформаційні сигнали не надходять. Оскільки у перших лініях затримки 2, 2-1,…, 2-n часи затримки вибрані різними, то на деяких входах блока 10 з'являються напруги корисних сигналів, з яких формується максимальна величина вихідного сигналу, що надходить до входу детектора 8. Оптимальний протяг (ширина) бланкуючих імпульсів забезпечується певним вибором режимів роботи електронних ключів на основі величини максимального протягу імпульсів завади. Блок визначення максимального значення напруги сигналу 10 відомий. Його можна реалізувати на пороговій діодній схемі (Пат. 82344 Україна, МПК (2006), Н04В01/06, Н04В01/10, Н04В01/62, H037J/18), а також на базі прототипу запропонованого пристрою (Пат. 91233 Україна, МПК (2009), H037J/18). Запропонований пристрій працює таким чином. З виходів головних лінійних трактів приймачів 1, 1-1,…, 1-n адитивна суміш корисного сигналу і завади у кожній з гілок рознесення надходить паралельно до входів перших ліній затримки 2, 2-1,…, 2-n, що мають різні часи затримки. З виходів перших ліній затримки суміш сигналу і завади надходить до відповідних входів широкосмугових селективних трактів 3, 3-1, …, 3-n, на виходах яких імпульсна завада зростає за амплітудою і зменшується за протягом кожного із імпульсів. З виходів широкосмугових селективних трактів суміш сигналів і імпульсних завад подається на входи відповідних амплітудних обмежувачів 4, 4-1,…, 4-n, а з виходів останніх сигнали надходять до входів електронних ключів 5, 5-1,…, 5-n, у стоковий вихід яких підключені відповідні контакти реле 7, 7-1,…, 7-n. Для компенсації часу затримки сигналу у ключах між входами електронних ключів і першими входами реле 7, 7-1,…,7-n включені другі лінії затримки 6, 6-1,…, 6-n. Ці лінії затримки необхідні для того, щоб компенсувати час затримки суміші сигналу і завади у електронних ключах. У амплітудних обмежувачах 4, 4-1,…,4-n імпульсна завада, яка після широкосмугових селективних трактів 3, 3-1,…, 3-n зростає за амплітудою і зменшується в протязі, обмежується таким чином, що при виборі порогу (глибини) рівня обмеження спектральна щільність завади зменшується у два рази. Це обумовлено тим, що площа енергетичного спектра імпульсної завади при застосуванні глибокого обмежування складає 50 % повної потужності завади [Б.Р. Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Сов. радио, 1969. - С.402]. 2 UA 101451 C2 5 10 15 20 25 Електронні ключі 5, 5-1,…, 5-n працюють у такому режимі, що при дії кожного із імпульсів завади електронний ключ запирається і стокова напруга на його виході призводить до розмикання контактів реле, тобто сигнал у кожній гілці рознесення у цей час не надходить до входу блока визначення максимального значення напруги сигналу 10. З виходу останнього максимальний сигнал подається до входу детектора 8, а після детектування - до входу відтворюючого пристрою 9. Запропонований пристрій забезпечує більшу завадостійкість в умовах дії імпульсних завад при порівнянні з прототипом завдяки тому, що у прототипі імпульсна завада не зменшується за протягом і не збільшується за амплітудою, а також не підлягає значному амплітудному обмежуванню. Оптимальний лінійний фільтр у прототипі не забезпечує необхідної завадостійкості, що пояснюється його неспроможністю фільтрувати імпульсну заваду, особливо при достатньо великій частоті повторення імпульсів, або в тому випадку, коли імпульси між собою перекриваються. Наведемо розрахунок виграшу в завадостійкості який може бути одержаним від використання запропонованого пристрою. Нехай вхідний сигнал, що приймається, являє собою амплітудно-модульований процес, а імпульсна завада є послідовність некорельованих експоненційних імпульсів, що перекриваються між собою. Потужність такого сигналу можна записати у вигляді Pc  0,5G0    m2 ,(1) де G0 - спектральна щільність потужності;  - ефективна смуга частот каналу зв'язку; m - коефіцієнт глибини модуляції. У виразі (1) Pc - потужність амплітудно-модульованого сигналу, яка затрачується на передачу корисної інформації. Неперервна частина спектра імпульсної завади моделюється виразом [Б.Р. Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Сов. радио, 1969. - С.636] P3  30 40 Р с G0    m2  T( 2  2 ) .  2 Рз 4 3 2 Нехай G0 / 3  1 ;   2  3,1 10 3 (для каналу тональної частоти); T  1 10 4 c ;   0,1 (сильний кореляційний зв'язок у повідомленні);   0  2  f0 - несуча частота амплітудно модульованого сигналу ( f0  185  10 3 Гц ) ; m  0.3 . , Підставляючи ці дані у формулу (3), одержуємо SП  14,76 . Таким чином, відношення сигнал-завада у прототипі складає 14,76. Якщо у запропонованому винаході вибрати такий рівень обмежування, щоб потужність імпульсної завади зменшувалась у 2 рази [Б.Р. Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Сов. радио, 1969. - С.402], то вираз (2) перетвориться у P3  45  , (2) T  2  2 де  3 - спектральна щільність потужності; T - період слідування імпульсів;  - коефіцієнт, що характеризує швидкість експоненційного спаду кореляційної функції імпульсу;  - поточна частота. Відношення потужностей сигналу і завади на вході оптимального лінійного фільтра для прототипу SП  35  2 2 3  2 3  . (4) T  2  2 При цьому замість формули (3) маємо відношення сигнал-завада SB для запропонованого пристрою SB   G0    m 2  T  2  2 2 2 3  . (5) Якщо підставити дані у вираз (5), то одержуємо SB  29,52 . Ефективність запропонованого винаходу  можна визначити таким чином: 3 UA 101451 C2 SB 29,52   2, або   10 ln 2  6,9 дБ . S 14,76 Отже, ефективність запропонованого пристрою полягає в збільшенні завадозахищеності при порівнянні з прототипом на 6б9 дБ.  5 10 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для приймання інформації, який містить у своєму складі n приймачів інформації, якими є головні лінійні тракти радіоприймачів, n блоків визначення максимуму напруги сигналу, детектор і відтворюючий пристрій, який відрізняється тим, що в нього введені n перших ліній затримки сигналу, n широкосмугових селективних трактів, n других ліній затримки, n амплітудних обмежувачів, n електронних ключів, n реле, причому виходи головних лінійних трактів сполучені зі входами відповідних перших ліній затримки з різними часами затримки, а виходи останніх з'єднані зі входами широкосмугових селективних трактів, при цьому виходи останніх сполучені зі входами амплітудних обмежувачів та одноразово зі входами відповідних других ліній затримки, причому виходи останніх підключені до перших входів реле, другі входи яких з'єднані з входами електронних ключів, а виходи реле сполучені з відповідними входами блока визначення максимального значення напруги сигналу, а виходи останнього сполучені зі входом детектора, вихід якого підключений до входу відтворюючого пристрою. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4