RU2106746C1 - Receiver of modulated periodic signal - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: device has RF amplifier 1, local oscillator 2, controlled oscillator 3, equalizing modulator 4, additional multiplier 5, IF amplifier 6, band-pass filters 7 and 8, multiplier 9, band amplifier 10, band-pass filter 11 and recorder 12. Device receives pairs of constituents of input signal spectrum. EFFECT: increased stability to noise in wide and narrow spectrum. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в радиоуправлении и других областях при приеме сигнала в условиях воздействия интенсивных помех. The invention relates to radio engineering and can be used in radio control and other fields when receiving a signal under the influence of intense interference.

Известен двухканальный приемник модулированного периодического сигнала [2], содержащий в каждом канале гетеродин и последовательно соединенные усилитель радиочастоты (УРЧ), смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), перестраиваемый генератор, балансный модулятор, следящий фильтр, фазовращатель, дополнительный смеситель, последовательно соединенные первый перемножитель и второй полосовой фильтр, а также последовательно соединенные второй перемножитель, фильтр нижних частот и регистрирующий блок. Known two-channel receiver of a modulated periodic signal [2], containing in each channel a local oscillator and a series-connected radio frequency amplifier (URF), a mixer and an intermediate frequency amplifier (UPCH), a tunable generator, a balanced modulator, a tracking filter, a phase shifter, an additional mixer, the first connected in series a multiplier and a second band-pass filter, as well as a second multiplier, a low-pass filter and a recording unit connected in series.

Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявленного устройства, являются последовательно соединенные УРЧ, смеситель и УПЧ, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из выходов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок. Signs of the known device that coincide with the essential features of the claimed device are series-connected URF, mixer, and amplifier, series-connected multiplier and strip amplifier, balanced modulator, to one of the outputs of which a tunable generator is connected, as well as a local oscillator and a recording unit.

Недостатками известного устройства являются низкая помехоустойчивость, обусловленная перемножением шумов, попадающих в полосы пропускания УПЧ обоих каналов, а также сложность конструкции. The disadvantages of the known device are low noise immunity, due to the multiplication of noise falling into the passband of the amplifier of both channels, as well as the complexity of the design.

Заявляемое устройство направлено на решение задачи упрощения конструкции и повышения помехоустойчивости приема модулированного сигнала в условиях воздействия помехи типа "белый шум", а также гармонических помех. The inventive device is aimed at solving the problem of simplifying the design and improving the noise immunity of the reception of the modulated signal under the influence of noise such as "white noise", as well as harmonic interference.

Эта задача решается в заявленном устройстве тем, что в известный приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилитель радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовый усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовый фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин. This problem is solved in the claimed device by the fact that in a known receiver of a modulated periodic signal containing a serially connected radio frequency amplifier, a mixer and an intermediate frequency amplifier, a serially connected multiplier and a band amplifier, a balanced modulator, to one of the inputs of which a tunable generator and a local oscillator are connected and a recording unit, between the output of the intermediate frequency amplifier and each input of the multiplier a corresponding band-pass filter is included, I wait for the output of the strip amplifier and the input of the recording unit, the output of which is connected to the frequency control input of the tunable generator, an additional bandpass filter is turned on, the mixer is made in the form of an additional multiplier, one of the inputs of which is connected to the output of the balanced modulator, the local oscillator is connected to the other input.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного приемника; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие распределение спектров сигнала и шума на входах дополнительного перемножителя, на выходах УПЧ и первых двух полосовых фильтров (а), а также на выходе перемножителя (б); на фиг. 3 - расчетная зависимость отношения мощности сигнала на выходе приемника (Р_ш/Р_с)вых. от того же отношения на входе приемника с полосой пропускания 1 кГц.In FIG. 1 shows a structural electrical diagram of the proposed receiver; in FIG. 2 - diagrams explaining the distribution of the signal and noise spectra at the inputs of the additional multiplier, at the outputs of the IFA and the first two bandpass filters (a), as well as at the output of the multiplier (b); in FIG. 3 - calculated dependence of the ratio of the signal power at the output of the receiver (R _W / R _s ) out. from the same ratio at the receiver input with a bandwidth of 1 kHz.

Приемник (фиг. 1) содержит усилитель радиочастоты 1, гетеродин 2, перестраиваемый генератор 3, балансовый модулятор 4, дополнительный перемножитель 5, усилитель промежуточной частоты 6, полосовые фильтры 7 и 8, перемножитель 9, полосовой усилитель 10, полосовой фильтр 11 и регистрирующий блок 12. The receiver (Fig. 1) contains a radio frequency amplifier 1, local oscillator 2, tunable generator 3, balance modulator 4, additional multiplier 5, intermediate frequency amplifier 6, bandpass filters 7 and 8, multiplier 9, bandpass amplifier 10, bandpass filter 11 and recording unit 12.

Приемник работает следующим образом. The receiver operates as follows.

Рассмотрит пример приема пары составляющих спектра сигнала с частотами ω_c± ω_m , где ω_c - центральная частота спектра сигнала; ω_m - частота модуляции. Этот сигнал подается на один вход перемножителя 5, на другой его вход подается сигнал с выхода балансного модулятора 4 с частотами ω_o± ω_к , где ω_o - частота гетеродина 2, ω_к - частота генератора 3. На выходе перемножителя формируются сигналы с частотами:

.Consider an example of receiving a pair of components of the signal spectrum with frequencies ω _c ± ω _m , where ω _c is the center frequency of the signal spectrum; ω _m is the modulation frequency. This signal is fed to one input of the multiplier 5, the signal from the output of the balanced modulator 4 with frequencies ω _o ± ω _k , where ω _o is the frequency of the local oscillator 2, ω _k is the frequency of the generator 3, is fed to the other input of the signal. At the output of the multiplier, signals with frequencies :

.

Полосовые фильтры 7 и 8 настроены соответственно на первую и вторую частоту (или на вторую пару частот). На выходе перемножителя 9 возникает сигнал с частотой 2(ω_к-ω_m) или 2(ω_к+ω_m) , если выбрана вторая пара частот. После прохождения полосового усилителя 10 и полосового фильтра 11, настроенного на частоту 2(ω_к-ω_m) или 2(ω_к+ω_m) , сигнал регистрируется блоком 12. Затем регистрирующий блок 12 выдает сигнал управления на перестройку генератора 3.Bandpass filters 7 and 8 are tuned to the first and second frequency (or to the second pair of frequencies), respectively. At the output of the multiplier 9 there is a signal with a frequency of 2 (ω _to -ω _m ) or 2 (ω _to + ω _m ), if the second pair of frequencies is selected. After passing through a band-pass amplifier 10 and a band-pass filter 11 tuned to a frequency of 2 (ω _to -ω _m ) or 2 (ω _to + ω _m ), the signal is recorded by block 12. Then, the recording block 12 provides a control signal for tuning the generator 3.

Гетеродином 2 удерживается постоянной разность (ω_o-ω_c) , а перестраиваемым генератором 3 удерживается постоянной разность (ω_к-ω_m) или (ω_к+ω_m) . Поэтому перестройка фильтров 7, 8 и 11 не требуется. Перестройка частоты генератора 3 означает настройку приемника на прием другой пары частот модуляции входного сигнала.The heterodyne 2 keeps the difference constant (ω _o -ω _c ), and the tunable generator 3 keeps the difference constant (ω _to -ω _m ) or (ω _to + ω _m ). Therefore, the adjustment of the filters 7, 8 and 11 is not required. Tuning the frequency of the oscillator 3 means tuning the receiver to receive another pair of modulation frequencies of the input signal.

Высокая помехоустойчивость заявляемого устройства обусловлена тем, что вследствие независимости сигнала на выходе перемножителя 9 от центральной частоты сигнала и частоты гетеродина и того, что частоты (ω_к± ω_m) низкие, полосовой фильтр 11 может быть выбран максимально узкополосным (согласованным с длительностью сигнала с с частотами ω_c± ω_m . В результате при воздействии "белого шума" на вход приемника отношение P_с/P_ш на выходе полосового фильтра 11 (на входе регистрирующего блока 12) может быть значительно повышено. Вследствие узкополосности фильтра 11, а также фильтров 7 и 8 (полоса пропускания последних определяется суммарной нестабильностью частот сигнала ω_c и гетеродина ω_o ) приемник обладает высокой помехоустойчивостью и при воздействии сосредоточенных (гармонических) помех. Действительно, из фиг. 2 видно, что одиночная гармоническая помеха может привести к ложному приему лишь только, если ее частота отличается от частоты сигнала ( (ω_c± ω_m) ) на величину не более полосы пропускания фильтра 11, т.е. если продукт комбинационного взаимодействия помехи с другими сигналами попадает в полосу пропускания фильтра 11. Две гармонические помехи приводят к ложному приему, если обе они попадают соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а разность частот между ними находится в пределах полосы пропускания фильтра 11. Вероятность этого события достаточно мала при узких полосах пропускания фильтров 7, 8 и 11.The high noise immunity of the claimed device is due to the fact that due to the independence of the signal at the output of the multiplier 9 from the center frequency of the signal and the local oscillator frequency and the fact that the frequencies (ω _to ± ω _m ) are low, the bandpass filter 11 can be selected as narrow as possible (consistent with the signal duration with with frequencies ω _c ± ω _m. As a result, when exposed to "white noise" at the receiver input ratio _with P / P _co at the output of bandpass filter 11 (inlet-side recording unit 12) can be considerably increased. due to the narrowband STI filter 11 and the filters 7 and 8 (the last pass band determined by the total instability of the frequency signal ω _c and the local oscillator ω _o) receiver has a high noise immunity, and when exposed to concentrated (harmonic) interference. Indeed, FIG. 2 shows that a single harmonic the interference can lead to false reception only if its frequency differs from the signal frequency ((ω _c ± ω _m )) by an amount not exceeding the passband of filter 11, i.e. if the product of the Raman interaction of interference with other signals falls into the passband of filter 11. Two harmonic interference leads to false reception if both of them fall into the passbands of filters 7 and 8, respectively, and the frequency difference between them is within the passband of filter 11. this event is quite small with narrow passbands of filters 7, 8, and 11.

Отношение P_ш/P_с на выходе приемника при воздействии "белого шума" определяется соотношением:

,
где отношение (P_ш/P_с)_вх взято для шума в полосе 1 кГц, ΔF_у и ΔF_ш - полосы пропускания фильтра 11 и фильтра 7 (8) соответственно.The ratio of P _W / P _with the output of the receiver when exposed to "white noise" is determined by the ratio:

,
where the ratio (P _w / P _s ) _in is taken for noise in the 1 kHz band, ΔF _y and ΔF _w are the pass bands of filter 11 and filter 7 (8), respectively.

Формула (1) справедлива для любой пары спектральных составляющих, симметричных относительно центральной частоты, в том числе и для гармонического сигнала с балансной модуляцией. Formula (1) is valid for any pair of spectral components symmetrical with respect to the center frequency, including a harmonic signal with balanced modulation.

Заявленное устройство может принимать также сигналы с однополосной модуляцией, имеющие несимметричный спектр. В этом случае генератор 3 - высокочастотный, а гетеродин 2 - низкочастотный, для приема любой спектральной составляющей сигнала генератор 3 настраивается так, чтобы разность частот принимаемой составляющей и частот пары сигналов с выхода балансного модулятора 4 попадали соответственно в полосы пропускания фильтров 7 и 8, а частота настройки фильтра 11 должна быть равна удвоенной частоте гетеродина 2. В этом случае вместо (1) имеет место соотношение:

Формулы (1) и (2) получены в предположении, что пиковые мощности сигналов в обоих случаях одинаковы. Из этих формул видно, что помехоустойчивость приемника с однополосной модуляцией несколько выше, чем у приемника с балансной модуляцией, если пиковые мощности передатчиков в обоих случаях равны.The claimed device can also receive signals with single-band modulation, having an asymmetric spectrum. In this case, the generator 3 is high-frequency, and the local oscillator 2 is low-frequency, to receive any spectral component of the signal, the generator 3 is tuned so that the frequency difference of the received component and the frequencies of the pair of signals from the output of the balanced modulator 4 fall into the passbands of the filters 7 and 8, respectively, and the tuning frequency of the filter 11 should be equal to the doubled frequency of the local oscillator 2. In this case, instead of (1), the relation:

Formulas (1) and (2) were obtained under the assumption that the peak signal powers are the same in both cases. It can be seen from these formulas that the noise immunity of a receiver with single-band modulation is slightly higher than that of a receiver with balanced modulation, if the peak transmitter powers in both cases are equal.

Результаты расчета по формуле (1) приведены на фиг. 3 для полосы пропускания фильтра 11, равной 5 Гц и для ряда значений полос пропускания фильтра 7 (8). Линия ΔF_ш= 0 соответствует предельной помехоустойчивости приемника при ΔF_у= 5 Гц . Очевидно, что ΔF_ш не может быть меньше ΔF_у , т.к. иначе сигнал конечной длительности может не пройти через фильтр 7 (8). Кроме того, как было показано ранее, практический выбор величины ΔF_ш определяется нестабильностью частоты сигнала на выходе перемножителя 5.The calculation results according to the formula (1) are shown in FIG. 3 for a passband of filter 11 of 5 Hz and for a number of passbands of filter 7 (8). The line ΔF _w = 0 corresponds to the ultimate noise immunity of the receiver at ΔF _y = 5 Hz. Obviously, ΔF _w cannot be less than ΔF _y , because otherwise, a signal of finite duration may not pass through filter 7 (8). In addition, as was shown earlier, the practical choice of ΔF _w is determined by the instability of the signal frequency at the output of multiplier 5.

Все существенные признаки заявленного устройства являются известными также, как и средства их реализации. Пояснения требует лишь регистрирующий блок 12, который выполняется как пороговое устройство по амплитуде и длительности, т. е. сигнал считается принятым, если амплитуда сигнала на выходе полосового фильтра 11 превышает заданный уровень в течение заданного времени. После регистрации принятого сигнала блок 12 выдает в перестраиваемый генератор 3 сигнал окончания регистрации, после чего генератор 3 перестраивается на другую частоту в соответствии с программой перестройки, заложенной в нем. All the essential features of the claimed device are known as well as the means of their implementation. Explanation is required only by the recording unit 12, which is executed as a threshold device in amplitude and duration, i.e., a signal is considered received if the amplitude of the signal at the output of the bandpass filter 11 exceeds a predetermined level for a given time. After registering the received signal, block 12 issues a signal to the registration end to tunable generator 3, after which generator 3 is tuned to a different frequency in accordance with the tuning program incorporated in it.

Claims (1)

Приемник модулированного периодического сигнала, содержащий последовательно соединенные усилители радиочастоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные перемножитель и полосовой усилитель, балансный модулятор, к одному из входов которого подключен перестраиваемый генератор, а также гетеродин и регистрирующий блок, отличающийся тем, что между выходом усилителя промежуточной частоты и каждым входом перемножителя включен соответствующий полосовой фильтр, между выходом полосового усилителя и входом регистрирующего блока, выход которого подключен к входу управления частотой перестраиваемого генератора, включен дополнительный полосовой фильтр, смеситель выполнен в виде дополнительного перемножителя, один из входов которого подключен к выходу балансного модулятора, к другому входу которого подключен гетеродин. A modulated periodic signal receiver comprising serially connected radio frequency amplifiers, a mixer and an intermediate frequency amplifier, a serially connected multiplier and a band amplifier, a balanced modulator, to one of whose inputs a tunable generator is connected, as well as a local oscillator and a recording unit, characterized in that between the amplifier output intermediate frequency and each input of the multiplier includes a corresponding bandpass filter between the output of the bandpass amplifier and the input egistriruyuschego unit, an output of which is connected to the frequency control input of the tunable oscillator, included a further bandpass filter, a mixer configured as an additional multiplier, one input of which is connected to the output of the balanced modulator, to the other input of which is connected a local oscillator.

Images