ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ОДНОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области приема сигналов в диапазоне СВЧ и может быть использовано в спутниковой, радиорелейной связи, в радиолокации и др. Цель - исключение внутренних шумов СВЧ приемника, что позволяет увеличить дальность связи или надежность приема. Для этого в приемное устройство однополосных сигналов СВЧ диапазона, состоящее из последовательно включенных антенны фидера, коммутатора, входного устройства, УРЧ, первого преобразователя частоты с гетеродином, первого УПЧ, второго преобразователя частоты с гетеродином, второго УПЧ, когерентного детектора с гетеродином, УНЧ, а также второго коммутатора и генератора коммутирующих импульсов, подключенного к второму входу первого коммутатора непосредственно и к второму входу второго коммутатора - через фазоинвертор на 180°, введены коммутатор, УНЧ, два ФНЧ, линия задержки, сумматор, адаптивный фильтр, фазоинвертор на 180° и изменены связи коммутаторов и УНЧ, причем выход когерентного детектора соединен с одним входом сумматора через последовательно включенные введенный коммутатор, УНЧ, первый ФНЧ, линию задержки и с вторым его входом - через последовательно включенные второй коммутатор, введенный УНЧ, второй ФНЧ, адаптивный фильтр, фазоинвертор, второй вход введенного коммутатора соединен с выходом генератора коммутирующих импульсов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приемное устройство однополосных сигналов СВЧ диапазона, состоящее из последовательно включенных антенны, фидера, коммутатора, ВУ, УРЧ, первого преобразователя частоты с гетеродином, первого УПЧ, второго преобразователя частоты с гетеродином, второго УПЧ, когерентного детектора с гетеродином, УНЧ, а также второго коммутатора и генератора коммутирующих импульсов, подключенного ко второму входу первого коммутатора непосредственно и ко второму входу второго коммутатора через фазоинвертор на 180^o, отличающееся тем, что в него введены коммутатор, УНЧ, два ФНЧ, линия задержки, сумматор, адаптивный фильтр, фазоинвертор на 180^o и изменены связи коммутаторов и УНЧ, причем, выход когерентного детектора соединен с одним входом сумматора через последовательно включенные введенный коммутатор, УНЧ, первый ФНЧ, линию задержки и со вторым его входом через последовательно включенные второй коммутатор, введенный УНЧ, второй ФНЧ, адаптивный фильтр, фазоинвертор; выход сумматора, являющийся выходом приемного устройства, соединен со вторым входом адаптивного фильтра; второй вход введенного коммутатора соединен с выходом генератора коммутирующих импульсов непосредственно.

Изобретение относится к области радиоприемных устройств с подавлением внутренних шумов.

Известны приемники с подавлением внутренних шумов,описанные, например,в источниках:
1. А.с. (СССР) 376869 от 25.07.71.МКИ Н 03 F 3/34 -прототип.

2. Проектирование радиоприемных устройств/Под ред.А.П.Сиверса. -М. Советское радио,1976 аналог.

3. Теория передачи сообщений. Т. 2. Системы радиосвязи. Перевод с нем. под ред. В.В.Маркова. -М. Связь. 1973. С.333-367.-аналог.

По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип.

Прототип состоит из усилителя постоянного тока /УПТ/, двух коммутаторов, генератора коммутирующих импульсов, запоминающего устройства, вычитающего устройства, причем, к одному входу вычитающего устройства подключен выход УПТ с первым коммутатором на его входе, а второй его вход соединен с первым через второй коммутатор и запоминающее устройство. Ко вторым входам коммутаторов подключен генератор управляющих /коммутирующих/ импульсов. Коммутаторы работают попеременно: первый-открыт, второй-закрыт и наоборот. Когда первый ключ /коммутатор/ закрыт,то с выхода УПТ идет только сигнал дрейфа нуля, который запоминается в запоминающем устройстве и поступает на второй вход вычитающего устройства /диф.усилителя/. Когда первый ключ открыт, то с выхода УПТ на первый вход вычитающего устройства поступает сигнал+ дрейф нуля, из которых вычитается дрейф нуля,имеющийся на втором входе вычитающего устройства.

Основным недостатком прототипа является низкий диапазон рабочих частот, т. к. в качестве запоминающего устройства используется конденсатор.На переменном токе дрейф нуля исключается разделительными конденсаторами, что можно сделать и в прототипе,т.к. на входе УПТ стоит коммутатор. В диапазоне сверх высоких частот /СВЧ/ аналогом дрейфа нуля являются внутренние шумы приемника, которые определяют помехоустойчивость связи, т.к. внешние в этом диапазоне частот отсутствуют. Уровень входного сигнала в СВЧ приемниках, например в спутниковой связи, достигает 10 20 Вт и поэтому внутренние шумы приемника должны быть меньше этого уровня. Для уменьшения внутренних шумов приемника используют квантопарамагнитные, параметрические и др. усилители радиочастоты /УРЧ/, чего не всегда достаточно.

Цель изобретения уменьшение уровня собственных шумов приемника СВЧ сигналов.

Поставленная цель достигается тем,что в приемное устройство СВЧ диапазона, состоящее из последовательно включенных антенны, фидера, коммутатора, вх. у-ва, УРЧ, первого преобразователя с гетеродином, первого УПЧ, второго преобразователя с гетеродином, второго УПЧ, когерентного детектора с гетеродином, УНЧ, а также другого коммутатора, соединенного с генератом управляющих импульсов через фазоинвертор общего для обоих коммутаторов, введены один коммутатор /ключ/, УНЧ, 2 интерполирующих фильтра, линия задержки, сумматор, адаптивный фильтр, один фазоинвертор и изменены связи ключей и УНЧ прототипа, причем, первый ключ включен между вх. у-вом и фидером, выход когерентного детектора соединен с одним входом сумматора через последовательно включенные введенный ключ, УНЧ, первый ФНЧ, линию задержки, и со вторым его входом через последовательно включенные второй ключ, введенный УНЧ, второй ФНЧ, адаптивный фильтр, фазоинвертор; выход сумматора является выходом приемного устройства и соединен со вторым входом адаптивного фильтра; выход автогенератора коммутирующих сигналов соединен со вторыми входами первых двух ключей непосредственно и со вторым входом третьего ключа через второй фазоинвертор.

Существенным отличием изобретения является совокупность введенных элементов и связей, т.к.только они позволяют исключить собственные шумы приемника СВЧ диапазона, т.е. достичь поставленной цели. Именно в заявленном устройстве собственные шумы подавляются адаптивно в аналоговой форме, а не в дискретной.

При проведении патентных исследований и сравнении признаков заявленного устройства с известными техническими решениями сходных и эквивалентных признаков не обнаружено, как, например, с аналогами первого и второго источников. Следовательно, предложение соответствует критерею "существенные отличия", а также обладает новизной.

На рис. 1 представлена структурно-электрическая схема заявленного приемного устройства СВЧ диапазона,состоящего из антенны 1, электронных ключей 4, 6, 8, фазоинверторов 3, 20, фидера 2, генератора коммутирующих сигналов 5, входного устройства ВУ 7, УНЧ 9, 10, ФНЧ 12, 13, линии задержки 16, адаптивного фильтра 17, сумматора 19, УРЧ 11, преобразователей частоты 14, 21, гетеродинов 15, 22, 25, УПЧ 18, 23, когерентного детектора 24. Введенные элементы обведены пунктирной линией. Антенна 1 соединена с первым входом сумматора 19 через последовательно включенные блоки 2, 4, 7, 11, 14, 18, 21, 23, 24, 8, 9, 12, 16; выход блока 24 соединен со вторым входом сумматора 19 через последовательно включенные блоки 6, 10, 13, 17, 20. Выход генератора 5 соединен со вторым входом ключей 4, 8 непосредственно, а со вторым входом ключа 6 через фазоинвертом 3. Выход блока 15 подключен ко второму входу блока 14, а выход блока 22 ко второму входу блока 21; выход блока 25 ко второму входу блока 14. Выход блока 19 соединен со вторым входом блока 17.

Работа схемы происходит следующим образом.

Входной сигнал из антенны 1 поступает на один вход сумматора 19 через последовательно включенные фидер 2, ключ 4, входное устройство 7, УРЧ 11, первый преобразователь частоты 14, первый УПЧ 18, второй преобразователь частоты 21, второй УПЧ 23, когерентный детектор 24, ключ 8, УНЧ 9, ФНЧ 12, линию задержки 16. С выхода блока 24 сигнал поступает также и на второй вход сумматора 19 через последовательно включенные ключ 6, УНЧ 10, ФНЧ 13, адаптивный фильтр 17, фазоинвертор 20. Коммутирующий сигнал прямоугольной формы с автогенератора 5 подается на вторые входы ключей 4, 8 непосредственно, а на второй вход ключа 6 через фазоинвертор 3. При поступлении импульса с генератора 5 ключи 4, 8 закрываются, а ключ 6 остается открытым, поскольку на его вход при этом подается ноль. В таком состоянии с выхода блока 24 поступают только продетектированные внутренние шумы проемника на выход ключа 6. На выходе ключа 8 шум отсутствует, поскольку он закрыт. Когда с генератора 5 поступит ноль, то ключи 4, 8 откроются, а ключ 6 закроется. В этом случае с блока 24 будут поступать продетектированный сигнал + шум. т.к. генератор 5 работает в автоколебательном режиме, то будет иметь место дискретизация внутреннего шума и сигнал + шума. Дискретизация выполняется согласно теореме Котельникова, т. е. с частотой коммутирующих импульсов F≥, где F_c-максимальная частота спектра модулирующего сигнала, а частота среза ФНЧ равна F_c. Поэтому в ФНЧ происходит восстановление /интерполяция/ непрерывного шума и сигнал + шума из дискретных значений /выборок/. Так решается проблемная задача получение опорного шумового колебания в заявленном устройстве. На входы сумматора 19 поступают непрерывные сигнал + шум и шум, а не дискретные, как в прототипе,почему отпала необходимость в запоминающем устройстве. Линия задержки 16 устраняет временной сдвиг сигналов между собой на входах блока 19. Фазоинвертор 20 обеспечивает вычитание U_m(t) из U_ст(t) U₁₉(t) U₁₆(t) U₂₀(t). Блоки 17, 19, 20 образуют адаптивный компенсатор шумов, который минимизирует среднеквадратичное отклонение /СКО/ сигнала от его истинного значения. Это достигается путем автоматического подбора амплитуды и фазы адаптивного фильтра 17 с помощью выходного сигнала сумматора 19. Согласно журнала ТИИЭР, 1975, т.63, N 12.-С.69-99, подавление шумов в адаптивных компенсаторах составляет до 30 дБ. Отметим, что приемник однополосных сигналов линейный. В нем не имеет место эффект подавления слабого сигнала сильным, т.е отношение сигнал-шум не меняется.

Технико-экономическим эффектом изобретения является уменьшение внутренних шумов приемного устройства СВЧ диапазона до 30 дБ, что позволяет соответственно увеличить дальность связи.