Sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. Inmunidad al ruido de los sistemas de comunicación con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. Un método para recibir señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación y un dispositivo para su implementación.

También en currículum escolar Existe una disposición según la cual cualquier movimiento de un cuerpo sólo puede registrarse en relación con otro cuerpo. Esta posición se denomina “relatividad del movimiento”. De las imágenes de los libros de texto se desprende claramente que para alguien que está parado en la orilla del río, un barco que pasa flotando depende de su velocidad y de la velocidad de la corriente del río. Después de este consideración detallada Queda claro que la relatividad del movimiento nos rodea en todos los aspectos de nuestras vidas. La velocidad de un objeto es una cantidad relativa, pero su derivada, la aceleración, también lo es. La importancia de esta conclusión radica en el hecho de que es la aceleración la que está incluida en la fórmula de la segunda ley de Newton (la ley fundamental de la mecánica). Según esta ley, cualquier fuerza que actúa sobre un cuerpo le proporciona una aceleración proporcional a ella. La relatividad del movimiento nos obliga a preguntarnos pregunta adicional: ¿en relación con qué cuerpo se da la aceleración?

Esta ley no contiene ninguna explicación al respecto, pero mediante simples deducciones lógicas se puede llegar a la conclusión de que dado que la fuerza es una medida de la influencia de un cuerpo (1) sobre otro (2), entonces esta misma fuerza imparte aceleración a el cuerpo (2) en relación con el cuerpo (1), y no solo una aceleración abstracta.

La relatividad del movimiento es la dependencia de un determinado cuerpo, una determinada trayectoria, velocidad y movimiento de los sistemas de referencia seleccionados. Desde el punto de vista cinemático, todos los sistemas de referencia utilizados son iguales, pero al mismo tiempo todas las características cinemáticas de este movimiento (trayectoria, velocidad, desplazamiento) son diferentes en ellos. Se denominan relativas a todas las cantidades que dependen del sistema de referencia elegido con el que se medirán.

La relatividad del movimiento, que es bastante difícil de definir sin una consideración detallada de otros conceptos, requiere precisión. calculo matematico. Podemos hablar de si un cuerpo se está moviendo o no cuando está absolutamente claro en relación con cuál (el cuerpo de referencia) está cambiando su posición. El sistema de referencia es un conjunto de elementos como el cuerpo de referencia, así como los sistemas de coordenadas y sistemas de referencia temporal asociados al mismo. En relación a estos elementos, se considera el movimiento de cualquier cuerpo o Matemáticamente, el movimiento de un objeto (punto) en relación al sistema de referencia elegido se describe mediante ecuaciones que establecen cómo se determinan las coordenadas que determinan la posición del objeto en este sistema. cambio en el tiempo. Las ecuaciones que determinan la relatividad del movimiento se denominan ecuaciones de movimiento.

En la mecánica moderna, cualquier movimiento de un objeto es relativo, por lo que debe considerarse sólo en relación con otro objeto (cuerpo de referencia) o todo el sistema tel. Por ejemplo, no se puede simplemente señalar que la Luna se mueve. La afirmación correcta sería que la Luna se mueve en relación con el Sol, la Tierra y las estrellas.

A menudo, en mecánica, el sistema de referencia no está vinculado al cuerpo, sino a todo un continuo de cuerpos básicos (reales o ficticios) que definen el sistema de coordenadas.

Las películas suelen mostrar movimientos relativos a varios cuerpos. Entonces, por ejemplo, en algunos cuadros se muestra un tren moviéndose contra el fondo de algún paisaje (esto es movimiento en relación con la superficie de la Tierra), y en el siguiente, el compartimento de un vagón con árboles destellando a través de las ventanas (movimiento relativo a un vagón). Todo movimiento o reposo de un cuerpo, que es un caso especial de movimiento, es relativo. Por tanto, a la hora de responder a una sencilla pregunta sobre si un cuerpo se mueve o está en reposo y cómo se mueve, es necesario aclarar en relación con qué objetos se considera su movimiento. La elección de los sistemas de referencia, por regla general, se realiza en función de las condiciones planteadas del problema.

¿Es posible estar quieto y seguir moviéndose? más rápido que un coche¿Fórmula 1? Resulta que es posible. Cualquier movimiento depende de la elección del sistema de referencia, es decir, cualquier movimiento es relativo. El tema de la lección de hoy: “Relatividad del movimiento. La ley de la suma de desplazamientos y velocidades." Aprenderemos cómo elegir un sistema de referencia en un caso determinado y cómo encontrar el desplazamiento y la velocidad de un cuerpo.

El movimiento mecánico es el cambio de posición de un cuerpo en el espacio en relación con otros cuerpos a lo largo del tiempo. La frase clave en esta definición es "en relación con otros órganos". Cada uno de nosotros está inmóvil en relación con cualquier superficie, pero en relación con el Sol, junto con toda la Tierra, realizamos un movimiento orbital a una velocidad de 30 km/s, es decir, el movimiento depende del sistema de referencia.

Un sistema de referencia es un conjunto de sistemas de coordenadas y relojes asociados con el cuerpo respecto del cual se estudia el movimiento. Por ejemplo, al describir los movimientos de los pasajeros dentro de un automóvil, el sistema de referencia puede asociarse con una cafetería en la carretera, o con el interior de un automóvil, o con un automóvil que se mueve en dirección contraria si estamos estimando el tiempo de adelantamiento (Fig. 1). .

Arroz. 1. Selección del sistema de referencia.

¿Qué cantidades físicas y conceptos dependen de la elección del sistema de referencia?

1. Posición o coordenadas del cuerpo.

Consideremos un punto arbitrario. En diferentes sistemas tiene diferentes coordenadas (Fig. 2).

Arroz. 2. Coordenadas de un punto en diferentes sistemas de coordenadas.

2. Trayectoria

Considere la trayectoria de un punto en la hélice de un avión en dos sistemas de referencia: el sistema de referencia asociado con el piloto y el sistema de referencia asociado con el observador en la Tierra. para el piloto Punto dado realizará una rotación circular (Fig. 3).

Arroz. 3. Rotación circular

Mientras que para un observador en la Tierra la trayectoria de este punto será una línea helicoidal (Fig. 4). Evidentemente, la trayectoria depende de la elección del sistema de referencia.

Arroz. 4. Camino helicoidal

Relatividad de la trayectoria. Trayectorias del movimiento corporal en varios sistemas de referencia.

Consideremos cómo cambia la trayectoria del movimiento según la elección del sistema de referencia usando el ejemplo de un problema.

Tarea

¿Cuál será la trayectoria del punto al final de la hélice en diferentes puntos de referencia?

1. En el CO asociado al piloto de la aeronave.

2. En el CO asociado al observador en la Tierra.

Solución:

1. Ni el piloto ni la hélice se mueven con respecto a la aeronave. Para el piloto, la trayectoria del punto le parecerá un círculo (Fig. 5).

Arroz. 5. Trayectoria del punto respecto al piloto.

2. Para un observador en la Tierra, un punto se mueve de dos maneras: girando y avanzando. La trayectoria será helicoidal (Fig. 6).

Arroz. 6. Trayectoria de un punto con respecto a un observador en la Tierra

Respuesta : 1) círculo; 2) hélice.

Usando este problema como ejemplo, estábamos convencidos de que la trayectoria es un concepto relativo.

Como prueba independiente, le sugerimos resolver el siguiente problema:

¿Cuál será la trayectoria de un punto al final de la rueda con respecto al centro de la rueda, si esta rueda se mueve hacia adelante, y con respecto a puntos en el suelo (un observador estacionario)?

3. Movimiento y camino

Consideremos una situación en la que una balsa está flotando y en algún momento un nadador salta de ella e intenta cruzar a la orilla opuesta. El movimiento del nadador con respecto al pescador sentado en la orilla y con respecto a la balsa será diferente (Fig. 7).

El movimiento relativo al suelo se llama absoluto y relativo a un cuerpo en movimiento, relativo. El movimiento de un cuerpo en movimiento (balsa) con respecto a un cuerpo estacionario (pescador) se denomina portátil.

Arroz. 7. Movimiento del nadador

Del ejemplo se deduce que el desplazamiento y la trayectoria son cantidades relativas.

4. Velocidad

Usando el ejemplo anterior, puedes demostrar fácilmente que la velocidad también es una cantidad relativa. Después de todo, la velocidad es la relación entre el movimiento y el tiempo. Nuestro tiempo es el mismo, pero nuestro viaje es diferente. Por tanto, la velocidad será diferente.

La dependencia de las características del movimiento de la elección del sistema de referencia se llama relatividad del movimiento.

En la historia de la humanidad ha habido casos dramáticos asociados precisamente a la elección de un sistema de referencia. La ejecución de Giordano Bruno, la abdicación de Galileo Galilei: todas estas son consecuencias de la lucha entre los partidarios del marco de referencia geocéntrico y el marco de referencia heliocéntrico. A la humanidad le resultó muy difícil acostumbrarse a la idea de que la Tierra no es en absoluto el centro del universo, sino un planeta completamente normal. Y el movimiento puede considerarse no solo relativo a la Tierra, este movimiento será absoluto y relativo al Sol, las estrellas o cualquier otro cuerpo. Describir el movimiento de los cuerpos celestes en un marco de referencia asociado con el Sol es mucho más conveniente y más simple, esto fue demostrado de manera convincente primero por Kepler y luego por Newton, quien, basándose en una consideración del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, Derivó su famosa ley de la gravitación universal.

Si decimos que la trayectoria, el camino, el desplazamiento y la velocidad son relativos, es decir, dependen de la elección del sistema de referencia, entonces no decimos esto del tiempo. En el marco de la mecánica clásica o newtoniana, el tiempo es un valor absoluto, es decir, fluye por igual en todos los sistemas de referencia.

Consideremos cómo encontrar el desplazamiento y la velocidad en un sistema de referencia si los conocemos en otro sistema de referencia.

Consideremos la situación anterior, cuando una balsa está flotando y en algún momento un nadador salta de ella e intenta cruzar a la orilla opuesta.

¿Cómo se relaciona el movimiento de un nadador con respecto a un SO estacionario (asociado con el pescador) con el movimiento de un SO relativamente móvil (asociado con la balsa) (Fig. 8)?

Arroz. 8. Ilustración del problema.

Lo llamamos movimiento en un marco de referencia estacionario. Del triángulo vectorial se deduce que . Pasemos ahora a encontrar la relación entre velocidades. Recordemos que en el marco de la mecánica newtoniana el tiempo es un valor absoluto (el tiempo fluye igual en todos los sistemas de referencia). Esto significa que cada término de la igualdad anterior se puede dividir por el tiempo. Obtenemos:

Esta es la velocidad a la que se mueve un nadador para un pescador;

Ésta es la velocidad del nadador;

Esta es la velocidad de la balsa (la velocidad del río).

Problema sobre la ley de la suma de velocidades.

Consideremos la ley de la suma de velocidades usando un problema de ejemplo.

Tarea

Dos autos se mueven uno hacia el otro: el primer auto a gran velocidad, el segundo a gran velocidad. ¿A qué velocidad se acercan los coches entre sí (Fig. 9)?

Arroz. 9. Ilustración del problema.

Solución

Apliquemos la ley de la suma de velocidades. Para ello, pasemos del CO habitual asociado a la Tierra al CO asociado al primer coche. Por lo tanto, el primer automóvil se detiene y el segundo se mueve hacia él con velocidad (velocidad relativa). ¿A qué velocidad, si el primer automóvil está estacionario, gira la Tierra alrededor del primer automóvil? Gira con velocidad y la velocidad se dirige en la dirección de la velocidad del segundo automóvil ( velocidad portátil). Se suman dos vectores que se dirigen a lo largo de la misma recta. .

Respuesta: .

Límites de aplicabilidad de la ley de la suma de velocidades. La ley de la suma de velocidades en la teoría de la relatividad.

Durante mucho tiempo se creyó que la ley clásica de la suma de velocidades siempre es válida y se aplica a todos los sistemas de referencia. Sin embargo, hace unos años resultó que en algunas situaciones esta ley No funciona. Consideremos este caso usando un problema de ejemplo.

Imagina que estás en un cohete espacial que se mueve a una velocidad de . Y el capitán del cohete espacial enciende la linterna en la dirección del movimiento del cohete (Fig. 10). La velocidad de propagación de la luz en el vacío es. ¿Cuál será la velocidad de la luz para un observador estacionario en la Tierra? ¿Será igual a la suma de las velocidades de la luz y del cohete?

Arroz. 10. Ilustración del problema.

El hecho es que aquí la física se enfrenta a dos conceptos contradictorios. Por un lado, según la electrodinámica de Maxwell, la velocidad máxima es la velocidad de la luz y es igual a . Por otra parte, según la mecánica newtoniana, el tiempo es un valor absoluto. El problema se resolvió cuando Einstein propuso la teoría especial de la relatividad, o más bien sus postulados. Fue el primero en sugerir que el tiempo no es absoluto. Es decir, en algún lugar fluye más rápido y en algún lugar más lento. Por supuesto, en nuestro mundo no notamos bajas velocidades. este efecto. Para sentir esta diferencia, necesitamos movernos a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. A partir de las conclusiones de Einstein, se obtuvo la ley de la suma de velocidades en la teoría especial de la relatividad. Se parece a esto:

Ésta es la velocidad relativa a un CO estacionario;

Ésta es la velocidad del CO relativamente móvil;

Esta es la velocidad del CO en movimiento en relación con el CO estacionario.

Si sustituimos los valores de nuestro problema, encontramos que la velocidad de la luz para un observador estacionario en la Tierra será .

La controversia ha sido resuelta. También puede asegurarse de que si las velocidades son muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, entonces la fórmula de la teoría de la relatividad se convierte en la fórmula clásica para sumar velocidades.

En la mayoría de los casos utilizaremos la ley clásica.

Hoy descubrimos que el movimiento depende del sistema de referencia, que velocidad, trayectoria, movimiento y trayectoria son conceptos relativos. Y el tiempo, en el marco de la mecánica clásica, es un concepto absoluto. Aprendimos a aplicar los conocimientos adquiridos analizando algunos ejemplos típicos.

Bibliografía

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2. Portal de Internet Nado5.ru ().
3. Portal de Internet Fizika.ayp.ru ().

Tarea

1. Defina la relatividad del movimiento.
2. ¿Qué cantidades físicas dependen de la elección del sistema de referencia?

El desarrollo intensivo del método HFPR y su uso con fines militares comenzó en 1941, cuando la actriz de cine austriaca que emigró a los EE. UU. H. Lamar y el compositor estadounidense D. Antal solicitaron una patente para un dispositivo para el control por radio resistente al ruido de un torpedo antibuque. En el dispositivo propuesto, la corrección del movimiento del torpedo se realizaba desde el avión transmitiendo señales desde un convertidor de frecuencia y almacenando la señal de referencia. La sincronización de las frecuencias transmitidas y recibidas se logró mediante dos tambores, uno de los cuales estaba colocado en el torpedo y el segundo en el avión, sobre los cuales estaba enrollada una cinta de papel con ranuras idénticas encriptadas con un código.

Con el método de salto de frecuencia, la expansión del espectro se garantiza cambiando abruptamente la frecuencia portadora en el rango asignado para el funcionamiento del CRS. Bajo cambio abrupto Por frecuencia debe entenderse la sintonización periódica de una o varias frecuencias utilizadas para transmitir señales. Las señales de frecuencia de frecuencia se pueden considerar como una secuencia en el caso general de pulsos de radio modulados, cuyas frecuencias portadoras están sintonizadas en el rango. El número de frecuencias sintonizables y el orden de su alternancia están determinados por códigos pseudoaleatorios.

Un requisito previo para el uso de señales con frecuencia de salto es el determinismo. secuencia pseudoaleatoria pulsos de radio, más precisamente sus frecuencias portadoras y posición temporal, lo que permite que el lado receptor del SRS garantice la sincronización de frecuencia y tiempo de las señales. Para el bloqueador, se desconoce la ley para sintonizar la frecuencia portadora en el SRS con convertidor de frecuencia, lo que excluye la posibilidad de crear formas efectivas supresión. El principio fundamental de pseudoaleatoriedad de las señales impide que el sistema REP logre un impacto efectivo en el SRS con PDFR interferencia organizada y obliga al sistema de transmisión electrónica con potencia de transmisión limitada a distribuir la densidad de potencia espectral de la interferencia en consecuencia rango de frecuencia SRS.

La sintonización (salto) de la frecuencia portadora puede ocurrir en una banda de frecuencia que incluye varios canales de frecuencia. Cada canal puede considerarse como una región espectral con una frecuencia central, cuyo valor es una de las posibles frecuencias portadoras en el rango seleccionado. Los canales pueden ser adyacentes (contiguos) o estar separados entre sí por regiones espectrales no utilizadas. Este método de formación de señales con salto de frecuencia permite, si es necesario, excluir del conjunto completo de canales de frecuencia aquellos canales que están ocupados por fuertes interferencias o en los que se produce un desvanecimiento estable. Este proceso se denomina convencionalmente formación de “inmersiones espectrales” [8]. Es bastante obvio que la creación de espacios espectrales conduce a una disminución en el número de canales de frecuencia operativos del SRS.

El método HFPR se utiliza ampliamente en SRS móviles y en casos donde se requiere energía. señal transmitida dispersarse en la banda de frecuencia más amplia posible. El ancho de la banda de frecuencia ocupada no tiene limitaciones fundamentales desde el punto de vista de los parámetros del SRS desarrollado.

El intervalo de tiempo entre cambios de frecuencia se denomina duración del elemento de frecuencia (o período) y caracteriza el tiempo de funcionamiento a una frecuencia.

Dependiendo de la relación del tiempo de funcionamiento a una frecuencia y la duración de los símbolos de información, el convertidor de frecuencia se puede clasificar en: intersímbolo, por símbolo e intrasímbolo (en el caso particular de FM binaria y sin codificación, en entre bits, bit a bit e intrabit).

Con el salto de frecuencia entre símbolos, n símbolos de información, , se transmiten a la misma frecuencia, mientras que . Con el salto de frecuencia símbolo por símbolo, cada símbolo se transmite a su propia frecuencia operativa, la duración del salto de frecuencia es igual a la duración del símbolo. En el caso del salto de frecuencia dentro de un símbolo, la expansión del espectro se logra dividiendo los símbolos en elementos de frecuencia independientes (subsímbolos), cada uno de los cuales se transmite a su vez en su propia frecuencia de acuerdo con un ancho de banda determinado, mientras que, donde está el número de saltos de frecuencia de funcionamiento dentro de un símbolo (nivel de diversidad) .

La envolvente del elemento de frecuencia (salto de frecuencia), debido a las características específicas de su formación, no es constante y consta de varios componentes de cierta duración. En la Fig. La Figura 1.5 muestra la envolvente y los intervalos de tiempo de los componentes individuales del elemento de frecuencia con frecuencia entre símbolos.

Teniendo en cuenta , la Fig. 1.5 indica: – el intervalo de tiempo durante el cual el sintetizador de frecuencia no produce tensión (tiempo “muerto”); - intervalos de tiempo para la subida y bajada de los frentes del elemento de frecuencia, respectivamente; - el intervalo de tiempo durante el cual el elemento de frecuencia tiene toda su amplitud y se transmiten la información y los símbolos de código (tiempo "activo"); Tiempo Total llamado intervalo de conmutación.

Teniendo en cuenta las notaciones introducidas, la duración del salto de frecuencia es . Tenga en cuenta que se utiliza un circuito buffer para almacenar información y codificar símbolos durante el intervalo de conmutación. Los contenidos disponibles en el circuito buffer se recuperan y transmiten en un intervalo de tiempo.

Existen conexiones bien definidas entre la velocidad de transmisión de datos requerida desde la fuente de información y los intervalos de tiempo del elemento de frecuencia. Entonces, si es la velocidad de transferencia de datos requerida, entonces la cantidad de símbolos que deben transmitirse durante la duración del elemento de frecuencia será igual a . Ahora el intervalo de tiempo activo se puede representar como:

donde es la duración del símbolo transmitido en el intervalo de tiempo.

Usando las expresiones dadas para y , obtenemos

De la última igualdad se deduce: 1) lo cual es bastante obvio a partir de las definiciones de los intervalos de tiempo del elemento de frecuencia; 2) tiempo de conmutación ( ) no se puede reducir arbitrariamente por varias razones, por ejemplo: debido al "timbre" en la salida del filtro de frecuencia intermedia del receptor; debido al aumento de la interferencia de los canales de frecuencia vecinos del receptor, etc. Además, las limitaciones graves en los tiempos de subida y bajada suelen estar asociadas con superposiciones espectrales de elementos de frecuencia de diferentes SRS ubicados en un área determinada. Para eliminar el alias espectral, se requiere, como se indica en,

donde es un valor constante que normalmente se encuentra dentro de ; este valor determina el ancho espectral del elemento de frecuencia.

En general, teniendo en cuenta los componentes del elemento de frecuencia de la señal, la velocidad de sintonización de frecuencia durante el salto de frecuencia entre símbolos está relacionada con la velocidad de transmisión de datos y la velocidad de transmisión de símbolos por la desigualdad

.

En el caso ideal, cuando se puede despreciar la influencia de la interferencia mutua o el solapamiento espectral, las velocidades y están relacionadas por la relación simple

Por tanto, la velocidad de conmutación de los elementos de frecuencia es función de la velocidad de transmisión de datos desde la fuente de información.

Comparar diferentes SRS con PPFC como uno de características distintivas Se utiliza la tasa de saltos de frecuencia por unidad de tiempo. En base a esta característica, se distinguen los SRS con velocidades de sintonización de elementos de frecuencia lenta, media y rápida. Dado que esta velocidad no está estandarizada, la sintonización se considera convencionalmente lenta a 100-300 saltos por segundo (s/s), y a 1000 s/s o más, se produce una sintonización rápida; La velocidad de salto de frecuencia entre estos dos valores se considera media. Aunque la velocidad de salto de frecuencia se utiliza al comparar SRS, tiene un significado indirecto. El parámetro más importante de cualquier SRS con convertidor de frecuencia desde el punto de vista de la inmunidad al ruido es el tiempo de funcionamiento real a una frecuencia. Este parámetro caracteriza la capacidad del SRS con PDFR para "escapar" de la interferencia REM.

La Fig. 1.6, a-d muestra fragmentos de la matriz tiempo-frecuencia (FTM) de señales: con salto de frecuencia interbit y FM binaria (Fig. 1.6, a); con salto de frecuencia basado en bits y FM binario no aleatorio, en el que los canales de símbolos 1 y 0 se tocan en el eje de frecuencia (canales adyacentes) (Fig. 1.6, b); con salto de bits y FM binaria aleatoria, cuando los canales de los símbolos 1 y 0 no se tocan (canales no adyacentes) y se seleccionan independientemente entre sí en toda la banda de frecuencia (Fig. 1.6, c); con salto de frecuencia intrabit y FM binaria no aleatoria (Fig. 1.6, d).

Un cuadrado con líneas horizontales indica el canal principal (canal de transmisión), a través del cual se transmiten los elementos del mensaje a intervalos apropiados, y un cuadrado con líneas inclinadas – canal adicional, en el que los elementos del mensaje están ausentes durante los mismos períodos de tiempo; Fs - ancho de banda de un canal de frecuencia; - número de canales de frecuencia.

En los sistemas de comunicación por radio con salto de frecuencia se puede utilizar un procesamiento de señales tanto coherente como incoherente. El principal tipo de modulación de información al transmitir datos a SRS con saltos de frecuencia lentos y, especialmente, rápidos es la FM incoherente, en particular la FM binaria. En SRS con salto de frecuencia lento también se utilizan otros tipos de modulación, por ejemplo: PM binaria; FM en cuadratura; FM relativa (RPM); Manipulación con mínimo cambio de fase.

Para garantizar la independencia estadística de los errores en SRS con salto de frecuencia, al recibir símbolos, en el lado transmisor se realiza el llamado entrelazado, en el que cada símbolo de la palabra clave se transmite a través de un canal de frecuencia separado. Por lo tanto, el entrelazado convierte la señal en el dominio del tiempo en una forma sin estructura, lo que dificulta la creación de una interferencia óptima. Para restaurar el orden original de los símbolos en el lado receptor, se requiere una operación de desentrelazado de símbolos. El uso de entrelazado y desentrelazado de símbolos en SRS con sintonización de frecuencia tanto lenta como rápida permite corregir ráfagas de errores causadas por ruido impulsivo en ciertas secciones del rango de frecuencia del SRS.

Titulares de la patente RU 2280326:

La invención se refiere a la ingeniería de radio y se puede utilizar en sistemas de comunicación por radio con sintonización pseudoaleatoria. frecuencia de operación(HFR) y en sistemas de monitorización de sistemas de comunicación por radio con HFR. Resultado técnico: asegurar la posibilidad de recibir y demodular una señal en condiciones de incertidumbre a priori del programa para la sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. El dispositivo que implementa el método propuesto contiene el primer (1) y segundo (3) filtro pasa banda, el primer (2) y segundo (16) multiplicador, el demodulador (4), el primero (5), el segundo (7), la tercera (8) y cuarta (9) líneas de retardo, sintetizador de frecuencia sintonizable (6), primer (10), segundo (11), tercer (12) y cuarto (13) analizadores de espectro, primero (14) y segundo (15). ) restadores, comparador (17) y dispositivo (18) de búsqueda del componente máximo que ha superado el umbral. 2 n.p. mosca, 8 enfermos.

El método y el dispositivo propuestos pertenecen al campo de la ingeniería radioeléctrica y pueden encontrar aplicación en sistemas de comunicación por radio con salto de frecuencia pseudoaleatorio (PRFC) y en sistemas de monitorización para sistemas de comunicación por radio con FRFC.

Métodos y dispositivos conocidos para recibir señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa (certificado auténtico de la URSS No. 403084, 1291984, 1381721, 1742741, 1760471; patentes de RF No. 2161863, 2215370, 2219656; patentes de EE. UU. No. 5077538, 53790 46; patentes WO nº 96/10309, 96/19877. "Radioelectrónica extranjera", 1979, págs. 42-51; ; Borisov V.I., etc. Inmunidad al ruido de los sistemas de comunicación por radio con expansión del espectro de señales mediante el método de sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación - M.: Radio and Communications, 2000, p.24, Fig. 1.7, b. y otros).

De métodos conocidos El más cercano al método propuesto es un método para recibir señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa, implementado en el dispositivo descrito en la monografía de V.I Borisov et al. señales mediante el método de sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento” - M.: Radio y comunicación, 2000, p. 24, Fig. 1.7, b, elegido como base.

El diagrama de bloques del dispositivo en el que se implementa el método prototipo se presenta en la Fig. 1, donde se introducen las siguientes notaciones:

1, 3 - filtros de paso de banda primero y segundo;

2 - multiplicador (mezclador);

4 - demodulador;

5 - generador de código pseudoaleatorio;

6 - sintetizador de frecuencia sintonizable.

El dispositivo prototipo contiene un primer filtro de paso de banda 1 conectado en serie, cuya entrada de señal es la entrada del dispositivo, un multiplicador 2, un segundo filtro de paso de banda 3 y un demodulador 4, cuya salida es la salida del dispositivo. así como un generador de códigos pseudoaleatorios 5, cuyas n salidas están conectadas a n entradas de control del sintetizador de frecuencia sintonizable 6, cuya salida está conectada a la segunda entrada de referencia del multiplicador 2.

El dispositivo que implementa el método básico funciona de la siguiente manera.

La entrada del dispositivo recibe una mezcla de entrada que contiene una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, que es una secuencia de N pulsos de radio de duración τ 0, modulados por información, cuyas frecuencias portadoras cambian de acuerdo con un pseudoaleatorio determinado. código (programa de sintonización pseudoaleatoria), así como interferencias de banda estrecha, cuyas frecuencias coinciden con las frecuencias de la señal.

La mezcla de entrada se suministra a la entrada del bloque 1, donde se filtra en la banda de frecuencia ocupada por una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. Desde la salida del bloque 1, la mezcla de entradas se suministra a la entrada del bloque 2, cuya segunda entrada de referencia recibe una señal de referencia con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento, generada por el bloque 6, cuyo control n entradas se suministran con un código pseudoaleatorio de las n salidas del bloque 5, que determina la ley de sintonización de frecuencia del bloque 6. Como resultado de multiplicar la señal de entrada con una señal de referencia síncrona con ella, la señal de entrada se convoluciona con un código pseudoaleatorio de las n salidas del bloque 5, que determina la ley de sintonización de frecuencia del bloque 6. sintonización aleatoria de la frecuencia de funcionamiento a una frecuencia intermedia, que se filtra por el bloque 3 en la banda de paso ΔF, se adapta a la duración τ 0 y se demodula en el bloque 4, desde cuya salida se alimenta a la salida del dispositivo.

Las interferencias de banda estrecha, debidas a la multiplicación por una señal de referencia sintonizable en frecuencia, se convierten a la salida del bloque 2 en impulsos de radio de duración τ 0, que pueden diferir de los impulsos de radio de la señal útil sólo en amplitud. Los impulsos de radio generados en el bloque 2 son filtrados por el bloque 3 y demodulados por el bloque 4, y su influencia se reduce a la distorsión de la información recibida.

El método básico, implementado en el dispositivo presentado en la Fig. 1, se basa en filtrar la mezcla de entrada que contiene una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación e interferencia en la banda de frecuencia ΔF, igual a la banda de frecuencia ocupada por la señal. con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, seguido de filtrado del resultado de la multiplicación en la banda de frecuencia ΔF(ΔF≪Δƒ), consistente con el ancho del espectro de la modulación de información intrapulso de la señal en cada una de sus N frecuencias y su demodulación.

El método básico consta de la siguiente secuencia de acciones sobre la mezcla de entrada.

La mezcla de entrada contiene una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa, que es una secuencia de N pulsos de radio de duración τ 0, cuyas frecuencias portadoras varían según un programa (código) pseudoaleatorio, y se filtran las interferencias. en la banda de frecuencia Δƒ ocupada por la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. El resultado del filtrado se multiplica por una oscilación de referencia síncrona, que es una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento, cuya frecuencia ƒ op difiere de la frecuencia de la señal de entrada ƒ de a valor constanteƒ pr, igual a la frecuencia intermedia:

El resultado de la multiplicación, que es una convolución de la señal de entrada con una sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa a una frecuencia intermedia igual a ƒ pr, se filtra en la banda de frecuencia ΔF, consistente con el ancho del espectro de la información intrapulso. modulación. En este caso, las interferencias en frecuencias diferentes de ƒ c no caen en la banda de paso del segundo filtro de paso de banda y no pasan al demodulador. La señal filtrada de paso de banda en la frecuencia intermedia se demodula.

Sin embargo, el método básico no proporciona la capacidad de recibir y demodular una señal en condiciones de incertidumbre a priori en el programa para la sintonización pseudoaleatoria de su frecuencia operativa.

El objetivo técnico de la invención es brindar la posibilidad de recibir y demodular una señal en condiciones de incertidumbre a priori del programa para la sintonización pseudoaleatoria de su frecuencia de operación.

El problema se resuelve porque según el método de recepción de señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento, basado en el filtrado de la mezcla de entrada en la banda de frecuencia Δƒ ocupada por la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento, multiplicar el resultado del filtrado con una señal de referencia síncrona, seguido de filtrar el resultado de la multiplicación en la banda de frecuencia ΔF, consistente con la duración de la emisión de la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa τ0 en cada una de las N frecuencias de sintonización, y su demodulación, se selecciona un intervalo de tiempo de medición τ AC; el resultado del filtrado de la mezcla de entrada en la banda de frecuencia Δƒ se retrasa secuencialmente por intervalos de tiempo τ AC τ 0 -τ AC y τ AC, formando así cuatro intervalos de medición, cada uno con una duración de τ AC, determine los espectros deslizantes de amplitud S 1 (ƒ), S 2 (ƒ), S 3 (ƒ) y S 4 (ƒ) respectivamente y las diferencias de amplitud en los intervalos de medición de los espectros deslizantes S 21 (ƒ) =S 2 (ƒ)-S 1 (ƒ) y S 34 (ƒ)=S 3 (ƒ)-S 4 (ƒ), multiplicar las diferencias resultantes entre los espectros deslizantes de amplitud

S 2134 (ƒ)=S 21 (ƒ)×S 34 (ƒ),

la función espectral resultante S 2134 (ƒ) se compara con el nivel umbral S POR, que se selecciona de tal manera que se evite su superación debido a fluctuaciones únicamente de los componentes de ruido de la función espectral S 2134 (ƒ), si la Se excede el nivel umbral S POR, se decide que la frecuencia del componente espectral de la función espectral S 2134 (ƒ), que ha excedido el umbral S POR, es igual a la frecuencia portadora del pulso de señal recibido ƒ c , el valor resultante de la frecuencia portadora ƒ c del pulso de señal actual se utiliza para generar una señal de referencia con frecuencia ƒ op =ƒ c -ƒ pr, y el resultado de filtrar la mezcla de entrada en la banda de frecuencia Δƒ antes de multiplicarla por a La señal de referencia síncrona se retrasa en el tiempo en la cantidad

τ 3 =τ 0 +τ CA +τ 2134,

donde S 2134 (f) es el tiempo dedicado a la formación y procesamiento de la función espectral S 2134 (f).

El problema se resuelve por el hecho de que un dispositivo para recibir señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, que contiene un primer filtro de paso de banda, cuya entrada es la entrada del dispositivo, un sintetizador de frecuencia sintonizable conectado en serie, un primer multiplicador, un segundo filtro de paso de banda y un demodulador, cuya salida es la salida del dispositivo, está equipado con cuatro líneas de retardo, cuatro analizadores de espectro, dos restadores, un segundo multiplicador, un comparador y un dispositivo de búsqueda de el componente espectral máximo que excede el umbral, en donde la salida del primer filtro de paso de banda está conectada a través de la primera línea de retardo a la segunda entrada del primer multiplicador, y una segunda línea de retardo está conectada en serie a la salida del primer filtro de paso de banda, un segundo analizador de espectro, un primer restador, cuya segunda entrada, a través del primer analizador de espectro, está conectada a la salida del primer filtro de paso de banda, un segundo multiplicador, un comparador y un dispositivo para buscar la componente espectral máxima que excede el umbral, cuya salida está conectada a la entrada de control de un sintetizador de frecuencia sintonizable, a la salida de la segunda línea los retardos están conectados en serie con una tercera línea de retardo, una cuarta línea de retardo, un cuarto analizador de espectro y un segundo restador, cuya segunda entrada está conectada a través del tercer analizador de espectro a la salida de la tercera línea de retardo, y la salida está conectada a la segunda entrada del segundo multiplicador.

Debido al hecho de que a medida que aumenta la duración del intervalo de medición τ AC, aumenta la precisión de la medición de la frecuencia portadora y disminuye la calidad de la selección de los pulsos de entrada por duración, el valor de τ AC se selecciona de tal manera que garantice una compromiso entre los parámetros indicados.

El valor de τ AC se selecciona, por un lado, en función de la precisión requerida para estimar la frecuencia portadora de los pulsos de señal del convertidor de frecuencia debido al hecho de que la duración del intervalo de medición es proporcional a la precisión de la medición de frecuencia realizada, y por otro lado, basado en la calidad requerida de selección de señales de pulso de entrada por duración debido a que cuanto mayor es la calidad de selección, más corto es el intervalo de análisis.

Por espectro de amplitud actual de la mezcla de entrada se entiende el espectro de amplitud formado en el momento actual t TEK a partir de un fragmento de la mezcla de entrada en el intervalo de t TEK -τ AC a t TEK.

Como analizadores de espectro que forman un espectro de amplitud móvil de la mezcla de entrada en el intervalo de análisis τ AC, se pueden utilizar dispositivos que incluyan un convertidor analógico-digital conectado en serie y una calculadora de transformada rápida de Fourier en el intervalo τ AC. En este caso, las operaciones de calcular las diferencias en los espectros de amplitud, calcular el producto de las diferencias resultantes, comparar con el nivel de umbral y seleccionar el componente espectral máximo que excedió el umbral se pueden implementar utilizando dispositivos aritmético-lógicos.

El diagrama de bloques del dispositivo que implementa el método propuesto se muestra en la Fig.2. Los diagramas de tiempo y frecuencia que explican el principio de funcionamiento del dispositivo se muestran en las Figs. 3, 4, 5, 6, 7 y 8.

El dispositivo contiene un primer filtro de paso de banda 1 conectado secuencialmente, cuya entrada es la entrada del dispositivo, una primera línea de retardo 5, un primer multiplicador 2, un segundo filtro de paso de banda 3 y un demodulador 4, cuya salida es la salida. del dispositivo. Una segunda línea de retardo 7, un segundo analizador de espectro 11, un primer restador 14, cuya segunda entrada está conectada a través del primer analizador de espectro 10 a la salida del filtro de paso de banda 1, un segundo multiplicador 16, un comparador 17, un dispositivo 18 para buscar el componente espectral máximo, están conectados en serie a la salida del primer filtro de paso de banda 1. superado el umbral, un sintetizador de frecuencia sintonizable 6, cuya salida está conectada a la segunda entrada del primer multiplicador 2. la tercera línea de retardo 8, la cuarta línea de retardo 9, el cuarto analizador de espectro 13 y el segundo restador 15 están conectados en serie a la salida de la segunda línea de retardo 7, cuya segunda entrada es a través del tercer analizador de espectro 12 está conectada a la salida de la tercera línea de retardo 8, y la salida está conectada a la segunda entrada del segundo multiplicador 16.

El método propuesto se implementa de la siguiente manera.

Una mezcla de entrada que contiene una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento, que es una secuencia de N pulsos de radio de duración τ 0 con modulación de información intrapulso y ancho de espectro Δƒ, cuyas frecuencias portadoras cambian de acuerdo con un determinado El programa de sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa, así como la interferencia de banda estrecha y los pulsos de radio de interferencia con una duración diferente de τ 0 se suministra a la entrada del primer filtro de paso de banda 1, donde se filtra en la banda de frecuencia ocupada por un señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento.

Desde la salida del primer filtro de paso de banda 1, la mezcla de entrada se suministra a la entrada de la primera línea de retardo 5, que proporciona un retardo de señal para el intervalo τ AC, a la entrada del primer analizador de espectro 10, que calcula la amplitud. espectro deslizante de la mezcla de entrada durante el intervalo de tiempo τAC, y a la entrada de la segunda línea de retardo 7, proporcionando un retraso para el intervalo de tiempo τAC. Desde la salida de la segunda línea de retardo 7, la mezcla de entrada se suministra a la entrada del segundo analizador de espectro 11, que calcula el espectro deslizante de amplitud de la mezcla de entrada durante el intervalo de tiempo τ AC, y a la entrada de la tercera línea de retardo 7. línea 8, que proporciona un retraso de señal para el intervalo τ 0 -τ AC (Fig. 3).

Desde la salida de la tercera línea de retardo 8, la mezcla de entrada se suministra a la entrada del tercer analizador de espectro 12, que calcula el espectro deslizante de la mezcla de entrada durante el intervalo de tiempo τ AC, y a la entrada de la cuarta línea de retardo. , que proporciona un retardo de señal para el intervalo τ AC, desde cuya salida se suministra a la entrada del cuarto analizador de espectro 13, que calcula el espectro deslizante de la mezcla de entrada durante el intervalo de tiempo τ AC. El diagrama de tiempo presentado en la Fig. 3 muestra las principales relaciones de tiempo al procesar una señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, que consta de pulsos de radio con una duración de τ 0. En este diagrama, los intervalos en los que los correspondientes espectros deslizantes son formados por los analizadores de espectro primero, segundo, tercero y cuarto se indican con los números 1, 2, 3 y 4, respectivamente.

Formada en este momento En los primeros 10 y segundos 11 analizadores de espectro, los espectros deslizantes de amplitud S 1 (ƒ) y S 2 (ƒ), respectivamente, se suministran a dos entradas del restador 14, en el que se determina su diferencia.

S2l(ƒ)=S2(ƒ)-S1(ƒ).

Los espectros deslizantes de amplitud S 3 (ƒ) y S 4 (ƒ), generados en el momento actual en el tercer 12 y el cuarto 13 analizadores de espectro, respectivamente, se suministran a dos entradas del restador 15, en las que su diferencia es determinado

S34(ƒ)=S3(ƒ)-S4(ƒ).

Las diferencias en los espectros de amplitud S 21 (ƒ) y S 34 (ƒ) de las salidas de los restadores 14 y 15 se suministran a las dos entradas del multiplicador 16, que calcula la función espectral en forma de producto.

S 2134 (ƒ)=S 21 (ƒ)×S 34 (ƒ).

En el comparador 17 se compara la función espectral S 2134 (ƒ) con el nivel umbral S POR.

El principio de formación de la función espectral S 2134 (ƒ) para la posición relativa de los intervalos para la formación de espectros de amplitud y pulsos de señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, que se muestra en la Fig. 3, se ilustra en la Fig. 4. .

Superar el nivel de umbral S poros es posible solo en el caso en que la posición relativa del pulso de señal actual con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación y los intervalos de formación de espectros deslizantes por el primero 10, el segundo 11, el tercero 12 y el cuarto 13 analizadores de espectro corresponde a la posición que se muestra en la Fig.3. En este caso, el valor del componente espectral de la función espectral S 2134 (ƒ), que ha superado el umbral S POR, es igual a la frecuencia portadora ƒ del pulso de señal recibido con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de funcionamiento. El valor resultante de la frecuencia portadora ƒ del pulso de señal actual se utiliza para configurar el sintetizador de 6 frecuencias de tal manera que se garantice que se cumpla la condición:

ƒ OP =ƒ s -ƒ pr

En este caso, el valor de retardo τ 3 de la primera línea de retardo 5 se selecciona en base a la duración de los pulsos τ 0 que componen la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, el intervalo de análisis τ AC requerido para la formación del espectro deslizante actual por el cuarto analizador de espectro 13 y el tiempo τ 2134 empleado en determinar la función espectral S 2134 (ƒ), comparándola con el nivel umbral S POR y estimando el valor de la frecuencia portadora del pulso actual

τ 3 =τ 0 + AC +τ 2134.

El valor del umbral S POR se selecciona de tal manera que se excluya su exceso debido a las fluctuaciones de los componentes espectrales de ruido de la función S 2134 (ƒ).

Cuando la posición relativa de la señal actual con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa y los intervalos de formación de espectros deslizantes por los analizadores de espectro primero 10, segundo 11, tercero 12 y cuarto 13 no corresponde a la posición que se muestra en la Fig. 3 , por ejemplo, como se muestra en la Fig. 5, el umbral se excede S POR no ocurre, lo que se ilustra en los diagramas de las Figs.

En caso de que la mezcla de entrada contenga una señal de banda estrecha con una frecuencia portadora fija, no se detecta mediante el uso del algoritmo de detección de función espectral S 2134 (ƒ) y, por lo tanto, no afecta el funcionamiento del dispositivo. Si la mezcla de entrada contiene una señal de pulso con una duración diferente de τ 0, tampoco se detecta mediante el uso del algoritmo de determinación de la función espectral S 2134 (ƒ) y no afecta el funcionamiento del dispositivo. Estas disposiciones se ilustran mediante diagramas en las Figs. 7 y 8.

Por lo tanto, el método y el dispositivo propuestos, en comparación con las soluciones básicas y otras soluciones técnicas para fines similares, brindan la capacidad de recibir y demodular señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación con una duración de radiación dada igual a τ 0 en cada uno de los N frecuencias sin conocimiento a priori del programa para la sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa en el contexto de señales de radio perturbadoras en forma de interferencias de banda estrecha y pulsadas, posiblemente siendo elementos de otras señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia operativa frecuencia. Esto asegura la medición de las frecuencias portadoras de los pulsos de la señal recibida con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, que se puede utilizar adicionalmente para abrir el programa de sintonización pseudoaleatoria.

1. Un método para recibir señales con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, basado en filtrar la mezcla de entrada en la banda de frecuencia Δƒ ocupada por la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación, multiplicando el resultado con una señal de referencia síncrona. , seguido de un filtrado del resultado de la multiplicación en la banda de frecuencia Δƒ, consistente con la duración de la emisión de la señal con sintonización pseudoaleatoria de la frecuencia de operación τ 0 en cada una de las N frecuencias del programa de sintonización, y su demodulación, caracterizada porque los espectros deslizantes de amplitud del resultado del filtrado de la mezcla de entrada se calculan en intervalos de medición de duración, donde se calcula el espectro en el primer intervalo de medición, - espectros del resultado de la filtración de la mezcla de entrada retrasada por en consecuencia, las diferencias en los espectros deslizantes de amplitud S 21 (ƒ) = S 2 (ƒ) - S 1 (ƒ) y S 34 (ƒ) = S 3 (ƒ) - S 4 (ƒ), multiplique las diferencias resultantes en La amplitud se desliza entre los espectros.

S 2134 (ƒ)=S 21 (ƒ)·S 34 (ƒ),

la función espectral resultante S 2134 (ƒ) se compara con el nivel umbral S POR, que se selecciona de tal manera que se evite su superación debido a fluctuaciones únicamente de los componentes de ruido de la función espectral S 2134 (ƒ), si la Se excede el nivel umbral S POR, se decide que la frecuencia del componente espectral de la función espectral S 2134 (ƒ), que ha excedido el umbral S POR, es igual a la frecuencia portadora del pulso de señal recibido ƒ c , el valor resultante de la frecuencia portadora ƒ c del pulso de señal actual se utiliza para generar una señal de referencia con frecuencia ƒ OP =ƒ C -ƒ PR , donde es la frecuencia intermedia, y el resultado de filtrar la mezcla de entrada en la frecuencia la banda Δƒ antes de multiplicarse con una señal de referencia síncrona se retrasa en el tiempo en la cantidad τ 3 =τ 0 +τ AC +τ 2134, donde τ 2134 (ƒ) es el tiempo dedicado a la formación y procesamiento de la función espectral S 2134 ( ƒ).