Комбинаторное объединение и кодирование номеров каналов в анализаторах импульсных радиосигналов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

список литературы

1. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968.

2. Зиатдинов С. И., Жуков А. Д. Искажение сигнала в узкополосных фильтрах // Изв. вузов. Приборостроение. 2006. Т. 49, № 12. С. 44—47.

3. Зиатдинов С. И. Линейные искажения сигнала фильтром Баттерворта // Там же. 2007. Т. 50, № 1. С. 35—39.

4. Зиатдинов С. И. Линейные искажения сигнала экстраполяторами // Там же. 2007. Т. 50, № 5. С. 57—60.

5. Зиатдинов С. И. Линейные искажения сигнала интерполятором // Там же. 2007. Т. 50, № 10. С. 50—53.

Рекомендована кафедрой Поступила в редакцию

информационно-сетевых технологий 22.05.07 г.

УДК 358.421:623.98

Ю. П. Мельников, С. В. Попов

Санкт-Петербург

КОМБИНАТОРНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ И КОДИРОВАНИЕ НОМЕРОВ КАНАЛОВ В АНАЛИЗАТОРАХ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ

Рассматривается возможность сокращения количества приемно-усилительных трактов в многоканальных анализаторах путем объединения выходов избирательных каналов в относительно небольшое число групп.

Многоканальные анализаторы радиосигналов (пеленгаторы и приемники-частотомеры) применяются преимущественно в условиях, когда требуется осуществить обнаружение и пеленгование радиотехнических средств, излучения которых имеют кратковременный характер и связаны с непосредственной угрозой применения средств поражения. Типичным примером такой ситуации является налет средств воздушного нападения (например, самолетов, противокорабельных ракет с радиолокационными головками самонаведения) на надводные корабли, когда время обнаружения не должно превышать нескольких секунд [1].

Многоканальные пеленгационные системы представляют собой совокупность пространственно-избирательных каналов, образуемых несколькими диаграммами направленности (ДН) антенных устройств (набором отдельных направленных антенн или многолучевой антенной системой), совместно перекрывающими подлежащий наблюдению сектор пространства. Определение направления приемного сигнала производится по номеру канала (одного или двух соседних), в котором зарегистрирован факт приема. В многоканальных пеленгаторах с использованием функционального метода обработки направление приема уточняется по данным амплитудного или/и фазового мгновенного сравнения сигналов на выходах каналов [2, 3]. Однако применение такой обработки сопряжено с усложнением аппаратуры пеленгатора.

Для обеспечения точности пеленгования в ряде известных конструкций многоканальных круговых пеленгаторов [4, 5] используется большое число направленных антенн (15—20 и более), совместно перекрывающих весь диапазон в 360°. Конструкции самих направленных антенн достаточно просты и надежны, однако наличие в составе пеленгатора большого количества приемных трактов приводит к усложнению устройства и ограничению надежности.

Принципиально возможно значительно сократить количество приемных трактов по отношению к числу антенн путем объединения сгруппированных выходов антенн с несмежными

диаграммами направленности. В результате можно использовать некоторые общие приемные тракты для усиления несовпадающих во времени импульсных сигналов, поступающих с разных направлений. Определение пеленга (номера пространственного канала приема, соответствующего ДН какой-либо антенны или зоне пересечения пары смежных ДН) при этом будет производиться путем дешифрирования сочетания номеров приемных трактов, на выходах которых был зафиксирован прием сигнала.

Однозначность определения пеленга сигнала при дешифрировании обеспечивается построением схемы соединений выходов антенн, с помощью которой осуществляется объединение их в группы таким образом, чтобы каждой антенне и каждой паре соседних антенн кругового пеленгатора соответствовала единственная комбинация номеров приемных трактов.

Одним из вариантов такого построения может быть подключение к выходу каждой антенны делителя на два тракта (например, в виде СВЧ мостовой схемы) и последующее объединение выходов трактов в несколько групп. При этом сочетания номеров групп, образующие коды направлений приема и соответствующие отдельным антеннам или зонам одновременного приема по соседним антеннам, не должны повторяться. Объединенные в группы выходы антенн через групповые соединители подключаются к приемно-усилительным трактам.

Например, в 15-антенном круговом пеленгаторе с делением выхода каждой антенны на два тракта и с использованием шести групп (и соответственно шести приемных трактов), объединяющих различные выходы антенн, порядок их подключения к соединителям и последующим приемным трактам (обозначаемым далее как А, В, С, Б, Е, Б) в последовательности их кругового расположения будет следующим:

ВС, АЕ, СБ, АВ, ББ, АС, ВБ, СЕ, АБ, ВЕ, АБ, ЕБ, ВБ, СБ, БЕ.

Количество сочетаний по четыре, соответствующих приему в зонах пересечения соседних ДН кругового пеленгатора, очевидно, должно быть не менее числа таких зон, равного числу самих антенн, что точно выполняется в данном случае, т. е. при использовании шести приемно-усилительных трактов. При большем числе групп и приемно-усилительных трактов и разветвлении выходов всех антенн на одинаковое число направлений (трактов) — два, три и т.д. — возможное количество антенн кругового пеленгатора с комбинаторным объединением групп каналов и последующим определением номера пространственного канала приема будет определяться числом сочетаний (по два, три и т.д.).

Так, при разделении выходов антенн на два направления применение семи трактов позволяет использовать 21 антенну, восьми трактов — 28 антенн, а девяти трактов — 36 антенн. При разделении выходов антенн на три направления и использовании девяти и более общих трактов возможное число антенн кругового пеленгатора с комбинаторным кодированием резко возрастает.

В изложенном варианте кодирования номеров направлений приема (единичных антенн и зон пересечения ДН соседних антенн) осуществлялось разветвление выходов всех антенн на одинаковое число направлений и последующее объединение в общие приемные тракты равного числа вводов, что ограничивает количество требуемых при кодировании сочетаний. При использовании сочетаний с разным числом элементов и делении выходов антенн на разное число направлений возможно дополнительное сокращение количества приемно-усилительных трактов или, при постоянном количестве трактов, увеличение числа антенн кругового пеленгатора. Так, в 15-антенном круговом пеленгаторе применение кодирования направлений приема с использованием сочетаний с разным числом элементов позволяет ограничиться всего пятью приемными трактами, что в три раза меньше числа антенн.

Вариант кодообразующей схемы соединений антенных трактов 15-антенного кругового пеленгатора с пятью приемными трактами показан на рис. 1. Соответствующий этому вари-

анту порядок подключения приемных трактов к выходам антенн можно представить в виде последовательности

АЕ, С, АВ, СБ, Е, АБ, ВЕ, А, ВБ, СЕ, В, БЕ, АС, Б, ВС.

Пять приемных тактов

X

Дешифратор комбинаторного кода

77"

Позиционные сигналы тридцати направлений

Рис. 1

Т

Код направления

Приведенная схема обеспечивает формирование максимально возможного в данных условиях числа неповторяющихся кодовых сочетаний (30 из 31), соответствующих 15 антеннам и 15 зонам приема по двум смежным антеннам с пересекающимися диафрагмами направленности.

Зависимость числа кодируемых позиций антенн (ТУ) кругового пеленгатора от числа приемных каналов (п) при разных вариантах кодирования представлена на рис. 2, где кривая 1 соответствует использованию для кодирования различных сочетаний номеров трактов, кривая 2 — использованию сочетаний одинаковой длины при разделении выходов антенн на два направления, кривая 3 показывает зависимость без применения комбинаторного кодирования позиций антенн.

Следует, однако, заметить, что разветвление выходов антенн на разное число ветвей (трактов) технически более сложно и может приводить к неравномерности потерь сигнала при разделении его на различное число направлений в разных антеннах, т.е. к неравномерности эффективной чувствительности. При этом сама по себе процедура объединения выходов нескольких антенн приводит к снижению эффективной чувствительности пеленгатора по отношению к структуре с полным числом приемных трактов, равным числу антенн.

В заключение приведем пример разводки выходов многолучевой двухмерной структуры, содержащей 45 пространственно-избирательных каналов, расширение которых в динамическом диапазоне не превышает их полуширины в любом направлении, на 10 приемных трактов (А, В, С, Б, Е, Б, О, Н, К, Ь):

БН, ЕО, НК, ВБ, ЕН, СЬ, В, АБ, С, АО, Б, ВЬ, АН, БО, НЬ, БЕ, ВН, Б, АЕ,

N

40

30

20

10

1 1

......1

1 1 1 \ ! _ А / 2

У / / Г £

/ > /./ / / 3

ы

5

Рис. 2

9 п

СБ, Е, ВС, А, СК, GL, CH, G, АК, БL, БН, ВБ, ЕБ, БК, ВЕ, Н, СЕ, К, С^ L, АС, GK, АВ, БЦ АБ, ЕК.

Составление схем разводки выходов антенн при использовании для кодирования соединений с различным числом элементов (т.е. при использовании различного числа выходов у разных антенн) производилось путем выбора методики нахождения оптимизированных схем. При этом учитывались ограничения, обусловленные необходимостью подавления интерференции сигналов в зонах совместного приема соседних антенн (т.е. использование разных трактов для усиления сигналов от соседних антенн).

Комбинаторное кодирование номеров каналов многоканальных измерителей несущей частоты радиосигналов принципиально возможно производить аналогичным образом, в том числе, с использованием приведенных вариантов разводки. Составление схем разводки в этом случае несколько упрощается ввиду отсутствия необходимости обеспечить замкнутость кодовой последовательности комбинаций номеров, как в круговом пеленгаторе. Однако применение такого кодирования как средства сокращения количества канальных трактов усиления и обработки радиочастотных сигналов на выходах частотно-избирательных элементов не представляется целесообразным вследствие чрезмерной технической сложности реализации кодообразующей схемы.

Использование комбинаторного группирования и объединения трактов усиления и передачи сигналов с выходов канальных детекторов позволяет сократить число видеотрактов. Однако уменьшение их количества по сравнению с числом частотных каналов при таком кодировании номеров видеовыходов будет практически таким же, как при представлении этих номеров в двоичном параллельном коде. Таким образом, выбор способа кодирования в этом случае следует производить исходя из конкретных технических преимуществ устройств обработки и кодирования параметров сигналов.

список литературы

1. Перунов Ю. М., Фомичев К. И., Юдин Л. М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. М.: Радиотехника, 2003.

2. Мельников Ю. П., Попов С. В., Усков Н. В. Методы обоснования необходимых технических характеристик аппаратуры воздушной радиотехнической разведки и возможностей их технической реализации // Тр. ЦНИИ № 30 МО. 1969. Вып. 210 (286).

3. АтражевМ. П., Ильин В. А., Марьин Н. П. Борьба с радиоэлектронными средствами. М.: Воениздат, 1972.

4. Пат. США № 3787864. Система мгновенного разрешения сигнала. 1974.

5. Пат. США № 3886556. Многоканальный приемник пеленгационной системы. 1975.

Поступила в редакцию 21.05.07 г.