Устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех

Полезная модель относится к области техники радиосвязи и может быть использована в радиоприемных устройствах для защиты радиосигнала от негативного воздействия радиопомех и шумов.

Содержит детектор огибающей 5, пороговый блок 8, переключатель 9, блок прямого преобразования Фурье 1, перемножитель 2, блок обратного преобразования Фурье 3, согласующий фильтр 4, измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи 6 и формирователь порогового уровня 7, что обеспечивает повышение точности подавления узкополосной помехи при изменении ее амплитуды в широком диапазоне.

Полезная модель относится к области техники радиосвязи и может быть использована в радиоприемных устройствах для защиты радиосигнала от негативного воздействия радиопомех и шумов.

Известно устройство защиты от помех, содержащее цифроаналоговый преобразователь, блок вычитания, элементы задержки, счетчик, блоки сравнения, временного квантования, оперативной памяти, D-триггер, электронные ключи, формирователь прямоугольных импульсов, JK-триггер и аналого-цифровой преобразователь [1]. За счет вычитания накопленных дискретных значений узкополосной помехи сети промышленной частоты из входного корректируемого сигнала в направлении уменьшения влияния уровня этой узкополосной помехи на коэффициент ее подавления в известном устройстве обеспечивается автоматическая плавная регулировка коэффициента передачи узкополосной помехи с последующим ослаблением компенсирующего напряжения до предельно малого уровня..

Недостаток известного устройства подавления узкополосной помехи сети питания промышленной частоты состоит в том, что диапазон изменения амплитуды такой помехи мал и не превышает динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя, используемого в известном устройстве защиты от помех, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением в качестве прототипа является устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех, содержащее детектор огибающей, пороговый блок, переключатель и последовательно соединенные между собой блок прямого преобразования Фурье, перемножитель, блок обратного преобразования Фурье и согласующий фильтр, выход блока прямого преобразования Фурье подключен через детектор огибающей, пороговый блок и переключатель к второму входу перемножителя [2]. Принимаемая смесь сигнала с помехой после прямого преобразования Фурье перемножается с ее огибающей в том случае, если амплитуда огибающей превысит заданное поровое значение. Результат перемножения поступает через блок обратного преобразования Фурье на вход согласующего фильтра, что позволяет защитить принимаемый сигнал от негативного воздействия узкополосной помехи.

Недостаток прототипа заключается в том, что при изменении амплитуды (мощности) помехи пороговое значение порогового блока не изменяется, что снижает точность подавления этой помехи при изменении ее амплитуды в широком пределе.

Целью полезной модели (техническим результатом) является повышение точности подавления узкополосной помехи при изменении ее амплитуды в широком диапазоне путем автоматического отслеживания соотношения мощности сигнала к мощности помехи и формирования адаптивного порогового уровня для включения в работу корректирующих блоков преобразования Фурье.

Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: детектора огибающей, порогового блока, переключателя и последовательно соединенных между собой блока прямого преобразования Фурье, перемножителя, блока обратного преобразования Фурье и согласующего фильтра, выход блока прямого преобразования Фурье подключен через детектор огибающей, пороговый блок и переключатель к второму входу перемножителя, предлагаемое устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех содержит последовательно соединенные между собой измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи и формирователь порогового уровня, выход которого подключен к элементу, устанавливающему пороговое значение порогового блока, вход измерителя соотношения мощности сигнала к мощности помехи соединен с входом блока прямого преобразования Фурье.

Новизна полезной модели заключается в том, что предлагаемое устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех содержит последовательно соединенные между собой измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи и формирователь порогового уровня, выход которого подключен к элементу, устанавливающему пороговое значение порогового блока, вход измерителя соотношения мощности сигнала к мощности помехи соединен с входом блока прямого преобразования Фурье, что обеспечивает повышение точности подавления узкополосной помехи при изменении ее амплитуды в широком диапазоне.

Функциональная схема предлагаемого устройства для защиты радиосигнала от узкополосных помех изображена на фиг.1, частотные спектры радиосигнала с узкополосной помехой и частотная характеристика режекторного фильтра приведены на фиг.2. На фиг.1 и 2 обозначено:

1 - блок прямого преобразования Фурье;

2 - перемножитель;

3 - блок обратного преобразования Фурье;

4 - согласующий фильтр;

5 - детектор огибающей;

6 - измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи;

7 - формирователь порогового уровня;

8 - пороговый блок;

9 - переключатель (электронный замыкающий ключ, динистор);

10 - частотный спектр радиосигнала;

11 - частотный спектр узкополосной помехи.

В исходном положении (статика) выход блока прямого преобразования Фурье 1 подключен через перемножитель 2 и блок обратного преобразования Фурье 3 к входу согласующего фильтра 4. Вход детектора огибающей 5 подключен к выходу блока прямого преобразования Фурье 1, вход которого подсоединен через измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи 6, формирователь порогового уровня 7 и пороговый блок 8 к входу переключателя 9 (динистора).

Предлагаемое устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех работает следующим образом.

Входной радиосигнал, представляющий собой смесь полезного сигнала и узкополосной помехи, амплитуда которой может изменяться в широком пределе, поступает на вход блока 1 прямого преобразования Фурье, огибающая выходного сигнала которого, главным образом первого (основного) тона, после детектирования детектором 5 направляется на один вход порогового блока 8. На другой вход этого порогового блока 8 подается с выхода формирователя 7 порогового уровня постоянное напряжение для сравнения его с сигналом, поступившим на первый вход порогового блока 8. Если выходной сигнал детектора 5 превышает пороговое значение епор порогового блока 8, то с помощью переключателя 9 выходной сигнал блока прямого преобразования Фурье 1 перемножается с постоянным значением порогового уровня и полученное произведение направляется на вход блока обратного преобразования Фурье 3. В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа обеспечивается адаптивное изменение порогового уровня по формуле:

где показатель помехозащищенности, формируемый на выходе измерителя 6; P_C - мощность сигнала; Р_Ш - мощность узкополосной помехи, амплитуда которой может изменяться в широком пределе.

С помощью выражения (1) отслеживается соотношение уровней мощности полезного сигнала P_C и помехи P_C для своевременного перемножения основной гармоники прямого преобразования Фурье 1 с постоянным значением (1) и последующим обратным преобразованием Фурье 3, что обеспечивает подавление узкополосной помехи в принятом радиосигнале.

Процесс известного в прототипе подавления (режекции) узкополосной помехи 11 проиллюстрирован на фиг.2, из которого следует, что после перемножения на функцию, показанную на фиг.2, 6, можно получить существенное подавление спектра узкополосной помехи 11 и при этом имеет место только незначительное уменьшение мощности полезного сигнала (узкий провал в амплитудно-частотной характеристике Н() режекторного фильтра).

Осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные в аналоге [1] и прототипе [2] функциональные блоки по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель устройства для защиты радиосигнала от узкополосных помех в 2012 году.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что расширяется не менее чем на 3040% ширина диапазона возможного изменения амплитуды помехи, отрицательное влияние которой успешно подавлялось. Так вероятность трансформации принимаемого дискретного сообщения с базой, равной единице (В=1), при =2 в прототипе равна 0,12, в то время как в предложенном устройстве эта вероятность трансформации принятого дискретного сообщения равна 8·10^-7, что подтверждает эффективность заявленного устройства.

Источники информации

1. Патент RU 2074516 на изобретение «Устройство защиты от помех», МПК Н04В 15/00, приоритет: 06.04.1990 г., авторы и патентообладатели: Соболев А.И. и др., (аналог).

2. Борисов В.И. и др., Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра прямой модуляцией псевдослучайной последовательностью. Под ред. В.И.Борисова / Изд. 2-е, перераб. и доп., М.: Радиософт, 2011 - 550 с. рис.1.23, (прототип).

Устройство для защиты радиосигнала от узкополосных помех, содержащее детектор огибающей, пороговый блок, переключатель и последовательно соединенные между собой блок прямого преобразования Фурье, перемножитель, блок обратного преобразования Фурье и согласующий фильтр, выход блока прямого преобразования Фурье подключен через детектор огибающей, пороговый блок и переключатель ко второму входу перемножителя, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные между собой измеритель соотношения мощности сигнала к мощности помехи и формирователь порогового уровня, выход которого подключен к элементу, устанавливающему пороговое значение порогового блока, вход измерителя соотношения мощности сигнала к мощности помехи соединен с входом блока прямого преобразования Фурье.