Устройство для компенсации шумовых помех
Предложено устройство для компенсации шумовых помех, содержащее первый компенсационный канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, ограничитель, вычислитель нормирующих коэффициентов и нормировщик, второй компенсационный канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, вычислитель коэффициентов корреляции, вычитатель и оперативное запоминающее устройство остаточных сигналов, основной канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, вычислитель коэффициентов корреляции, вычитатель и оперативное запоминающее устройство остаточных сигналов, и нормировщик остаточных сигналов, комплексный умножитель и выходной вычитатель. Отличается тем, что выход вычислителя нормирующих коэффициентов подключен к второму входу нормировщика остаточных сигналов, причем выход оперативного запоминающего устройства второго компенсационного канала подключен к второму входу ограничителя, а выход оперативного запоминающего устройства остаточных сигналов основного канала - к третьему входу вычислителя коэффициентов корреляции основного канала. Входы первого компенсационного, второго компенсационного и основного каналов подключены соответственно к вторым входам нормировщика, вычитателя второго компенсационного канала и вычитателя основного канала.
Предлагаемое устройство относится к области радиолокации и может быть использовано в устройствах радиосвязи, гидрорадиолокационных и сейсмологических, где используются устройства помехозащиты от шумовых помех, принятых по боковым лепесткам.
Плотность электромагнитного окружения вокруг РЛС возрастает с количественным ростом случайных и преднамеренных помех. Поэтому от радиолокационных систем требуется еще больше информативности и конкретности. В этой ситуации применяют цифровые автоматические компенсаторы помех (ЦАКП), которые предназначены для компенсации шумовых помех, принимаемых по боковым лепесткам основной диаграммы направленности.
Известно устройство для компенсации помех, содержащее умножители, блоки задержки, сумматоры, блок сопряжения, блок памяти, делитель и блок вычитания (патент США 4086592).
Такое устройство имеет недостатки:
- большое время настройки весовых коэффициентов, что снижает эффективность работы ЦАКП и ухудшает параметры помехозащиты;
- большие габаритные размеры, что увеличивает стоимость его изготовления.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемой функции является устройство для компенсации шумовых помех, принимаемых по боковым лепесткам, использованное в разработанном ОАО «ВНИИРТ» изделии «Гамма-СП». Изделие «Гамма-С1» защищено патентом 
49285. Это устройство принято за прототип и содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), умножители, вычислители, нормировщики и вычитатели.
Структурная схема прототипа приведена на фиг.1.
Устройство имеет недостатки:
- малое быстродействие, что требует большого времени для адаптации РЛС к помехам;
- большой интервал времени настройки ЦАКП;
- малая надежность, большие габаритные размеры, что повышает стоимость его при изготовлении.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит первый компенсационный канал, включающий в себя ОЗУ, ограничитель, вычислитель нормирующих коэффициентов (
1, 2) и нормировщик, второй компенсационный канал, включающий в себя ОЗУ, вычислитель коэффициентов корреляции между первым и вторым каналами (
12, 22), вычитатель и ОЗУ остаточных сигналов, основной канал, включающий в себя ОЗУ, вычислитель коэффициентов корреляции между основным и первым каналами (10, 20), вычитатель, ОЗУ остаточных сигналов и нормировщик остаточных сигналов, комплексный умножитель, выходной вычитатель.
Отличается тем, что выход вычислителя нормирующих коэффициентов подключен к второму входу нормировщика остаточных сигналов, причем выход ОЗУ остаточных сигналов второго компенсационного канала подключен к второму входу ограничителя, при этом выход ОЗУ остаточных сигналов основного канала - к третьему входу вычислителя коэффициентов корреляции основного канала. Входы первого, второго и основного каналов подключены соответственно к вторым входам нормировщика, вычитателя второго компенсационного канала и вычитателя основного канала.
Подключение выхода вычислителя нормирующих коэффициентов к второму входу нормировщика остаточных сигналов, выхода ОЗУ остаточных сигналов второго компенсационного канала к второму входу ограничителя и выхода ОЗУ остаточных сигналов основного канала к третьему входу вычислителя коэффициентов корреляции основного канала и подключение входов первого, второго и основного каналов соответственно к вторым входам нормировщика, вычитателям второго компенсационного и основного каналов:
- увеличивает быстродействие работы устройства;
- сокращает интервал времени настройки ЦАКП;
- упрощает устройство, уменьшает его габаритные размеры, повышает надежность, снижает стоимость изготовления.
Сущность предлагаемого устройства поясняется структурной схемой, приведенной на фиг.2.
Устройство содержит: первый компенсационный канал - 1, включающий в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - 2, ограничитель - 3, вычислитель нормирующих коэффициентов - 4, нормировщик - 5, второй компенсационный канал - 6, включающий в себя ОЗУ - 7, вычислитель коэффициентов корреляции между первым и вторым каналами - 8, вычитатель - 9, ОЗУ остаточных сигналов - 10, основной канал - 11, включающий в себя ОЗУ - 12, вычислитель коэффициентов корреляции между основным и первым каналами - 13, вычитатель - 14, ОЗУ остаточных сигналов - 15, нормировщик остаточных сигналов - 16, комплексный умножитель - 17, выходной вычитатель - 18.
Вход первого компенсационного канала подключен к второму входу нормировщика 5. Выход ОЗУ 2 подключен к второму входу нормировщика 5 и через ограничитель 3 к вычислителю нормирующих коэффициентов 4, выходы которого подключены к первому входу нормировщика 5 и к нормировщику остаточных сигналов 16, причем вход второго компенсационного канала подключен к второму входу вычитателя 9, при этом выход ОЗУ 7 подключен через вычислитель коэффициентов корреляции 8 к первому входу вычитателя 9, выходы которого подключены к ОЗУ остаточных сигналов 10 и к второму входу нормировщика остаточных сигналов 16, а выходы ОЗУ остаточных сигналов 10 подключены к второму входу ограничителя 3 и третьему входу нормировщика 5, причем вход основного канала подключен к второму входу вычитателя 14, а выход ОЗУ 12 подключен к второму входу вычитателя 14 и через вычислитель коэффициентов корреляции 13 к первому входу вычитателя 14, выходы которого подключены к ОЗУ остаточных сигналов 15 и к второму входу выходного вычитателя, при этом выход ОЗУ остаточных сигналов 15 подключен к второму входу вычислителя коэффициентов корреляции 13, причем второй вход вычислителя коэффициентов корреляции 8 и третий вход вычислителя коэффициентов корреляции 13 подключены к выходу нормировщика 5, а выход нормировщика остаточных сигналов 16 подключен через комплексный умножитель 17 к входу выходного вычитателя.
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.
Работа предлагаемого устройства состоит из двух этапов. Первый этап - настройка, второй этап - компенсация.
Первый этап (НАСТРОЙКА)
На вход устройства поступают цифровые сигналы в ОЗУ 2 первого компенсационного канала 1, в ОЗУ 7 второго компенсационного канала 6, в ОЗУ 12 основного канала 11. Происходит запоминание выборки входных сигналов в режиме реального времени для дальнейшего вычисления коэффициентов. Вычисление коэффициентов происходит на более высокой частоте. После окончания записи во все ОЗУ сигнал с выхода ОЗУ 2 поступает на вход ограничителя 3, с выхода ограничителя 3 сигнал поступает на вход вычислителя нормирующих коэффициентов 4, где вычисляется и запоминается нормирующий множитель 1. Затем сигнал с выхода ОЗУ 2 поступает на вход нормировщика 5, где происходит нормировка (умножение) выборки сигнала первого компенсационного канала 1. Нормированная выборка с выхода нормировщика 5 поступает на вычислители коэффициентов корреляции 8 и 13, одновременно с этим на другой вход вычислителя коэффициентов корреляции 8 поступает выборка из ОЗУ 7 второго компенсационного канала 2, а на другой вход вычислителя коэффициентов корреляции 13 поступает выборка из ОЗУ 12 основного канала.
В результате в вычислителе коэффициентов корреляции 8 осуществляется вычисление и хранение комплексных коэффициентов корреляции 12, 22 между выборками сигналов 1-го и 2-го компенсационных каналов, а в вычислителе коэффициентов корреляции 13 осуществляется вычисление и хранение комплексных коэффициентов корреляции 10, 20 между выборками сигналов основного и 2-го компенсационных каналов. Далее снова считываем выборку из ОЗУ 2 и умножаем ее в нормировщике 5 на множитель 1. Нормированная выборка с выхода нормировщика 5 поступает на вычислители коэффициентов корреляции 8 и 13, где происходит их комплексное перемножение с коэффициентами 10, 20. С выходов вычислителей коэффициентов корреляции 8 и 13 сигналы поступают на вычитатели 9 и 14 соответственно. Одновременно с этим на второй вход вычитателя 9 подается выборка сигнала из ОЗУ 7 второго компенсационного канала, а на второй вход вычитателя 14 подается выборка сигнала из ОЗУ 12 основного канала. Происходит вычисление остаточных сигналов. С выхода вычитателя 9 комплексный остаточный сигнал 
Х21, У21 записывается в ОЗУ 10. С выхода вычитателя 14 комплексный остаточный сигнал Х01, У01 поступает и записывается в ОЗУ 15. Одновременно с этим происходит считывание остаточного сигнала Х21, У21 из ОЗУ 10, который поступает на вход ограничителя 3. С выхода ограничителя 3 сигнал поступает на вход вычислителя нормирующих коэффициентов 4, где вычисляется и запоминается нормирующий множитель 2. После этого происходит новое считывание остаточного сигнала Х21, У21 из ОЗУ 10, который подается в нормировщик 5, где происходит нормировка (умножение) выборки остаточного сигнала Х21, У21. Нормированная выборка с выхода нормировщика 5 поступает на вычислитель коэффициентов корреляции 13, одновременно с этим на другой вход вычислителя коэффициентов корреляции 13 поступает выборка комплексного остаточного сигнала Х01, У01 из ОЗУ 15. В вычислителе коэффициентов корреляции 13 происходит вычисление и запоминание коэффициентов корреляции С10, С20 между остаточными значениями выборок сигналов основного, первого и второго каналов. На этом этап настройки заканчивается.
Второй этап (КОМПЕНСАЦИЯ)
Сигнал в режиме реального времени с входа первого компенсационного канала 1 поступает на нормировщик 5, где умножается на коэффициент 1. С выхода нормировщика 5 сигнал поступает на вычислители коэффициентов корреляции 8 и 13. В вычислителе коэффициентов корреляции 8 происходит комплексное умножение нормированного сигнала первого компенсационного канала 1 на коэффициенты корреляции 12, 22, вычисленные на этапе настройки. Результат перемножения поступает на вычитатель 9, при этом на другой вход вычитателя 9 поступает сигнал с входа второго компенсационного канала. На выходе вычитателя 9 появляется остаточный сигнал Х21, У21. Одновременно с этим в вычислителе коэффициентов корреляции 13 происходит комплексное умножение нормированного сигнала первого компенсационного канала 1 на коэффициенты корреляции 10, 20, вычисленные на этапе настройки. Результат перемножения поступает на вычитатель 14, при этом на другой вход вычитателя 14 поступает сигнал с входа основного канала 11. На выходе вычитателя 14 появляется остаточный сигнал Х01, У01. С выхода вычитателя 9 остаточный сигнал Х21, У21 поступает на нормировщик остаточных сигналов 16. Нормированный сигнал с выхода нормировщика остаточных сигналов 16 поступает на комплексный умножитель 17. На второй вход комплексного умножителя 17 из вычислителя коэффициентов корреляции 13 поступают вычисленные на этапе настройки коэффициенты С10, С20. Результат комплексного умножения с выхода комплексного умножителя 17 поступает на выходной вычитатель 18. На другой вход вычитателя 18 поступает остаточный сигнал Х01, У01 с выхода вычитателя 14. На выходе вычитателя 18 получаем компенсированный от помех сигнал.
Предложенное устройство прошло проверку. Получены положительные результаты. Изготовлены опытные образцы, выпущена конструкторская документация. Принято к использованию в изделии.
Источники информации, приняты во внимание при составлении заявки.
1. Патент США 4086592.
2. Зарубежная радиоэлектроника 2, 1986, М, стр.47.
Устройство для компенсации шумовых помех, содержащее первый компенсационный канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, ограничитель, вычислитель нормирующих коэффициентов и нормировщик, второй компенсационный канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, вычислитель коэффициентов корреляции, вычитатель и оперативное запоминающее устройство остаточных сигналов, основной канал, включающий в себя оперативное запоминающее устройство, вычислитель коэффициентов корреляции, вычитатель и оперативное запоминающее устройство остаточных сигналов, и нормировщик остаточных сигналов, комплексный умножитель и выходной вычитатель, один вход которого через комплексный умножитель подключен к выходу нормировщика остаточных сигналов, причем выход оперативного запоминающего устройства первого компенсационного канала подключен к второму входу нормировщика и через ограничитель - к вычислителю нормирующих коэффициентов, выход которого подключен к первому входу нормировщика, при этом выход оперативного запоминающего устройства второго компенсационного канала подключен к второму входу вычитателя и через вычислитель коэффициентов корреляции к первому входу вычитателя, выходы которого подключены к оперативному запоминающему устройству остаточных сигналов второго компенсационного канала и к нормировщику остаточных сигналов, а выход оперативного запоминающего устройства остаточных сигналов второго компенсационного канала подключен к третьему входу нормировщика, причем выход оперативного запоминающего устройства основного канала подключен к второму входу вычитателя и через вычислитель коэффициентов корреляции к первому входу вычитателя, выходы которого подключены к оперативному запоминающему устройству остаточных сигналов и к второму входу выходного вычитателя, а второй вход вычислителя коэффициентов корреляции второго компенсационного канала и второй вход вычислителя коэффициентов корреляции основного канала подключены к выходу нормировщика, отличающееся тем, что выход вычислителя нормирующих коэффициентов подключен к второму входу нормировщика остаточных сигналов, причем выход оперативного запоминающего устройства остаточных сигналов второго компенсационного канала подключен к второму входу ограничителя, при этом выход оперативного запоминающего устройства остаточных сигналов основного канала - к третьему входу вычислителя коэффициентов корреляции основного канала, а входы первого компенсационного, второго компенсационного и основного каналов подключены соответственно к вторым входам нормировщика, вычитателя второго компенсационного канала и вычитателя основного канала.
