Устройство подавления радиоимпульсных помех

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема сигналов при наличии радиоимпульсных помех (РИП). Цель изобретения - уменьшение на выходе устройства уровня хаотических РИП произвольной длительности и с мощностью, превышающей мощность полезного сигнала, без увеличения искажения полезного сигнала и без снижения его уровня. Поставленная цель достигается введением в устройство трехотводного элемента 1 задержки, ключа 5, элемента памяти 6, блока 11 оценки амплитуды РИП, блока 12 формирования порогового уровня, порогового обнаружителя 13 с постоянным уровнем порога, формирователя 14 импульса. Постоянная времени Τ интегрирующего фильтра в блоке 11 выбирается из условия получения малой случайной погрешности оценки амплитуды при заданной мощности некоррелированного шума и действующего полезного сигнала. Порог срабатывания 0,5<SP POS="POST">.</SP>A*98N, который устанавливается при действии мощной помехи, позволяет получить одинаковые времена задержек включения и выключения блока 10 управления коммутатором, что необходимо для эффективного подавления помехи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1494225

А1 (51)4 Н 04 В 1 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4242322/24-09 (22) 07.05.87 (46) 15,07.89. Бюл. №- 26 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) P А.Ваккер и Д.В.Москаленко (53) 62 $.396.669(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1445525, кл. Н 04 В 1/10, 1987.

Патент США № 3950751, кл. 343-18Е, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ РАДИОИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ (57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б, использовано для приема Сигналов при наличии радиоимпульсных помех (РИП), Цель изобретения — уменьшение на выходе устр-ва уровня хаотических РИП произвольной длительности и с мощностью, превышающей мощность полезного сигнала беэ увеличения искажения полезного о сигнала и беэ снижения го уровня.

Поставленная цель до тигает я введением в устр-во трехотвсдного эле— мента 1 задержки, ключа 5, элемента

6 памяти, блок 11 оценки амплитуды

РИП, блока 12 формирования порогового уровня, порогового обнаружителя

13 с постоянным уровнем пс рога, формирователя 14 импульса. Постоянная времени интегрирующего фильтра в блоке 11 выбирается пэ у ловия получения малой случайной погрешно=ти оценки амплитуды при заданной мощности некоррелированного:пума действующего полезного сигнала. П рог срабатывания 0 5 А,, кот,.рый устанавливается при действии мощной помехи, позволяет получить одинаковые време— на задержек включения и вык:печения блока 10, управления коммутатором, что необходимо для эффективного подавления помехи, 2 ил.

1494225

Изобретение относится к радиотех= нике и может быть использовано при приеме сигналов в условиях наличия радиоимпульсных помех, Цель изобретения — уменьшение на выходе устройства уровня хаотических радиоимпульсных помех произвольной длительности и мощностью, превышающей мощность полезного сигнала без увеличения искажения полезного сигнала и без снижения его уровня.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства подавления радиоимпульсных помех; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства подавления радиоимпульсных помех.

Устройство подавления радиоимпульсных помех содержит трехотводный эле- 20 мент 1 задержки, детектор 2 огибающей, ограничитель 3, вычитатель 4, ключ 5, элемент 6 памяти, фильтр 7 верхних частот, балансный модулятор 8, крммутатор 9, блок 10 управления коммутатором, выполненный в виде порогового обнаружителя с управляемым уровнем порога, блок 11 оценки амплитуды радиоимпульсной помехи. блок 12 формирования порогового уров—

30 ня, пороговый обнаружитель 13 с постоянным уровнем порога и формирователь 14 импульса.

Устройство подавления радиоимпульсных помех работает следующим образом.

На вход устройства поступает ад—.35 дитивная смесь полезного сигнала, мощной импульсной помехи и некоррелированного шума. Полезный сигнал представляет собой радиоимпульс длительностью Т 5 с внутриимпульсной модуляцией по частоте или фазе и амплитудой А>. Помеха с амплитудой А и длительностью Ть представляет собой либо радиоимпульс с постоянной несущей частотой, либо радиоимпульс с внутриимпульсной модуляцией по частоте или фазе, некоррелированный с полезным сигналом. Параметры сигнала и помехи — задержка во времени, амплитуда (мощность), начальная фаза—

50 полагаются случайными, априорно неизвестными величинами. Предполагается, что мощность полезного сигнала и некоррелированного шума значительно меньше мощности помехи.

Входной процесс поступает на вход трехотводного элемента 1, с помощью которого формируется три задержанных во времени колебания. Эпюры огибающих входного процесса с первого и третьего отводов трехотводного элемента 1 задержки представлены на фиг. 2 (эпюры а, В> и соответственно).для случая, когда сигнал и помеха перекрыаются во времени и Т (Т . На отрезках времени, где игнал и помеха перекрываются во времени, возникают биения, что отмечено штриховкой на указанных эпюрах. Для упрощения эпюр и наглядности на фиг. 2 не показаны некоррелированные шумы, так как их наличие не сказывается на принципе действия устройства. Входной процесс поступает на пороговый обнаружитель

13, на выходе которого вырабатывается импульс обнаружения, по заднему

E фронту которого в формирователе 14 вырабатывается импульс длительностью

Тф, управляющий элементом 6 памяти.

Порог обнаружения U порогового обнаружителя 13 выбирается из условия получения заданной малой вероятности его ложного срабатывания при отсутствии мощной помехи на входе. Колебание с первого отвода трехотводного элемента 1 задержки, задержанное относительно входного на время с,, поступает на блок 11, в котором вырабатывается напряжение оценки априорно неизвестной амплитуды помехи. Напрял жение оценки А г показано на фиг.2г.

При действии импульсной помехи имеется погрешность оценки ЛА „= A <—

А1 которая содер т регулярную (детерминированную) составляющую, обусловленную инерционностью интегрирующего фильтра, входящего в состав блока 11, и случайную, вызванную действием некоррелированного шума и полезного сигнала. Регулярная составляющая погрешности быстро спадает с течением времени и оказывается пренебрежимо малой при г ю (3-4), где постоянная времени интегрирующего фильтра в баке 11. Постоянная времени выбирается из условия получения малой случайной погрешности оценки амплитуды при заданной мощности некоррелированного шума и действующего полезного сигнала. Применительно к данному устройству это означает, что относительное среднеквадратическое значение погрешности оценки амплитуды помехи должно быть в 3-5 раз меньше требуемого коэффициента ослабления помехи, что состав5 1494 ляет величину порядка процента. Поэтому необходимое время анализа оценки амплитуды помехи оказывается существенно большим чем время необ»

5 ходимое для ее обнаружения. На отрезке времени от 0 до Т управляющий импульс на входе элемента 6 памяти отсутствует. В этом режиме элемент 6 памяти пропускает напряжение оценки л

А (фиг. 2д) на входы ключа 5 и блока 12. Последний вырабатывает пороговое напряжение, равное наибольл шему из двух величин 0,5 -А и

Величина Uo определяет порог блока

10 при отсутствии мошной помехи и выбирается исходя из тех же соображений, что и порог для порогового обнаружителя 13. Порог срабатывания и

0,5 .А, который устанавливается при 20 действии мощной помехи, позволяет получить одинаковые времена задержек включения и выключения блока 10, что необходимо для эффективного подавления помехи. Процесс обнаружения по- 25 мехи блоком 10 поясняется эпюрой на фиг. 2е, где представлено напряжение порога U„, огибающая входного напряжения блока 10 (пунктир) и напряжение

U на его интегрирующем фильтре. При gp вйбранном алгоритме обнаружения помехи задержки включения 4 и выклю1 чения 4 равны одна другой и не зави2 сят от априорно неизвестной амплитуды помехи А, Мешающее действие шума и

35 полезного сигнала, некоррелированных с помехой, приводят к тому, что задержки 4,и 4 будут случайными величинами, которые могут быть представлены в следующем виде: р 41с» где i = 1,2, 4;, 4; — регулярная и флюктуационная составляющие задержки CQoTBeTCT- 45 венно.

Сигнал обнаружения помехи с выхода блока 10 (фиг. 2ж) замыкает ключ 5 и устанавливает коммутатор 9 в состояние, при котором напряженйе с вы- 5О хода балансного модулятора 8 проходит на выход устройства, при этом компенсирующее напряжение с выхода элемента 6 памяти поступает через ключ 5 на вычитатель 4. 55

Ослабление мощной помехи осуществляется в подавителе, включающем детектор 2 огибающей, ограничитель

3, вычитатель 4, фильтр 7 верхних

225 6 частот и балансный модулятор 8. На выходе детектора 2 выделяется напряжение огибающей входного процесса (фиг. 2и). Это напряжение может быть представлено в следующем виде для случая воздействия мощной помехи:

А „(с) = А + А сов Г(< »1 — си ) t +

+ — р ) L где А,ы, с — огибающая, центральная частота и мгновенная начальная фаза узкополосного колебания (индексы »1 » S

Ф относятся соответственно к помехе и сигналу).

Компенсирующее напряжение, поступающее с выхода ключа 5 (фиг. 2з) может быть записано в виде

Аз,.п„», где Аэ — напряжение оценки амплитуды помехи с выхода элемента 6 памяти, Напряжение на выходе вычитателя

4 равно

Аз() = 4А, + А сов ((ы — са) ) с +

+ tP «1 — (f ) где c3 A = А — А — погрешность

За»» оценки амплитуды помехи.

Первое слагаемое этого соотношения является медленно изменяющимся процессом, который в основном не проходит через фильтр 7; второе слагаемоедля произвольных параметров сигнала и помехи — является высокочастотным процессом, который практически полностью проходит через фильтр 7 в случае, если его полоса режекции выбрана равной 0,03-0,06 ширины спектра полезного сигнала.

Напряжение на выходе ограничителя

3 представляет собой радиочастотное колебание, мгновенная фаза которого при действии мощной помехи практически идентична мгновенной фазе воздействующей помехи. В балансном

Модуляторе 8 осуществляется перемножение напряжений с выходов блоков огранйчителя 3 и фильтра 7 и образуется напряжение, в котором помеха существенно подавлена.

Рассмотрим процессы в устройстве по окончании действия мощной помехи. В момент времени Т«, вырабатывается управляющий импульс длительностью Т с выхода формирователя 14.

На этот отрезок времени в элементе

14 9422 5

6 памяти осуществляется запоминание значения оценки помехи соответствуф\

У ющее моменту времени Т, . Время задержки Т выбирается несколько больf

5 ше з 7держки включения формировател»

14 по отношению к заднему фронту помехи, действующей на входе, Задержка L должна быть равной или несколь— и ко большей времени, необходимого для получе ния оценки амплитуды помехи с заданной погрешностью. Задержка ь

13ыбырается равной b> = Л „ =A .За—

Лер"ки 1-> (. y ь> реализова11ы ,помощью трехотводного элемента 1 задержки, в котором с первого отвода

С iiiii i 7b т я КО. 1Ебаи11Е С Э адЕржК Ой л с второго — C задержкой <, + i., c .э

2 третьегo — с задержкой1 Г, + ь, + Г

Дл11те:1ь!1ос ть Iпlllу лься формиро13а- 2О теля 14 выбирает я так, чтобы к моменту окончания этого импульса переходtfbie процеcñû в блоке 10 завершились (фиг, 2б,е). Поэтому

+ " + Зсз 25

1-1апряжение на вьгходе нрег1лагаемого устройства представлено на фиг, 2к с уч том действия шумов, Ве компенси13ованшые остатки !Io!1ехи со ToR T иэ двух коротких импульсов на фронтах и13л1ех71, близких IIo форме к прямоугольнь3м, с ал111литудами, практически равныл1и амплитуде воздействующей помехи А „ и длительностями и „и 11

cо

Кроме тог имеется составляющая помехи с затухающей огибающей с на35 чальным значением амплитулы ЛА (кри13ая А на фиг. 2к) . Для известного устройства затухающая составляю1 щая нескомпенсированных остатков имеет начальное значение амплитуды А (кривая В на фиг ° 2к), Рассмотрим работу устройства в режиме отсутствия мощной помехи. В этом случае блок 11 устапавливает 45 выходное напряжение U . Блок 10 не срабатывает, коммутатор 9 у-становлен в положение, при котором выход устройства подключается к третьему отводу трехотводного элемента 1. Таким образом, полезный сигнал проходит непосредственно на выход устройс гва без искажений. Постоянная задержка, вносимая трехотводным элементом 1 задержки, является погрешностью сис55 тематической и легко может быть учтена в системе обработки сигнала. Таким образом, полезный сигнал проходит через данное устройство практи1еск 1 без искажений в любой рассмотренно11 сигнально-помеховой ситуации. ф о р м у л а и з о б р е т е и и 7

У тройство подавления радиоимпульс.ных помех, содержащее коммутатор, выхо 1, которого является выходом устройства, фильтр ве1эхних частот, вычитате.1ь, детектор огибающей, » ра—

НИ 1И1Е:1Ь, ВХОД КОТОРОГО СоЕГП113ЕН входим детектора с гибающеtt> балансный модулятор, входы которого сс едиtieны с выходом фи-1ьтра верхних частот и входом ограничителя соотв TcT

13еннс3, блок управления коммутатором, выход которого соединен с управляющим

13ходол1 коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, чтс, с цель 31 улл1еньшения на вь1ходе устр111ства уровня хаотйческ,гх радиоимпуль ных помех произ вo.7üftotf длительHо ти и мощнîc Tüþ, превышающей мощность полезного сигнала без увеличения искажения полезного ся1 нала и без снижения его уровня, в 1 его введеш 1 трехотнодный -лемен г задержки, вход которогп являетcR входом усTj!oHcT!3B> а третий отвод соединен с входом д тсктора огибающей и пер1;ь1л. нх.>дс .1 комл1утатор», К Jiff! Ч, У П Р 11 13 Л Я Ю Ш И И В Х 13 Д K O T O P O I O С О Е динен с выходом блок» управления коммутагором, а выход — = первьг1 входом вья1итателя, соедине:1ныс последователь.

Но нок оценки амплитуды ралиоимпуль

Но1! помехи, вход ко гopoi" соединен первым отводом 1ехотводного элемента задержки, элемент памяти, выход котороге соединен сигнальным входом,1.7þ÷,, и блок формирования порогового уровня, "оединенные пос7едовательно пороговый обнаружитель с постоя»;.ым ypot»tert порога, вход ко горого соединен с в: одом устроиства, и форл1ирователь импуль-а, выход которого соединен с управ7яю13111м входом э11емента памяти, вз арой вход кол1л1ут атора соединен с выходо.. балансн гo модулятора, второй вход вычитате IR соедине11 с выходом детектора огибающей, выход вычитателя соединен с входом фильтра верхних ча тот, блок управления коммутатором выполнен в виде порогового обнаружителя с управ.7яemiл» уровнем порога, при этом его вход и вход управления уровнем порога соедипены соответственно с вторым отводом трехотводного элемента задержки и ььгходом блока формиро13ания порогового уровня.

1494225

Составитель Н.Мельников

Редактор М.Петрова Техред М.яндык Кооректор Т Малец

Заказ 4131/56

Тира к 626

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101