Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство для подавления помех содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, развязывающее устройство 14, третий вычитатель 13, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, аттенюатор 7, выход которого соединен с другим входом первого вычитателя 1. Входы вычитателей 1 и 6 объединены и являются входом всего устройства. Общая точка выхода второго вычитателя 6 и входа аттенюатора 7 через последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи 12 и ключ 16 соединена с другим входом третьего вычитателя 13. Общая точка выхода первого перемножителя 2 и входа первого полосового фильтра 3 через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 8, усилитель 9, детектор АРУ 10 соединена с другим входом блока с регулируемым коэффициентом передачи 12. Общая точка выхода первого полосового фильтра 3 и входа фазовращателя 4 через решающую схему 15 соединена с другим входом ключа 16. Выход генератора копии сигнала 11 соединен с другими входами перемножителей 2 и 5. Выходом устройства является общая точка выхода третьего вычитателя 13 и входа первого перемножителя 2. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами (ШПС).

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (см. О. Ф. Бокк "Оптимальные характеристики фильтров БЗ от сосредоточенных по спектру помех". "Техника средств связи", серия ТРС, 1987, вып. 4, с. 81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами.

Недостатками этого устройства является аппаратурная сложность, возрастающая с увеличением базы ШПС, а также невозможность его включения на выходе приемника, обусловленная необходимостью использования в нем фильтров высокого порядка в тракте прохождения сигнала. При использовании таких устройств входной тракт приемника остается незащищенным от узкополосной помехи.

Известны также автокомпенсаторы узкополосных помех (авт. св. NN 438126, 1095419, 734681, СССР), недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, принятое за прототип и содержащее последовательно соединенные вычитатель, первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель. Выход первого перемножителя соединен с входом первого фильтра, выход которого является выходом устройства. Второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора копии сигнала и через линию задержки - с вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра, сигнальный вход которого соединен с входом вычитателя и является входом устройства. Выход синхронно-фазового фильтра соединен с вторым входом вычитателя.

Недостатком устройства-прототипа является малая степень подавления помех.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее первый вычитатель, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый перемножитель и первый полосовой фильтр, второй перемножитель, генератор копии сигнала, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, введены последовательно соединенные развязывающее устройство и третий вычитатель, последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель, детектор АРУ, последовательно соединенные второй вычитатель и аттенюатор, последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи и ключ, а также регулируемый фазовращатель и решающий блок.

При этом выход первого вычитателя соединен с входом развязывающего устройства, выход третьего вычитателя соединен с входом первого перемножителя и является выходом устройства, выход первого перемножителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход детектора АРУ соединен с одним из входов блока с регулируемым коэффициентом передачи, другой вход которого соединен с выходом второго вычитателя, вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом регулируемого фазовращателя, а второй - с выходом генератора копии сигнала. Выход первого полосового фильтра соединен одновременно с входом регулируемого фазовращателя и через решающий блок - с управляющим входом ключа, выход которого соединен с другим входом третьего вычислителя. Выход аттенюатора соединен с вторым входом первого вычитателя. Второй вход второго вычислителя соединен с входом первого вычислителя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, где 1, 6 - первый и второй вычитатели; 2, 5 - первый и второй перемножители; 3, 8 - первый и второй полосовые фильтры; 4 - регулируемый фазовращатель; 7 - аттенюатор; 9 - усилитель; 10 - детектор АРУ; 11 - генератор копии сигнала; 12 - блок с регулируемым коэффициентом передачи; 13 - третий вычитатель, 14 - развязывающее устройство; 15 - решающий блок; 16 - ключ.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, развязывающее устройство 14, третий вычитатель 13, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, регулируемый фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, аттенюатор 7, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя 1. Входы первого 1 и второго 6 вычитателей объединены и являются входом устройства. Точка соединения выхода второго вычитателя 6 и входа аттенюатора 7 через последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи 12 и ключ 16 соединена с вторым входом третьего вычитателя. Точка соединения выхода третьего вычитателя 13 и входа первого перемножителя 2 является выходом устройства. Точка соединения выхода первого перемножителя 2 и входа первого полосового фильтра через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 8, усилитель 9 и детектор АРУ 10 соединена с другим входом блока с регулируемым коэффициентом передачи 12. Точка соединения выхода первого полосового фильтра 3 и входа регулируемого фазовращателя 4 через решающий блок 15 соединена с управляющим входом ключа 16. Выход генератора копии сигнала 11 соединен одновременно с вторыми входами первого 2 и второго 5 перемножителей.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном режиме ключ 16 закрыт. Входная смесь, содержащая широкополосный сигнал (ШПС) и узкополосную помеху (УП), поступает одновременно на входы вычитателей 1 и 6. Коэффициент передачи тракта между вычитателями 1 и 6 (K_тр1) с помощью аттенюатора 7 выбирается K_тр1<1, например K_тр1 = 0,9. Входная смесь с выхода вычитателя 6 подается через блок 7 на вход вычитателя 1, при этом на его выходе формируются напряжения U_c = U_с1 - U_с2 = U_с1 - K_тр1U_с1 = U_с1(1-K_тр) = 0,1 U_с1, где U_c1, U_с2 - напряжение сигнала на 1-м и 2-м входах вычитателя 1.

Аналогично имеем для помехи: U_п1 - U_п2 = U_п1- К_тр1 U_п1 = U_п1 (1-K_тр1) = 0,1 U_п1, где U_п1, U_п2 - напряжение помехи на 1-м и 2-м входах вычитателя 1.

Сигнал через блоки 14 и 13 подается на вход блока 2, где за счет перемножения с синхронной копией сигнала сворачивается в узкополосный сигнал (УС), который фильтруется в блоке 3 и через блок 4 поступает на вход блока 5, где за счет перемножения с той же синхронной копией сигнала, формируемой в блоке 11, становится ШПС, который поступает на 2-й вход вычитателя 6, где вычитается из ШПС во входной смеси. В результате этого на вход вычитателя 1 поступает меньшее значение U⁽¹_c2⁾< U_c2 , а напряжение сигнала на выходе блока 1 U⁽_c¹⁾ увеличивается, т.е. U⁽_c¹⁾> U_c .

Процесс повторяется до тех пор, пока не установится значение U_c= U_c1 , при этом на выходе блока 2 U_c2 0 , а U_п2 K_mp1U_п1 .

При завершении переходных процессов, когда уровень УС на выходе блока 3 достигает достаточно большого значения, что фиксируется блоком 15, на выходе блока 15 формируется команда "1", открывающая ключ 16.

В этом случае на вход вычитателя 13 через блок 12 подается помеха с выхода вычитателя 6.

Коэффициент передачи блока 12 регулируется блоком 10 в зависимости от уровня помехи на выходе полосового фильтра 8 таким образом, чтобы достигалось максимальное подавление помехи. Фильтр 8 имеет ту же полосу пропускания, что и фильтр 3, а частота настройки его выбирается в стороне от несущей ШПС.

Таким образом, после завершения переходных процессов в вычитателе 13 осуществляется "докомпенсация" УП.

Решающая схема 15 может быть выполнена в виде последовательно соединенных детектора и схемы сравнения с фиксированным порогом. Развязывающее устройство 14 используется при необходимости для обеспечения развязки между блоками 1 и 13 и может быть выполнено в виде эмиттерного повторителя или резистора.

В прототипе малая степень подавления помех обусловлена тем, что коэффициент передачи (K_тр) помехи в тракте между вычитателями 6 и 1 должен быть меньше 1 (K_тр<1).

тр = 1 смесь сигнала и помех с выхода вычитателя 6 поступает на вход вычитателя 1 и полностью компенсирует как помеху, так и сигнал. Для обеспечения формирования оценки сигнала на входе вычитателя 6 в начальный момент времени, необходимо обеспечить выполнение условия U_c1-U_c2= U_oc 0 , где U_с1, U_с2 - напряжение сигнала на 1-м и 2-м входах вычитателя 1, соответственно.

В процессе работы в устройстве, являющемся системой с обратной связью, U_c за несколько циклов превращается в U_с2 U_с1, при этом, чем больше U_oc (меньше K_тр), тем меньше длительность переходных процессов. Но чем меньше K_тр, тем меньше коэффициент подавления помех.

Так, если K_тр 0,9, то U_п1 - U_п2 = 0,1U_п, т.е. подавление помех не может быть больше 20 дБ.

В предлагаемом устройстве с помощью выбора коэффициента передачи блока 7 устанавливается K_тр1 = 0,9. Однако при завершении переходных процессов в цепи обратной связи, что регистрируется РС15, вводится дополнительная компенсация помех, осуществляемая с помощью блоков 12, 16, 13, с коэффициентом передачи помехи в тракте между выходами вычитателя 6 и входом вычитателя 13 (K_тр1).

Так, через блок 12 и ключ 16 на вход вычитателя 13 подается помеха, ослабленная, например, в 0,09 раз (K_тр2 = 0,9). Тогда на выходе вычитателя 1 помеха будет ослаблена в 10 раз (20 дБ), т.е. уровень ее будет 0,1 U_п, где U_п - напряжение помехи на входе устройства.

На выходе вычитателя 13 напряжение помехи составит 0,1 U_п - 0,09 U_п = 0,01 U_п, т.е. в предлагаемом устройстве подавление помехи составит 40 дБ (на 20 дБ дольше, чем в прототипе) при малой величине длительности переходных процессов, определяемой выбором K_тр1.

В предлагаемом устройстве за счет варьирования значениями K_тр1 и K_тр2 достигается необходимая степень подавления помех при выполнении требований к величине длительности переходных процессов. При этом потенциальная степень подавления помех выше, чем у прототипа, за счет использования сочетания грубой и точной компенсации.

Формула изобретения

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее первый вычитатель, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый перемножитель и первый полосовой фильтр, второй перемножитель и генератор копии сигнала, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные развязывающее устройство и третий вычитатель, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, усилитель и детектор автоматической регулировки усиления (АРУ), последовательно соединенные второй вычитатель и аттенюатор, последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи и ключ, а также регулируемый фазовращатель и решающий блок, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого подсоединен к второму входу третьего вычитателя, выход которого является выходом устройства, выход первого перемножителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход детектора АРУ - с управляющим входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, другой вход которого соединен с выходом второго вычитателя, один из входов которого соединен с входом первого вычитателя, а другой вход второго вычитателя - с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен через регулируемый фазовращатель с выходом первого полосового фильтра, а второй вход - с выходом генератора копии сигнала.