Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит три вычитателя, входы которых объединены с входом устройства. Выход первого вычитателя через последовательно соединенные первый перемножитель, полосовой фильтр, фазовращатель, второй перемножитель соединен с вторым входом второго вычитателя. Выход второго вычитателя соединен с входом первого блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя и через последовательно соединенные ограничитель, синхронно-фазовый фильтр, второй вход которого соединен с входом устройства, и второй блок с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом третьего вычитателя 9. Выход третьего вычитателя является выходом устройства. Опорный сигнал на перемножители поступает с генератора копии сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами.

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (см. Бокк О.Ф. Оптимальные характеристики фильтров БЗ от сосредоточенных по спектру помех. "Техника средств связи", серия ТРС, 1987, вып. 4, стр. 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, описанные в авт. св. N 438126, 1095419, 734681, СССР, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в авт. св. N 1700754, H 04 B 1/10, 1991 г., принятое за прототип.

Устройство-прототип (фиг. 1) содержит последовательно соединенные вычитатель 1, первый перемножитель 2, режекторный фильтр 3 и второй перемножитель 4. Выход первого перемножителя 2 соединен с входом первого фильтра 5, выход которого является выходом устройства. Второй вход первого перемножителя 2 соединен с выходом генератора копии сигнала и через линию задержки 7 - с вторым входом второго перемножителя 4, выход которого соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра 8, сигнальный вход которого соединен с входом вычитателя и является входом устройства. Выход синхронно-фазового фильтра 8 соединен с вторым входом вычитателя 1.

Недостатком устройства-прототипа является малая степень подавления помех.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, один из входов которого является входом устройства, первый перемножитель и полосовой фильтр, а также второй перемножитель, синхронно-фазовый фильтр и генератор копии сигнала, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, введены фазовращатель, второй и третий вычитатели, первый и второй блоки с регулируемым коэффициентом передачи и ограничитель. При этом первые входы первого, второго, третьего вычислителей и синхронно-фазового объединены, а выход третьего вычитателя является выходом устройства. Выход полосового фильтра через последовательно соединенные фазовращатель, второй перемножитель, второй вычитатель соединен с входом первого блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого одновременно соединен с вторым входом первого вычитателя и через последовательно соединенные ограничитель, синхронно-фазовый фильтр и второй блок с регулируемым коэффициентом передачи - с вторым входом третьего вычитателя. Выход генератора копии сигнала соединен с вторым входом второго перемножителя.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 2, где обозначено: 1, 6 - первый и второй вычитатели, 2, 5 - первый и второй перемножители, 3 - полосовой фильтр, 4 - фазовращатель, 7, 10 - блоки с регулируемым коэффициентом передачи, 8 - синхронно-фазовый фильтр, 9 - третий вычитатель, 11 - генератор копии сигнала, 12 - ограничитель.

Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, полосовой фильтр 3, фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6. Входы первого 1 и второго 6 вычитателей объединены и являются входом устройства. Вторые входы перемножителей 2 и 5 соединены с выходами генератора копии сигнала 11. Выход вычитателя 6 через блок с регулируемым коэффициентом передачи 7 соединен с вторым входом вычитателя 1. Вход устройства соединен также с входом третьего вычитателя 9, выход которого является выходом устройства, и с входом синхронно-фазового фильтра 8, выход которого через второй блок с регулируемым коэффициентом передачи 10 соединен с вторым входом третьего вычитателя 9. Второй вход СФФ8 через ограничитель 12 соединен с выходом блока 7.

Работает устройство следующим образом.

Входная смесь, содержащая широкополосный сигнал и узкополосную помеху, поступает одновременно на входы вычитателей 1 и 6, при этом в вычитателе 1 из нее вычитается оценка помехи УП^х а в вычитателе 6 - оценка ШПС - ШПС^х. В результате на выходе вычитателя 1 выделяется ШПС и нескомпенсированный остаток помехи УП, которые подаются на перемножитель 2. За счет перемножения в перемножителе 2 с опорным сигналом, поступающим с выхода ГКС 11, широкополосный сигнал сворачивается в узкополосный сигнал (УС), который фильтруется в полосовом фильтре 3 и через фазовращатель 4 подается на перемножитель 5, где с перемножением с тем же опорным сигналом, поступающим с ГКС 11, узкополосный сигнал превращается в широкополосный (оценку ШПС^х), который подается на вход вычитателя 6. За счет компенсации ШПС на выходе вычитателя 6 формируется оценка УП (УП^х), которая через блок с регулируемым коэффициентом передачи 7 подается на вычитатель 1, где компенсирует УП. В результате на выходе блока 1 формируется ШПС и УП.

Одновременно оценка УП^х с выхода блока 7 через ограничитель 12, синхронно-фазовый фильтр 8 и второй блок с регулируемым коэффициентом передачи 10 подается на второй вход вычитателя 9, на первый вход которого подается входная смесь. В ограничителе 12 происходит нормирование уровня помехи, которая подается на опорный вход СФФ8. На сигнальный вход СФФ8 подается входная смесь, а на выходе формируется напряжение помехи с точностью до постоянного амплитудного множителя, совпадающее с напряжением помехи на входе устройства, что обеспечивает возможность эффективного подавления помех. Степень подавления помех достигается за счет установки в процессе настройки соответствующего коэффициента передачи блока 10. За счет выбора в процессе настройки коэффициента передачи блока 7 достигается требуемое значение длительности переходных процессов в кольце обратной связи.

Синхронно-фазовый фильтр может быть выполнен так, как это представлено в монографии Свитова В. М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: Сов. радио, стр. 124, рис. 3, 6.

Докажем достижение поставленной цели.

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

Действительно, смесь сигнала и помехи с выхода вычитателя 6 поступает на второй вход вычитателя 1, на первый вход которого поступает та же самая смесь и при K_тр = 1 компенсируется полностью как помеха, так и сигнал.

Для обеспечения формирования оценки сигнала на входе блока 6 в начальный момент времени необходимо обеспечить выполнение условий , где - напряжение сигнала на первом и втором входах вычитателя 1.

В процессе работы в устройстве, представляющем собой систему с обратной связью, U_oc за несколько циклов превращается в . При этом, чем больше U_oc (меньше K_тр), тем меньше длительность переходных процессов t_п. Однако с уменьшением K_тр и t_п уменьшается степень подавления помех. Так, если , то - напряжение помехи на первом и втором входах вычитателя 1.

Таким образом, подавление помехи в данном случае не превышает 20 дБ. В заявляемом устройстве используется как кольцо с обратной связью (блоки 1-7, 11), так и отдельный вычитатель 9, на первый вход которого подается входная смесь, а на другой вход - оценка помехи с выхода блока 7 через СФФ8 и блок 10. В кольце обратной связи в процессе настройки за счет выбора коэффициента передачи блока 7 устанавливается K_тр, соответствующий заданному времени переходных процессов t_п. Сформированная оценка помехи с выхода блока 7 подается на вычитатель 9 через ограничитель 12, СФФ8 и блок 10. Напряжение помехи на выходе СФФ8 в соответствии с монографией Свистова В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: Сов. радио, 1977 г., стр. 124, может быть записано в виде где U_оп - напряжение помехи, подаваемое на опорный вход СФФ; U₁ - напряжение помехи, подаваемое на сигнальный вход СФФ.

На опорный вход СФФ8 напряжение подается с выхода ограничителя 12 и является постоянной величиной, т.е. U_от = const U_ог - уровень ограничения ограничителя 12.

Коэффициент передачи блока 10 выбирается в процессе настройки таким образом, чтобы с учетом выбранного значения U_ог = U_оп обеспечить заданную степень подавления помех в блоке 9. Т.к. вычитатель 9 не входит в кольцо обратной связи, то отсутствуют ограничения на уровень напряжения помехи, подаваемого на его второй вход с выхода блока 10, т.е. K_тр может быть выбран, например, равным 0,99, что обеспечивает возможность подавления помехи на 40 дБ, что в рассматриваемом примере превышает степень подавления помех в прототипе на 20 дБ.

Формула изобретения

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, один из входов которого является входом устройства, первый перемножитель и полосовой фильтр, а также второй перемножитель, синхронно-фазовый фильтр и генератор копии сигнала, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, отличающееся тем, что в него введены фазовращатель, первый и второй блоки с регулируемым коэффициентом передачи, ограничитель, второй и третий вычитатели, причем первые входы первого - третьего вычитателей и синхронно-фазового фильтра объединены, выход полосового фильтра через последовательно соединенные фазовращатель, второй премножитель и второй вычитатель соединен с входом первого блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого одновременно соединен с вторым входом первого вычитателя и через последовательно соединенные ограничитель, синхронно-фазовый фильтр и второй блок с регулируемым коэффициентом передачи - с вторым входом третьего вычитателя, выход которого является выходом устройства, а выход генератора копии сигнала соединен с вторым входом второго перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1