Двухканальное устройство подавления помех
Изобретение относится к радиосвязи . Цель изобретения - увеличение отношения сигнал - помеха на выходе при использовании сигналов устр-в разнесенного приема в качестве входных сигналов, а также осуществление селекции сигнала с известным соотнощением между квадратом дисперсии и четвертым моментом распределения сигнала. Устр-во содержит блоки 1-3 компенсации помехи, сумматоры 4 и 5, усилители 6 с регулируемыми коэф. передачи, интегрирующие фильтры 7, перемножители 8, 15 и 16, блок фазирования 9, селектор 10 сигнала с заданными статистическими свойствами , квадраторы 11 и 12, эл-ты усреднения 13 и 14, алгебраические сумматоры 17 и 18, инвертор 19, коммутатор 20, пороговый эл-т 21 и фазовращатель 22 на 90°. На входах устр-ва присутствуют входные сигналы, представляющие собой суммы независимых между собой полезных сигналов и помех. Данное устр-во предназначено для работы в случаях, когда могут присутствовать лищь «гладкие замирания, а селективно-частотные отсутствуют, и помеха воздействует на оба канала пространственного разнесения, а также в условиях, когда вид сигнала и помехи (их ф-ция распределения ) различается. При этом на выходе устр-ва из входной смеси полезного сигнала и помехи выделяется только полезный сигнал . Устр-во по п. 2 ф-лы отличается выполнением селектора 10, дана его ил. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л СдЭ со О5 ьо ел О)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (so 4 Н 04 В 1/10, 7/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4073247/24-09 (22) 21.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Владимирский политехнический институт (72) В. Я. Бабкин, Е. К. Левин, П. А. Полушин и А. Г. Самойлов (53) 621.391 (088.8) (56) Защита от радиопомех. /Под ред. М. В. Максимова. М.: Советское радио, 1976, с. 220 — 234.
Патент США № 4105977, кл. Н 04 В 1/12, 1978. (54) ДВУХКА НАЛ Ь НОЕ УСТРОЙСТВО
ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ (57) Изобретение относится к радиосвязи. Цель изобретения — увеличение отношения сигнал — помеха на выходе при использовании сигналов устр-в разнесенного приема в качестве входных сигналов, а также осуществление селекции сигнала с известным соотношением между квадратом дисперсии и четвертым моментом распределения сигнала. Устр-во содержит блоки 1 — 3
ÄÄSUÄÄ1336256 А1 компенсации помехи, сумматоры 4 и 5, усилители 6 с регулируемыми коэф. передачи, интегрирующие фильтры 7, перемножители 8, 15 и 16, блок фазирования 9, селектор 10 сигнала с заданными статистическими свойствами, квадраторы 11 и 12, эл-ты усреднения 13 и 14, алгебраические сумматоры 17 и 18, инвертор 19, коммутатор 20, пороговый элт 21 и фазовращатель 22 на 90 .
На входах устр-ва присутствуют входные сигналы, представляющие собой суммы независимых между собой полезных сигналов и помех. Данное устр-во предназначено для работы в случаях, когда могут присутствовать лишь «гладкие» замирания, а селективно-частотные отсутствуют, и помеха воздействует на оба канала пространственного разнесения, а также в условиях, когда вид сигнала и помехи (их ф-ция распределения) различается. При этом на выходе устр-ва из входной смеси полезного сигнала и помехи выделяется только полезный сигнал. Устр-во по п. 2 ф-лы отличается выполнением селектора 10, дана его ил. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
1336256
Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в составе системы дальней тропосферной связи в условиях воздействия внешних помех.
Цель изобретения — увеличение отношения сигнал — помеха на выходе при использовании в качестве входных сигналов устройств разнесенного приема и селекция сигнала с известным соотношением между квадратом дисперсии и четвертым моментом распределения сигнала.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема двухканального устройства подавления помех; на фиг. 2 — структурная электрическая схема селектора сигнала с заданными статистическими свойствами.
Двухканальное устройство подавления помех содержит первый 1, третий 2 и второй 3 блоки компенсации помехи, первый 4 и второи 5 суммматоры, усилители 6 с регулируемыми коэффициентами передачи, интегрирующие фильтры 7, первые перемножители 8, 2р блок 9 фазирования, селектор 10 сигнала с заданными статистическими свойствами, первый 11 и второй 12 квадраторы, первый 13 и второй 14 элементы усреднения, третий 15 и второй 16 перемножители, второй 17 и первый 18 алгебраические сумматоры, инвертор 19, коммутатор 20, первый пороговый элемент 21, фазовращатель 22 на 90 .
Селектор 10 сигнала с заданными статистическими свойствами содержит третий 23, пятый 24 и четвертый 25 квадраторы, третий 26 и четвертый 27 элементы усреднения, третий алгебраический сумматор
28, нуль-орган 29, второй пороговый элемент 30, элемент ИЛИ 31, ключ 32, третий сумматор 33, два канала 34 оценки.
Двухканальное устройство подавления помех работает следующим образом.
На входах двухканального устройства присутствуют входные сигналы, представляющие собой суммы независимых между собой полезных сигналов и помех. 40
На входе первого канала двухканального устройства имеют
U (t) =Х (t) cos (оЬ+р(1) ) + Y (t) cos (cot+
+Ч (1) )
На входе второго канала двухканального устройства имеют
U2 (t) =а2Х (t) cos (ф+ф (t) +rg2) +
+b2Y (t) cos (а1+Ч (1) +Ч 2), где Х(t) и Y(t) — огибающие сигналы и помехи; р(1) и Ч (1) — их мгновенные фазы; а2, b2> $2 Ч"2 — амплитуды и фазы, учитывающие различия между сигналами и помехами в различных каналах.
Двухканальное устройство предназначено для работы в случаях, когда могут присутствовать лишь «гладкие» замирания, а селективно-частотные отсутствуют, а помеха воздействует на оба канала пространственного разнесения. поэтому коэффициенты а2
b2 и фазы р2, Ч"2 полностью описывают различия составляющих сигналов и помех.
В первом сумматоре 4 сигналы Ui и U2 складываются с некоторыми весовыми коэффициентами, в результате чего на выходе первого блока имеется сигнал
U2(t) =Хз (1) cos (mt+a>(t) +фз) +
+ з(1) cos ( Далее этот сигнал возводится в квадрат в первом квадраторе 11 и усредняется в первом элементе 13, на выходе которого имеется сигнал U4(t) = Ua = 0,5Хз+ 0,5уз — — Po. На выходе первого элемента 13 определяется средняя мощность процесса на выходе первого квадратора 11 Uo(t). Во втором квадраторе 12 процесс Uq(t) вновь возводится в квадрат. Сигнал на его выходе Uo (t) = Uo (t) = 1) з (1) . Определяют его среднюю величину Uo(t) =Us(t) =- - (Хз) =,—,2)+ (x, ) + — (уз) (.= — 21 +ЗРо. з Х Обозначают Qg — 2; д ) 2 Рассматривают величину g= — Uo — 8РО= (Хз) а+ (Ya) р Сравнивают ее с величиной 2U2 = Хз + Уз. Нетрудно заметить, что при фиксирована ном значении 13з максимум модуля величины g достигается только в двух случаях: Х = О, р этом Л= 2Uq, -х — Л вЂ” t Y3= О, при этом Хз= 2Ua. Таким образом, обеспечение условия -г max ) g Оз= const соответствует случаям, когда на выходе первого блока 1 присутствует либо только полезный сигнал, либо только помеха. На этом основан принцип работы двухканального устройства. На выходе второго перемножителя 16 формируется сигнал так, что его компенсация в первом блоке 1 обеспечивает максимум среднего квадрата мощности при фиксированной средней мощности сигнала на его выходе. Это соответствует выделению из суммарного входного сигнала одной его составляющей — либо полезного сигнала, либо помехи.! 336256 Вторая составляющая выделяется с помощью второго 3 и третьего 2 блоков. Далее селектор 10 подключает на свой выход ту составляющую, которая представляет собой полезный сигнал. Рассмотрим формирование опорного сигнала первого блока 1. Обеспечение максимума величины 1-- 116 — 8Pg i при фиксированном Ро экви8 2 валентно обеспечению максимума выраже ния ! U W g! pa о Амплитуда и фаза сигнала U3(t) регулируются изменением суммируемых с напряжением 1 2(с) двух других взаимноортогональных сигналов. Один из них U! (t), а другой — U! (t), прошедший через фазовращатель 22 на 90 . Сигнал U!(t). Uз (1) = U2 (!.) + K! 1-1 (1) +K21-1 (1) > где К!, К2 — коэффициенты передачи регулируемых усилителей 6. Управление коэффициентами К!К2 производится с использованием градиентного метода перестройки. При этом максимум величины g! достигается при управлении перестройкой К!, К2 по закону Находят dg! с)Р ! П! с)К2 dgi d Us — ЗРо(!; (!!,— gp*td!Us! й. Р. где функция sign {aj равна 1 при а ) )0 и равна — 1 при а (О. Аналогично dg! =sign(U6 — ЗРо)- -„(—, ) а d U6 С1 к2 рй Подставляют ранее полученные выражеd U6 d Uз ЖP* 4Х, Учитывая, что 11ь) dU3 dU3 dK, сИ, тогда ф — —, (- 3 — - (U3) — 1- 3.2 - 3 (U3) )= ==, (U3 U!U3 — с!з U!U3). Со) Множитель перед скобками неотрицателен и его можно опустить, так как он пропорционален только коэффициенту усиления в цепях управления и его можно отнести к коэффициенту усиления регулируемых усилителей 6 или к коэффициенту передачи интегрирующих фильтров 7) с1 1-!,3 Й (с*) 1 С)3 dK,(0;) V3 V V3=V3 1- 11- з 1-) з U U з — 1-! з U с 3. Преобразуют полученные выражения U3 U(U3 — U3 1 3= UIU3(U3U3 — U3) ю Э U3 U ЦЗ вЂ” U3 U 1- 3= 1- 1 1- 3 (1- 3 - 3 U3) . Выражение под знаком з! пЦ также может быть преобразовано: U6 — 3Po= U3 — 3(U3) = U3 — 3U3U3. Сигнал после третьего перемножителя 15. 1- г (1) 1-!4 () 1-)6(1) 1- 3 1- 3. Во втором алгебраическом сумматоре 17 определяется разность между напряжением с выхода второго квадратора 12 и утроенным сигналом с выхода третьего перемножителя 15 и на выходе второго алгебраического сумматора 17 имеют 30 Ua(t)= U6 — 3Vz= U3 — ÇU3U3. Этот сигнал усредняется во втором элементе 14 и на вход первого порогового элемен1 а та поступае1 напряжение U3 — 31)зГ з= ;.!с 11 — 3(U3) . Первый пороговый элемент 21 определяет знак этого выражения и вырабатывает требуемый сигнал sign(U3 — 3(V3)$= sign{U6 — ЗРо1. В первом алгебраическом сумматоре 18 40 также определяется разность между сигналами с выходов второго квадратора 12 и третьего перемножителя 15: и 4 Ug= U2 — U6= 1 3 3 — U3. Напряжение Ug(t) подается на второй 45 перемножитель 16, где перемножается с выходным сигналом коммутатора 20. В зависимости от управляющего сигнала первого поЪ рогового элемента 21 коммутатор 20 на свой выход подключает либо сигнал U;d(t), либо сигнал — U3(t) (проинвертированный инвертором 19 11з(1) ) . При этом на выходе коммутатора 20 имеется напряжение U3signjU6— — ЗРо I. Таким образом, на выходе второго перемножителя 16 сформирован сигнал U!o(t) = sign(U6 — ЗРо J U3(U3 U3 — (.)3). Этот сигнал используется для перестройки первого блока компенсации и поступает на первые перемножители 8. 1336256 дК1 а — = и! J10 - =Ä1 дК Формула изобретения 55 поскольку коэффициенты К1 и К2 пропорциональны управляющим напряжениям, подаваемым на регулируемые усилители 6, а те интегралам от входных напряжений интегрирующих фильтров 7, то Таким образом, получают требуемые выражения (1), управляющие перестройкой блока компенсации: slgtt(U0 — ÇP0 UIU3(U3U3 — U3) = — — . njU0 — ЗР,)-11 U,(U ГА — О,) =- дК2 — д (Я дК2 Следовательно, на выходе первого блока 1 вь1деляется либо сигнал, либо помеха. Во втором 3 и третьем 2 блоках из входных сигналов отделяется вторая компонента суммы. Выделенные таким образом сигналы взаимно фазируются в блоке 9, затем складываются во втором сумматоре 5. Селектор 10 определяет, который из его входных сигналов полезный сигнал. Для этого определяются вторые и четвертые моменты распределений этих сигналов (или же, средняя мощность и средний квадрат мощности) . Отношение среднего квадрат;1 мощности к квадрату средней мощности характеризует вид сигнала и для каждого вида (функции распределения) — величина постоянная, В то же время, предлагаемое техническое решение предназначено для работы в условиях, когда вид сиг11ала и помехи (их функции распределе:111я) различаются. На этих признаках основан принцип работы селектора 10. Для каждого из двух полученных сигналов определяется соотношение между квадратом дисперсии и четвертым моментом распределения сигнала. Эти соотношения сравниваются для обоих входных сигналов. Поскольку вид модуляции полезного сигнала известен, то для него известны и эти соотношения. Таким образом, к выходу селектора 10 подключается тот из входных сигналов, для которого измеренные соотношения наиболее приближаются к требуемым (заранее известным) . Рассмотрим работу селектора 10. Пусть на один из входов поступает некоторый сигнал UI I (1), После прохождения этого сигнала через третий квадратор 23, третий элемент 26 и четвертый квадратор 25 имеют U12= (01 1) . Сигнал с выхода третьего квадратора 23, проходя через пятый квадратор 24 и четвертый элемент 27, имеет вид 1-)Iз = UII На выходе третьего алгебраического сумматора 28 имеют U I 4 — U 13 7UI2 р где у — известное отношение между квадратом средней мощности и средним квадратом мощности передаваемого полезного сигнала (на передающей стороне системы связи). Предлагаемое техническое решение может быть использовано в системах дальней тропосферной связи, где могут наблюдаться только «гладкие» замирания. При этом поскольку время измерения много меньше, чем квазипериод замираний, то принимаемый полезный сигнал имеет то же соотношение у, что и передаваемый. В этом случае на входе второго порогового элемента 30 того канала 34, на который поступает полезный сигнал, наблюдается напряжение, близкое к нулю. На второй пороговый элемент 30 другого канала 34 идет сигнал, отличающийся от нуля. Вторые пороговые элементы 30 вырабатывают сигнал логической единицы, если на их входах напряжения отличаются от нуля. При этом второй пороговый элемент 30 того канала 34, где имеется полезный сигнал, вырабатывает логический ноль, а другого канала 34 — единицу. Ключ 32 закрывается, если на его вход поступает единица. Таким образом (если на другой вход элементов ИЛИ поступает ноль) ключ 32, подключенный к входу канала 34 полезного сигнала открыт, а подключенный к входу канала 34, в котором имеется помеха, закрыт и на выход селектора 10 подается полезный сигнал. В случае, когда помеха и сигнал поступают на другие входы, процессы аналогичны и на выходе селектора 10 присутствует полезный сигнал. Нуль-орган 29 вырабатывает сигнал логической единицы, когда сигнал на его входе близок к нулю. В противоположной ситуации им вырабатывается сигнал логического нуля. Присутствие нуль-органа необходимо, чтобы предотвратить принятие ложного решения в случае отсутствия помехи или ее малом уровне. В этом случае, хотя отношение Y3/ (Y3) отличается от у, но величины У3 и У3 малы, мала и разность Y3 — у(Узз) . Чтобы воспрепятствовать ложному подключению помехи, в этом случае нуль-орган 29 вырабатывает логическую единицу, и соответствующий ключ 32 оказывается закрыт. Таким образом, двухканальное устройство выделяет из входной смеси полезного сигнала и помехи только полезный сигнал и подает его на выход через третий сумматор ЗЗ. 1. Двухканальное устройство подавления помех, содержащее первый и второй блоки 1336256 компенсации помехи, первый вход каждого из которых является входом соответственно первого и второго каналов двухканального устройства подавления помех, выход первого блока компенсации помехи соединен с вторым входом второго блока компенсации помехи, вход опорного сигнала которого соединен с его выходом, каждый блок компенсации помехи содержит первый сумматор, первый вход и выход которого являются соответственно первым входом и выходом блока компенсации помехи, фазовращатель на 90, вход которого является вторым входом блока компенсации помехи, два усилителя с регулируемыми коэффициентами передачи, выходы которых соединены с вторым и третьим входами первого сумматора соответственно, а входы соединены с входом и выходом фазовращателя на 90 соответственно, две цепи, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого перемножителя и интегрирующего фильтра, вход первого перемножителя одной цепи соединен с входом одного из усилителей с регулируемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра той же цепи, вход первого перемножителя другой цепи соединен с входом другого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра той же цепи, другие входы первых перемножителей являются входом опорного сигнала блока компенсации, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал — помеха, на выходе при использовании в качестве входных сигналов сигналов устройств разнесенного приема, в него введены соединенные последовательно третий блок компенсации помехи, первый, второй входы и вход опорного сигнала которого соединены соответственно с входом первого канала двухканального устройства подавления помех, выходом первого блока компенсации помехи и выходом третьего блока компенсации помехи, блок фазирования, другой вход которого соединен с выходом второго блока компенсации помехи, второй сумматор, другой вход которого соединен с другим выходом блока фазирования, и селектор сигнала с заданными статистическими свойствами, выход которого является выходом двухканального устройства подавления помех, а другой вход соединен с выходом первого блока компенсации помехи, соединенные последовательно инвертор, вход которого соединен с выхо5 ! О 50 дом первого блока компенсации помехи, коммутатор, другой вход которого соединен с выходом первого блока компенсации помехи, и второй перемножитель, выход которого соединен с входом опорного сигнала первого блока компенсации помехи, соединенные последовательно первый квадратор, вход которого соединен с выходом первого блока компенсации помехи первый элемент усреднения, третий перемножитель, другой вход которого соединен с выходом первого квадратора, и первый алгебраический сумматор, выход которого соединен с другим входом второго перемножителя, соединенные последовательно второй квадратор, вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого квадратора и другим входом первого алгебраического сумматора, второй алгебраический сумматор, другой вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, второй элемент усреднения и первый пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй вход первого блока компенсации помехи соединен с входом второго канала двухканального устройства подавления помех. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью селекции сигнала с известным соотношением между квадратом дисперсии и четвертым моментом распределения сигнала, селектор сигнала с заданными статистическими свойствами содержит третий сумматор, выход которого является выходом селектора сигнала с известными статистическими свойствами, и два идентичных канала оценки, каждый из которых содержит ключ, вход которого является входом соответствующего канала оценки и соответствующим входом селектора сигнала с заданными статистическими свойствами, а выход является выходом соответствующего канала оценки и соединен с соответствующим входом третьего сумматора, соединенные последовательно третий квадратор, вход которого соединен с входом ключа, третий элемент усреднения, четвертый квадратор, нуль-орган и элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, соединенные последовательно пятый квадратор, вход которого соединен с выходом третьего квадратора, четвертый элемент усреднения, третий алгебраический сумматор, другой вход которого соединен с выходом четвертого квадратора и второй пороговый элемент, выход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ. 1336256 Составитель Н. Мельников Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор Е. Рошко 3а каз 3815/57 Тираж 638 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
