Устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех
Изобретение относится к импульсной радиолокации и предназначено для устранения коррелированных составляющих внешних помех в системах обработки радиолокационных сигналов. Технический результат заключается в повышении точности формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех при сохранении высокого быстродействия устройства за счет исключения влияния собственного шума на точность формируемого напряжения масштабирования. Для этого устройство содержит генератор опорного сигнала, фазовращатель, первый и второй перемножители, первый и второй интеграторы, первый и второй делители, первый и второй блоки вычитания, усилитель, квадратор, ключ, элемент памяти и синхронизатор. 3 ил. 
Изобретение относится к импульсной радиолокации и предназначено для устранения коррелированных составляющих внешних помех в системах обработки радиолокационных сигналов.
Известно устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех [1], содержащее генератор опорного сигнала, последовательно включенные фазовращатель, первый перемножитель и первый интегратор и последовательно включенные блок вычитания, усилитель и второй перемножитель, второй вход последнего соединен с входом фазовращателя. Однако в известном устройстве время установления весовых коэффициентов велико.
Из известных устройств формирования весовых коэффициентов автокомпенсатров помех наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство [2], содержащее генератор опорного сигнала, последовательно включенные фазовращатель, первый перемножитель, первый интегратор, первый делитель, блок вычитания, усилитель и второй перемножитель, последовательно включенные квадратор, второй интегратор и второй делитель, причем входы фазовращателя, квадратора и второй вход второго перемножителя объединены и образуют первый вход устройства, второй вход первого перемножителя является вторым входом устройства, выход второго перемножителя является выходом устройства, выход второго интегратора подключен к второму входу первого делителя, выход генератора опорного сигнала - к второму входу второго делителя, выход второго делителя - к второму блоку вычитания, которое выбрано в качестве прототипа.
Однако в известном устройстве величина напряжения масштабирования, пропорциональная мощности напряжения помехи на первом входе, зависит от входного отношения помеха/собственный шум. При малом отношении помеха/собственный шум формируемое в устройстве выходное напряжение, пропорциональное весовому коэффициенту, будет искажено влиянием собственного шума и, следовательно, снизится эффективность подавления коррелированных составляющих внешних помех.
Цель изобретения - повышение точности формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех при сохранении высокого быстродействия устройства за счет исключения влияния собственного шума на точность формируемого напряжения масштабирования.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех, принятое за прототип, содержащее генератор опорного сигнала, последовательно включенные фазовращатель, первый перемножитель, первый интегратор, первый делитель, первый блок вычитания, усилитель и второй перемножитель, последовательно включенные квадратор, второй интегратор и второй делитель, причем входы фазовращателя, квадратора и второй вход второго перемножителя объединены и образуют первый вход устройства, второй вход первого перемножителя является вторым входом устройства, выход второго перемножителя является выходом устройства, выход второго интегратора подключен к второму входу первого делителя, выход генератора опорного сигнала - к второму входу второго делителя, выход второго делителя - к второму входу первого блока вычитания, согласно изобретению дополнительно введены последовательно включенные ключ, элемент памяти и второй блок вычитания, а также синхронизатор, причем выход синхронизатора подключен к управляющему входу ключа, информационный вход ключа и второй вход второго блока вычитания объединены и подключены к выходу второго интегратора, выход второго блока вычитания подключен к второму входу первого делителя и к первому входу второго делителя.
Существенным отличием изобретения является то, что введены ключ, элемент памяти, второй блок вычитания и синхронизатор, благодаря чему исключается влияние собственного шума на величину формируемого напряжения масштабирования, пропорциональной мощности помехи на первом входе устройства, и, следовательно, повышается точность формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех.
Аналогов подобного решения авторами на обнаружено, что подтверждает соответствие критерию существенного отличия.
Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.
На фиг.1 приведены структурная электрическая схема прототипа, на фиг.2 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех, на фиг.3 приведены графики зависимости величины напряжения масштабирования от величены отношения помеха/собственный шум на первом входе устройства для прототипа и предлагаемого устройства.
На чертежах и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - генератор опорного сигнала;
2 - фазовращатель;
3 - первый перемножитель;
4 - первый интегратор;
5 - первый делитель;
6 - первый блок вычитания;
7 - усилитель;
8 - второй умножитель;
9 - квадратор;
10 - второй интегратор;
11 - второй делитель;
12 - ключ;
13 - элемент памяти;
14 - второй блок вычитания;
15 - синхронизатор.
Известное устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех (фиг.1) содержит генератор опорного сигнала 1, последовательно включенные фазовращатель 2, первый перемножитель 3, первый интегратор 4, первый делитель 5, первый блок вычитания 6, усилитель 7 и второй перемножитель 8, последовательно включенные квадратор 9, второй интегратор 10 и второй делитель 11, причем входы фазовращателя 2, квадратора 9 и второй вход второго перемножителя 8 объединены и образуют первый вход устройства, второй вход первого перемножителя 3 является вторым входом устройства, выход второго перемножителя 8 является выходом устройства, выход второго интегратора 10 подключен к второму входу первого делителя 5, выход генератора опорного сигнала 1 - к второму входу второго делителя 11, выход второго делителя 11 - к второму входу первого блока вычитания 6.
Предлагаемое устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех (фиг.2) в дополнение к блокам 1-11 содержит последовательно включенные ключ 12, элемент памяти 13 и второй блок вычитания 14, а также синхронизатор 15, причем выход синхронизатора 15 подключен к управляющему входу ключа 12, информационный вход ключа 12 и второй вход второго блока вычитания объединены и подключены к выходу второго интегратора 10, выход второго блока вычитания 14 подключен к второму входу первого делителя 5 и к первому входу второго делителя 11.
Устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех (фиг.2) работает следующим образом.
Входное напряжение поступает на входы фазовращателя 2, квадратора 9 и второй вход второго перемножителя 8. В фазовращателе 2 фаза входного напряжения меняется на противоположную, т.е. формируется сопряженное напряжение. На выходе квадратора 9 действует напряжение масштабирования, пропорциональное мощности входного напряжения. Во втором интеграторе 10, имеющем постоянную времени, большую длительности полезного сигнала, напряжение масштабирования сглаживается и тем самым на его выходе формируется постоянное напряжение масштабирования, управляющее первым 5 и вторым 11 делителями. С выхода фазовращателя 2 сопряженное напряжение подается на первый вход первого умножителя 3, в котором осуществляется умножение сопряженного напряжения на напряжение с выхода сумматора (на чертежах не показан). Это напряжение подается на вход первого интегратора 4, имеющего постоянную времени, большую длительности полезного сигнала, в котором происходит сглаживание напряжения. Таким образом, в первом перемножителе 3 и первом интеграторе 4 вычисляется коэффициент взаимной коварнации сопряженного напряжения и выходного напряжения сумматора. Выходное напряжение первого интегратора подается на первый вход первого делителя 5, где делится на масштабный коэффициент, соответствующий постоянному напряжению масштабирования. Выходное напряжение первого делителя 5 подается на первый вход первого блока вычитания 6. Генератор опорного сигнала 1 формирует опорное напряжение, имеющее амплитуду, соответствующую составляющей полезного сигнала. Опорное напряжения поступает на второй вход второго делителя 11, в котором делится на масштабный коэффициент. С выхода второго делителя 11 масштабированное опорное напряжение подается на второй вход первого блока вычитания 6, в котором оно вычитается из выходного напряжения первого делителя 5. Выходное напряжение первого блока вычитания 6 поступает на вход усилителя 6, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное весовому коэффициенту. Это напряжение подается на первый вход второго перемножителя 8, в котором оно умножается на входное напряжение. Выходное напряжение второго перемножителя 8 поступает на соответствующий вход сумматора, в котором происходит компенсация коррелированных поставляющих внешних помех.
Однако при малом отношении помеха/собственный шум на первом входе устройства постоянное напряжение масштабирования будет существенно зависеть от мощности собственного шума, так как постоянное напряжение масштабирования пропорционально сумме мощностей внешней помехи и собственного шума. В результате существенно ухудшится эффективность подавления коррелированных составляющих внешних помех.
Для исключения влияния собственного шума на точность формируемого постоянного напряжения масштабирования в устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех (фиг.2) введены ключ 12, элемент памяти 13, второй блок вычитания 14 и синхронизатор 15. Импульсы напряжения с выхода синхронизатора 15 замыкают нормально разомкнутый ключ 12 в конце каждого периода зондирования импульсного радиолокатора, в состав которого входит данное устройство, когда на вход устройства не поступает напряжение внешних помех и на выходе второго интегратора 10 формируется напряжение, пропорциональное мощности собственного шума. Величина данного напряжения запоминается в элементе памяти 13. На рабочем интервале каждого периода зондирования импульсного радиолокатора выходное напряжение элемента памяти 13, пропорциональное мощности собственного шума, вычитается во втором блоке вычитания 14 из постоянного напряжения масштабирования.
Таким образом, благодаря включению в устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех дополнительных блоков 12-15 с новыми функциональными связями удается устранить влияние собственного шума на точность формируемого постоянного напряжения масштабирования и повысить, следовательно, эффективность подавления коррелированных составляющих внешних помех при малом отношении помеха/собственный шум на входе устройства.
Так как блоки устройства являются широко известными в радиотехнике, то реализация устройства не представляется трудной.
Для подтверждения работоспособности и оценки эффективности предлагаемого устройства формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех автором было проведено математическое моделирование его на ЭВМ. В результате проведенных исследований были получены зависимости величины постоянного напряжения масштабирования Vм1 и Vм2 соответственно для прототипа и предлагаемого устройства от отношения помеха/собственный шум q на первом входе устройства, представленные на фиг.3 Видно, что при малых отношениях помеха/собственный шум q=(1...100) величина вычисляемого в прототипе постоянного напряжения масштабирования Vм1 существенно зависит от q, в то время как для предлагаемого устройства аналогичная величина Vм2 не зависит от q. При q=10 отношение Vм1/Vм2=1,1, что говорит о существенном повышении точности вычисления величины напряжения масштабирования. Таким образом, использование изобретения позволяет повысить точность формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех на счет исключения влияния собственного шума на точность формируемого постоянного напряжения масштабирования.
Источник информации
1. Патент США № 3725922, 343-7, 1973.
2. Авт.св. СССР № 779959, G 01 S 7/36, H 04 B 15/00, 1980.
Формула изобретения
Устройство формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех, содержащее генератор опорного сигнала, последовательно включенные фазовращатель, первый перемножитель, первый интегратор, первый делитель, первый блок вычитания, усилитель и второй перемножитель, последовательно включенные квадратор, второй интегратор и второй делитель, причем входы фазовращателя, квадратора и второй вход второго перемножителя объединены и образуют первый вход устройства, второй вход первого перемножителя является вторым входом устройства, выход второго перемножителя является выходом устройства, выход второго интегратора подключен к второму входу первого делителя, выход генератора опорного сигнала - к второму входу второго делителя, выход второго делителя - к второму входу первого блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности формирования весовых коэффициентов автокомпенсаторов помех, в него введены последовательно соединенные ключ, элемент памяти и второй блок вычитания, а также синхронизатор, причем выход синхронизатора подключен к управляющему входу ключа, информационный вход ключа и второй вход второго блока вычитания объединены и подключены к выходу второго интегратора, выход второго блока вычитания подключен к второму входу первого делителя и к первому входу второго делителя.
РИСУНКИ
