Цифровое устройство подавления помех

 

Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов. Технический результат - повышение эффективности и точности в работе устройства. Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, содержит вспомогательную антенну, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель, вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом на вторые входы первого и второго умножителей поступает сигнал с вспомогательной антенны, а на второй вход третьего умножителя - сигнал с устройства комплексного сопряжения, вторую вспомогательную антенну и второе устройство комплексного сопряжения. Причем вход третьего умножителя подключен к выходу второй вспомогательной антенны, а выход делителя подключен к входу второго устройства комплексного сопряжения, выход которого соединен с входом второго умножителя, выход вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов.

Известны устройства подавления помех, используемые в радиотехнических системах для подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам ДНА [патент США N 4086592 по классу 343-100 LE от 1978 г. Цифровой подавитель от боковых лепестков].

Из известных устройств подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте США N 4086592 по классу 343-100 LG, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные вспомогательную антенну 1, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8, и последовательно включенные основную антенну 8, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом на вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей поступает сигнал со вспомогательной антенны 1, а на второй вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения 2. Выход вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Сигнал V_M с выхода основной антенны 8, например отраженный радиолокационный сигнал, принятый главным лепестком ДНА, поступает на вычитающее устройство 7. Этот сигнал V_M является комплексной величиной, содержащей векторные составляющие как полезной информации, так и помех. Полезные составляющие могут быть отраженными от цепи сигналами, в то время как нежелательные составляющие могут представлять собой помехи, принятые по боковым лепесткам ДНА. Сигнал V_A с выхода вспомогательной антенны 1, имеющей коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков диаграммы направленности основной антенны 8, используется во втором умножителе 6 для получения взвешенного комплексного сигнала W V_A, который вычитается из комплексного сигнала V_M основного канала в вычитающем устройстве 7 для получения остаточного сигнала V_R. Кроме того, сигнал с выхода вспомогательной антенны 1 подается на вход первого умножителя 3, а также пройдя через устройство комплексного сопряжения 2, формирующее комплексно-сопряженный сигнал V_A^*, подается на вход первого 3 и третьего 9 умножителей, при этом на другой вход третьего умножителя подается сигнал с выхода основной антенны 8. Сигналы с выходов первого 3 и третьего 9 умножителей, пройдя через первый 4 и второй 10 сумматоры выборок, подаются на делитель 5 сигнал, с которого поступает на второй умножитель 6. В делителе 5 формируется значение W весового коэффициента, оптимальное по критерию минимума взаимной корреляции между выходным сигналом подавителя V_R и сигналом вспомогательного канала V_A.

Недостатком такого подавителя является низкая точность работы, обусловленная флуктуациями весового коэффициента W относительно оптимального значения при наличии корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны 8 и помеховым сигналом вспомогательной антенны 1.

Техническим результатом изобретения является повышение точности работы цифрового устройства подавления помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные вспомогательную антенну, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и вычитающее устройство, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны, и последовательно включенные основную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на вторые входы первого и второго умножителей поступает сигнал со вспомогательной антенны, а на второй вход третьего умножителя поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения, дополнительно введены: вторая вспомогательная антенна и второе устройство комплексного сопряжения, причем вход третьего умножителя отключается от основной антенны и подключается к выходу второй вспомогательной антенны, а выход делителя отключается от входа второго умножителя и подключается ко входу второго устройства комплексного сопряжения, выход которого соединен со входом второго умножителя.

На фигуре 2 представлена структурная схема предлагаемого цифрового устройства подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам.

Цифровое устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: первую вспомогательную антенну 1, первое устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второе устройство комплексного сопряжения 12, второй умножитель 6 и вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8, и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом на вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей поступает сигнал с первой вспомогательной антенны 1, а на второй вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с первого устройства комплексного сопряжения 2. Выход вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода основной антенны 8 V_M = S + U, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на вычитающее устройство, на другой вход которого поступает взвешенный сигнал W V_A с выхода второго умножителя.

Первая вспомогательная антенна 1 является ненаправленной с коэффициентом направленного действия, определяемым уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Первая вспомогательная антенна 1 смещена относительно основной антенны на расстоянии d, что приводит к сдвигу по фазе помехового сигнала, принятого этой антенной, относительно помехового сигнала, принятого основной антенной, на величину ϕ = 2πdsinα/λ, где α - направление прихода помехового сигнала, отсчитываемое от нормали к базе антенн. С учетом сказанного сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1 можно записать в виде V_A = U_exp{j ϕ}.

Вторая вспомогательная антенна 11 смещена относительно первой вспомогательной антенны 1 на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны имеет вид V_B = U_exp{j2 ϕ}. Этот сигнал поступает на третий умножитель 9, на другой вход которого поступает сигнал с первого устройства комплексного сопряжения 2 и далее через второй сумматор выборок 10 на делитель 5. Сигнал с выхода первой вспомогательной антенны поступает на первый умножитель 3, на другой вход которого поступает этот же сигнал, прошедший через первое устройство комплексного сопряжения 2. Далее сигнал с выхода первого умножителя 3, пройдя через первый сумматор выборок, поступает на второй вход делителя 5. Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5, имеет вид W1 = М{V_BV_A^*}/M{V_AV_A^*}, где знак ^* означает комплексно сопряженное число, M { } - операция математического усреднения. С учетом введенных обозначений Wl = exp{j ϕ}.

На выходе второго устройства комплексного сопряжения 12 получим оптимальное значение весового коэффициента, обеспечивающее наилучшее подавление помех.

W = exp{-j ϕ}.

Значение весового коэффициента, получаемое в прототипе, имеет вид W = σ_c/σ_nρexp{-jϕ}+exp{-jϕ}, где ρ- коэффициент взаимной корреляции полезного и помехового сигналов, σ²_с,σ²_п - дисперсии полезного и помехового сигналов. Анализ последнего выражения показывает, что наличие корреляции между полезным и помеховым сигналами приводит к флуктуации весового коэффициента относительно оптимального значения, что снижает точность работы устройства.

Таким образом предлагаемое устройство исключает влияние корреляции между полезным и помеховым сигналами на точность компенсации помех.

Все элементы предлагаемого устройства могут быть реализованы на современной элементной базе.

Использование изобретения в этой связи позволяет повысить стабильность работы устройства подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА.

Формула изобретения

Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, содержащее последовательно включенные вспомогательную антенну, устройство комплексного содержания, первый умножитель, первый сумматор выборок и делитель, а также последовательно включенные третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом выход основной антенны подключен к вычитающему устройству, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго умножителя, а на вторые входы первого и второго умножителей - сигнал с вспомогательной антенны, кроме того, на второй вход третьего умножителя поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены вторая вспомогательная антенна и второе устройство комплексного сопряжения, причем вход третьего умножителя подключен к выходу второй вспомогательной антенны, а выход делителя - к входу второго устройства комплексного сопряжения, выход которого соединен с входом второго умножителя, выход вычитающего устройства является выходом цифрового устройства подавления помех.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2