Устройство компенсации широкополосных фазоманипулированных помех

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит перемножители (1, 8, 11), режекторный фильтр (7), генератор копии сигналов (2), элементы задержки (9, 10), фазовый демодулятор (5), обнаружитель помех (6), полосовой фильтр (3), коммутатор (4), генератор несущей частоты (12), синхронно-фазовый фильтр (13), ключ (14), вычитатель (15). Технический результат - обеспечивается обнаружение мощных широкополосных фазоманипулированных помех (структурных, имитационных), формирование их оценки и компенсации, при этом помехоустойчивость устройства по отношению к широкополосным фазоманипулированным помехам не снижается при наличии амплитудной модуляции. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны устройства подавления широкополосных фазоманипулированных помех, описанные в патентах РФ 2038697, 2034403 Н 04 В 1/10, недостатком которых является малая степень подавления помех.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство по патенту РФ 2001525, Н 04 В 1/10, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено: 1, 8, 13, 14, 17 - первый, второй, третий, четвертый и пятый перемножитель; 2 - генератор копии сигнала; 3 - полосовой фильтр; 4 - ограничитель; 5 - фазовый демодулятор; 6 - обнаружитель помех; 7, 15 - первый и второй режекторные фильтры; 9, 10, 11, 12 - первый, второй, третий и четвертый элементы задержки; 16, 18 - первый и второй коммутатор.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, первый режекторный фильтр 7, второй перемножитель 8, ограничитель 4, фазовый демодулятор 5, обнаружитель помех 6, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора 18; последовательно соединенные первый элемент задержки 9 и четвертый элемент задержки 12, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора 18, при этом опорный вход первого перемножителя 1, вход первого элемента задержки 9 и первый вход второго коммутатора 18 соединен с выходом генератора копии сигнала 2, причем выход первого элемента задержки 9 соединен с опорным входом второго перемножителя 8. Кроме этого содержит последовательно соединенные второй элемент задержки 10, второй перемножитель 13, второй режекторный фильтр 15, четвертый перемножитель 14, первый коммутатор 16, пятый перемножитель 17 и полосовой фильтр 3, выход которого является выходом устройства. При этом вход второго элемента задержки 10 соединен со входом первого перемножителя 1 и первым входом первого коммутатора 16. Причем выход фазового демодулятора 5 соединен с опорным входом третьего перемножителя 13 и через третий элемент задержки 11 - с опорным входом четвертого перемножителя 14. Третьи входы первого коммутатора 16 и второго коммутатора 18 соединены. Выход второго коммутатора 18 соединен с опорным входом пятого перемножителя 17.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал и структурную помеху, поступает на вход блока 16 непосредственно, а на второй его вход - через последовательно соединенные блоки 10, 13, 15, 14. На управляющий вход блока 16 сигнал подается через последовательно соединенные блоки 1, 7, 8, 4, 5, 6. В блоках 1, 7, 8 осуществляется режекция из входной смеси полезного широкополосного фазоманипулированного сигнала за счет перемножения ее с опорным сигналом блока 2, синхронным с полезным сигналом, режекции результата свертки полезного сигнала в блоке 7, настроенном на несущую частоту полезного сигнала. В то же время в блоке 1 на широкополосную фазоманипулированную помеху накладывается дополнительная манипуляции опорным сигналом блока 2, которая снимается в блоке 8 за счет перемножения с тем же опорным сигналом блока 2, поступающим на блок 6 через блок 9. Таким образом, на входе блока 4 присутствует только широкополосная фазоманипулированная помеха, которая после ограничения ее в блоке 4 подается на блок 5, где осуществляется ее фазовая демодуляция. Выделенная в результате фазовой демодуляции псевдослучайная последовательность структурной помехи подается на блок 13 непосредственно, а на блок 14 - через блок 11.

В блоке 13 за счет перемножения входной смеси с псевдослучайной последовательностью структурной помехи осуществляется свертка структурной помехи на несущую частоту, которая режектируется в блоке 15. В то же время полезный сигнал в блоке 13 получает дополнительную фазовую манипуляцию опорным сигналом блока 5, которая затем снимается в блоке 14 за счет перемножения с тем же опорным сигналом. Таким образом, на второй вход блока 16 проходит только полезный сигнал. Одновременно с выхода блока 5 псевдослучайная последовательность помехи подается на блок 6, который выносит решение об обнаружении структурной помехи в виде команды "1", подаваемой на управляющий вход блока 16. При поступлении этой команды блок 16 подключает свой второй вход ко входу блока 17. В этом случае на вход блока 7 поступает входная смесь после режекции из нее структурной помехи. В блоке 17 происходит свертка полезного сигнала за счет перемножения его с синхронным с ним опорным сигналом, поступающим от блока 2 через блоки 9, 12, 18, управляемым командой, поступающей от блока 6.

При формировании на выходе блока 6 команды "0", свидетельствующей о необнаружении структурной помехи, блок 18 подключает свой первый вход ко входу блока 17, при этом опорный сигнал блока 2 подается на вход блока 17 через блок 18. Результат свертки полезного сигнала, фильтруемый блоком 3, подается на выход устройства.

Недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость к широкополосным фазоманипулированным помехам в условиях многолучевости.

Указанный недостаток устраняется за счет того, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель, последовательно соединенные фазовый демодулятор и обнаружитель помех, генератор копии сигнала, выход которого соединен с опорным входом первого перемножителя и через первый элемент задержки - с опорным входом второго перемножителя, а также полосовой фильтр, третий перемножитель, первый вход которого соединен с выходом фазового демодулятора, кроме того, второй элемент задержки и коммутатор, при этом входы первого перемножителя, второго элемента задержки и первый вход коммутатора соединены и являются входом устройства, причем выход обнаружителя помех соединен с третьим входом коммутатора, введены генератор несущей частоты и последовательно соединенные синхронно-фазовый фильтр, ключ и вычитатель, выход которого является выходом устройства. При этом выход генератора несущей частоты соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого через полосовой фильтр соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра, сигнальный вход которого соединен с первым входом вычитателя и с выходом коммутатора, выход второго перемножителя соединен со входом фазового демодулятора, выход обнаружителя помех соединен со вторым входом ключа, выход второго элемента задержки соединен со вторым входом коммутатора.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
1, 8, 11 - первый, второй и третий перемножитель;
2 - генератор копии сигнала;
3 - полосовой фильтр;
4 - коммутатор;
5 - фазовый демодулятор;
6 - обнаружитель помех;
7 - режекторный фильтр;
9, 10 - первый и второй элемент задержки;
12 - генератор несущей частоты;
13 - синхронно-фазовый фильтр;
14 - ключ;
15 - вычитатель,
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, режекторный фильтр 7, второй перемножитель 8, фазовый демодулятор 5, обнаружитель помех 6, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 4 и вторым входом ключа 4. При этом выход генератора копии сигнала 2 соединен с опорным входом первого перемножителя и через первый элемент задержки 9 - с опорным входом второго перемножителя 8. Выход фазового демодулятора 5 соединен с первым входом третьего перемножителя 11, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты 12. Выход третьего перемножителя 11 через последовательно соединенные полосовой фильтр 3, синхронно-фазовый фильтр 13, ключ 14 соединен со вторым входом вычитателя 15, выход которого является выходом устройства. Входы первого перемножителя 1 и второго элемента задержки 10, а также первый вход коммутатора 4 соединены и являются входом устройства. Выход второго элемента задержки 10 соединен со вторым входом коммутатора 4, выход которого соединен с первым входом вычитателя 15 и сигнальным входом синхронно-фазового фильтра 13.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал и широкополосную фазоманипулированную помеху, поступает на вход блока 1, на первый вход блока 16 - непосредственно, а на второй его вход - через блок 10. В блоке 1 входная смесь перемножается с опорным сигналом (синхронным с полезным широкополосным фазоманипулированным сигналом), за счет чего осуществляется свертка полезного широкополосного сигнала в узкополосный сигнал, режектируемый блоком 7. В то же время широкополосная фазоманипулированная помеха в блоке 1 получает дополнительную манипуляцию по фазе опорным сигналом блока 2, которая затем снимается в блоке 8, за счет перемножения с тем же опорным сигналом блока 2, поступающим на опорный вход блока 8 через блок 9. Таким образом, на вход блока 5 полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал не проходит, а широкополосная фазоманипулированная помеха, отличающаяся от полезного широкополосного сигнала структурой или задержкой, проходит через блоки 1, 7, 8 практически без изменения (из спектра широкополосной фазоманипулированной помехи вырезается узкая его часть, попавшая в полосу режекции блока 7). В блоке 5 осуществляется демодуляция широкополосной фазоманипулированной помехи (снятие несущей частоты), на выходе его выделяется псевдослучайная последовательность помехи, манипулируемая ее информационным сигналом, которая подается на блок 11, где манипулирует по фазе несущую частоту, формируемую блоком 12. Результат манипуляции фильтруется блоком 3, полоса пропускания которого выбирается равной полосе спектра широкополосной фазоманипулированной помехи (равной полосе спектра широкополосного фазоманипулированного сигнала). Таким образом, на выходе блока 3 формируется оценка широкополосной фазоманипулированной помехи, которая подается на опорный вход блока 13, на сигнальный вход его подается входная смесь либо через блок 4, либо через последовательно соединенные блоки 10, 4. Блок 13 обеспечивает автоматическую подстройку амплитуды и фазы оценки широкополосной фазоманипулированной помехи под соответствующую помеху во входной смеси, которая через ключ 14 подается на второй вход блока 15, на первый вход которого подается входная смесь с выхода блока 4. Напряжение с выхода блока 5 подается также на блок 6, где принимается решение об обнаружении широкополосной фазоманипулированной помехи (например, за счет сравнения напряжения блока 5 с порогом и подсчета числа превышений порога в течение заданного времени). В случае принятия решения об обнаружении широкополосной фазоманипулированной помехи блок 6 формирует команду "1", которая подается на управляющие входы блоков 4 и 14.

В этом случае на первый вход блока 15 входная смесь поступает через блоки 10, 4, а на второй его вход поступает оценка широкополосной фазоманипулированной помехи через открытый блок 14, при этом широкополосная фазоманипулированная помеха компенсируется, а полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал проходит на выход устройства без искажения. При формировании на выходе блока 6 команды "0" обеспечивается подключение входа устройства к первому входу блока 15 через блок 4, а ключ 14 запирается, не пропуская напряжение с выхода блока 13. В этом случае компенсация не проводится и входная смесь проходит на выход устройства без изменения. Значение задержки блока 10 подбирается в процессе настройки устройства равным аппаратурной задержке в тракте формирования оценки широкополосной фазоманипулированной помехи (блоки 1, 7, 8, 5, 11, 3, 13, 14).

Блок 13 может быть выполнен так, как это представлено в монографии В.М. Свистова "Радиолокационные сигналы и их обработка". М.: Сов. радио, 1977, с. 123, рис. 3.6.

Согласно указанной монографии напряжение на выходе синхронно-фазового фильтра совпадает по фазе с напряжением на его сигнальном входе, а амплитуда напряжения на его выходе отличается от амплитуды напряжения на его сигнальном входе только постоянным множителем, который за счет подбора в процессе настройки коэффициента передачи блока 13 может быть подобран максимально близким к 1.

Паразитная амплитудная модуляция широкополосной фазоманипулированной помехи, обусловленная фильтрацией ее спектра в передатчике помехи или в приемнике полезного сигнала или многолучевостью тракта ее распространения, приводит к снижению помехоустойчивости устройства-прототипа. Действительно, паразитная амплитудная модуляция помехи приводит к расширению ее спектра, при этом для эффективного ее подавления необходимо расширять полосу режекторного фильтра 15, что приводит к уменьшению мощности полезного сигнала на выходе устройства за счет увеличения части его спектра, режектируемой блоком 15.

В предлагаемом устройстве оценка помехи совпадает с широкополосной фазоманипулированной помехой во входной смеси по частоте, фазе и амплитуде, при этом закон изменения амплитуды оценки помехи повторяет закон изменения амплитуды помехи по входной смеси, что позволяет обеспечить эффективное подавление широкополосной фазоманипулированной помехи во входной смеси без потери мощности полезного широкополосного фазоманипулированного сигнала как при наличии многолучевости в канале связи, так и при ее отсутствии.

Таким образом, помехоустойчивость (отношение сигнал/помеха) предлагаемого устройства в условиях наличия паразитной амплитудной модуляции широкополосной фазоманипулированной помехи выше, чем у прототипа.

Формула изобретения

Устройство компенсации широкополосных фазоманипулированных помех, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель, последовательно соединенные фазовый демодулятор и обнаружитель помех, генератор копии сигнала, выход которого соединен с опорным входом первого перемножителя и через первый элемент задержки - с опорным входом второго перемножителя, а также полосовой фильтр, третий перемножитель, первый вход которого соединен с выходом фазового демодулятора, кроме того, второй элемент задержки и коммутатор, при этом входы первого перемножителя, второго элемента задержки и первый вход коммутатора соединены и являются входом устройства, причем выход обнаружителя помех соединен с третьим входом коммутатора, отличающееся тем, что введены генератор несущей частоты и последовательно соединенные синхронно-фазовый фильтр, ключ и вычитатель, выход которого является выходом устройства, выход генератора несущей частоты соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого через полосовой фильтр соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра, сигнальный вход которого соединен с первым входом вычитателя и с выходом коммутатора, выход второго перемножителя соединен со входом фазового демодулятора, выход обнаружителя помех соединен со вторым входом ключа, выход второго элемента задержки соединен со вторым входом коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2