Устройство подавления широкополосных фазоманипулированных помех

 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит последовательно соединенные первые элемент задержки, перемножитель, режекторный фильтр, и вторые режекторный фильтр и второй перемножитель, последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу первого перемножителя, амплитудный детектор и блок сравнения с порогом, последовательно соединенные третий элемент задержки и усилитель, последовательно соединенные ограничитель, полосовой фильтр, выход которого подключен к опорному входу первого перемножителя, и второй элемент задержки, выход которого подключен к опорному входу второго перемножителя, а также коммутатор, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к выходу усилителя и выходу второго перемножителя, третий управляющий вход - к выходу блока сравнения с порогом, при этом входы первого и третьего элементов задержки и вход ограничителя являются входом устройства. Технический результат - повышение степени подавления мощных широкополосных фазоманипулированных помех. 3 ил.

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны устройства подавления помех, описанные в монографии "Теория обнаружения сигналов" под ред. П.А. Бакута. - М.: Радио и связь, 1984 г., стр. 294-297, 322-325, а также в журнале "Радиотехника", 8, 1984 г., стр. 33-35, недостатком которых является малая степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в статье В.П. Ефимова "Оценка влиния нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях, опубликованной в журнале "Электромагнитные системы", 1, т.3, 1998 г., стр.95, принятое за прототип, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено: 1 - усилитель; 2 - вычитатель; 3 - ограничитель; 4 - полосовой фильтр.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные ограничитель 3, полосовой фильтр 4 и вычитатель 2, выход которого является выходом устройства, а вход ограничителя 3, являющийся входом устройства, через усилитель 1 соединен с вторым входом вычитателя 2.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая мощную помеху с амплитудой и слабый полезный сигнал, поступает через блок 1, где она усиливается, на второй вход блока 2, а через последовательно соединенные блоки 3 и 4 - на первый вход блока 2. В блоках 3 и 4 производится подавление мощной помехой слабого сигнала за счет ограничения входной смеси в блоке 3 и фильтрации результата ограничения в блоке 4, при этом обеспечивается постоянство амплитуды оценки помехи, равной U_о, при любых значениях амплитуды помехи на входе устройства.

В блоке 2 из входной смеси вычитается оценка помехи с амплитудой U_о, на выходе блока 2 выделяется полезный сигнал и нескомпенсированный остаток помехи ΔU_n.

Недостатком прототипа является малая степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех.

Для устранения указанного недостатка в устройство подавления широкополосных фазоманипулированных помех, содержащее усилитель и последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, введены коммутатор, второй и третий элементы задержки, последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, первый и второй режекторные фильтры и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора, выход которого является выходом устройства.

Введены последовательно соединенные фильтр нижних частот, амплитудный детектор и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора. При этом входы ограничителя, первого элемента задержки и третьего элемента задержки соединены между собой и являются входом устройства, а выход третьего элемента задержки через усилитель соединен с первым сигнальным входом коммутатора. Кроме того, вход фильтра нижних частот соединен с выходом первого перемножителя, опорный вход которого соединен с выходом полосового фильтра и через второй элемент задержки с вторым опорным входом второго перемножителя.

Структурная схема заявляемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено: 1 - ограничитель; 2 - полосовой фильтр; 3 - фильтр нижних частот; 4 - амплитудный детектор; 5, 11 и 12 - первый, второй и третий элементы задержки;
6 и 8 - первый и второй перемножители;
7 и 14 - первый и второй режекторные фильтры;
9 - коммутатор;
10 - блок сравнения с порогом;
13 - усилитель.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные первый элемент задержки 5, первый перемножитель 6, первый режекторный фильтр 7, второй режекторный фильтр 14 и второй перемножитель 8, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 9; выход первого перемножителя 6 соединен с последовательно соединенными фильтром нижних частот 3, амплитудным детектором 4 и блоком сравнения с порогом 10, выход которого соединен с третьим, управляющим входом коммутатора 9, выход которого является выходом устройства; вход первого элемента задержки 5 соединен с последовательно соединенными третьим элементом задержки 12 и усилителем 13, выход которого соединен с первым сигнальным входом коммутатора 9; вход ограничителя 1 соединен с входом устройства, а выход через полосовой фильтр 2 присоединен к второму опорному входу первого перемножителя 6 и к входу второго элемента задержки 11.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая мощную широкополосную фазоманипулированную помеху с априорно известной несущей частотой (структурную, имитационную или ретранслированную), далее по тексту широкополосную помеху, и слабый полезный сигнал, поступает на первый сигнальный вход блока 9 через последовательно соединенные блоки 12 и 13, а на второй его вход - через последовательно соединенные блоки 5, 6, 7, 14, 8.

В блоке 6 осуществляется перемножение входной смеси, поступающей на его сигнальный вход со входа устройства через блок 5 с оценкой мощной широкополосной фазоманипулированной помехи (далее по тексту "оценкой широкополосной помехи"), синхронной с помехой во входной смеси, поступающей на опорный вход блока 6 с выхода блока 2. В результате перемножения на выходе блока 6 осуществляется свертка широкополосной помехи в узкополосную помеху на разностной и суммарной частотах. Свертка на разностной (нулевой) частоте режектируется блоком 7, а на суммарной (удвоенной) частоте блоком 14, за счет чего исключается прохождение широкополосной помехи на второй сигнальный вход блока 9.

В то же время на полезный сигнал в блоке 6 накладывается манипуляция оценкой широкополосной помехи, которая затем снимается с него в блоке 8 за счет перемножения его с той же оценкой широкополосной помехи, поступающей на опорный вход блока 8 с выхода блока 2 через блок 11.

Величины задержек блоков 5 и 11 подбираются в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалась синхронность перемножаемых напряжений в блоках 6 и 8 с учетом аппаратурных задержек.

Таким образом, на второй сигнальный вход блока 9 широкополосная помеха не проходит, а полезный сигнал проходит практически без искажения.

Действительно, в блоках 7 и 14 из расширенного спектра полезного сигнала редактируются узкие части его спектра, определяемые полосами режекции.

В блоке 6 перемножаются широкополосная помеха и коррелированная с ней ее оценка, отличающаяся от помехи во входной смеси только начальной фазой. В связи с этим полосы режекции блоков 7 и 14 чрезвычайно узки, поэтому влиянием их на полезный сигнал можно пренебречь.

Формирование оценки (копии) широкополосной помехи осуществляется за счет жесткого ограничения входной смеси в блоке 1 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 2, полоса пропускания которого равна ширине спектра широкополосной помехи. На выходе блока 2 слабый полезный сигнал подавлен мощной широкополосной помехой, одновременно в блоке 1 осуществляется нормирование уровня широкополосной помехи, что обеспечивает постоянство коэффициента передачи сигнала при прохождении через блоки 6, 7, 14, 8 при изменениях уровня широкополосной помехи.

С выхода блока 6 результат свертки широкополосной помехи с ее оценкой подается на блок 3, где фильтруется в узкой полосе, равной полосе спектра свернутой помехи на разностной частоте, после чего он поступает на блок 4, где за счет амплитудного детектирования выделяется его огибающая, которая подается на блок 10, где сравнивается с порогом. Команда о превышении (непревышении) порога с выхода блока 10 подается на третий управляющий вход блока 9. В случае превышения порога блок 10 формирует команду "1", при поступлении которой блок 9 подключает к своему выходу свой второй сигнальный вход (выход блока 8), при этом из входной смеси редактируется мощная широкополосная помеха в блоках 6, 7, 14, 8.

При формировании в блоке 10 команды "0", соответствующей отсутствию превышения порога и, следовательно, случаю необнаружения мощной широкополосной помехи, блок 9 подключает к выходу свой первый сигнальный вход, при этом входная смесь поступает на выход блока 9 через последовательно соединенные блоки 12, 13, 9.

Коэффициент передачи блока 13 выбирается равным коэффициенту передачи полезного сигнала в тракте, состоящем из последовательно соединенных блоков 5, 6, 7, 14, 8, а величина задержки блока 12 выбирается равной задержке в указанных блоках. Такой выбор параметров обеспечивает сохранение неизменным режима работы приемника при установке на его входе заявляемого устройства как при наличии мощной широкополосной помехи во входной смеси, так и при ее отсутствии.

Величина задержки блоков 5 и 11 подбирается в процессе настройки таким образом, чтобы обеспечивалась синхронность перемножаемых напряжений в блоках 6 и 8 с учетом аппаратурных задержек.

Структурная схема блока 9 приведена на фиг.3, где обозначено:
91, 92 - первый и второй ключ;
93 - инвертор.

Блок 9 содержит первый ключ 91, сигнальный вход которого является первым сигнальным входом блока 9, второй ключ 92, сигнальный вход которого является вторым сигнальным входом блока 9, а также инвертор 93, при этом третий управляющий вход блока 9 соединен с управляющим входом блока 91 через блок 93, а управляющий вход блока 92 соединен непосредственно с объединенными выходами блоков 91 и 92 и является выходом блока 9.

Блок 9 работает следующим образом.

При появлении на третьем управляющем входе блока 9 команды "1" она подается на блок 92, отпирая его и обеспечивая прохождение сигнала от блока 8 на выход блока 9. Одновременно эта команда, инвертируясь в блоке 92, запирает блок 91. При появлении на управляющем входе блока 9 команды "0" происходит запирание блока 92, в то же время эта команда инвертируется в команду "1" в блоке 93, которая поступает на управляющий вход блока 91, отпирая его. Таким образом в этом случае осуществляется подключение выхода блока 13 на выход блока 9.

В устройстве-прототипе оценка помехи имеет постоянный уровень амплитуды, равный уровню ограничения ограничителя.

При увеличении уровня мощной помехи на входе устройства-прототипа относительно уровня U_о растет нескомпенсированное напряжение Δ U_n, при этом степень подавления помехи резко снижается.

В заявляемом устройстве осуществляется режекция мощной широкополосной фазоманипулированной помехи, при этом оценка помехи, имеющая как и в прототипе постоянный уровень амплитуды U_о, используется не для компенсации помехи, как это имеет место в прототипе, а в качестве опорного сигнала при ее режекции.

При увеличении уровня мощной широкополосной фазоманипулированной помехи во входной смеси амплитуда напряжения на опорных входах блоков 6 и 8 остается постоянной, при этом степень подавления помехи не только не снижается (как это имеет место в прототипе), но даже увеличивается, так как с увеличением уровня помехи за счет увеличения степени подавления полезного сигнала в блоке 1 снижается доля полезного сигнала в опорном сигнале.

Таким образом, в заявляемом устройстве при увеличении уровня широкополосной фазоманипулированной помехи степень ее подавления не снижается как в прототипе, а увеличивается.

Формула изобретения

Устройство подавления широкополосных фазоманипулированных помех, содержащее усилитель и последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, отличающееся тем, что введены коммутатор, второй и третий элементы задержки, последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, первый и второй режекторные фильтры и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора, выход которого является выходом устройства, введены последовательно соединенные фильтр нижних частот, амплитудный детектор и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора, при этом входы ограничителя, первого элемента задержки и третьего элемента задержки соединены между собой и являются входом устройства, а выход третьего элемента задержки через усилитель соединен с первым сигнальным входом коммутатора, кроме того, вход фильтра нижних частот соединен с выходом первого перемножителя, опорный вход которого соединен с выходом полосового фильтра и через второй элемент задержки - с вторым опорным входом второго перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3