Устройство компенсации помех

 

Устройство относится к области радиотехники и может найти применение в приемных устройствах. Технический результат – повышение степени подавления помех и числа подавляемых помех. Для этого в устройство введены первый, второй, третий и четвертый каналы, каждый из которых содержит вычитатель, блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи; в первый канал введены три дополнительных вычитателя, во второй канал введены два дополнительных вычитателя и в третий канал введен один дополнительный вычитатель. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных устройствах.

Известны устройства компенсации помех, описанные в патентах РФ №2157049 Н 04 В 1/10 и №2166231 Н 04 В 1/10, недостатком которых является малая степень компенсации помех.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство компенсации помех, описанное в статье Венедиктова М.В., Ступина А.Н. "Адаптивная компенсация помех", опубликованной в журнале "Электросвязь" №10, 1992 г., принятое за прототип.

Структурная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приведены следующие обозначения:

1 - вычитатель;

2 - блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи. Первый вход вычитателя 1, соединенный со входом блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2, является входом устройства; выход блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2 соединен со вторым входом вычитателя 1, выход которого является выходом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный сигнал и N помех (например, узкополосных), с входа устройства поступает на вход блока 2 и первый вход блока 1. В блоке 2 осуществляется фазовая автоподстройка на частоту одной из помех и формирование оценки помехи, захваченной системой фазовой синхронизации блока 2, которая подается на второй вход блока 1, где она компенсирует соответствующую ей помеху во входной смеси, поступающей на первый вход блока 1, в результате чего на выход устройства (выход блока 1) подается входная смесь, в которой скомпенсирована одна из помех, захваченная системой фазовой автоподстройки частоты блока 2.

Недостатком устройства-прототипа является малая степень подавления помехи и малое число подавляемых помех.

Указанный недостаток устраняется за счет того, что в устройство компенсации помех, содержащее первый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и первый вычитатель, первый вход которого является входом устройства, введены первый, второй, третий и четвертый каналы; указанные первый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и первый вычитатель введены в состав первого канала, в который также введены первый блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи и последовательно соединенные первый, второй и третий дополнительные вычитатели, при этом первый вход первого дополнительного вычитателя соединен со входом первого канала, а выход третьего дополнительного вычитателя соединен со входом первого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами первого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя, выход которого, являющийся выходом первого канала, соединен со входом второго канала, в который введены второй блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, второй вычитатель, последовательно соединенные первый и второй дополнительные вычитатели и второй блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, при этом первый вход второго вычитателя, соединенный с первым входом первого дополнительного вычитателя, является входом второго канала, первый и второй сигнальные выходы второго блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом второго вычитателя, выход которого, являющийся выходом второго канала, соединен со входом третьего канала, в который введены третий блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, третий вычитатель, последовательно соединенные дополнительный вычитатель и третий блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, при этом первый вход третьего вычитателя, соединенный с первым входом дополнительного вычитателя, является входом третьего канала, первый и второй сигнальные выходы третьего блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом третьего вычитателя, выход которого, являющийся выходом третьего канала, соединен со входом четвертого канала, в который введены четвертый вычитатель, четвертый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и четвертый блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, при этом первый вход четвертого вычитателя, соединенный со входом четвертого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, является входом четвертого канала, первый и второй сигнальные выходы четвертого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом четвертого вычитателя, выход которого является выходом четвертого канала и выходом устройства; кроме того, выход второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя первого канала, выход третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя второго канала и вторым входом второго дополнительного вычитателя первого канала, выход четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом дополнительного вычитателя третьего канала, вторым входом второго дополнительного вычитателя второго канала и вторым входом третьего дополнительного вычитателя первого канала.

Структурная схема заявляемого устройства изображена на фиг.2, где приведены следующие обозначения:

1₁, 1₂, 1₃, 1₄ - первый, второй, третий и четвертый вычитатели;

1_1.1, 1_1.2, 1_1.3, - первый, второй и третий дополнительные вычитатели первого канала;

1_2.1, 1_2.2, - первый и второй дополнительные вычитатели второго канала;

1_3.1 - дополнительный вычитатель третьего канала;

2₁, 2₂, 2₃, 2₄ - первый, второй, третий и четвертый блоки фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи;

3₁, 3₂, 3₃, 3l₄ - первый, второй, третий и четвертый блоки обнаружения помехи и коммутации оценки помехи.

Заявляемое устройство содержит следующие функциональные связи. Заявляемое устройство состоит из четырех последовательно соединенных каналов. Вход первого канала является входом устройства, выход первого канала соединен со входом второго канала, выход которого соединен со входом третьего канала, выход которого соединен со входом четвертого канала, выход которого является выходом устройства.

Первый канал содержит первый вычитатель 1₁, первый вход которого является входом первого канала, присоединенным к последовательно соединенным первому 1_1.1, второму 1_1.2 и третьему 1_1.3 дополнительным вычитателям и первому блоку фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2₁, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами первого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи ₁, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя 1₁, выход которого является выходом первого канала.

Второй канал содержит второй вычитатель 1₂, первый вход которого является входом второго канала, присоединенным к последовательно соединенным первому 1_2.1 и второму 1_2.2 дополнительным вычитателям и второму блоку фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2₂, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи ₂, выход которого соединен со вторым входом второго вычитателя 1₂, выход которого является выходом второго канала.

Третий канал содержит третий вычитатель 1₃, первый вход которого является входом третьего канала, присоединенным к последовательно соединенным дополнительному вычитателю 1_3.1 и третьему блоку фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2₃, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3₃, выход которого соединен со вторым входом третьего вычитателя 1₃, выход которого является выходом третьего канала.

Четвертый канал содержит четвертый вычитатель 1₄, первый вход которого является входом четвертого канала, присоединенным к входу четвертого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2₄, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3₄, выход которого соединен со вторым входом четвертого вычитателя 1₄, выход которого является выходом четвертого канала.

Кроме того, выход второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3₂ соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя первого канала 1_1.1; выход третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3₃ соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя второго канала 1_2.1 и вторым входом второго дополнительного вычитателя первого канала 1_1.2; выход четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3₄ соединен со вторым входом дополнительного вычитателя третьего канала 1_3.1, вторым входом второго дополнительного вычитателя второго канала 1_2.2 и вторым входом третьего дополнительного вычитателя первого канала 1_1.3.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая слабый сигнал и четыре мощные помехи (например, узкополосные), несущие частоты которых лежат в полосе захвата систем фазовой синхронизации блоков ₁-2₄, поступает на вход первого канала и на первый вход блока 1₁, на второй вход которого подается оценка первой помехи, формируемая следующим образом.

С входа первого канала входная смесь через последовательно соединенные блоки 1_1.1, 1_1.2 и 1_1.3 поступает на вход блока 2₁, где осуществляется фазовая автоподстройка на частоту первой помехи и формирование оценки первой помехи, которая с первого сигнального выхода блока 2₁ подается на первый сигнальный вход блока 3₁. Одновременно, напряжение, характеризующее уровень первой помехи, со второго сигнального выхода блока 2₁ подается на второй сигнальный вход блока 3₁, где оно сравнивается с порогом. В случае превышения порога (фиксации обнаружения первой помехи) в блоке 3₁ осуществляется коммутация оценки первой помехи на выход блока 3₁, откуда она подается на второй вход блока 1₁, где она компенсирует соответствующую ей первую помеху во входной смеси.

Входная смесь, в которой скомпенсирована первая помеха, с выхода блока 1₁ подается на вход второго канала, где она поступает на первый вход блока 1₂, на второй вход которого подается оценка второй помехи, формируемая следующим образом.

Входная смесь, в которой скомпенсирована первая помеха, с входа второго канала через последовательно соединенные блоки 1_2.1 и 1_2.2 поступает на вход блока 2₂, где осуществляется фазовая автоподстройка на частоту второй помехи и формирование оценки второй помехи, которая с первого сигнального выхода блока 2₂ поступает на первый сигнальный вход блока 3₂. Одновременно, напряжение, характеризующее уровень второй помехи, со второго сигнального выхода блока 2₂ подается на второй сигнальный вход блока 3₂, где оно сравнивается с порогом. В случае превышения порога (фиксации обнаружения второй помехи) блок 3₂ коммутирует оценку второй помехи на свой выход, откуда она подается на второй вход блока 1₂, где она компенсирует соответствующую ей вторую помеху во входной смеси.

Входная смесь, в которой скомпенсированы первая и вторая помехи, с выхода блока 1₂ подается на вход третьего канала, где она поступает на первый вход блока 1₃, на второй вход которого подается оценка третьей помехи, формируемая следующим образом.

Входная смесь, в которой скомпенсированы первая и вторая помехи, с входа третьего канала подается через блок 1_3.1 на вход блока 2₃, в котором осуществляется фазовая автоподстройка на частоту третьей помехи и формирование ее оценки, которая с первого сигнального выхода блока 2₃ подается на первый сигнальный вход блока 3₃. Одновременно, со второго сигнального выхода блока 2₃ на второй сигнальный вход блока 3₃ подается напряжение, характеризующее уровень третьей помехи, которое в блоке 3₃ сравнивается с порогом. В случае превышения порога (фиксации обнаружения третьей помехи) оценка третьей помехи коммутируется на выход блока 3₃, откуда она подается на второй вход блока 1₃, где она компенсирует соответствующую ей третью помеху во входной смеси.

Входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая и третья помехи, с выхода блока 1₃ подается на вход четвертого канала, где она поступает на первый вход блока 1₄, на второй вход которого подается оценка четвертой помехи, которая формируется следующим образом.

Входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая и третья помехи, с входа четвертого канала подается на вход блока 2₄, где осуществляется фазовая автоподстройка на частоту четвертой помехи и формирование оценки четвертой помехи, которая с первого сигнального выхода блока 2₄ подается на первый сигнальный вход блока 3₄, на второй сигнальный вход которого со второго сигнального выхода блока 2₄ подается напряжение, характеризующее уровень четвертой помехи, которое в блоке 3₄ сравнивается с порогом. В случае превышения порога (фиксации обнаружения четвертой помехи), оценка четвертой помехи коммутируется на выход блока 3₄, откуда она подается на второй вход блока 1₄, где она компенсирует соответствующую ей четвертую помеху во входной смеси.

Входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая, третья и четвертая и помехи, с выхода блока 1₄, подается на выход устройства.

Одновременно, оценка второй помехи с выхода блока 3₂ подается на второй вход блока 1_1.1, где она компенсирует соответствующую ей вторую помеху во входной смеси.

Оценка третьей помехи с выхода блока 3₃ подается на вторые входы блоков 1_2.1 и 1_2.2, где она компенсирует соответствующую ей третью помеху во входной смеси.

Оценка четвертой помехи с выхода блока 3₄ подается на вторые входы блоков 1_3.1, 1_2.2 и 1_1.3, где она компенсирует соответствующую ей четвертую помеху во входной смеси.

Таким образом, на вход блока 2₁ поступает входная смесь, в которой скомпенсированы вторая, третья и четвертая помехи.

На вход блока 2₂ поступает входная смесь, в которой скомпенсированы первая, третья и четвертая помехи.

На вход блока 2₃ поступает входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая и четвертая помехи.

На вход блока 2₄ поступает входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая и третья помехи.

Из этого следует, что в заявляемом устройстве каждый из блоков фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи каждого из четырех каналов (2₁-2₄) работает в условиях воздействия только одной помехи, за фазой и частотой которой осуществляется слежение, а влияние других трех помех исключается. На выход устройства подается входная смесь, в которой скомпенсированы первая, вторая, третья и четвертая помехи. В то же время находящийся во входной смеси полезный сигнал проходит на выход устройства без искажения.

Пример аппаратурной реализации блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2, входящего в каждый из четырех каналов устройства (см. фиг.2), приведен на фиг.3, где обозначено:

21, 24 - первый и второй фазовый детекторы;

22, 25 - первый и второй фильтр нижних частот;

23 - перестраиваемый генератор;

26 - перемножитель;

27 - фазовращатель на 90°.

Блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2 содержит последовательно соединенные первый фазовый детектор 21, первый фильтр нижних частот 22, перестраиваемый генератор 23, фазовращатель на 90° 27 и перемножитель 26, выход которого является первым сигнальным выходом блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2, и последовательно соединенные второй фазовый детектор 24 и второй фильтр нижних частот 25, выход которого является вторым сигнальным выходом блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2. При этом первые сигнальные входы первого 21 и второго 24 фазовых детекторов соединены между собой и являются входом блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи 2, выход перестраиваемого генератора 23 соединен со вторым опорным входом первого фазового детектора 21; выход фазовращателя на 90° 27 соединен со вторым опорным входом второго фазового детектора 24, выход второго фильтра нижних частот 25 соединен с первым сигнальным входом перемножителя 26.

Блок 2 работает следующим образом.

Входная смесь с входа блока 2 подается на первый сигнальный вход блока 21, на второй опорный вход которого поступает опорное напряжение с выхода блока 23. Результат фазового детектирования с выхода блока 21 поступает на блок 22, где он фильтруется. Низкочастотное напряжение с выхода блока 22 подается на управляющий вход блока 23, который изменяет свою частоту на выходе таким образом, чтобы обеспечивалась его настройка на частоту помехи. Блоки 21, 22, и 23 представляют собой типовую систему фазовой автоподстройки частоты (см. Р.Н.Диксон "Широкополосные системы". Москва. Связь, 1979 г., стр. 144, рис. 5.15).

Входная смесь также подается на первый сигнальный вход блока 24, на второй опорный вход которого подается опорное напряжение от блока 23 через блок 27. В блоке 24 осуществляется фазовое детектирование помехи, захваченной системой фазовой автоподстройки частоты. Результат фазового детектирования с выхода блока 24 поступает на вход блока 25, где он фильтруется. С выхода блока 25 напряжение, характеризующее уровень захваченной помехи, подается на второй сигнальный выход блока 2 и на первый сигнальный вход блока 26, на второй опорный вход которого подается напряжение перестраиваемого генератора 23 через блок 27. В блоке 26 осуществляется перемножение напряжения перестраиваемого генератора 23, фаза которого повернута на 90° в блоке 27, с модулирующим напряжением помехи, выделенным на выходе блока 25. В результате чего на выходе блока 26 формируется оценка помехи. Равенство амплитуды оценки помехи амплитуде соответствующей помехи во входной смеси достигается за счет подбора в процессе настройки коэффициента передачи блока 2 равным единице.

Структурная схема блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3, входящего в каждый из четырех каналов устройства (см. фиг.2), представлена на фиг.4, где обозначено:

31 - амплитудный детектор;

32 - блок сравнения с порогом;

33 - ключ.

Блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3 содержит последовательно соединенные амплитудный детектор 31, блок сравнения с порогом 32 и ключ 33, выход которого является выходом блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3. Первый сигнальный вход блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3 соединен с первым сигнальным входом ключа 33; второй сигнальный вход блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи 3 соединен со входом амплитудного детектора 31.

Блок 3 работает следующим образом.

На первый сигнальный вход блока 3 поступает оценка помехи с первого сигнального выхода блока 2 (см. фиг.2), которая подается на первый сигнальный вход блока 33. На второй сигнальный вход блока 3 подается напряжение, характеризующее уровень помехи, которое поступает на вход блока 31, где выделяется его огибающая, которая с выхода блока 31 поступает на вход блока 32, где происходит сравнение с порогом. Команда о превышении порога с выхода блока 32 подается на второй управляющий вход блока 33, при поступлении которой оценка помехи коммутируется на выход блока 33, являющийся выходом блока 3.

Устройство-прототип обеспечивает возможность компенсации только одной помехи, при этом фазовая автоподстройка на частоту помехи, обнаружение ее и формирование ее оценки происходит в условиях мешающего воздействия других помех, что приводит к снижению степени подавления помехи.

Заявляемое устройство обеспечивает возможность компенсации четырех помех, при этом фазовая автоподстройка на частоту каждой из четырех помех, обнаружение каждой из четырех помех и формирование ее оценки осуществляется в условиях, исключающих мешающее влияние других (N-1) помех, за счет чего повышается точность оценки параметров каждой из помех и, следовательно, повышается степень подавления помех.

Формула изобретения

Устройство компенсации помех, содержащее первый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и первый вычитатель, первый вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что введены первый, второй, третий и четвертый каналы; указанные первый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и первый вычитатель введены в состав первого канала, в который также введены первый блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи и последовательно соединенные первый, второй и третий дополнительные вычитатели, при этом первый вход первого дополнительного вычитателя соединен со входом первого канала, а выход третьего дополнительного вычитателя соединен со входом первого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, первый и второй сигнальные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами первого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя, выход которого, являющийся выходом первого канала, соединен со входом второго канала, в который введены второй блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, второй вычитатель, последовательно соединенные первый и второй дополнительные вычитатели и второй блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, при этом первый вход второго вычитателя, соединенный с первым входом первого дополнительного вычитателя, является входом второго канала, первый и второй сигнальные выходы второго блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом второго вычитателя, выход которого, являющийся выходом второго канала, соединен со входом третьего канала, в который введены третий блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, третий вычитатель, последовательно соединенные дополнительный вычитатель и третий блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, при этом первый вход третьего вычитателя, соединенный с первым входом дополнительного вычитателя, является входом третьего канала, первый и второй сигнальные выходы третьего блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом третьего вычитателя, выход которого, являющийся выходом третьего канала, соединен со входом четвертого канала, в который введены четвертый вычитатель, четвертый блок фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи и четвертый блок обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, при этом первый вход четвертого вычитателя, соединенный со входом четвертого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи, является входом четвертого канала, первый и второй сигнальные выходы четвертого блока фазовой автоподстройки частоты и формирования оценки помехи соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи, выход которого соединен со вторым входом четвертого вычитателя, выход которого является выходом четвертого канала и выходом устройства, кроме того, выход второго блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя первого канала, выход третьего блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом первого дополнительного вычитателя второго канала и вторым входом второго дополнительного вычитателя первого канала, выход четвертого блока обнаружения помехи и коммутации оценки помехи соединен со вторым входом дополнительного вычитателя третьего канала, вторым входом второго дополнительного вычитателя второго канала и вторым входом третьего дополнительного вычитателя первого канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4