Компенсатор помехи

Изобретение относится к радиотехническим системам подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА). Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех. Предлагаемое устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности, содержит основную антенну, две вспомогательные антенны, два вычитающих устройства, пять умножителей, три сумматора выборок, два делителя, два устройства комплексного сопряжения, определенным образом соединенные между собой. 2 ил.

 

Настоящее 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.

Из известных устройств подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте RU №2247407 С2, бюллетень №6 от 27.02.05 года, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, второе вычитающее устройство 12, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом 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 вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей соединены с выходом второго вычитающего устройства 12, второй вход третьего умножителя 9 соединен с выходом устройства комплексного сопряжения 2, а второй вход второго вычитающего устройства 12 соединен с выходом первой вспомогательной антенны 1. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Недостатком такого устройства является низкий уровень подавления помех, обусловленный флуктуациями весового коэффициента W относительно оптимального значения из-за наличия корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны 8 и помеховым сигналом с выхода второго вычитающего устройства 12.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех с помощью устройства компенсации помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом основной антенны, и последовательно включенные основную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом второго вычитающего устройства, второй вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения, второй вход второго вычитающего устройства соединен с выходом первой вспомогательной антенны, дополнительно введены четвертый и пятый умножители, третий сумматор выборок, второй делитель и второе устройство комплексного сопряжения, причем первый вход третьего умножителя отсоединен от основной антенны и соединен с выходом первой вспомогательной антенны, первый и второй входы четвертого умножителя соединены соответственно с выходами второй вспомогательной антенны и первого устройства комплексного сопряжения, а выход четвертого умножителя соединен со входом третьего сумматора выборок, первый и второй входы второго делителя соединены соответственно с выходами второго и третьего сумматоров выборок, а выход второго делителя со входом второго устройства комплексного сопряжения, первый и второй входы пятого умножителя соединены соответственно с выходами первого делителя и второго устройства комплексного сопряжения, а выход пятого умножителя соединен со входом второго умножителя.

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

Устройство компенсации помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: вторую вспомогательную антенну 11, второе вычитающее устройство 12, первое устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, первый делитель 5, пятый умножитель 17, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом основной антенны 8, и последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом первого делителя 5, при этом вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей соединены с выходом второго вычитающего устройства 12, второй вход второго вычитающего устройства 12 соединен с выходом первой вспомогательной антенны 1 и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, четвертый умножитель 13, третий сумматор выборок 14, второй делитель 15 и второе устройство комплексного сопряжения 16, выход которого соединен со вторым входом пятого умножителя 17, при этом вторые входы третьего 9 и четвертого 13 умножителей соединены с выходом первого устройства комплексного сопряжения 2, второй вход второго делителя 15 соединен с выходом второго сумматора 10. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода основной антенны 8 V_М=S+U, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на первое вычитающее устройство 7, на другой вход которого поступает взвешенный сигнал WV_O с выхода второго умножителя 6.

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 8 на расстояние d, что приводит к сдвигу по фазе помехового сигнала, принятого этой антенной, относительно помехового сигнала, принятого основной антенной 8, на величину ϕ=2π(d/λ)sinα, где α - направление прихода помехового сигнала, отсчитываемое от нормали к базе антенн - линии, соединяющей основную 8 и первую вспомогательную 1 антенны. С учетом сказанного сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1 можно записать в виде:

,

где S_ОСЛ - ослабленный полезный сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1. Наличие ослабленного полезного сигнала обусловлено тем, что первая вспомогательная антенна 1 имеет определенный коэффициент направленного действия в направлении прихода полезного сигнала. В данном случае полагаем, что полезный сигнал приходит с направления, перпендикулярного базе антенн.

Вторая вспомогательная антенна 11 смещена относительно первой вспомогательной антенны 1 вдоль базы антенн на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны 11 имеет вид:

.

Этот сигнал поступает на второе вычитающее устройство 12, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1.

С учетом введенных обозначений сигнал на выходе второго вычитающего устройства 12 имеет вид: . Этот сигнал поступает на первое устройство комплексного сопряжения 2, а также первый 3 и второй 6 умножители. С выхода устройства комплексного сопряжения 2 сигнал поступает на входы первого 3, третьего 9 и четвертого 13 умножителей. На другой вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1. Сигналы с выходов первого 3, третьего 9 и четвертого 13 умножителей поступают соответственно на на первый 4, второй 10 и третий 14 сумматоры выборок.

На входы первого делителя 5 поступают сигналы с выходов первого 4 и второго 10 сумматоров, а на входы второго делителя 15 поступают сигналы с выходов второго 10 и третьего 14 сумматоров. Сигнал с выхода второго делителя 15 поступает на второе устройство комплексного сопряжения 16 и далее на вход пятого умножителя 17, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первого делителя 5.

Весовой коэффициент, получаемый на выходе первого делителя 5, равен , а весовой коэффициент, получаемый на выходе второго делителя 15, равен . На выходе второго устройства комплексного сопряжения 16 получаем комплексно-сопряженное значение весового коэффициента .

Весовой коэффициент, получаемый на выходе пятого умножителя 17 определяется выражением:

где знак * означает комплексно-сопряженное число, - операция математического усреднения. С учетом введенных обозначений получаем:

.

Выходной сигнал компенсатора определяется выражением:

.

Значение весового коэффициента, получаемое в прототипе, имеет вид:

где ρ - коэффициент взаимной корреляции полезного сигнала с выхода основной антенны 8 и помехового сигнала с выхода второго вычитающего устройства 12, 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 уровень подавления помех.

В предлагаемом устройстве в формировании весового коэффициента не участвуют составляющие полезного сигнала с выхода основной антенны 8.

Таким образом, предлагаемое устройство устраняет влияние корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны 8 и помеховым сигналом с выхода второго вычитающего устройства 12 на уровень подавления помех.

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

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

Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, содержащее последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, первый умножитель, первый сумматор выборок и первый делитель, а также последовательно включенные первую вспомогательную антенну, третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, при этом вторые входы первого и третьего умножителей соединены с выходом первого устройства комплексного сопряжения, а вход первого устройства комплексного сопряжения и первый вход второго умножителя соединены с выходом второго вычитающего устройства, второй вход второго вычитающего устройства соединен с выходом первой вспомогательной антенны, выход основной антенны подключен к первому входу первого вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, отличающееся тем, что в него дополнительно введены четвертый и пятый умножители, третий сумматор выборок, второй делитель и второе устройство комплексного сопряжения, причем вход второго устройства комплексного сопряжения соединен с выходом второго делителя, а выход с первым входом пятого умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого делителя, выход пятого умножителя соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход четвертого умножителя соединен с выходом второй вспомогательной антенны, а выход со входом третьего сумматора выборок, выход третьего сумматора выборок соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора выборок, второй вход четвертого умножителя соединен с выходом первого устройства комплексного сопряжения, выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех.