Режекторный фильтр
Владельцы патента RU 2786410:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" (RU)
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с неизвестной доплеровской фазой. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности режектирования пассивной помехи с априорно неизвестной доплеровской фазой и выделения сигналов движущихся целей. Режекторный фильтр дополнительно содержит второй и третий блоки задержки, комплексный перемножитель, комплексный инвертор и измеритель доплеровской фазы. Входы второго блока задержки соединены с первыми входами измерителя доплеровской фазы, а выходы - с входами первого блока задержки. Выходы первого блока задержки соединены с входами третьего блока задержки и вторыми входами измерителя доплеровской фазы. Выходы измерителя доплеровской фазы соединены со вторыми входами комплексного перемножителя. Выходы третьего блока задержки соединены с первыми входами комплексного перемножителя. Выходы комплексного перемножителя соединены с входами комплексного инвертора. Выходы комплексного инвертора соединены со вторыми входами комплексного сумматора. Выход синхрогенератора также соединен с синхровходами второго и третьего блоков задержки, комплексного перемножителя, комплексного инвертора и измерителя доплеровской фазы. Входами режекторного фильтра являются входы второго блока задержки, а выходами - выходы комплексного сумматора. 8 ил.
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с неизвестной доплеровской фазой.
Известно радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели [1], содержащее последовательно включенные блоки задержки, перемножитель комплексных чисел и вычитатель. Однако это устройство обладает низкой эффективностью выделения сигнала движущейся цели.
Другим известным устройством является корреляционный автокомпенсатор [2], который содержит ряд блоков задержки, два перемножителя, сумматор и блок оценки параметров коррелированной помехи. Недостатком этого устройства является плохое подавление кромок протяженной помехи из-за большой постоянной времени цепи адаптивной обратной связи.
Наиболее близкое к данному изобретению цифровое устройство для подавления пассивных помех [3], выбранное в качестве прототипа, содержит весовой блок, комплексный сумматор и блоки задержки. Однако данное устройство имеет потери в эффективности режектирования помех.
Задачей, решаемой в изобретении, является повышение эффективности режектирования пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей при обработке сигналов от цели на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской фазой.
Для решения поставленной задачи в режекторный фильтр, содержащий первый блок задержки, комплексный сумматор и синхрогенератор, введены второй и третий блоки задержки, комплексный перемножитель, комплексный инвертор и измеритель доплеровской фазы, соединенные между собой определенным образом.
Сущность изобретения как технического решения характеризуется совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения и обеспечивающих решение поставленной задачи путем оптимальной и согласованной обработки поступающих импульсов.
Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности режектирования пассивной помехи с априорно неизвестной доплеровской фазой и выделения сигналов движущихся целей.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема режекторного фильтра; на фиг.2 - блока задержки; на фиг.3 - комплексного сумматора; на фиг.4 - комплексного перемножителя; фиг.5 - комплексного инвертора; на фиг.6 - измерителя доплеровской фазы; на фиг.7 - блока комплексного сопряжения; на фиг.8 - накопителя.
Режекторный фильтр (фиг.1) содержит, блоки 1, 4, 5 задержки, комплексный сумматор 2, синхрогенератор 3, комплексный перемножитель 6, комплексный инвертор 7 и измеритель 8 доплеровской фазы.
Блоки 1, 4, 5 задержки (фиг.2) содержат две линии 9 задержки; комплексный сумматор 2 (фиг.3) содержит два сумматора 10; комплексные перемножители 6, 16 (фиг.4) содержат два канала (I, II), каждый из которых включает первый и второй перемножители 11, 12 и сумматор 13; комплексный инвертор 7 (фиг.5) содержат два инвертора знака 14; измеритель 8 доплеровской фазы (фиг.6) содержит блок 15 комплексного сопряжения, комплексный перемножитель 16, два накопителя 17, блок 18 вычисления модуля и два делителя 19; блок 15 комплексного сопряжения (фиг.7) содержит инвертор знака 20; каждый накопитель 17 (фиг.8) содержит n элементов 21 задержки на интервал tД и n сумматоров 22.
Режекторный фильтр может быть осуществлен следующим образом. Поступающие на вход заявляемого устройства (фиг.1) цифровые отсчеты 
следуют через период повторения T и в каждом элементе разрешения по дальности (кольце дальности) каждого периода повторения образуют последовательность комплексных чисел
где k - номер текущего периода, 
- номер текущего кольца дальности, 
- доплеровский сдвиг фазы за период повторения (доплеровская фаза), обычно помехи, ввиду ее значительного превышения над сигналом.
Цифровые отсчеты в заявляемом устройстве (фиг.1) поступают на соединенные входы второго блока 4 задержки (фиг.2) на интервал т и первые
входы измерителя 8 доплеровской фазы (фиг.6). На вторые входы измерителя 8 доплеровской фазы поступают отсчеты с выхода первого блока 1 задержки на интервал Т - τ. Отсчеты на первых и вторых входах измерителя 8 доплеровской фазы разделены на интервал Т.
В инверторе 20 (фиг.7) блока 15 комплексного сопряжения измерителя 8 (фиг.6) происходит инвертирование знака мнимых проекций задержанных отсчетов. В комплексном перемножителе 16 происходит перемножение соответствующих комплексных чисел, реализуемое путем операций с проекциями этих чисел в соответствии с фиг.4 и приводящее к образованию величин
В накопителях 17 (фиг.6) с помощью элементов 21 задержки и сумматоров 22 (фиг.8) осуществляется скользящее вдоль дальности в каждом периоде повторения суммирование проекций 
и 
с n+1 смежных элементов разрешения по дальности временного строба, кроме элемента с номером n/2+1, для чего выходные величины элемента 21 задержки с номером n/2 поступают только на последующий элемент 21 задержки (фиг.8). В результате накопления образуются величины
где 
- оценка доплеровского сдвига фазы помехи за период повторения Т, усредненная по n смежным элементам разрешения по дальности.
В блоке 18 вычисления модуля определяются величины 
, а затем на выходах делителей 19 (фиг.6) - величины 
поступающие на вторые входы комплексного перемножителя 6. Накопление n отсчетов обеспечивает высокоточное измерение величины 
Третий блок 5 задержки на интервал т совместно с первым блоком 1 задержки на интервал Т - т образуют результирующую задержку на интервал Т. В результате на входы комплексного сумматора 2 отсчеты поступают синхронно. С учетом комплексного перемножения с величиной 
, инвертирования знаков в инверторах 14 (фиг.5) задержанных отсчетов и синфазных суммирований в комплексном сумматоре 2 на выходе последнего отсчеты остатков помехи имеют вид
Двумерный поворот задержанных отсчетов в комплексном перемножителе 6 на угол 
обеспечивает необходимую для компенсации помехи синфазность суммируемых отсчетов. Отсчеты сигнала от движущейся цели из-за сохранения доплеровских сдвигов фазы сигнала не подавляются.
Введение второго блока 4 задержки на интервал т обеспечивает соответствие оценок среднему элементу обучающей выборки, исключенному в накопителях 17 (фиг.8). Величина τ определяется выражением
где tB - время вычисления оценки 
, n - количество элементов обучающей выборки, tД - интервал (период) временной дискретизации.
При этом достигается соответствие вводимой в комплексный перемножитель 6 оценки 
среднему элементу, исключенному из обучающей выборки. Тогда в случае сигнала, соизмеримого по величине с помехой, или разрывной помехи при компенсации отсчетов помехи с элемента разрешения, содержащего сигнал, исключается возможность ослабления или подавления сигнала за счет его влияния на используемые оценки. Кроме того, уменьшаются ошибки за счет рассогласования между оцениваемой и действительной величинами доплеровской фазы помехи.
Синхронизация режекторного фильтра осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов от синхрогенератора 3 (фиг.1).
Достигаемый технический результат состоит в повышении эффективности компенсации пассивной помехи с априорно неизвестной доплеровской фазой и выделения сигналов движущихся целей, что обеспечивается повышением точности оценивания доплеровской фазы помехи и уменьшением рассогласования между получаемыми усреднением отсчетов обучающей выборки оценками и соответствующими среднему элементу обучающей выборки.
Таким образом, режекторный фильтр позволяет повысить эффективность подавления пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с априорно неизвестной, доплеровской фазой.
Библиография
1. Патент №63-49193 (Япония), МПК G01S 13/52. Радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели / К.К. Тосиба. Опубл. 03.10.1988. - Изобретения стран мира. - 1989. - Выпуск 109. - №15. - С. 52.
2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, С.Т. Багдасарян, А.С. Маляренко, Д.И. Леховицкий [и др.]; под ред Я.Д. Ширмана. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2007; с. 439, рис. 25.22.
3. А.с. 743208 СССР, МПК G01S 7/36. Цифровое устройство для подавления пассивных помех / Д.И. Попов. - №2540079 / 09; заявл. 03.11.1977; опубл. 25.06.1980, Бюл. №23. - 4 с.
Режекторный фильтр, содержащий первый блок задержки, комплексный сумматор и синхрогенератор, при этом входы первого блока задержки соединены с первыми входами комплексного сумматора, выход синхрогенератора соединен с синхровходами первого блока задержки и комплексного сумматора, отличающийся тем, что введены второй блок задержки, третий блок задержки, комплексный перемножитель, комплексный инвертор и измеритель доплеровской фазы, при этом входы второго блока задержки соединены с первыми входами измерителя доплеровской фазы, выходы второго блока задержки соединены с входами первого блока задержки, выходы которого соединены с входами третьего блока задержки и вторыми входами измерителя доплеровской фазы, выходы которого соединены со вторыми входами комплексного перемножителя, выходы третьего блока задержки соединены с первыми входами комплексного перемножителя, выходы которого соединены с входами комплексного инвертора, выходы которого соединены со вторыми входами комплексного сумматора, выход синхрогенератора соединен с синхровходами второго блока задержки, третьего блока задержки, комплексного перемножителя, комплексного инвертора и измерителя доплеровской фазы, причем входами режекторного фильтра являются входы второго блока задержки, а выходами - выходы комплексного сумматора.
