УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ ДЛЯ ПРИЕМНИКОВ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами.

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (Бокк О. Ф. Оптимальные характеристики фильтров Б3 от сосредоточенных по спектру помех. - Техника средства связи, серия ТРС, 1987, вып. 4, с. 81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами.

Недостатком этого устройства является аппаратурная сложность, возрастающая с увеличением базы ШПС, а также невозможность его включения на выходе приемника, обусловленная необходимостью использования в нем фильтров высокого порядка в тракте прохождения сигнала. При использовании таких устройств входной тракт приемника остается незащищенным от узкополосной помехи.

Известны также автокомпенсаторы узкополосных помех, описанные в авт. св. NN 438126, 1095419, 734681 СССР, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в авт. св. N 1338078, кл. H 04 B 1/10.

Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 2, где обозначено:
1 - перемножитель (фазовый манипулятор); 2 - генератор копии сигнала; 3 - интегратор; 4 - ключ; 5 - блок сравнения; 6 - формирователь порога; 7 - режекторный фильтр; 8 - перемножитель (фазовый ремодулятор); 9 - выключатель; 10 - элемент задержки; 11 - усилитель с регулируемым коэффициентом передачи.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные вычитатель 9, вход которого является входом устройства, перемножитель 1, режекторный фильтр 7, перемножитель 8, усилитель 11, выходом подсоединенный к второму входу вычитателя 9, содержит формирователь порога 6, а также последовательно соединенные генератор 2 копий сигнала и элемент 10 задержки, включенные между вторыми входами перемножителей 1 и 8, а также последовательно соединенные интегратор 3, ключ 4 и блок 5 сравнения, включенные между выходом перемножителя 1 и входом формирователя порога 6, при этом второй выход генератора 2 копий сигнала соединен с вторым входом ключа 4.

Устройство корреляционной обработки широкополосных сигналов работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий собой смесь полезного широкополосного сигнала и помех, поступает на вход вычитателя 9, где из него вычитается сигнал, сформированный в кольце обратной связи и поступающий с выхода усилителя 11 с регулируемым коэффициентом усиления. С выхода вычитателя 9 сигнал поступает на вход перемножителя 1, где перемножается с опорным сигналом, формируемым генератором 2 копии сигнала. Результат перемножения накапливается в интеграторе 3 и через ключ 4, управляемый генератором 2, подается на блок 5 сравнения, где сравнивается с пороговым сигналом, сформированным в формирователе 6.

Одновременно сигнал с выхода перемножителя 1 поступает в кольцо обратной связи, содержащее режекторный фильтр 7, дополнительный перемножитель 8 и усилитель 11 с регулируемым коэффициентом усиления. В результате перемножения с копией сигнала полезный сигнал ШПС на выходе перемножителя сворачивается в узкополосный сигнал, а узкополосные помехи превращаются в широкополосные помехи с базой Б, равной базе полезного ШПС. В режекторном фильтре 7 осуществляется режекция свернутого полезного сигнала и части спектра помех, попадающих в его полосу. В полосу режекторного фильтра попадает 1/Б-я часть мощности каждой помехи. Таким образом, на выход режекторного фильтра 7 полезный сигнал не проходит, а помехи ослабляются не более чем в (1 - 1/Б) раз. С выхода режекторного фильтра 7 помехи поступают на дополнительный перемножитель 8, где путем перемножения с той же копией полезного сигнала, задержанной в элементе 10 задержки на величину задержки τ , равную задержке помех в режекторном фильтре 7, сворачиваются в узкополосные сигналы, т.е. приводятся к своему первоначальному виду. С выхода дополнительного перемножителя 8 помехи через усилитель 11 подаются на вход вычитателя 9. Таким образом, на первом входе вычитателя 9 присутствует полезный сигнал и помехи, а на втором его входе - только помехи. В вычитателе 9 обеспечивается противофазность сигналов, поступающих по его входам. В процессе настройки коэффициент усиления усилителя 11 с регулируемым коэффициентом усиления выбирается таким, чтобы обеспечивалось равенство амплитуд сигналов на его выходе. Поскольку полезный сигнал поступает только по первому входу вычитателя 9, а помехи - как по первому, так и по второму его входам, то сигнал на его выход проходит без исключений, а помехи в нем компенсируются.

Недостатком устройства-порототипа является малая степень подавления помех.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее последовательно первый вычитатель, вход которого является входом устройства, и первый перемножитель, а также второй перемножитель, генератор копии сигнала, выход которого соединен с входами первого и второго перемножителей, усилитель, введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр и регулируемый фазовращатель, присоединенные между выходом первого перемножителя и входом второго перемножителя, последовательно соединенные второй вычитатель, аттенюатор, блок с регулируемым коэффициентом передачи, третий вычитатель, третий перемножитель, второй полосовой фильтр, выход которого соединен с входом усилителя, а также детектор АРУ, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, кроме того, первые входы второго и третьего вычитателей объединены с первым входом первого вычитателя, второй вход первого вычитателя соединен с выходом аттенюатора, а второй вход второго вычитателя - с выходом второго перемножителя, общая точка выхода третьего вычитателя и входа третьего перемножителя является выходом устройства.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1, где обозначено:
1 - первый вычитатель; 2 - первый перемножитель (фазовый манипулятор); 3 - первый полосовой фильтр; 4 - регулируемый фазовращатель; 5 - второй перемножитель (фазовый ремодулятор); 6 - второй вычитатель; 7 - аттенюатор; 8 - второй полосовой фильтр; 9 - усилитель; 10 - детектор АРУ; 11 - генератор копии сигнала; 12 - третий перемножитель; 13 - блок с регулируемым коэффициентом передачи; 14 - третий вычитатель.

Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, регулируемый фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, аттенюатор 7, выход которого соединен с одним из входов первого вычитателя 1 и блока с регулируемым коэффициентом передачи 13. Выход генератора копии сигнала (ГКС) соединен одновременно с одним из входов первого 2, второго 5 и третьего 12 перемножителей. Выходы первого 1, второго 6 и третьего 14 вычитателей объединены и являются входом устройства. Выход третьего вычитателя 14 одновременно соединен с входом третьего перемножителя 12 и является выходом устройства. Выход третьего перемножителя 12 через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 8, усилитель 9, детектор АРУ 10, блок 13 соединен с другим входом третьего вычитателя 14.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая широкополосный сигнал (ШПС) и узкополосную помеху (УП), подается одновременно на вычитатели 1, 6 и 14. В блоках 1 - 7 формируется оценка помехи следующим образом.

ШПС и УП с выхода вычитателя 6 через блок 7 подается на второй вход блока 1. Коэффициент передачи аттенюатора 7 выбирается меньше 1, поэтому на входе блока 1 выделяется разностный широкополосный сигнал Δ U_c = U_c1 - U_c2, где U_c1, U_c2 - напряжение сигнала на 1-м и 2-м входах вычитателя 1. За счет перемножения с синхронным опорным сигналом в перемножителе 2, формируемым ГКС 11, ШПС сворачивается в узкополосный сигнал (УС), который фильтруется полосовым фильтром 3, настроенным на частоту несущей ШПС, и через регулируемый фазовращатель 4 подается на вход второго перемножителя 5, где за счет перемножения с тем же опорным сигналом УС превращается в ШПС.

Полученная оценка ШПС вычитается из ШПС входной смеси, результат вычитания через блок 7, имеющий К_П1 < 1, поступает на вход первого вычитателя 1.

После первого цикла прохождения сигнала по кольцу напряжение Δ U возрастает, процесс повторяется многократно, в результате на выходе блока 1 устанавливается Δ U_c ≈ U_c1, а на выходе блока 6 формируется только оценка УП, так как ШПС компенсируется.

Таким образом, для обеспечения формирования оценки сигнала на выходе блока 5 и оценки помехи на выходе блока 6 К_П1 должен быть меньше 1, что приводит к неполной компенсации УП на выходе блока 1.

Для обеспечения большей степени компенсации УП служит третий вычитатель 14, на который подается оценка УП с выхода блока 7 через блок 1 с регулируемым коэффициентом передачи.

В связи с тем, что блок 14 не входит в кольцо с обратной связью, в котором формируется оценка сигнала, ограничения на коэффициент передачи блока 13 не накладываются. Он выбирается из условий максимального подавления помехи. Поэтому коэффициент передачи тракта формирования оценки помехи может быть как угодно близок к 1. Так как коэффициент передачи блока 7 (К_П1) выбирается из условий допустимой длительности переходных процессов и является фиксированным, то регулировка коэффициента передачи тракта формирования оценки помехи осуществляется блоком 13, коэффициент передачи которого регулируется в зависимости от уровня помехи на выходе вычитателя 14. Для этого смесь ШПС и нескомпенсированный УП ( Δ U_п) подается на перемножитель 12, на выходе которого устанавливается полосовой фильтр 8, частота настройки которого выбирается за пределами полосы свернутого полезного сигнала. Таким образом, на выходе фильтра 8 выделяется напряжение широкополосной помехи, полученной в результате манипуляции нескомпенсированной части помехи ( Δ U_п), опорной ПСП, формируемой в блоке 11.

Полоса фильтра 8 выбирается равной полосе свернутого полезного сигнала, а частота настройки его выбирается максимально близкой к частоте настройки информационного сигнала в соседнем канале.

Напряжение на выходе фильтра 8 отражает уровень помехи в полосе информационного пакета. Через усилитель 9 выделенное напряжение помехи подается на детектор АРУ 10, напряжение которого регулирует коэффициент передачи блока 13 таким образом, чтобы достигалась максимальная степень подавления помех.

В прототипе для обеспечения его работоспособности необходимо выполнение условия
U_n1- U_n2 = ΔU_n, ΔU_n ≫ 0, (1)
где
U_п1, U_п2 - напряжение помехи на первом и втором входах вычитателя 9.

В соответствии со структурной схемой прототипа для U_п2 имеем
U_n2= ΔU_n•K_ус , (2)
где
K_ус - коэффициент усиления блока 11.

Определяя K_ус из (2) с учетом (1) получаем

где
- коэффициент подавления помехи.

Из (3) видно, что стремление к увеличению К_П приводит к необходимости увеличения коэффициента усиления (К_ус) в цепи обратной связи, что может привести к неустойчивости устройства, приводящего к его самовозбуждению.

Таким образом, в прототипе имеется существенное принципиальное ограничение на достижимую степень подавления К_П.

В предлагаемом устройстве "грубая" оценка помехи формируется в кольце обратной связи (блоки 1 - 7), где коэффициент передачи блока 7 (К_П1) выбирается с учетом требований к длительности переходных процессов. Более тонкая регулировка амплитуды помехи с использованием автоматической регулировки коэффициента передачи выполняется блоком 13.

Блок 13 включен в прямую ветвь, а не в цепь обратной связи, поэтому на его коэффициент передачи не накладываются ограничения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве принципиально может быть достигнута сколь угодно малая величина Δ U_п, при этом требуемое значение К_П достигается за счет автоматической регулировки уровня U_п2.

Кроме того, в предлагаемом устройстве коэффициенты передачи блоков, осуществляющих регулировку амплитуды оценки помехи (блоки 7 и 13), меньше 1, в то время как в прототипе K_ус ≈ K_п, т.е. предлагаемое устройство обладает большей степенью устойчивости. Большая степень устойчивости и большая величина К_П достигается также за счет введения двухэтапной процедуры регулировки амплитуды помехи (грубая в цепи обратной связи и тонкая в прямой ветви).

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство для подавления помех содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, регулируемый фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, аттенюатор 7, выход которого соединен с одним из входов первого вычитателя 1 и блока с регулируемым коэффициентом передачи 13. Выход генератора копии сигнала (ГКС) соединен одновременно с одним входом первого 2, второго 5 и третьего 12 перемножителей. Выходы первого 1, второго 6 и третьего 14 вычитателей объединены и являются входом устройства. Выход третьего вычитателя 14 одновременно соединен с входом третьего перемножителя 12 и является выходом устройства. Выход третьего перемножителя 12 через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 8, усилитель 9, детектор АРУ 10, блок 13 соединен с другим входом третьего вычитателя 14. 2 ил.

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, вход которого является входом устройства, и первый перемножитель, а также второй перемножитель, генератор копии сигнала, выход которого соединен с входами первого и второго перемножителей, усилитель, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр и регулируемый фазовращатель, включенные между выходом первого и входом второго перемножителей, последовательно соединенные второй вычитатель, аттенюатор, блок с регулируемым коэффициентом передачи, третий вычитатель, третий перемножитель, второй полосовой фильтр, выход которого соединен с входом усилителя, а также детектор автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, кроме того, первые входы второго и третьего вычитателей объединены с первым входом первого вычитателя, второй вход второго вычитателя - с выходом второго перемножителя, общая точка выхода третьего вычитателя и входа третьего перемножителя является выходом устройства.