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 многоканатное устройство защиты от узкополосных помех (Бокк О. Ф. Оптимальные характеристики фильтров БЗ от сосредоточенных по спектру помех. Техника средств связи. Серии ТРС, 1987, вып. 4, с. 81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами.

Недостатками этого устройства являются 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 (авт. св. NN 438126, 1095419, 734681), недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к предлагаемому является устройство (авт. св. NN 1338078), структурная схема которого представлена на фиг. 1, на которой: 1 - перемножитель; 2 - генератор копии сигнала (ГКС); 3 - интегратор; 4 - ключ сброса; 5 - схема сравнения с порогом; 6 - формирователь порога; 7 - режекторный фильтр; 8 - дополнительный перемножитель; 9 - вычитающее устройство; 10 - элемент задержки; 11 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные вычитающее устройство 9, перемножитель 1, интегратор 3, ключ сброса 4, схему сравнения с порогом 5, второй вход которой соединен с выходом формирователя порога 6. Один выход ГКС 2 одновременно соединен с перемножителем 1 и через элемент 10 - с дополнительным перемножителем 8, выход которого через усилитель 11 соединен с другим входом вычитающего устройства 9. Другой выход ГКС соединен с одним их входов ключа сброса 4. Общая точка выхода перемножителя 1 и входа интегратора 3 через режекторный фильтр 7 соединена с одним из входов дополнительного перемножителя 8. Вход вычитающего устройства является входом всего устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

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

Одновременно сигнал с выхода перемножителя 1 поступает в кольцо обратной связи, содержащее режекторный фильтр 7, перемножитель 8 и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 11. В результате перемножения с копией сигнала полезный сигнал (ШПС) на выходе перемножителя 1 сворачивается в узкополосный сигнал, а узкополосные помехи превращаются в широкополосные помехи с базой Б, равной базе полезного ШПС. В режектором фильтре 7 режектируется свернутый полезный сигнал и часть спектра помех, подпадающего в его полосу.

Таким образом, на выход режекторного фильтра 7 полезный сигнал не проходит. С выхода режекторного фильтра 7 помехи поступают на перемножитель 8, где путем перемножения с той же копией сигнала, задержанной в элементе задержки 10 на величину задержки τ , равную задержке помех в режекторном фильтре 7, сворачивается в узкополосные помехи, т.е. приводятся к своему первоначальному виду. С выхода перемножителя 8 помехи через усилитель 11 подаются на выход вычислителя 9. На первом входе вычитателя 9 присутствует полезный сигнал и помехи, а на втором его входе - только помехи. В вычислителе 9 обеспечивается противофазность сигналов, поступающих на его входы. В процессе настройки коэффициент усиления усилителя 11 выбирается таким, чтобы обеспечивалось равенство амплитуд сигналов на его выходе. Поскольку полезный сигнал поступает только на первый вход вычитателя 9, а помехи как на первый, так и на второй входы, то сигнал на его выход проходит без искажений, а помехи компенсируются.

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные вычитатель, вход которого является входом устройства, и первый перемножитель, а также второй перемножитель и генератор копии сигнала (ГКС), выход которого соединен одновременно с другими входами первого и второго перемножителей, введены последовательно соединенные четвертый вычитатель, полосовой фильтр, фазовращатель, а также третий вычитатель, выход которого через второе развязывающее устройство соединен с другим входом четвертого вычитателя, второй вычитатель, выход которого через первое развязывающее устройство соединен с другим входом первого вычитателя. Кроме того, входы третьего и четвертого вычитателей объединены и соединены с выходом первого перемножителя, а другой вход третьего перемножителя соединен с выходом полосового фильтра. Выход фазовращателя через второй перемножитель соединен с одним из входов второго вычитателя, другой вход которого объединен с входом первого вычитателя. Общая точка выхода первого вычитателя и входа первого перемножителя является выходом всего устройства.

Структурная схема устройства представлена на фиг. 2, где обозначено: 1, 6, 8 и 9 - первый, второй, третий и четвертый вычитатели; 2 и 5 - первый и второй перемножители; 3 - полосовой фильтр (ПФ); 4 - фазовращатель (ФВ); 7 и 10 - развязывающие устройства (РУ); 11 - генератор копии сигнала (ГКС).

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, третий вычитатель 9, ПФ3, ФВ4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, РУ7, выход которого соединен с другим входом первого вычитателя 1.

Входы первого и второго вычитателей объединены и являются входом устройства. Выход ГКС 11 подсоединен одновременно к соответствующим входам первого 2 и второго 5 перемножителей. Общая точка выхода первого перемножителя 2 и входа четвертого вычитателя 9 соединена с одним из входов третьего вычитателя 8, другой вход которого соединен с общей точкой выхода ПФ и входа ФВ 4. Выход третьего 8 через РУ 10 подсоединен к другому входу четвертого вычитателя 9. Общая точка выхода первого вычитателя 1 и входа первого перемножителя 2 является выходом всего устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая широкополосный сигнал (ШПС) и узкополосную помеху (УП), поступает на первый вход вычитателя 1, на второй его вход эта же входная смесь поступает через вычитатель в РУ 7. Коэффициент передачи тракта K между выходом блока 6 и входом блока 1 выбирается < 1 (K < 1). Это достигается за счет выбора в процессе настройки коэффициента передачи РУ 7. На выходе блока 1 выделяются нескомпенсированные остатки ШПС ( Δ U_с) и УП ( Δ U_п), при этом Δ U_с=U_с1-U_c2, Δ U_п=U_п1-U_п2, где U_с1,U_с2 - напряжение ШПС на 1 и 2 входах вычитателя 1; U_п1,U_п2 - напряжение помехи на 1 и 2 входах вычитателя 1.

Остаточный ШПС с выхода блока 1 подается на перемножитель 2, где за счет перемножения с синхронным опорным сигналом, формируемым ГКС 11, сворачивается в узкополосный сигнал (УС), который через вычитатель 9 подается на ПФ3. С выхода ПФ3 УС поступает одновременно на вход вычитателя 8 и через ФВ4 - на вход перемножителя 5. В перемножителе 5 за счет перемножителя с тем же самым опорным сигналом, формируемым ГКС 11, УС превращается в ШПС, подаваемый на второй вход вычитателя 6, где он вычитается их входной смеси. За счет вычитания Δ U_с из входной смеси напряжение ШПС на втором сходе блока 1 уменьшается, а напряжение сигнала на выходе блока 1 увеличивается.

Так как предлагаемое устройство является системой с обратной связью, то через определенный временной интервал Δ t, равный длительности переходных процессов в устройстве, получаем Δ U ≈ U_с1), U_с2 ≈ 0.

Нескомпенсированный остаток помехи с выхода блока 1 подается на блок 2, где за счет перемножения с опорным сигналом, формируемым блоком 11, превращается в широкополосную помеху (ШПС), которая поступает одновременно на входы вычитателей 8 и 9.

С выхода вычитателя 8 ШПП подается на 2 вход вычитателя 9 через РУ 10, в результате чего в блоке 9 осуществляется компенсация ШПП.

Одновременно УС с выхода ПФ3 подается на второй вход вычитателем 8, а на первый вход - УС и ШПП с выхода блока 2, при этом УС в вычитателе 8 компенсируется. Коэффициент передачи РУ 10 выбирается меньшим 1. Это необходимо для обеспечения работоспособности кольца с обратной связью, состоящего из блоков 8, 10, 9 и 3.

Нескомпенсированная часть ШПП с выходе блока 9 поступает в ПФ3, где счет фильтрации ослабляется в раз, где Δf_ш - полоса, занимаемая ШПС, ΔF_ф - полоса пропускания ПФ3.

Часть спектра нескомпенсированной ШПП, попавшая в полосу ПФ3, вместе с УС через ФВ4 подается на перемножитель 5, где за счет перемножения с опорным сигналом становится широкополосной помехой (ШПП1), аналогичной сигналу (имеющей ту же несущую частоту и закон манипуляции) и отличающейся от него только начальной фазой.

Эта помеха (ШПП1) вместе с ШПС через блоки 6, 7 и 1 подается на выход устройства.

РУ 7 и 9 могут быть выполнены в виде эмиттерных повторителей или резистора, параметры которых выбираются таким образом, чтобы коэффициент передачи тракта между блоками 6 и 1, 8 и 9 был меньше 1.

В устройстве-прототипе степень подавления УП определяется степенью компенсации УП блоке 1 (КП₁) и степенью фильтрации в блоке 3, осуществляемой соотношением
.

Следовательно, суммарная степень подавления помех, выраженная в дБ определяется
K_дБ = K_п(дБ) + K_f(дБ)
Пусть K_п = 20 дБ, K_f = 30 дБ, тогда K_дБ = 50 дБ.

В предлагаемом устройстве обеспечивается дополнительное ослабление помехи в вычитателе 9 (K_п9).

Если K_п9 = 20 дБ, то суммарная степень подавления помех в предлагаемом устройстве составит 70 дБ.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, третий вычитатель 9, полосовой фильтр 3, фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, первое развязывающее устройство 7, выход которого соединен с другим входом первого вычитателя 1. Входы первого 1 и второго 6 вычитателей объединены и являются входом устройства. Выход генератора копии сигнала 11 подсоединен одновременно к соответствующим входам первого 2 и второго 5 перемножителей. Входы третьего и четвертого вычитателей объединены и соединены с выходом первого вычитателя 2. Выход третьего вычитателя 8 через развязывающее устройство 10 соединен с другим входом четвертого вычитателя 9. Второй вход третьего вычитателя 8 соединен с общей точкой выхода полосового фильтра 3 и входа фазовращателя 4. Общая точка выхода первого вычитателя 1 и входа перемножителя 2 является выходом всего устройства. 2 ил.

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель и первый перемножитель, другой вход которого соединен с выходом генератора копии сигнала (ГКС), второй перемножитель, вход первого перемножителя является входом устройства, отличающееся тем, что в устройство введены последовательно соединенные четвертый вычитатель, полосовой фильтр (ПФ), фазовращатель, выход которого через второй перемножитель, второй вычитатель и первое развязывающее устройство соединены с другим входом первого вычитателя, выход ГКС соединен с другим входом второго перемножителя, общая точка выхода первого перемножителя и входа четвертого вычитателя соединена с соответствующим входом третьего вычитателя, другой вход которого соединен с общей точкой выхода ПФ и входа фазовращателя, выход третьего вычитателя через второе развязывающее устройство соединен с другим входом четвертого вычитателя, вход второго вычитателя соединен с входом устройства, общая точка выхода первого вычитателя и входа первого перемножителя является выходом устройства.