АДАПТИВНЫЙ КОМПЕНСАТОР ПОМЕХ Российский патент 1998 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах радиосвязи, использующих сигналы с угловой модуляцией, принимаемые на фоне внешних помех с произвольным спектром.

Известно устройство компенсации помех по патенту США N 4105977, H 04 B 1, /12, содержащее два квадратурных компенсатора помех, на вход каждого из которых поступает смесь сигнала и помехи, а на опорный вход - выходной сигнал другого квадратурного компенсатора.

Устройство позволяет выделить полезный сигнал из смеси с помехой. Однако для его устойчивой работы необходимо, чтобы соотношение между помеховым и полезным сигналами в каналах приема удовлетворяло достаточно жестким условиям, выполнение которых часто невозможно в реальных условиях. Например, в случае, когда произведение модулей весовых коэффициентов, вырабатываемых в квадратурных компенсаторах, оказывается больше единицы, режим работы устройства становится неустойчивым.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по авт. св. N 1332424, H 01 Q 21/00 "Адаптивная антенная решетка". Структурная схема прототипа представлена на фиг. 1. Устройство содержит два квадратурных фильтра 1 и 2, опорные входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с входами сумматора 3. Выход сумматора 3 соединен через сумматор 4 с выходом устройства и с входом смесителя 5. Выход устройства через сумматор 8 соединен с входами квадратурных фильтров 1 и 2. Второй вход сумматора 8 является входом эталонного сигнала, коррелированного с полезным сигналом. Этот же вход сумматора 8 объединен с входом синхронизатора 7, выход которого через гетеродин 6 и смеситель 5 соединен с вторым входом сумматора 4.

В стационарных условиях распространения радиосигналов такое устройство позволяет существенно (до 30 - 40 дБ) уменьшить уровень помехи. Однако в условиях глубоких замираний сигнала и помех величина подавления помехи существенно уменьшается.

Это связано с тем, что в подобных компенсаторах длительность адаптации определяется мощностью меньшего из сигналов и, следовательно, при глубоких замираниях амплитуд компенсатор постоянно может находится в режиме адаптации, кроме того, отсутствуют эффективные методы исключения полезного сигнала из цепей адаптации.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее сумматор, первый и второй квадратурные фильтры, выходы которых соединены с входами сумматора, выход устройства через вычислитель соединен с входами квадратурных фильтров, введены амплитудный ограничитель, присоединенный между выходом сумматора и вторым входом вычитателя, первый, второй и третий нормирующие усилители, третий квадратурный фильтр, усилитель-инвертор, причем выход первого нормирующего усилителя через сумматор соединен с входом третьего нормирующего усилителя, выход которого соединен с входом первого квадратурного фильтра, выход сумматора через усилитель-инвертор соединен с входом третьего квадратурного фильтра, выход которого соединен с вторым входом сумматора, второй нормирующий усилитель соединен с входами второго и третьего квадратурных фильтров.

Структурная схема заявляемого устройства представлена на фиг. 2, где обозначено: 1, 2, 6 - нормирующие усилители, 3, 9 - сумматоры 4, 7, 8 - квадратурные фильтры, 5 - усилитель-инвертор, 10 - вычитатель, 11 - амплитудный ограничитель.

Устройство содержит последовательно соединенные первый нормирующий усилитель 1, сумматор 3, третий нормирующий усилитель 6, первый квадратурный фильтр 7, сумматор 9, выход которого соединен с входом вычитателя 10, с входом амплитудного ограничителя 11 и выходом устройства. Выход амплитудного ограничителя 11 соединен с вторым входом вычитателя 10, выход которого соединен с входами первого квадратурного фильтра 7 и второго квадратурного фильтра 8, второй вход которого соединен с выходом второго нормирующего усилителя 2, а выход - с вторым входом сумматора 9. Выход нормирующего усилителя 2 соединен также с входом третьего квадратурного фильтра 4, выход которого соединен с входом сумматора 3, а второй вход блока 4 соединен через усилитель-инвертор 5 с выходом сумматора 3.

Работает устройство следующим образом. На входы устройства поступают смеси сигнала и помехи, например, от разнесенных в пространстве или по поляризации антенн, спектры которых могут перекрываться, но источники которых разнесены в пространстве по азимуту.

Нормирующие усилители 1 и 2 стабилизируют уровни входных напряжений. На второй вход сумматора 3 поступает оценка водного напряжения, сформированная с помощью усилителя - инвертора 5 и квадратурного фильтра 4. В результате после установления весовых коэффициентов в квадратурном фильтре 4 процесс на выходе сумматора 3 оказывается некоррелированным с напряжением на опорном входе фильтра 4, а отношение сигнал/помеха - обратным входному отношению. Нормирующий усилитель 6 стабилизирует напряжение смеси на том же уровне, что и первые два усилителя. Таким образом, на опорные входы квадратурных фильтров 7 и 8 поступают некоррелированные напряжения со стабильной амплитудой и взаимно обратными отношениями сигнал/помеха. Компенсация помехи происходит в сумматоре 9.

Устранение из цепи обратной связи полезного сигнала производится в вычитателе 10 вычитанием из выходного процесса сигнала с выхода амплитудного ограничителя 11.

Введение нормирующих усилителей, а также третьего квадратурного фильтра, усилителя - инвертора, образующих с сумматором 3 устройство ортонормирования входных колебаний, позволяют увеличить рабочий динамический диапазон компенсатора помех на величину входного отношения помеха/сигнал, что эквивалентно увеличению степени подавления помех в более широком, чем в прототипе, диапазоне амплитуд.

Кроме этого, выравнивание мощностей сигналов на опорных входах квадратурных фильтров 7 и 8 позволяет реализовать максимальную скорость адаптации и исключить ее зависимость от замираний сигнала, что эквивалентно достижению потенциальных характеристик подавления помехи.

Предлагаемый компенсатор помех обеспечивает также оптимальный разнесенный прием полезного сигнала при отсутствии помехи.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах радиосвязи, использующих сигналы с угловой модуляцией, принимаемые на фоне внешних помех с произвольным спектром. Предлагаемый компенсатор помех имеет больший рабочий динамический диапазон, максимальную скорость адаптации, причем исключается ее зависимость от замираний сигнала. Компенсатор помех обеспечивает также оптимальный разнесенный прием полезного сигнала при отсутствии помехи. Компенсатор помех содержит последовательно соединенные первый нормирующий усилитель 1, второй сумматор 3, третий нормирующий усилитель 6, первый квадратурный фильтр 7, сумматор 9, выход которого соединен с выходом устройства, с входом вычитателя 10, с входом амплитудного ограничителя 11, выход которого соединен с вторым входом вычитателя 10. Выход вычитателя 10 соединен с входами первого 7 и второго 8 квадратурных фильтров 8. Второй нормирующий усилитель 2 соединен с входом второго квадратурного фильтра 8, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 9 и с входом третьего квадратурного фильтра 4, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 3. Второй вход квадратурного фильтра 4 соединен через усилитель - инвертор 5 с выходом сумматора 3. 2 ил.

Адаптивный компенсатор помех, содержащий первый и второй квадратурные фильтры, выходы которых соединены с входами первого сумматора, а входы - с выходом вычитателя, второй сумматор, отличающийся тем, что в него введены первый - третий нормирующие усилители, третий квадратурный фильтр, усилитель-инвертор и амплитудный ограничитель, причем первый нормирующий усилитель соединен входом с первым входом компенсатора, а выходом через второй сумматор и третий нормирующий усилитель - с опорным входом первого квадратурного фильтра, выход второго сумматора через усилитель-инвертор соединен с входом третьего квадратурного фильтра, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, вход второго нормирующего усилителя является вторым входом компенсатора, а выход соединен с опорными входами второго и третьего квадратурных фильтров, кроме того, выход первого сумматора соединен с входом вычитателя, с выходом компенсатора и с входом амплитудного ограничителя, выход которого соединен с вторым входом вычитателя.