УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ ПОМЕХ Российский патент 2003 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами. Известны устройства подавления широкополосных фазоманипулированных помех, описанные в патентах РФ 2038697, 2034403, Н 04 В 1/10, недостатком которых является малая степень подавления помех в условиях многолучевости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по патенту РФ 2001525, H 04 B 1/10, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено:
1, 8, 13, 14, 17 - первый, второй, третий, четвертый и пятый перемножители,
2 - генератор копии сигнала;
3 - полосовой фильтр;
4 - ограничитель;
5 - фазовый демодулятор;
6 - обнаружитель помех;
7, 15 - первый и второй режекторные фильтры;
9, 10, 11, 12 - первый, второй, третий, четвертый элементы задержки;
16, 18 - первый и второй коммутаторы.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, первый режекторный фильтр 7, второй перемножитель 8, ограничитель 4, фазовый демодулятор 5 и обнаружитель помех 6, выход которого соединен с третьими входами первого 16 и второго 18 коммутаторов. Последовательно соединенные второй элемент задержки 10, третий перемножитель 13, второй режекторный фильтр 15, четвертый перемножитель 14, первый коммутатор 16, пятый перемножитель 17 и полосовой фильтр 3, выход которого является выходом устройства. При этом выход генератора копии сигнала 2 соединен с первым входом второго коммутатора 18, со входом первого элемента задержки 9 и опорным входом первого перемножителя 1. Выход первого элемента задержки 9 соединен с опорным входом второго перемножителя 8 и через четвертый элемент задержки 12 - со вторым входом второго перемножителя 18, выход которого соединен с опорным входом пятого перемножителя 17. Выход фазового демодулятора 5 соединен с опорным входом третьего перемножителя 13 и через третий элемент задержки 11 - с опорным входом четвертого перемножителя 14. Причем первый вход первого коммутатора 16 и входы первого перемножителя 1 и второго элемента задержки 10 соединены и являются входом устройства.

Работает устройство следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал и широкополосную фазоманипулированную помеху (структурную, имеющую одинаковую с полезным сигналом несущую частоту), поступает на первый вход блока 16, а на его второй вход - через последовательно соединенные блоки 10, 13, 15 и 14. На третий (управляющий) вход блока 16 сигнал поступает через последовательно соединенные блоки 1, 7, 8, 4, 5 и 6. В блоках 1, 7, 8 происходит режекция из входной смеси полезного широкополосного фазоманипулированного сигнала. Это происходит за счет перемножения входной смеси в блоке 1 с опорным сигналом блока 2, синхронным с полезным сигналом, режекции результата свертки полезного сигнала в блоке 7, настроенном на несущую частоту полезного сигнала. В то же время в блоке 1 на широкополосную фазоманипулированную помеху накладывается дополнительная манипуляция опорным сигналом блока 2, которая снимается в блоке 8 за счет перемножения с тем же опорным сигналом блока 2, поступающим в блок 6 через блок 9.

Таким образом, на входе блока 4 присутствует только широкополосная фазоманипулированная помеха, которая после нормирования ее уровня с выхода блока 4 подается на блок 5, где она демодулируется. Выделенная в результате фазовой демодуляции псевдослучайная последовательность помехи подается на блок 13, а на блок 14 - через блок 11. В блоке 13 за счет перемножения входной смеси с псевдослучайной последовательностью помех происходит свертка широкополосной фазоманипулированной помехи на несущую частоту, которая режектируется в блоке 15. В то же время полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал в блоке 13 получает дополнительную фазовую манипуляцию опорным сигналом блока 5, которая снимается в блоке 14 за счет перемножения с тем же опорным сигналом. Таким образом, на второй вход блока 16 проходит только полезный широкополосный фазоманипулированный сигнал. Одновременно с выхода блока 5 псевдослучайная последовательность помехи подается на блок 6, который выносит решение об обнаружении широкополосной фазоманипулированной помехи в виде команды "1", подаваемой на третий вход блока 16. При поступлении этой команды "1" блок 16 подключает свой второй вход ко входу блока 17. В этом случае на вход блока 17 поступает входная смесь после режекции из нее широкополосной фазоманипулированной помехи, отличающейся от входного широкополосного фазоманипулированного сигнала структурой или задержкой и имеющей одинаковую с полезным сигналом несущую частоту. В блоке 17 осуществляется свертка полезного сигнала (который затем фильтруется в блоке 3), за счет перемножения с синхронным опорным сигналом, поступающим от блока 2 через блок 18, управляемый командой, поступающей от блока 6. При наличии на выходе блока 6 команды "0", поступающей на третий вход блока 18, выполняется подключение первого входа блока 18 к его выходу. Одновременно команда "0" на выходе блока 6 обеспечивает подключение входа устройства (первого входа блока 16) к выходу блока 16, следовательно, и ко входу блока 17. Этот режим работы соответствует случаю отсутствия широкополосной фазоманипулированной помехи на входе устройства (необнаружения ее в блоке 6). При наличии на выходе блока 6 команды "1" ко входу блока 17 подключается второй вход блока 18, при этом опорный сигнал блока 2 подается на вход блока 17 через блоки 9, 12, 18. Значение задержек блоков 9, 10, 11, 12 подбирается в процессе настройки устройства таким образом, чтобы обеспечивалась синхронность перемножаемых сигналов (помех) с учетом аппаратурных задержек сигналов.

Недостатком устройства-прототипа является его неработоспособность при неизвестной или изменяющейся частоте несущей широкополосной фазоманипулированной помехи, а также малая область его применения.

Указанный недостаток устраняется тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель, последовательно соединенные ограничитель, фазовый демодулятор, обнаружитель помех, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый выход фазового демодулятора соединен с опорным входом первого перемножителя и через второй элемент задержки - с опорным входом второго перемножителя, а также третий элемент задержки, причем вход первого элемента задержки является входом устройства, введены последовательно соединенные усилитель и сумматор, а также источник постоянного напряжения и аттенюатор. При этом выход источника постоянного напряжения соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен с управляющим входом режекторного фильтра. Вход усилителя соединен со вторым выходом фазового демодулятора. Вход аттенюатора подсоединен к выходу второго перемножителя. Выход аттенюатора соединен с первым входом коммутатора, выход которого является выходом устройства. Входы ограничителя и третьего элемента задержки соединены со входом первого элемента задержки. Выход третьего элемента задержки соединен со вторым входом коммутатора.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где использованы следующие обозначения:
1, 7, 10 - первый, третий и второй элементы задержки;
2, 4 - первый и второй перемножители;
3 - режекторный фильтр;
5 - аттенюатор,
6 - коммутатор;
8 - ограничитель;
9 - фазовый демодулятор;
11 - обнаружитель помехи;
12 - усилитель;
13 - сумматор;
14 - источник постоянного напряжения.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первый элемент задержки 1, первый перемножитель 2, режекторный фильтр 3, второй перемножитель 4, аттенюатор 5 и коммутатор 6. А также последовательно соединенные ограничитель 8, фазовый демодулятор 9, обнаружитель помех 11, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 6, выход которого является выходом устройства. Кроме того, первый выход фазового демодулятора 9 соединен с опорным входом первого перемножителя 2 и через второй элемент задержки 10 - с опорным входом второго перемножителя 4. Второй выход фазового детектора 9 через последовательно соединенные усилитель 12 и сумматор 13 соединен с управляющим входом режекторного фильтра 3, причем второй вход сумматора 13 соединен с выходом источника постоянного напряжения 14. При этом входы первого 1 и третьего 7 элементов задержки и ограничителя 8 соединены и являются входом устройства. Выход третьего элемента задержки 7 соединен со вторым входом коммутатора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный сигнал и широкополосную фазоманипулированную помеху, поступает на второй вход блока 6 через блок 7, а на первый его вход - через последовательно соединенные блоки 1, 2, 3, 4, 5, которые осуществляют режекцию мощной широкополосной фазоманипулированной помехи с использованием ее оценки, формируемой блоками 8, 9.

Формирование оценки мощной широкополосной фазоманипулированной помехи осуществляется следующим образом.

Входная смесь поступает на вход блока 8, где мощная широкополосная фазоманипулированная помеха подавляет слабый полезный сигнал. С выхода блока 8 широкополосная фазоманипулированная помеха подается на блок 9, где осуществляется ее демодуляция, в результате чего на первом выходе блока 9 выделяется псевдослучайная последовательность, используемая при формировании помехи, а на втором его выходе выделяется напряжение, обеспечивающее управление перестраиваемым генератором, входящим в состав блока 9. Режекция широкополосной фазоманипулированной помехи осуществляется следующим образом. Входная смесь через блок 1, осуществляющий его задержку, поступает на блок 2, где она перемножается с псевдослучайной последовательностью широкополосной фазоманипулированной помехи, поступающей на опорный вход блока 2 с первого выхода блока 9. Величина задержки блока 1 подбирается (при настройке) равной задержке входной смеси в блоках 8 и 9, поэтому псевдослучайная последовательность, подаваемая на опорный вход блока 2, синхронна с широкополосной фазоманипулированной помехой, поступающей на сигнальный вход блока 2, поэтому в результате перемножения в блоке 2 осуществляется свертка помехи в узкополосный сигнал на частоте несущей, которая режектируется в блоке 2. В то же время полезный сигнал в блоке 2 манипулируется по фазе псевдослучайной последовательностью помехи, которая затем снимается с него в блоке 4 за счет перемножения с той же самой псевдослучайной последовательностью помехи, поступающей на опорный вход блока 4 через блок 10. Таким образом, широкополосная фазоманипулированная помеха на выход блока 4 не проходит, а полезный сигнал с выхода блока 4 через блок 5 поступает на первый вход блока 6 практически без изменения.

В блоке 3 из расширенного в блоке 2 спектра полезного сигнала вырезается узкая полоса спектра, однако возможными искажениями сигнала в этом случае можно пренебречь в виду чрезвычайной узости блока 3, так как блок 3 режектирует несущую частоту помехи.

Со второго выхода блока 9 через блоки 12 и 13 подается команда на управляющий вход блока 3, которая управляет изменением частоты настройки блока 3. В блоке 12 осуществляется усиление управляющего напряжения, поступающего от блока 9. В блоке 13 производится суммирование его с постоянным напряжением, формируемым блоком 14. Постоянное напряжение блока 14 обеспечивает настройку блока 3 на среднюю частоту несущей помехи f_о. Управляющее напряжение блока 9 обеспечивает настройку блока 3 в пределах (f_о-ΔF) до (f_о+ΔF), где 2ΔF - диапазон перестройки блока 3, определяемый уровнем управляющего напряжения на выходе блока 12.

Одновременно псевдослучайная последовательность помехи с первого выхода блока 9 подается на блок 11, где принимается решение о ее обнаружении (например, по превышению ею порога) или о необнаружении (при отсутствии превышения порога). Командой о превышении порога ("1") осуществляется подключение к выходу блока 6 его первого входа. В этом случае входная смесь, из которой за счет режекции исключена мощная широкополосная фазоманипулированная помеха, поступает на выход блока 6 через блоки 1-5. При формировании на выходе блока 11 команды "0" к выходу блока 6 подключается второй его вход, при этом входная смесь поступает на выход блока 6 через элемент задержки 7.

Блок 9 может быть выполнен в виде демодулятора Костаса (см. Р.К.Диксон "Широкополосные системы", М.: Связь, 1979 г., стр. 149, рис. 5.20), структурная схема его приведена на фиг.3, где использованы следующие обозначения:
91, 97 - первый и второй перемножители;
92, 94, 98 - первый, второй и третий фильтры нижних частот;
95 - перестраиваемый генератор;
96 - фазовращатель на 90^o.

Схема, представленная на фиг.3, является известным демодулятором Костаса, при этом первый его выход является "выходным сигналом передаваемого сообщения" - выделенной псевдослучайной последовательностью помехи, а второй его выход (отсутствующий на фиг.3 упомянутой монографии Р.К.Диксона) является выходом третьего фильтра нижних частот 94. На выходе блока 94 вырабатывается напряжение, управляющее перестраиваемым генератором 95. Это же напряжение используется для управления частотой настройки режекторного фильтра 3.

Структурная схема блока 3 приведена на фиг.4, где обозначено:
31 - перестраиваемый полосовой фильтр;
32 - вычитатель.

Блок 3 содержит перестраиваемый полосовой фильтр 31 и вычитатель 32, при этом вход блока 3 соединен с первым входом вычитателя 32 непосредственно, а со вторым его входом через перестраиваемый полосовой фильтр 31, управляющий вход которого является управляющим входом блока 3.

Блок 31 представляет собой параллельный контур, в котором вместо конденсатора используется варикап, емкость которого изменяется в зависимости от уровня напряжения, подаваемого на него от блока 13. Постоянное напряжение блока 14 определяет значение емкости варикапа, соответствующее настройке блока 31 на среднее значение несущей частоты f_о, а напряжение блока 12 определяет отстройку от частоты f_о в пределах ±ΔF, где 2ΔF - диапазон перестройки блока 31.

Блок 3 работает следующим образом. Свернутая широкополосная фазоманипулированная помеха, представляющая собой несущую помехи, попадает в блок 31 и, следовательно, компенсируется, так как поступает на оба входа блока 32. В то же время полезный сигнал, дополнительно расширивший свой спектр в блоке 2, практически не проходит через блок 31 и поступает только на один вход блока 32, те есть не компенсируется.

Устройство-прототип обеспечивает эффективное подавление широкополосной фазоманипулированной помехи только в том случае, если априорно известна частота ее несущей и она не изменяется. При изменении частоты несущей (ее отличии от частоты f_о) свернутая помеха (ее несущая) не попадает в полосу режекторного фильтра 3 и, следовательно, не режектируется им, а проходит на вход блока 4, где за счет перемножения (фазовой манипуляции) с псевдослучайной последовательностью помехи она восстанавливается и проходит на выход устройства.

Таким образом, при неизвестной частоте несущей широкополосной фазоманипулированной помехи или в случае ее изменения устройство-прототип неработоспособно.

В предлагаемом устройстве осуществляется управление настройкой режекторного фильтра 3 в соответствии с изменением частоты несущей широкополосной фазоманипулированной помехи, при этом обеспечивается работоспособность устройства как при известной, так и при неизвестной частоте несущей (лежащей в диапазоне частот f_о±ΔF), а также в случае изменения ее в процессе работы.

Кроме того, устройство-прототип может быть использовано для подавления широкополосных фазоманипулированных помех только в составе приемников широкополосных фазоманипулированных сигналов, в то время как предлагаемое устройство выполняется автономно и может быть установлено на входе любого приемника, то есть область применения заявляемого устройства шире, чем у прототипа.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для подавления широкополосных фазоманипулированных помех на входе приемников любых сигналов. Техническим результатом является подавление широкополосной фазоманипулированной помехи как при известной, так и при неизвестной частоте несущей, лежащей в заданном частотном интервале. Устройство содержит элементы задержки (1, 7, 10), перемножители (2, 4), режекторный фильтр (3), аттенюатор (5), коммутатор (6), ограничитель (8), фазовый демодулятор (9), обнаружитель помехи (11), усилитель (12), сумматор (13), источник постоянного напряжения (14). 4 ил.

Устройство подавления широкополосных фазоманипулированных помех, содержащее последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель, последовательно соединенные ограничитель, фазовый демодулятор, обнаружитель помех, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый выход фазового демодулятора соединен с опорным входом первого перемножителя и через второй элемент задержки - с опорным входом второго перемножителя, а также третий элемент задержки, причем вход первого элемента задержки является входом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные усилитель и сумматор, а также источник постоянного напряжения и аттенюатор, причем выход источника постоянного напряжения соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен с управляющим входом режекторного фильтра, вход усилителя соединен со вторым выходом фазового демодулятора, вход аттенюатора соединен с выходом второго перемножителя, выход аттенюатора соединен с первым входом коммутатора, выход которого является выходом устройства, при этом входы ограничителя и третьего элемента задержки соединены со входом первого элемента задержки, выход третьего элемента задержки соединен со вторым входом коммутатора.