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

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных устройствах.

Известны устройства подавления узкополосных помех, описанные в а.с. 1688416 Н 04 В 1/10, а также в патенте РФ 2034403 Н 04 В 1/10 и другие, недостатком которых является малая степень подавления узкополосных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство компенсации узкополосных помех, описанное в статье Ефимова В.П. "Оценка влияния нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях", опубликованной в журнале "Электромагнитные волны и электромагнитные системы", 1, т. 3, 1998 г., стр.95, принятое за прототип, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - усилитель;
2 - вычитатель;
3 - ограничитель;
4 - полосовой фильтр.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель 1 и вычитатель 2, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные ограничитель 3 и полосовой фильтр 4, выход которого соединен со вторым входом вычитателя 2; при этом входы усилителя 2 и ограничителя 3 соединены между собой и являются входом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая сигнал и N узкополосных помех, со входа устройства поступает через блок 1, где осуществляется ее усиление, на первый вход вычитателя 2, на второй вход которого поступает оценка узкополосных помех, которая формируется за счет ограничения входной смеси в блоке 3 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 4. За счет вычитания в блоке 2 из входной смеси оценки узкополосных помех на его выходе выделяется сигнал и нескомпенсированные остатки узкополосных помех.

Недостатком прототипа является малая степень подавления узкополосных помех.

Для устранения указанных недостатков в устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, а также усилитель и вычитатель, выход которого является выходом устройства, введены последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот и второй перемножитель, выход которого соединен с первым, сигнальным входом усилителя, выполненного управляемым; последовательно соединенные амплитудный детектор и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен со вторым входом вычитателя, первый вход которого соединен с входом устройства; последовательно соединенные третий перемножитель и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым, управляющим входом управляемого усилителя, выход которого соединен с первым, сигнальным входом ключа, выход которого соединен с вторым входом третьего перемножителя, первый вход которого соединен с выходом вычитателя; введены перестраиваемый генератор и фазовращатель, выход которого соединен с вторым, опорным входом второго перемножителя, а вход фазовращателя соединен с вторым, опорным входом первого перемножителя и с выходом перестраиваемого генератора, управляющий вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот и с входом амплитудного детектора, а первый сигнальный вход первого перемножителя соединен с выходом полосового фильтра.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
1 - управляемый усилитель;
2 - вычитатель;
3 - ограничитель;
4 - полосовой фильтр;
5, 7 и 12 - первый, второй и третий перемножители;
6 и 8 - первый и второй фильтры нижних частот;
9 - ключ;
10 - перестраиваемый генератор;
11 - амплитудный детектор;
13 - блок сравнения с порогом;
14 - фазовращатель.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные ограничитель 3, полосовой фильтр 4, первый перемножитель 5, первый фильтр нижних частот 6 и второй перемножитель 7, выход которого соединен с последовательно соединенными управляемым усилителем 1; ключом 9 и вычитателем 2, первый вход которого соединен с входом ограничителя 3 и является входом устройства, а выход вычитателя 2 является выходом устройства и также присоединен к последовательно соединенным третьему перемножителю 12 и второму фильтру нижних частот 8, выход которого соединен с вторым, управляющим входом управляемого усилителя 1; а также выход первого фильтра нижних частот 6 соединен с последовательно соединенными амплитудным детектором 11 и блоком сравнения с порогом 13, выход которого соединен с вторым, управляющим входом ключа 9, выход которого соединен с вторым входом третьего перемножителя 12; кроме того, выход первого фильтра нижних частот 6 через управляющий вход перестраиваемого генератора 10 соединен с вторым, опорным входом первого перемножителя 5 и с входом фазовращателя 14, выход которого соединен с вторым, опорным входом второго перемножителя 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая сигнал и узкополосную помеху, частоты которой лежат в полосе спектра сигнала Δf, поступает с входа на последовательно соединенные блоки 3 и 4, где за счет ее ограничения в блоке 3 с последующей фильтрацией результата ограничения в полосе частот Δf в блоке 4 происходит подавление узкополосной помехой полезного сигнала.

С выхода блока 4 узкополосная помеха подается на первый, сигнальный вход блока 5, где она перемножается с опорным напряжением, поступающим на его опорный вход от блока 10. После перемножения на выходе блока 5 будут присутствовать напряжения с суммарными и разностными частотами, которые подаются на блок 6, где за счет фильтрации выделяется напряжение разностной частоты. Напряжение на выходе блока 6 появляется в том случае, если разность частот между частотой узкополосной помехи и частотой управляемого генератора 10 попадает в полосу пропускания блока 6. Это напряжение с выхода блока 6 подается на управляющий вход блока 10, обеспечивая режим его слежения за частотой узкополосной помехи, и одновременно на вход блока 11, где за счет амплитудного детектирования выделяется огибающая напряжения, которая сравнивается с порогом в блоке 13.

Превышение порога в блоке 13 свидетельствует о переходе блока 10 в режим слежения за частотой и фазой узкополосной помехи. Команда о превышении порога ("1") подается на второй, управляющий вход блока 9, отпирая его и обеспечивая подачу на второй вход блока 2 оценки узкополосной помехи, которая компенсирует узкополосную помеху во входной смеси, поступающую на первый вход блока 2 со входа устройства.

Оценка узкополосной помехи формируется за счет перемножения в блоке 7 напряжения разностной частоты U₆(t), поступающего с выхода блока 6 на первый, сигнальный вход блока 7 с напряжением U₇(t), поступающим с выхода блока 10 на второй, опорный вход блока 7 через блок 14.

При этом

U₇(t) = U_г•cos(ω_гt+U_г), (2)
где U_п; U_г; ω_п; ω_г; ϕ_п; ϕ_г - амплитуда, частота и фаза узкополосной помехи и сигнала перестраиваемого генератора соответственно.

Учитывая, что в режиме слежения за узкополосной помехой ω_г = ω_п; ϕ_г = ϕ_п получаем:

Из U(3) видно, что напряжение на выходе блока (7) с точностью до постоянного множителя совпадает с напряжением узкополосной помехи во входной смеси. Это напряжение через блок 1 подается на первый, сигнальный вход блока 9. Коэффициент передачи блока 1 регулируется напряжением, поступающим на его второй, управляющий вход от блока 8 таким образом, чтобы достигалась максимальная степень подавления узкополосной помехи на выходе блока 2.

Действительно, результат перемножения напряжения в блоке 12, поступающего с выхода блока 2 с напряжением, поступающим с выхода блока 1, с последующей фильтрацией его в блоке 8, характеризует степень корреляции напряжения на выходе блока 2 с напряжением на его втором входе. Чем больше остаточное напряжение узкополосной помехи на выходе блока 2, тем больше напряжение на втором управляющем входе блока 1, что приводит к увеличению напряжения на его выходе и, следовательно, к уменьшению остаточного напряжения помехи на выходе блока 2.

Блок 14 обеспечивает синфазность сигналов, перемножаемых в блоке 7, при этом степень поворота фазы в блоке 14 определяется при настройке устройства.

В прототипе наибольшая степень подавления узкополосной помехи достигается в том случае, если ее амплитуда равна уровню ограничения ограничителя 3. При воздействии на вход устройства-прототипа узкополосных помех различного уровня степень их подавления будет тем меньше, чем больше отличие уровня узкополосной помехи от уровня ограничения ограничителя.

В заявляемом устройстве после подавления узкополосной помехой полезного сигнала формируется оценка максимальной узкополосной помехи, частота, амплитуда и фаза которой совпадают с частотой, амплитудой и фазой узкополосной помехи во входной смеси. При изменении параметров узкополосной помехи во входной смеси в заявляемом устройстве производится изменение соответствующих параметров оценки узкополосной помехи.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает повышение степени подавления узкополосных помех по сравнению с прототипом при изменении параметров узкополосных помех.

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах. В заявляемом устройстве за счет введения последовательно соединенных первого перемножителя, первого фильтра нижних частот, второго перемножителя, а также амплитудного детектора, ключа, третьего перемножителя, второго фильтра нижних частот и фазовращателя обеспечивается формирование оценки максимальной по уровню узкополосной помехи, частота, амплитуда и фаза которой автоматически подстраивается под частоту, амплитуду и фазу соответствующей узкополосной помехи во входной смеси, за счет чего повышается степень подавления узкополосной помехи по сравнению с прототипом, в том числе и в случаях изменения ее параметров. Техническим результатом является увеличение степени подавления узкополосных помех. 2 ил.

Устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, а также усилитель и вычитатель, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот и второй перемножитель, выход которого соединен с первым, сигнальным входом усилителя, выполненного управляемым, последовательно соединенные амплитудный детектор и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен со вторым входом вычитателя, первый вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные третий перемножитель и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым, управляющим входом управляемого усилителя, выход которого соединен с первым, сигнальным входом ключа, выход которого соединен с вторым входом третьего перемножителя, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, введены перестраиваемый генератор и фазовращатель, выход которого соединен с вторым, опорным входом второго перемножителя, а выход фазовращателя соединен с вторым опорным входом первого перемножителя и с выходом перестраиваемого генератора, управляющий вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот и с входом амплитудного детектора, а первый, сигнальный вход первого перемножителя соединен с выходом полосового фильтра.