Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в портативных приемниках сложных фазоманипулированных сигналов (СФМнС).
Известно [Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации. Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 256-257], что сложность устройств подавления узкополосных помех в значительной степени зависит от их числа. На практике часто встречаются случаи, когда в полосе приема действует только одна мощная узкополосная помеха. Это характерно, например, при запрете работы узкополосных радиостанций в полосе частот системы с СФМнС, когда их появление в этой полосе является незаконным или случайным. Ориентация на одну мощную узкополосную помеху позволяет упростить устройство подавления до такой степени, что становится возможным его использование в портативных приемниках СФМнС.
Известен [Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации. Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 256-257, 261] способ подавления узкополосных помех, основанный на режекции пораженных участков спектра входного сигнала. Режекция может осуществляться так называемыми блоками защиты, выполненными на основе гребенки полосовых фильтров, либо перестраиваемыми режекторными фильтрами. Из-за того, что режекция производится в тракте входного сигнала, предъявляются высокие требования к амплитудно-частотным и фазо-частотным характеристикам фильтров, что является недостатком этого способа.
Наиболее близким к предлагаемому способу является компенсационный способ, приведенный в книге «Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации.» Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 221, принятый за прототип.
Способ-прототип заключается в том, что подавление помех осуществляют до корреляционной обработки СФМнС (в тракте входного сигнала коррелятора) путем формирования их копий в программируемом трансверсальном фильтре с последующим их вычитанием из входной смеси сигнала и помехи.
Недостатком способа-прототипа является сложность, обусловленная необходимостью использования для его реализации вычислительного блока (микроЭВМ), причем цифровая обработка требует значительных вычислительных ресурсов.
Для устранения указанного недостатка в способе подавления узкополосной помехи при приеме сложных фазоманипулированных сигналов, заключающемся в формировании копии помехи и ее последующем вычитании из входной смеси сигнала и помехи, согласно изобретению, подавление помехи осуществляют в тракте опорного сигнала коррелятора, для чего суммируют исходную псевдослучайную последовательность с задержанной на определенное время ее копией, причем время задержки находят по минимуму выходного напряжения коррелятора.
Основное преимущество предлагаемого способа заключается в подавлении помехи в тракте опорного, а не входного сигнала коррелятора. Опорный сигнал является стационарным, периодическим, всегда действует в отсутствие помех, в результате чего его спектр состоит из немодулированных гармонических составляющих, режектировать которые можно существенно более простыми фильтрами по сравнению с фильтрами, предназначенными для режекции полосы частот входной смеси сигнала и помехи.
Графические материалы:
Фиг.1 - Функциональная схема устройства-прототипа.
Фиг.2 - Функциональная схема предлагаемого устройства.
Фиг.3 - Упрощенная схема предлагаемого устройства.
Фиг.4 - Спектр узкополосной помехи.
Фиг.5 - Функциональная схема блока сравнения и управления.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, приведенное в книге «Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации». Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 221 на рис. 7.11.
Функциональная схема устройства, принятого за прототип и реализующего способ-прототип, с включением коррелятора представлена на фиг. 1, где обозначено:
I - программируемый трансверсальный фильтр (ПТФ);
II - коррелятор;
11, 12, ... 1n - элементы задержки;
21, 22, ... 2n - управляемые аттенюаторы;
3 - вычислительный блок (микроЭВМ);
41, 42 - сумматоры;
5 - перемножитель;
6 - генератор псевдослучайной последовательности (ПСП);
7 - блок синхронизации;
8 - фильтр;
9 - генератор тактовых импульсов.
Устройство-прототип состоит из программируемого трансверсального фильтра I, коррелятора II и вычислительного блока 3. ПТФ I содержит линию задержки, состоящую из n элементов 1, вход которой является входом устройства и объединен с первым входом первого сумматора 41 и с (n+1)-м входом вычислительного блока 3. Выходы n элементов задержки 1 соединены с сигнальными входами соответствующих n управляемых аттенюаторов 2 и с n входами вычислительного блока 3, n выходов которого подключены к соответствующим управляющим входам аттенюаторов 2, выходы которых соединены со входами второго сумматора 42, а выход последнего подключен ко второму входу первого сумматора 41. Выход сумматора 41 соединен с (n+2)-м входом вычислительного блока 3, входом блока синхронизации 7 и с сигнальным входом перемножителя 5, выход которого через фильтр 8 соединен с выходом устройства. Выход блока синхронизации 7 соединен с установочным входом генератора ПСП 6, тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов 9, при этом выход генератора ПСП 6 соединен с опорным входом перемножителя 5.
Работа устройства-прототипа заключается в формировании копий помех с помощью ПТФ I и вычислительного блока 3 с последующим их вычитанием из входной смеси сигнала и помех в сумматоре 41. Аттенюаторы 2 задают весовые коэффициенты, а вычислительный блок 3 на основе сигналов, поступающих с выходов элементов задержки 1, и выходного сигнала первого сумматора 41 вычисляет весовые коэффициенты и управляет соответствующими аттенюаторами 2.
Ввиду сильной корреляции отсчетов узкополосных помех можно предсказать их последующие значения, что реализуется установкой соответствующих весовых коэффициентов, которые определяют передаточную функцию ПТФ I. Сформированные на выходе сумматора 42 копии узкополосных помех вычитаются из входной смеси сигнала и помех в сумматоре 41. Далее входная смесь с подавленными узкополосными помехами поступает в коррелятор II, где в перемножителе 5 с СФМнС снимается манипулирующая ПСП путем перемножения входного СФМнС с опорной ПСП, вырабатываемой генератором ПСП 6.
Совпадение во времени манипулирующей и опорной ПСП осуществляется блоком синхронизации 7. Тактовые импульсы для генератора ПСП 6 вырабатываются генератором тактовых импульсов 9.
Недостатком устройства - прототипа является сложность его реализации вследствие использования вычислительного блока (микроЭВМ), что затрудняет применение устройства в портативных приемниках.
Для преодоления этого недостатка в случае воздействия одной мощной узкополосной помехи предлагается ее подавление осуществлять в самом корреляторе, вместо программируемого трансверсального фильтра использовать один элемент переменной задержки с сумматором в тракте опорного сигнала коррелятора, а вместо микроЭВМ применить блок поиска задержки, причем ее необходимую величину определять по минимуму выходного напряжения коррелятора.
Для решения этой задачи в устройство подавления узкополосной помехи при приеме сложных фазоманипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, первый генератор псевдослучайной последовательности, первый перемножитель, первый фильтр, первый сумматор и элемент задержки, согласно изобретению, введены второй и третий генераторы псевдослучайной последовательности, второй перемножитель, второй фильтр, первый и второй ключи, второй сумматор, блок исключения импульсов, амплитудный детектор и блок сравнения и управления, причем вход устройства соединен с сигнальными входами блока синхронизации, первого и второго перемножителей, выход первого перемножителя через первый фильтр соединен с выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами первого, третьего генераторов псевдослучайной последовательности и блока исключения импульсов, выход которого через последовательно соединенные второй генератор псевдослучайной последовательности, второй сумматор, второй перемножитель, второй фильтр и амплитудный детектор соединен с входом блока сравнения и управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом блока исключения импульсов, выход блока синхронизации соединен со вторым входом первого генератора псевдослучайной последовательности, выход которого через последовательно соединенные элемент задержки и второй ключ соединен со вторым входом второго сумматора, кроме того, выход первого генератора ПСП соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с опорным входом первого перемножителя, третий выход блока сравнения и управления соединен с установочным входом третьего генератора псевдослучайной последовательности, выход которого через первый ключ соединен со вторым входом первого сумматора, кроме того, первый и второй выходы блока сравнения и управления соединены с управляющими входами второго и первого ключей соответственно.
Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
I - коррелятор;
II - блок поиска задержки;
1 - генератор тактовых импульсов;
2 - блок исключения импульсов;
31, 32, 33 - первый, второй, третий генераторы ПСП;
4 - блок синхронизации;
51, 52 - первый и второй ключи;
61, 62 - первый и второй сумматоры;
7 - элемент задержки;
81, 82 - первый и второй перемножители;
91, 92 - первый и второй фильтры;
10 - амплитудный детектор;
11 - блок сравнения и управления.
Предлагаемое устройство содержит генератор тактовых импульсов 1, выход которого соединен с тактовыми входами первого 31, третьего 33 генераторов ПСП и блока исключения импульсов 2, выход которого через последовательно соединенные второй генератор ПСП 32, второй сумматор 62, второй перемножитель 82, второй фильтр 92 и амплитудный детектор 10 соединен с входом блока сравнения и управления 11, четвертый выход которого соединен с управляющим входом блока исключения импульсов 2. Сигнальные входы первого 81, второго 82 перемножителей и блока синхронизации 4 объединены и являются входом устройства. Выход блока синхронизации 4 подключен ко второму входу первого генератора ПСП 31, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор 61, первый перемножитель 8 и первый фильтр 91 соединен с выходом устройства. Кроме того, выход первого генератора ПСП 31 через последовательно соединенные элемент задержки 7 и второй ключ 52 соединен со вторым входом второго сумматора 62. Третий выход блока сравнения и управления 11 соединен с установочным входом третьего генератора ПСП 33, выход которого через первый ключ 51 соединен со вторым входом первого сумматора 61. Первый и второй выходы блока 11 соединены с управляющими входами второго 52 и первого 51 ключей соответственно.
Роль элемента переменной задержки играет синхронизируемый генератор ПСП 33.
Для упрощения понимания работы предлагаемого устройства представим схему коррелятора I в виде, приведенном на фиг.3, где обозначено:
11, 12 - перемножители;
2 - генератор ПСП;
31, 32 - узкополосные фильтры;
4 - элемент задержки на время τз;
5 - сумматор.
Работа устройства на фиг. 3 происходит следующим образом. На выходе верхнего узкополосного фильтра 31 выделяется смесь сигнала и гармоники узкополосной помехи, на выходе нижнего фильтра 32, ввиду временного сдвига опорной ПСП на время τз, - только гармоника узкополосной помехи.
Гармоники узкополосной помехи на выходах этих фильтров отличаются только начальными фазами. Разность фаз между ними равна
Δϕ=2π(fуп-f0)τз,
где fуп - частота узкополосной помехи;
f0 - несущая частота СФМнС, равная центральной частоте фильтров 31 и 32 на фиг.3.
Спектр узкополосной помехи на выходе перемножителей 11 и 12 и амплитудно-частотные характеристики фильтров 31 и 32 показаны на фиг.4.
Для компенсации гармоники узкополосной помехи необходимо, чтобы
Δϕ=π,
откуда 
где τзк - время задержки, необходимое для компенсации помехи.
При такой величине задержки на выходе сумматора 5 на фиг.3 и на выходе 61 сумматора на фиг.2 останется только сигнал. В устройстве на фиг.2 задержка на время τзк осуществляется генератором ПСП 33, установка которого производится блоком поиска задержки II, который ищет эту задержку путем перестройки генератора ПСП 32 по критерию минимума напряжения на выходе амплитудного детектора 10.
Изменение задержки ПСП, вырабатываемой генератором 32, осуществляется за счет блока исключения импульсов 2, который исключает по одному тактовому импульсу через интервал анализа Та.
Компенсация гармоники узкополосной помехи осуществляется так же, как и в корреляторе I.
Чтобы исключить влияние сигнала в блоке поиска задержки II, опорная ПСП из коррелятора I подается с задержкой на время τ0 через элемент задержки 7. В момент времени, когда задержки ПСП на входах сумматора 6 составляют τ0 и τ0+τзк относительно манипулирующей ПСП сложного фазоманипулированного сигнала, происходит компенсация гармоники узкополосной помехи и напряжение на выходе амплитудного детектора 10 достигает минимума, что фиксируется блоком сравнения и управления 11, который при этом на третьем выходе вырабатывает импульс установки генератора ПСП 33. В результате задержка ПСП на входах сумматора 61 относительно друг друга составляет τзк, что является условием компенсации помехи на выходе коррелятора I.
Блок 11, кроме того, принимает решение о необходимости компенсации помехи на основе оценки эффективности компенсации. Для этого на первом выходе вырабатывается меандровая последовательность импульсов, отпирающих и запирающих ключ 52 после нахождения минимума напряжения на выходе амплитудного детектора 10. При открытом ключе 52 компенсация происходит, при закрытом - нет. Амплитуда переменного напряжения на выходе блока 10 характеризует эффективность компенсации.
Если принимается решение о компенсации, на втором выходе блока сравнения и управления 11 вырабатывается напряжение, отпирающее ключ 51. На четвертом выходе в режиме поиска блок 11 вырабатывает импульсы с периодом Та, исключающие по одному тактовому импульсу на выходе блока 2.
В перемножителе 81 с СФМнС снимается манипулирующая ПСП путем перемножения входного СФМнС с опорной ПСП, вырабатываемой генератором 31. Блок синхронизации 4 осуществляет синхронизацию по задержке, т.е. исключает временное рассогласование между манипулирующей ПСП и ПСП, вырабатываемой генератором ПСП 31.
В перемножителе 82 снятия ПСП не происходит ввиду временного рассогласования ПСП, поэтому на выход поступает одна гармоника входного сигнала, которой можно пренебречь, в результате чего через фильтр 92 проходит та же гармоника узкополосной помехи, что и через фильтр 91.
Следует заметить, что подавление узкополосной помехи в предлагаемом устройстве можно рассматривать как результат режекции соответствующей гармоники в опорной ПСП, которая осуществляется в сумматорах 61 и 62.
Блок сравнения и управления 11 может быть выполнен по схеме, представленной на фиг.5.
Блок сравнения и управления 11 содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр 11.1, амплитудный детектор 11.2, второй интегратор 11.32, пороговое устройство 11.5, блок формирования управляющих сигналов 11.6, при этом вход узкополосного фильтра 11.1 и первый вход первого интегратора 11.31 объединены и являются входом блока 11. Выход первого интегратора 11.31 через блок определения минимума напряжения 11.4 соединен со вторым входом блока формирования управляющих сигналов 11.6, второй, третий и четвертый выходы которого являются соответствующими выходами блока 11. Первый выход блока формирования управляющих сигналов 11.6 соединен с первым входом ключа 11.8, выход которого является первым выходом блока 11, при этом второй вход ключа 11.8 соединен с выходом генератора меандрового напряжения 11.7. Пятый выход блока формирования управляющих сигналов 11.6 соединен со вторыми входами интеграторов 11.31 и 11.32, а выход порогового напряжения с блока 11.6 соединен со вторым входом блока 11.5.
Работа блока сравнения и управления 11 происходит следующим образом. В режиме поиска в блоке 11.6 генерируются бланкирующие импульсы с периодом Та, которые снимаются с четвертого выхода и изменяют задержку ПСП с выхода генератора ПСП 32 (фиг.2). Ключ 52 (фиг.2) при этом открыт. Такие же импульсы подаются на интеграторы 11.31 и 11.32 для сброса. Напряжение с выхода амплитудного детектора 10 (фиг.2) интегрируется в блоке 11.31 и запоминается в блоке определения минимума напряжения 11.4.
После первого цикла поиска запоминаются все напряжения, соответствующие всем возможным задержкам ПСП. На втором цикле поиска при достижении минимума напряжения блок 11.4 вырабатывает импульс, формирующий в блоке 11.6 (который может быть выполнен на микропроцессоре, например, TMS 320Схх) и снимаемый с третьего выхода импульс, устанавливающий генератор ПСП 33 (фиг.2) в состояние, соответствующее задержке τзк. При этом бланкирующие импульсы с четвертого выхода блока 11.6 прекращаются, отпирается ключ 11.8 и на ключ 52 (фиг.2) поступают меандровые импульсы, вырабатываемые генератором 11.7. На узкополосный фильтр 11.1, настроенный на частоту меандра, начинает поступать меандровое напряжение с выхода амплитудного детектора 10 (фиг.2). Это напряжение детектируется в блоке 11.2, интегрируется интегратором 11.32 и сравнивается с порогом в пороговом устройстве 11.5. При превышении порога в блоке 11.6 принимается решение о компенсации, в результате чего на его втором выходе вырабатывается напряжение, отпирающее ключ 51 (фиг.2), с четвертого выхода блока 11.6 возобновляется подача бланкирующих импульсов, ключ 11.8 запирается, а ключ 52 (фиг.2) отпирается.
Устройство на фиг.2 вновь переходит в режим поиска, причем если минимум напряжения наблюдается при той же задержке, что соответствует той же узкополосной помехе, никаких переключений не происходит, а если при другой, то повторяется процедура принятия решения о компенсации другой помехи.
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в портативных приемниках сложных фазоманипулированных сигналов. Технический результат заключается в упрощении реализации, т.к. не требуется использовать вычислительный блок. Способ и устройство подавления узкополосной помехи при приеме сложных фазоманипулированных сигналов основаны на ослаблении соответствующих участков спектра сигнала, что достигается тем, что в тракте опорного сигнала коррелятора суммируют исходную псевдослучайную последовательность (ПСП) с задержанной на определенное время ее копией, причем время задержки определяют блоком поиска задержки с опорным сигналом в виде суммы исходной ПСП и ПСП с изменяющейся задержкой, как время, равное относительной задержке ПСП, при которой напряжение на выходе блока поиска задержки минимально. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
| УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ | 1996 |
|
RU2126589C1 |
| УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ | 1997 |
|
RU2127945C1 |
| Устройство корреляционной обработки широкополосного сигнала при наличии узкополосных помех | 1989 |
|
SU1688416A1 |
| СПОСОБ ПЛАСТИКИ ЛАДОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАЛЬЦЕВ КИСТИ | 1997 |
|
RU2149595C1 |
| US 4475214, 02.10.1984. | |||
