ЦИФРОВОЙ АВТОКОМПЕНСАТОР ПОМЕХ Российский патент 2005 года по МПК H04B1/10 

Настоящее изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов.

Из известных устройств подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте RU № 2159941 С2 от 27.11.2000, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, первое устройство комплексного сопряжения 1, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второе устройство комплексного сопряжения 12, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом основной антенны 8, и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей соединены с выходом первой вспомогательной антенны 1, а второй вход третьего умножителя 9 соединен с выходом первого устройства комплексного сопряжения 2. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Сигнал V_М с выхода основной антенны 8, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на первое вычитающее устройство 7. Сигнал V_A с выхода первой вспомогательной антенны 1, имеющей коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков диаграммы направленности основной антенны 8, используется во втором умножителе 6 для получения взвешенного сигнала W V_A, который вычитается из сигнала V_M основной антенны 8 в первом вычитающем устройстве 7 для получения остаточного сигнала V_R. Кроме того, сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1 подается на входы первого умножителя 3 и первого устройства комплексного сопряжения 2. Сигнал V*_A, сформированный на выходе первого устройства комплексного сопряжения, подается на входы первого 3 и третьего 9 умножителей, при этом на другой вход третьего умножителя 9 подается сигнал с выхода второй вспомогательной антенны 11. Сигналы с выходов первого 3 и третьего 9 умножителей, пройдя соответственно через первый 4 и второй 10 сумматоры выборок, подаются на делитель 5, с выхода которого сигнал поступает последовательно на второе устройство комплексного сопряжения 12 и далее на второй умножитель 6. На выходе второго устройства комплексного сопряжения 12 формируется оптимальное для эффективного подавления помех значение W весового коэффициента.

Недостатком такого устройства является подавление полезного сигнала на выходе компенсатора, обусловленное участием составляющих полезного сигнала первой вспомогательной антенны в формировании выходного сигнала.

Техническим результатом изобретения является исключение подавления полезного сигнала на выходе автокомпенсатора помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные первую вспомогательную антенну, первое устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второе устройство комплексного сопряжения, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом основной антенны, и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом первой вспомогательной антенны, а второй вход третьего умножителя соединен с выходом первого устройства комплексного сопряжения, дополнительно введены второе и третье вычитающие устройства и исключено второе устройство комплексного сопряжения, причем входы первого устройства комплексного сопряжения, первого и второго умножителей отсоединены от первой вспомогательной антенны и подсоединены к выходу третьего вычитающего устройства, первый вход которого соединен с выходом первой вспомогательной антенны, а второй вход соединен с выходом второй вспомогательной антенны, вход третьего умножителя отсоединен от выхода второй вспомогательной антенны и подсоединен к выходу второго вычитающего устройства, первый вход которого соединен с выходом основной антенны, а второй вход соединен с выходом первой вспомогательной антенны, вход первого вычитающего устройства отключен от основной антенны и подключен к выходу второго вычитающего устройства

Нa фигуре 2 представлена структурная схема предлагаемого цифрового автокомпенсаюра помех, принимаемых по боковым лепесткам.

Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: основную антенну 8, второе вычитающее устройство 12, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства 12, и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, третье вычитающее устройство 13, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом вторые входы первого 3 и третьего 9 умножителей соединены с выходом устройства комплексного сопряжения 2, вход которого соединен с выходом третьего вычитающего устройства 13, вторые входы второго 12 и третьего 13 вычитающих устройств соединены с выходом первой вспомогательной антенны 1, второй вход второго умножителя соединен с выходом третьего вычитающего устройства 13. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал V_М=S+U, с выхода основной антенны 8, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового сигнала U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на второе вычитающее устройство 12, на другой вход которого поступает сигнал V_A с выхода первой вспомогательной антенны 1. Сигнал V_A a с выхода первой вспомогательной антенны 1 также поступает на третье вычитающее устройство 13, на другой вход которого поступает сигнал V_B с выходавторой вспомогательной антенны 11.

Первая вспомогательная антенна 1 является ненаправленной с коэффициентом направленного действия определяемым уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Первая вспомогательная антенна 1 смещена относительно основной антенны 8 на расстоянии d, что приводит к сдвигу по фазе помехового сигнала, принятого этой антенной, относительно помехового сигнала, принятого основной антенной 8, на величину ϕ=2π(d/λ)sinα, где α - направление прихода помехового сигнала, отсчитываемое от нормали к базе антенн - линии, соединяющей основную 8 и первую вспомогательную 1 антенны С учетом сказанного, сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1 можно записать в виде

V_A=S_ОСЛ.+Uexp{jϕ},

где S_ОСЛ. - ослабленный полезный сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1. Наличие ослабленного полезного сигнала обусловлено тем, что первая вспомогательная антенна 1 имеет определенный коэффициент направленного действия в направлении прихода полезного сигнала. В данном случае полагаем, что полезный сигнал приходит с направления, перпендикулярного базе антенн.

Вторая вспомогательная антенна 11 смещена относительно первой вспомогательной антенны 1, вдоль базы антенн, на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия определяемьй уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны 11 имеет вид

V_В=S_ОСЛ.+Uexp{j2ϕ},

С учетом введенных обозначений сигналы на выходах второго 12 и третьего 13 вычитающих устройств соответственно будут иметь вид:

V_H=S-S_ОСЛ.+U(1-exp{jϕ}),

V_O=Uexp{jϕ}(1-exp{jϕ}).

Сигнал Vo, с выхода третьего вычитающего устройства 13 поступает на первый умножитель 3, на другой вход которого поступает этот же сигнал, прошедший через устройство комплексного сопряжения 2. Далее сигнал с выхода первого умножителя 3, пройдя через первый сумматор выборок 4, поступает на вход делителя 5. Сигнал V_Н, с выхода второго вычитающего устройства 12, поступает на третий умножитель 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения 2 и далее, через второй сумматор выборок 10 поступает на второй вход делителя 5. Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5, определяется выражением

W=M{V_HV₀ ^*}/M{V_oV_o ^*},

где знак * - означает комплексно сопряженное число, М {} - операция математического усреднения. С учетом введенных обозначений получаем оптимальное для эффективного подавления помех значение весового коэффициента [Р.А.Монзинго, Т.У.Миллер. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. С англ. - М: Радио и связь, 1986]:

W=exp{-jϕ}.

Подавление полезного сигнала в прототипе обусловлено участием, с весовым коэффициентом W, составляющих полезного сигнала, принятого первой вспомогательной антенной 1, в формировании выходного сигнала компенсатора V_R=V_М-WV_A.

В предлагаемом устройстве в формировании выходного сигнала участвует сигнал Vo, с выхода третьего вычитающего устройства 13, не содержащий составляющих полезного сигнала: V_R=V_H-WV_o.

Таким образом, предгигаемое устройство, обеспечивающее получение оптимального значения весового коэффициента, исключает подавление полезного сигнала на выходе компенсатора помех.

Все элементы предлагаемого устройства могут быль реализованы на современной элементной базе.

Использование изобретения в этой связи позволяет повысить эффективность работы устройства подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА.

Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА). Техническим результатом изобретения является исключение подавления полезного сигнала на выходе автокомпенсатора. Цифровой автокомпенсатор помех содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну, первое устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второе устройство комплексного сопряжения, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом основной антенны, последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом первой вспомогательной антенны, а второй вход третьего умножителя соединен с выходом первого устройства комплексного сопряжения, второе и третье вычитающие устройства, причем входы первого устройства комплексного сопряжения, первого и второго умножителей подсоединены к выходу третьего вычитающего устройства, входы которого соединены с выходами первой и второй вспомогательных антенн, вход третьего умножителя подсоединен к выходу второго вычитающего устройства, входы которого соединены с выходами основной и первой вспомогательных антенн, вход первого вычитающего устройства отключен от основной, антенный подключен к выходу второго вычитающего устройства, а выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех. 2 ил.

Цифровой автокомпенсатор помех, содержащий последовательно включенные устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель, первое вычитающее устройство и последовательно включенные третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второе и третье вычитающие устройства, причем входы устройства комплексного сопряжения, первого и второго умножителей подсоединены к выходу третьего вычитающего устройства, входы которого соединены с выходами первой и второй вспомогательных антенн, а входы первого вычитающего устройства и третьего умножителя подсоединены к выходу второго вычитающего устройства, входы которого соединены с выходами основной и первой вспомогательной антенн, выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех.