АВТОКОМПЕНСАТОР ПОМЕХ Российский патент 2007 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 США №4086592 по классу 343-100 LE, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные вспомогательную антенну 1, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8, и последовательно включенные основную антенну 8, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен с вторым входом делителя 5, при этом на вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей поступает сигнал со вспомогательной антенны 1, а на второй вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения 2. Выход вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Сигнал V_м с выхода основной антенны 8, представляющий собой сумму отраженного от цели радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на вычитающее устройство 7. Сигнал V_A с выхода 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_м основной антенны 8 в вычитающем устройстве 7 для получения остаточного сигнала V_R. Кроме того, сигнал с выхода вспомогательной антенны 1 подается на входы первого умножителя 3 и устройства комплексного сопряжения 2. Комплексно-сопряженный сигнал V_A ^* с выхода устройства комплексного сопряжения 2 подается на вход первого 3 и третьего 9 умножителей, при этом на другой вход третьего умножителя 9 подается сигнал с выхода основной антенны 8. 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 на второй умножитель 6. В делителе 5 формируется значение W весового коэффициента, оптимальное по критерию минимума взаимной корреляции между выходным сигналом подавителя V_R и сигналом вспомогательной антенны V_A.

Недостатком такого устройства является низкий уровень подавления помех, обусловленный флуктуациями весового коэффициента W относительно оптимального значения из-за наличия корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны 8 и помеховым сигналом вспомогательной антенны 1.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех с помощью автокомпенсатора.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные вспомогательную антенну, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и вычитающее устройство, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны, и последовательно включенные основную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на вторые входы первого и второго умножителей поступает сигнал со вспомогательной антенны, а на второй вход третьего умножителя поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения, дополнительно введена вторая вспомогательная антенна, причем вход третьего умножителя отсоединен от выхода основной антенны и соединен с выходом первой вспомогательной антенны, а входы устройства комплексного сопряжения и первого умножителя отсоединены от выхода первой вспомогательной антенны и соединены с выходом второй вспомогательной антенны.

На фигуре 2 представлена структурная схема предлагаемого автокомпенсатора помех, принимаемых по боковым лепесткам.

Автокомпенсатор помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: вторую вспомогательную антенну 11, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8, и последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом на второй вход первого 3 умножителя поступает сигнал с выхода второй вспомогательной антенны 11, на второй вход второго умножителя поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны, 1 а на второй вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с устройства комплексного сопряжения 2. Выход вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода основной антенны 8 V_м=S+U, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на вычитающее устройство 7, на другой вход которого поступает взвешенный сигнал WV_A с выхода второго умножителя 6.

Первая вспомогательная антенна 1 является ненаправленной с коэффициентом направленного действия, определяемым уровнем боковых лепестков ДО 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, на величину ϕ=2πdsinα/λ, 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=U_exp{jϕ}.

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

V_В=U_exp{j2ϕ}.

Сигнал V_B поступает на первый умножитель 3, на другой вход которого поступает этот же сигнал, прошедший через устройство комплексного сопряжения 2, и далее через первый сумматор выборок 4 на делитель 5. Сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1 поступает на третий умножитель 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения 2. Сигнал с выхода третьего умножителя 9, пройдя через второй сумматор выборок 10, поступает на второй вход делителя 5. Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5, определятся выражением:

W=M{V_A V_B ^*}/M{V_B V_B ^*},

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}.

Значение весового коэффициента, получаемое в прототипе, имеет вид:

W=σ_с/σ_nρexp{-jϕ}+exp{-jϕ},

где ρ - коэффициент взаимной корреляции полезного и помехового сигналов, σ² _с, σ² _n - дисперсии полезного и помехового сигналов. Анализ последнего выражения показывает, что наличие корреляции между полезным и помеховым сигналами приводит к флуктуации весового коэффициента относительно оптимального значения, что снижает уровень подавления помех.

Таким образом, предлагаемое устройство исключает влияние корреляции между полезным и помеховым сигналами на уровень подавления помех.

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

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

Изобретение относится к устройствам подавления помех, поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны. Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех. Устройство подавления помех содержит последовательно включенные устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и вычитающее устройство. На второй вход вычитающего устройства поступает сигнал с выхода основной антенны. Также устройство содержит последовательно включенные третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на второй вход второго умножителя поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны. На вход третьего умножителя поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения. Дополнительно в устройство введена вторая вспомогательная антенна, причем вход третьего умножителя соединен с выходом первой вспомогательной антенны, а входы устройства комплексного сопряжения и первого умножителя соединены с выходом второй вспомогательной антенны. Выход вычитающего устройства является выходом автокомпенсатора помех. 2 ил.

Автокомпенсатор помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, содержащий последовательно включенные устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и вычитающее устройство, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны, а также последовательно включенные третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на второй вход второго умножителя поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны, а на вход третьего умножителя поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введена вторая вспомогательная антенна, причем вход третьего умножителя соединен с выходом первой вспомогательной антенны, а входы устройства комплексного сопряжения и первого умножителя соединены с выходом второй вспомогательной антенны, выход вычитающего устройства является выходом автокомпенсатора помех.