УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ Российский патент 2007 года по МПК G01S7/36 

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 2247407 С2 от 27.02.05, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные вторую вспомогательную антенну 11, второе вычитающее устройство 12, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом основной антенны 8, и последовательно включенные основную антенну 8, 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 второго вычитающего устройства 12, второй вход третьего умножителя 9 соединен с выходом устройства комплексного сопряжения 2, а второй вход второго вычитающего устройства 12 соединен с выходом первой вспомогательной антенны 1. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Сигнал V_M 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_O с выхода второго вычитающего устройства 12, представляющий собой разность сигналов с выходов первой 1 и второй 11 вспомогательных антенн V_O=V_A-V_B, используется во втором умножителе 6 для получения взвешенного сигнала W V_O, 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 второго вычитающего устройства 12 подается на входы первого умножителя 3 и устройства комплексного сопряжения 2. Комплексно-сопряженный сигнал V_O ^* с выхода устройства комплексного сопряжения 2 подается на входы 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 второго вычитающего устройства Vo.

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 с выхода второго вычитающего устройства 12.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех с помощью устройства компенсации помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом основной антенны, и последовательно включенные основную антенну, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом второго вычитающего устройства, второй вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения, второй вход второго вычитающего устройства соединен с выходом первой вспомогательной антенны, дополнительно введены первое и второе суммирующие устройства и второе устройство комплексного сопряжения, причем вход третьего умножителя отсоединен от основной антенны и соединен с выходом первой вспомогательной антенны, выход второго умножителя отсоединен от входа первого вычитающего устройства и соединен с входом первого суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом основной антенны, входы первого вычитающего устройства соединены с выходами первого и второго суммирующих устройств, входы второго суммирующего устройства соединены с выходами первой вспомогательной антенны и второго вычитающего устройства, второй умножитель отсоединен от выхода делителя и соединен с выходом второго устройства комплексного сопряжения, вход которого соединен с выходом делителя.

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

Устройство компенсации помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: вторую вспомогательную антенну 11, второе вычитающее устройство 12, первое устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второе устройство комплексного сопряжения 13, второй умножитель 6, первое суммирующее устройство 14 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом второго суммирующего устройства 15, и последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, 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 и вход второго суммирующего устройства 15 соединены с выходом второго вычитающего устройства 12, второй вход первого суммирующего устройства 14 соединен с выходом основной антенны 8, второй вход второго суммирующего устройства 15 соединен с выходом первой вспомогательной антенны 1. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода основной антенны 8 V_M=S+U, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на первое суммирующее устройство 14, на другой вход которого поступает взвешенный сигнал W^*V_O с выхода второго умножителя 6.

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 расстояние 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, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны 11 имеет вид:

V_A=S_ОСЛ+Uexp {j2ϕ}.

Этот сигнал поступает на второе вычитающее устройство 12, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1.

С учетом введенных обозначений, сигнал на выходе второго вычитающего устройства 12 имеет вид: V_O=Uexp{jϕ}(1-exp {jϕ}). Этот сигнал поступает на устройство, комплексного сопряжения 2, а также первый 3, второй 6 умножители и второе суммирующее устройство 15. С выхода устройства комплексного сопряжения 2 сигнал поступает на входы первого 3 и третьего 9 умножителей. На второй вход третьего умножителя 9 поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1. Сигналы с выходов первого 3 и третьего 9 умножителей поступают соответственно на первый 4 и второй 10 сумматоры выборок и далее на входы делителя 5.

Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5, определяется выражением:

W1=M{V_O V_O ^*}/M{V_A V_O ^*},

где знак * - означает комплексно сопряженное число, М{ } - операция математического усреднения. С учетом введенных обозначений получаем:

W1=1-exp(jϕ).

На выходе второго устройства комплексного сопряжения 13 получаем оптимальное, для эффективного подавления помех, значение весового коэффициента:

W1=1-exp(-jϕ)

Сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1, кроме того, поступает на второе суммирующее устройство 15, с выхода которого сигнал поступает на второй вход первого вычитающего устройства. Выходной сигнал компенсатора определяется выражением: V_R=V_M+W·V_O+V_A-V_O.

Значение весового коэффициента, получаемое в прототипе, имеет вид:

,

где ρ - коэффициент взаимной корреляции полезного и помехового сигналов, , - 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.

В предлагаемом устройстве, в формировании весового коэффициента не участвуют составляющие полезного сигнала с выхода основной антенны 8.

Таким образом, предлагаемое устройство устраняет влияние корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны и помеховым сигналом с выхода второго вычитающего устройства, на уровень подавления помех.

Все элементы предлагаемого устройства могут быть 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). Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, содержит последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, первое устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель, первое вычитающее устройство, первое и второе суммирующие устройства и второе устройство комплексного сопряжения, соединенные определенным образом и позволяющие устранить влияние корреляции между составляющими полезного сигнала с выхода основной антенны и помеховым сигналом с выхода второго вычитающего устройства на уровень подавления помех, что и является достигаемым техническим результатом. 2 ил.

Устройство компенсации помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны, содержащее последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, первое устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок и делитель, а также последовательно включенные первую вспомогательную антенну, третий умножитель и второй сумматор выборок, выход которого соединен с вторым входом делителя, при этом второй вход третьего умножителя соединен с выходом первого устройства комплексного сопряжения, а вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом второго вычитающего устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первое и второе суммирующие устройства и второе устройство комплексного сопряжения, причем вход второго устройства комплексного сопряжения соединен с выходом делителя, а выход с первым входом второго умножителя, входы первого суммирующего устройства соединены с выходами основной антенны и второго умножителя, а входы второго суммирующего устройства соединены с выходами первой вспомогательной антенны и второго вычитающего устройства, входы первого вычитающего устройства соединены с выходами первого и второго суммирующих устройств, выход первого вычитающего устройства является выходом устройства компенсации помех.