УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ Российский патент 2008 года по МПК H04B1/10 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано преимущественно в дуплексных радиоканалах управления и пакетных радиосетях оперативно-командной связи в позиционных районах при воздействии узкополосных помех.

Известно устройство подавления узкополосных помех (а.с. СССР №754681, кл. Н04В 1/10), содержащее n последовательно соединенных самонастраивающихся режекторных фильтров. Однако данное устройство вместе с помехой подавляет и часть спектра полезного сигнала.

Известно также устройство, в котором для подавления узкополосных помех используется гребенка коммутируемых фильтров (а.с. СССР №720730, кл. Н04В 1/10).

Недостатком такого устройства является его сложность, обусловленная наличием гребенки узкополосных коммутируемых фильтров и дополнительных электрических потерь, вызванных неидентичностью и нестабильностью во времени амплитудных и фазочастотных характеристик отдельных фильтров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является "Устройство подавления узкополосных помех" (кн. "Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами", под редакцией Г.И.Тузова, М., "Радио и Связь", 1985 г., стр.211, рис.7.3а), принятое за прототип.

Функциональная схема устройства прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты);

3 - сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - усилители промежуточной частоты;

6₁-6_n - элементы подавления узкополосных помех;

7 - перемножитель;

8 - интегратор;

9 - генератор опорного сигнала.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные широкополосный УПЧ1, блок защиты 2, n выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора 3, выход которого соединен со входом согласованного фильтра 4, выход которого является выходом устройства. При этом блок защиты 2 состоит из n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты 5 и элемента подавления узкополосных помех 6, выходы которых являются соответствующими выходами блока защиты 2. Кроме того, входы усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соединены между собой и являются входом блока защиты 2, а вход широкополосного УПЧ1 является входом устройства.

Согласованный фильтр 4 содержит последовательно соединенные перемножитель 7 и интегратор 8, выход которого является выходом согласованного фильтра 4, а также генератор опорного сигнала 9, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 7, первый вход которого является входом согласованного фильтра 4.

Работает устройство-прототип следующим образом.

Принятый широкополосный сигнал (ШПС) после преобразования частоты поступает на широкополосный УПЧ1, где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех (блок защиты) 2, состоящий из n узкополосных усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n и n элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n.

С помощью фильтров узкополосных усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n вся полоса частот ШПС делится на n парциальных каналов.

где Δf - ширина полосы частот парциального канала;

ΔF - ширина полосы частот принятого ШПС;

n - число парциальных каналов.

Причем ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова, и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться, и поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех представляются как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.

В каждом парциальном канале кроме узкополосного фильтра имеется усилитель, с помощью которого компенсируется затухание в фильтре своего парциального канала.

Выбор ширины полосы пропускания каждого парциального канала производится с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи. При наличии в каком-либо из парциальных каналов узкополосной помехи производится подавление ее в элементах подавления 6₁-6_n. Элементы подавления узкополосных помех 6₁-6_n, представляющие из себя нелинейные элементы, работающие либо в режиме ограничения входной смеси, либо в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех, а закрыт при больших уровнях помех).

С выхода подавителя узкополосных помех (блок защиты) 2 сигнал по n выходам поступает на сумматор 3, где суммируется по частотной полосе ΔF=n·Δf. С выхода сумматора 3 широкополосный сигнал поступает на согласованный фильтр 4.

В устройстве прототипа в качестве согласованного фильтра может использоваться как пассивный согласованный фильтр, выполненный на основе многоотводной линии задержки, так и активный согласованный фильтр-коррелятор.

С помощью согласованного фильтра 4 производится слияние широкополосной модуляции, то есть сворачивание.

Недостатком устройства прототипа является режектирование участков частотного спектра, то есть при работе элементов подавления узкополосных помех в режиме ключей и при наличии узкополосных помех больших уровней производится запирание этих ключей; большая потеря энергии принятого сигнала, заключенная в режектируемом участке, и чем больше узкополосных помех в спектре принимаемого сигнала, тем большая часть энергии теряется в значительной степени, понижая достоверность принимаемого сигнала.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), вход которого является входом устройства, блок защиты, первый сумматор, выход которого соединен со входом согласованного фильтра, причем блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты и элемента подавления узкополосных помех, кроме того, входы n усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом УПЧ; согласованный фильтр содержит последовательно соединенные перемножитель и интегратор, выход которого является выходом согласованного фильтра и выходом устройства, а также генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, первый вход которого является входом согласованного фильтра, введены в каждый из n параллельных каналов блока защиты последовательно соединенные линия задержки, второй сумматор, причем вход линии задержки соединен с выходом элемента подавления узкополосных помех, а выход второго сумматора соединен с соответствующим входом первого сумматора, и последовательно соединенные фазоинвертор и ключ, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а вход фазоинвертора соединен со вторым выходом элемента подавления узкополосных помех, и выход ключа соединен со вторым входом второго сумматора, при этом входы всех n узкополосных фильтров соединены между собой и соединены с выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, а второй вход блока управления подсоединен к выходу интегратора.

На фиг.2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты);

3 - первый сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - усилители промежуточной частоты (УПЧ);

6₁-6_n - элементы подавления узкополосных помех;

7 - перемножитель;

8 - интегратор;

9 - генератор опорного сигнала;

10₁-10_n - линии задержки;

11₁-11_n - вторые сумматоры;

12₁-12_n - фазоинверторы;

13₁-13_n - ключи;

14₁-14_n - узкополосные фильтры;

15 - блок управления.

Предлагаемое устройство содержит широкополосный усилитель промежуточной частоты УПЧ1, вход которого является входом устройства, а выход соединен со входом блока защиты 2, состоящий из n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты 5, элементов подавления узкополосных помех 6, линии задержки 10, второго сумматора 11, второй выход элемента подавления узкополосных помех 6 соединен со входом фазоинвертора 12, выход которого соединен с первым входом (управляемым) ключа 13, второй вход ключа 13 соединен с выходом узкополосного фильтра 14, выход ключа 13 соединен со вторым входом второго сумматора 11, причем входы усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соединены между собой и являются входом блока защиты 2, a n выходов вторых сумматоров 11₁-11_n соединены с соответствующими n входами первого сумматора 3, выход которого соединен со входом согласованного фильтра 4, состоящего из последовательно соединенных перемножителя 7 и интегратора 8, выход которого является выходом устройства, а первый вход перемножителя 7 является входом согласованного фильтра 4, а также генератор опорного сигнала 9, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 7 и с первым входом блока управления 15, второй вход которого подсоединен к выходу интегратора 8, а выход блока управления 15 соединен с n входами узкополосных фильтров 14₁-14_n, входы которых соединены между собой.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Принятый фазоманипулированный сигнал (ФМ) после преобразования частоты поступает на широкополосный УПЧ1, где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех (блок защиты) 2, состоящий из n параллельных каналов, каждый из которых содержит усилитель промежуточной частоты 5, элемент подавления узкополосных помех 6, линию задержки 10, второй сумматор 11, фазоинвертор 12, ключ 13 и узкополосный фильтр 14.

С помощью усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n вся полоса частот ШПС делится на n парциальных каналов

где Δf - ширина полосы частот одного парциального канала;

ΔF - ширина полосы частот принятого широкополосного сигнала;

n - число парциальных каналов.

Причем ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова, и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться, и поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех представляются как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.

В каждом парциальном канале, кроме узкополосного фильтра, имеется усилитель, с помощью которого компенсируется затухание в фильтре своего парциального канала.

Выбор ширины полосы пропускания каждого парциального канала производится с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи.

При наличии в каком-либо из парциальных каналов узкополосной помехи производится подавление ее в элементах подавления 6₁-6_n. Элементы подавления узкополосных помех 6₁-6_n представляют из себя нелинейные элементы, работающие в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех и закрыт при больших уровнях помех).

С выхода элемента подавления узкополосных помех 6 в каждом канале сигнал поступает на линию задержки 10 и затем на первый вход второго сумматора 11, если данный парциальный канал открыт (в данном канале отсутствует узкополосная помеха).

Если в данном парциальном канале присутствует узкополосная помеха, то ключ, находящийся в составе элемента подавления узкополосной помехи 6, закрыт сигналом, сформированным из узкополосной помехи, и на входе линии задержки 10, таким образом, сигнала нет.

Тот же сигнал, которым закрывается ключ элемента подавления узкополосной помехи 6, поступает на фазоинвертор 12, где фаза этого сигнала инвертируется на 180° и тем самым открывается ключ 13. На сигнальный вход ключа 13 поступает сигнал с выхода узкополосного фильтра 14, на вход которого поступает сигнал с генератора опорного сигнала 9. Входы всех n узкополосных фильтров 14₁-14_n соединены между собой и с выходом блока управления 15.

Узкополосные фильтры 14₁-14_n сопряжены по частоте и полосе с узкополосными фильтрами, входящими в состав усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соответственно.

С выхода ключа 13 сигнал поступает на второй вход сумматора 11, таким образом, компенсируя потерю полезного сигнала в данном парциальном канале за счет бланкирования узкополосной помехи.

Линия задержки 10 компенсирует задержку сигнала в узкополосном фильтре 14 и фазоинверторе 12.

Сигналы с выходов вторых сумматоров 11₁-11_n поступают на соответствующие n входы первого сумматора 3, где суммируются по частотной полосе ΔF=n·Δf. С выхода первого сумматора широкополосный сигнал поступает на вход согласованного фильтра 4.

В предлагаемом устройстве в качестве согласованного фильтра может использоваться только согласованный фильтр-коррелятор.

С помощью согласованного фильтра 4, состоящего из генератора опорного сигнала 9, перемножителя 7, вход которого является входом согласованного фильтра и интегратора 8, выход которого является выходом согласованного фильтра, производится снятие широкополосной модуляции, то есть сворачивание сигнала с выхода фильтра 4. Свернутый сигнал подается на выход устройства потребителю, и этот же сигнал, кроме того, подается на второй вход блока управления 15, состоящего из последовательно соединенных триггера и ключа.

При появлении на выходе интегратора 8 сигнала-свертки, поступающего на второй вход блока управления 15, в котором триггер опрокидывается, тем самым разрешая прохождению сигнала через ключ с генератора опорного сигнала 9, что не позволяет засинхронизироваться предлагаемому устройству по сигналу генератора опорного сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в дуплексных радиоканалах управления и пакетных радиосетях оперативно-командной связи при воздействии узкополосных помех. Достигаемый технический результат - повышение достоверности принимаемого сигнала. Устройство подавления узкополосных помех содержит широкополосный усилитель промежуточной частоты, блок защиты, первый сумматор, согласованный фильтр, блок управления, при этом блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых содержит усилитель промежуточной частоты, элемент подавления узкополосных помех, фазоинвертор, ключ, узкополосный фильтр, линию задержки и второй сумматор. 2 ил.

Устройство подавления узкополосных помех, содержащее широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), вход которого является входом устройства, блок защиты, первый сумматор, выход которого соединен со входом согласованного фильтра, причем блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты и элемента подавления узкополосных помех, кроме того, входы n усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом УПЧ; согласованный фильтр содержит последовательно соединенные перемножитель и интегратор, выход которого является выходом согласованного фильтра и выходом устройства, а также генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, первый вход которого является входом согласованного фильтра, отличающееся тем, что введены в каждый из n параллельных каналов блока защиты последовательно соединенные линия задержки, второй сумматор, причем вход линии задержки соединен с выходом элемента подавления узкополосных помех, а выход второго сумматора соединен с соответствующим входом первого сумматора и последовательно соединенные фазоинвертор и ключ, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а вход фазоинвертора соединен с выходом усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и выход ключа соединен со вторым входом второго сумматора, при этом входы всех n узкополосных фильтров соединены между собой и с выходом блока управления, состоящего из последовательно соединенных триггера и ключа, сигнал с выхода интегратора поступает на второй вход блока управления, в котором триггер опрокидывается, разрешая тем самым прохождение сигнала через ключ с генератора опорного сигнала на вход узкополосного фильтра.