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

Изобретение 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 соединенных последовательно 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 этого устройства является его сложность, обусловленная наличием гребенки узкополосных коммутируемых фильтров и дополнительных электрических потерь, вызванных неидентичностью и нестабильностью во времени амплитудных и фазовых характеристик отдельных фильтров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является "Устройство подавления узкополосных помех", приведенное в книге "Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами". /Под ред. Тузова Г.И., М., "Р и С" 1985 г., стр.211, рис.7, 3а, принятое за прототип.

На фиг.1 приведена схема устройства прототипа, где обозначено:

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок заняты);

3 - сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - узкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ),

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 n входами сумматора 3, выход которого соединен с входом согласованного фильтра 4, выход которого является выходом устройства, при этом блок защиты 2 содержит 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 с первым входом перемножителя 7, второй 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 полое 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 представлят 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-прототипе 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 то, что при различном количестве отключенных линеек блока защиты не учитывается весовой коэффициент каждой из оставшихся линеек. То есть, чем больше отключенных линеек блока защиты, тем больший вес каждой оставшейся линейки в обработке принятого сигнала, то есть при различном количестве отключенных линеек пороги отключения должны меняться, или чем больше отключенных линеек, тем выше порог отключения следующих линеек.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные широкополосный усилитель промежуточной частоты, блок защиты, n выходов которого соединены соответственно с n входами сумматора, выход которого соединен с входом согласованного фильтра, выход согласованного фильтра является выходом устройства, причем блок защиты содержит n узкополосных усилителей промежуточной частоты, выходы которых соединены с первыми сигнальными входами n элементов подавления узкополосных помех, выходы которых являются выходами блока защиты, а входы n узкополосных усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом широкополосного усилителя промежуточной частоты, а согласованный фильтр содержит генератор опорного сигнала, выход которого соединен c первым входом перемножителя, второй вход которого является входом согласованного фильтра, выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого является выходом согласованного фильтра, введены n схем сравнения, первые входы которых соединены соответственно c выходами n узкополосных усилителей промежуточной частоты, вторые входы n схем сравнения соединены между собой и с выходом цифроаналогового преобразователя, выходы n схем сравнения соединены соответственно со вторыми сигнальными входами n элементов подавления узкополосных помех и соответственно с n входами дешифратора, n выходов которого соединены с n входами цифроаналогового преобразователя соответственно.

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

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты),

3 - сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - узкополосные усилители промежуточной частоты;

6₁-6_n - элементы подавления узкополосных помех;

7 - перемножитель,

8 - интегратор;

9 - генератор опорного сигнала,

10₁-10_n - схемы сравнения,

11 - цифроаналоговый преобразователь;

12 - дешифратор.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ)1, блок защиты 2, n выходов которого соединены соответственно с n входами сумматора 3, выход которого соединен со входом согласованного фильтра 4; причем блок защиты 2 состоит из n параллельны каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные узкополосный усилитель промежуточной частоты 5, схему сравнения 10 и элемент подавления узкополосных помех 6, кроме того, выход узкополосного усилителя промежуточной частоты 5 соединен со вторым входом элемента подавления узкополосных помех 6, входы всех n узкополосных усилителей 5₁-5_n соединены между собой и с выходом УПЧ1, а вторые входы всех n схем сравнения 10₁-10_n соединены между собой и с выходом цифроаналогового преобразователя 11, n входов которого соединены соответственно в n выходами дешифратора 12, n входов которого соединены соответственно с выходами n схем сравнения 10₁-10_n; второй вход перемножителя 7 является входом согласованного фильтра 4, первый вход перемножителя 7 соединен в выходом генератора опорного сигнала 9, а выход перемножителя 7 соединен со входом интегратора 8, выход которого является выходом согласованного фильтра 4.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Принятый широкополосный сигнал (ШПС) после преобразования частоты поступает на широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ1), где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех 2 (блок защиты), состоящий из n каналов, каждый из которых содержит узкополосный усилитель промежуточной частоты 5, схему сравнения 10 и элемент подавления узкополосных помех 6.

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

где Δf - ширина полосы частот одного парциального канала;

ΔF - ширина полосы частот принятого ШПС;

n - число парциальных каналов.

Причем ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинаковой и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться и поэтому амплитудная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех представляется 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 пропускания каждого парциального канала производится с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи.

С выходов узкополосных усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n сигнал подается на первые входы n схем сравнений 10₁-10_n и на входы n элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n. В схемах сравнения 10₁-10_n происходит определение среднеквадратичного значения сигнала и помехи в каждой полосе Δf и с выходов n схем сравнения сигнал подается соответственно на входы n элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n и на n входов дешифратора 12 соответственно.

В дешифраторе 12 происходит усреднение напряжения по всем элементарным полосам и сигнал параллельным кодом подается на цифроаналоговый преобразователь 11 и затем поступает на вторые входы n схем сравнений 10₁-10_n. В зависимости от соотношения напряжения в элементарной полосе к напряжению U_Σ, полученному в результате усреднения по всей полосе, на выходах n схем сравнения получается то или иное управляющее напряжение, которое определяет коэффициенты передачи (пороги) элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n.

В этом случае порог запирания элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n при наличии узкополосных помех будет определяться как:

, где

n - число парциальных каналов, пораженных узкополосными помехами;

N - число парциальных каналов в полосе принимаемого сигнала.

В зависимости от количества узкополосных помех порог отключения парциальных каналов меняется, то есть чем больше узкополосных помех, тем выше порог отключения парциальных каналов.

При этом энергетический выигрыш при оптимальном пороге отключения парциальных каналов будет:

, где

Р_c.п - мощность сосредоточенных помех,

P_ш - мощность шума,

β - относительная часть спектра, пораженная сосредоточенной помехой.

Таким образом, учитывая весовой энергетический коэффициент каждого из оставшихся парциальных каналов, тем выше порог отключения следующих из них, что и имеет энергетический выигрыш.

Изобретение 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. Достигаемый технический результат: повышение энергетического выигрыша, имеющегося при отключенных парциальных каналах, в которых присутствуют узкополосные помехи. Для этого в устройство введены n схем сравнения, цифроаналоговый преобразователь и дешифратор. 2 ил.

Устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные широкополосный усилитель промежуточной частоты, блок защиты, n выходов которого соединены соответственно с n входами сумматора, выход которого соединен с входом согласованного фильтра, выход согласованного фильтра является выходом устройства, причем блок защиты состоит из n парциальных каналов и соответственно содержит n узкополосных усилителей промежуточной частоты, выходы которых соединены с первыми сигнальными входами n элементов подавления узкополосных помех, выходы которых являются выходами блока защиты, входы n узкополосных усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом широкополосного усилителя промежуточной частоты, а согласованный фильтр содержит генератор опорного сигнала, выход которого соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого является входом согласованного фильтра, а выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого является выходом согласованного фильтра, отличающееся тем, что в n парциальных каналов введены n схем сравнения, первые входы которых соединены соответственно с выходами n узкополосных усилителей промежуточной частоты, вторые входы n схем сравнения соединены между собой и с выходом цифроаналогового преобразователя, выходы n схем сравнения соединены соответственно с вторыми сигнальными входами n элементов подавления узкополосных помех и соответственно с n входами дешифратора, n выходов которого соединены с n входами цифроаналогового преобразователя, при этом n элементов подавления узкополосных помех являются пороговыми элементами, порог запирания которых при наличии узкополосных помех определяется как , где n - число парциальных каналов, пораженных узкополосными помехами; N - число парциальных каналов в полосе принимаемого сигнала.