УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ АКТИВНЫХ ПОМЕХ Российский патент 2012 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано в аппаратуре обнаружения целей на фоне комбинированных помех - активных излучений и пассивных отражений.

Известно устройство компенсации помех с системами автоматической регулировки усиления (АРУ) и фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) [1, с.232], содержащее основный и компенсационный приемники. В состав основного приемника входят антенна, смеситель, гетеродин и усилитель промежуточный частоты (УПЧ) с системой АРУ, а основными элементами компенсационного приемника являются антенна, УПЧ, система АРУ, смеситель, гетеродин, управитель и фазовый детектор. В сумматоре осуществляется сложение напряжений, формируемых в основном и компенсационном приемниках. Недостатком устройства является уменьшение эффективности подавления активных помех при наличии пассивных отражений.

Известен также гетеродинный автокомпенсатор [2, с.43], содержащий основной канал с преобразователем и сумматором, а также компенсационный канал с корреляционной обратной связью, осуществляемой с помощью коррелятора, включающего умножитель и узкополосный интегрирующий фильтр. Недостатком устройства является низкий коэффициент подавления активных помех при наличии пассивных помех.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к предлагаемому изобретению) является устройство компенсации активных помех [3, с.89], содержащее последовательно соединенные компенсационную антенну, перемножитель и сумматор, второй вход которого подключен к основной антенне, а выход - к первому входу коррелятора, второй вход которого соединен с выходом компенсационной антенны, а выход подключен ко второму входу перемножителя, выход сумматора является выходом устройства.

Активная шумовая помеха (АШП), принятая основной антенной через сумматор, поступает на первой вход коррелятора, на второй вход которого приходит помеха, принятая компенсационной антенной. Коррелятор вырабатывает весовой коэффициент взаимной корреляции помех, принятых основной и компенсационной антенной. Помеха с выхода компенсационной антенны умножается в перемножителе на весовой коэффициент и поступает на сумматор, где вычитается из помехи, принятой основной антенной.

Наличие корреляционной обратной связи позволяет устройству настраиваться на характеристики активной помехи и обеспечивать ее подавление. Однако при комбинированном воздействии активных помех и пассивных отражений пространственно-распределенный характер пассивных отражений разрушает пространственную корреляцию сигналов точечных активных излучений, а широкий энергетический спектр последних разрушает временную корреляцию пассивных отражений, что затрудняет процесс настройки адаптивных устройств подавления мешающих сигналов [4, с.39].

Таким образом, недостатком устройства является уменьшение коэффициента подавления активных помех на фоне пассивных помех.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в повышении коэффициента подавления компенсатора активных помех при наличии пассивных помех.

Технический результат заключается в исключении снижения эффективности компенсатора активных помех при одновременном воздействии пассивных помех.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство компенсации активных помех, содержащее основную и компенсационную антенны, последовательно соединенные первый перемножитель и первый сумматор, выход которого подключен к первому входу коррелятора, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого подключен к выходу коррелятора, дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр сигнала, фазовращатель, второй перемножитель, второй сумматор, второй вход второго перемножителя подключен к выходу коррелятора, вход первого фильтра сигнала соединен с выходом компенсационной антенны и входом второго фильтра помехи, выход которого подключен к первым входом первого перемножителя и первому входу измерителю разности фаз, выход которого через усилитель соединен с вторым входом фазовращателя, а второй вход - с вторым входом первого сумматора и выходом первого фильтра помех, вход которого подключен к выходу основной антенны и через второй фильтр сигнала - к второму входу второго сумматора, выход которого является выходом устройства.

Сущность изобретения основана на использовании частотных различий активной и пассивной помех, когда ширина спектра активной шумовой помехи превышает ширину спектра эхо-сигнала, и настройке компенсатора активных помех на частоте, не совпадающей с частотой эхо-сигнала. Это исключает влияние пассивных помех на эффективность работы автокомпенсатора при подавлении активных помех.

Структурная схема предложенного устройства приведена на фигуре.

Предложенное устройство компенсации активных помех состоит из основной антенны 1, первого фильтра помехи 2, измерителя разности фаз 3, первого сумматора 4, компенсационной антенны 5, второго фильтра помехи 6, первого перемножителя 7, усилителя 8, коррелятора 9, первого фильтра сигнала 10, фазовращателя 11, второго перемножителя 12, второго сумматора 13, второго фильтра сигнала 14, соединенных, как показано на фигуре.

Первый фильтр сигнала 10 и второй фильтр сигнала 14 согласованы со спектром эхо-сигнала, в том числе и с пассивной помехой.

Первый фильтр помехи 2 и второй фильтр помехи 6 расстроены относительно спектра эхо-сигнала и пропускают только активную помеху.

Устройство работает следующим образом.

Активная шумовая помеха, принятая основной антенной 1, проходит через первый фильтр помехи 2 и первый сумматор 4, поступает на первый вход коррелятора 9, на второй вход которого приходит активная шумовая помеха, принятая компенсационной антенной 5 и прошедшая через второй фильтр помехи 6. Коррелятор 9 вырабатывает весовой коэффициент взаимной корреляции активных шумовых помех, принятых основной 1 и компенсационной 5 антеннами. Помеха с выхода второго фильтра помехи 6 умножается в первом перемножителе 7 на весовой коэффициент и поступает на первый вход первого сумматора 4, где вычитается из активной помехи, прошедшей через первый фильтр помехи 2, что обеспечивает ее подавление. Активная шумовая помеха, принятая компенсационной антенной 5, проходит также через первый фильтр сигнала 10, фазовращатель 11 на первый вход второго перемножителя 12, где умножается на весовой коэффициент, сформированный в корреляторе 9, и поступает на первый вход второго сумматора 13. На второй вход второго сумматора 13 приходит активная шумовая помеха, принятая основной антенной 1 и прошедшая через второй фильтр сигнала 14. В результате во втором сумматоре 13 обеспечивается компенсация активной шумовой помехи, действующей на частоте сигнала.

Так как настройка автокомпенсатора осуществляется на частоте f_n, отличной от частоты f_с, то отношение коэффициента подавления активной шумовой помехи при настройке автокомпенсатора на частоту f_п K(f_n) к коэффициенту подавления АШП автокомпенсатора на частоте f_с K(f_c) определяется выражением [5, с.53]

где Р_АШП - мощность активной шумовой помехи;

Р_вн.ш - мощность собственного шума приемного канала;

τ=(dsinΘ)/C - задержка сигнала, обусловленная разностью хода радиосигнала до приемных антенн;

d - расстояние между приемными антеннами;

С - скорость распространения волнового фронта;

Θ - угловое положение источника помехи относительно нормали к антенне;

т.е. имеются потери в качестве подавления АШП.

Это обусловлено различием фазовых сдвигов активной шумовой помехи между основной антенной 1 и компенсационной антенной 5 на частотах фильтров помехи f_n Δφ_п=2d f_nsinΘ/C и сигнала f_с Δφ_с=2d f_nsinΘ/C, которое определяется как

Для повышения коэффициента подавления АШП на частоте сигнала используется измеритель разности фаз 3, который вырабатывает напряжение, пропорциональное разности фаз АШП Δφ_п на выходах первого фильтра помех 2 и второго фильтра помех 6. Сформированное напряжение в умножителе 8 умножается на коэффициент, равный (f_п/f_с-1), и поступает на фазовращатель 11, который изменяет фазу АШП на выходе первого фильтра сигнала в соответствии с выражением (2). Это позволяет устранить различие фазовых сдвигов активной шумовой помехи между основной антенной 1 и компенсационной антенной 5 на частотах фильтров помехи и сигнала, что приводит к увеличению коэффициента подавления АШП на частоте сигнала. Так как настройка автокомпенсатора осуществляется на частотах, не совпадающих с частотой сигнала, то это исключает влияние пассивной помехи на качество работы автокомпенсатора.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить коэффициент подавления активных помех при наличии пассивных помех.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства, позволяющие обеспечить высокую эффективность подавления активных шумовых помех при наличии пассивных помех.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы широко распространенной технологии. Устройство может быть технически реализовано как при аналоговой, так и при цифровой обработке сигналов.

Источники информации

1. Защита от помех. Под ред. Максимова М.В. - М.: Сов. Радио, 1976. - 496 с.

2. Адаптивная компенсация помех в каналах связи. Ю.И.Лосев, А.Г.Бердников, Э.Ш.Гойхман, Б.Д.Сизов; Под. ред. Ю.И.Лосева. - М.: Радио и связь, 1988. - 208 с.

3. Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радиолокационные системы: Лабораторный практикум. Учеб. Пособие для студентов спец. «Радиоэлектронные системы». - М.: Радиотехника, 2007. - 160 с.

4. Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками / Журавлев А.К., Хлебников В.А., Родимов А.П. и др. - Л.: Изд. Ленинградского университета, 1991 - 544 с.

5. Манзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано в аппаратуре обнаружения целей на фоне комбинированных помех - активных излучений и пассивных отражений. Достигаемый технический результат - исключение снижения эффективности компенсатора активных помех при одновременном воздействии пассивных помех. Указанный результат достигается тем, что в известное устройство компенсации активных помех дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр сигнала, фазовращатель, второй перемножитель, второй сумматор, второй вход второго перемножителя подключен к выходу коррелятора, вход первого фильтра сигнала соединен с выходом компенсационной антенны и входом второго фильтра помехи, выход которого подключен к первым входом первого перемножителя и первому входу измерителя разности фаз, выход которого через усилитель соединен с вторым входом фазовращателя, а второй вход - с вторым входом первого сумматора и выходом первого фильтра помех, вход которого подключен к выходу основной антенны и через второй фильтр сигнала - к второму входу второго сумматора, выход которого является выходом устройства. 1 ил.

Устройство компенсации активных помех, содержащее основную и компенсационную антенны, последовательно соединенные первый перемножитель и первый сумматор, выход которого подключен к первому входу коррелятора, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого подключен к выходу коррелятора, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр сигнала, фазовращатель, второй перемножитель, второй сумматор, второй вход второго перемножителя подключен к выходу коррелятора, вход первого фильтра сигнала соединен с выходом компенсационной антенны и входом второго фильтра помехи, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя и первому входу измерителя разности фаз, выход которого через усилитель соединен с вторым входом фазовращателя, а второй вход - с вторым входом первого сумматора и выходом первого фильтра помехи, вход которого подключен к выходу основной антенны и через второй фильтр сигнала - к второму входу второго сумматора, выход которого является выходом устройства, при этом первый и второй фильтры сигнала согласованы со спектром эхо-сигнала, в том числе и с пассивной помехой, а первый и второй фильтры помехи расстроены относительно спектра эхо-сигнала и пропускают только активную помеху.