Устройство режекции узкополосных помех Советский патент 1984 года по МПК H04B1/10 

вторым входом трехвходового элемента И включен второй двухвходовой элемент И, между третьим выходом бл ка фильтрации и другим входом делителя напряжений включен второй детектор огибающей, между выходом порогового элемента и вторым входом элемента И-НЕ включен инвертор, другие входы двухвходовых элементов И, третьи входы элемента И-НЕ и трехвходового элемента И соединены с другим выходом преобразователя частота-напряжение, являкяцимся вторым выходом частотного канала, третий вход блока фильтрации является пятым входом частотного канала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок фильрации содержит первый фазорасщепитель, вход которого является третьим входом блока фильтрации, второй фазорасщепитель, вход которого является вторым входом блока фильтрации, соединенные последовательно первый перемножитель, вход которого является, первым входом блока фильтрации, второй фильтр нижних частот, второй перемножитель и первый сумматор, выход которого я :яется первым выходом блока фильтрации, соединенные последовательно третий перемножитель, вход которого соединен с первым входом блока фильтрации, третий фильтр нижних частот и четвертый перемножитель.

выход которого соединен с другим входом первого сумматора, последовательно соединенные четвертый фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, пятый перемножитель и второй сумматор, выход которого является третьим выходом блока фильтрации, последовательно соединенные пятый фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, шестой перемножитель, другой вход которого соединен с первым выходом второго фазорасщепителя, и третий сумматор выход которого является вторым выходом блока фильтрации, между выходом первого перемножителя и другим входом второго сумматора включены последовательно шестой фильтр нижних, частот и седьмой перемножитель, меаду выходом первого перемножителя и другим входом третьего сумматора включены последовательно седьмой фильтр нижних часто и восьмой перемножитель, другой вход которого соединен с вторым входом второго фазорасщепителя, другие входы первого, второго и седьмого перемножителей соединены с первым выходом первого фазорасщепителя, другие входы третьего, четвертого и пятого перемножителей соединены с вторым выходом первого фазорасщепителя.

1. УСТРОЙСТВО РЕЖЕКЦИИ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ, содержащее выходной сумматор и N частотных каналов, первьй вход каждого из которых является входом устройства, а первый выход соединен с соответствующим входом выходного сумматора, каддьй частотный канал содержит блок фильтрации, первый вход которого является первым входом частотного канала, первый ключ, вход которого соединен с первым выходом блока фильтрации, а выход является первым выходом частотного канала, последовательно соединенные первьй детектор огибающей, вход которого соединен с первым выходом блока фильтрации, делитель напряжений и пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности при нестабильной частоте входного сигнала, в. него введены элемент ИЛИ, входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих частотных каналов, а выход соединен с вторыми входами частотных каналов, последовательно соединенные блок суммирования, входы которого соединены с третьими выходами соответствующего частотного канала, управляющие входы соединены с четвертыми выходами соответствующего частотного канала, а выход - с третьими входами частотных каналов, первый фильтр нижних частот и управляемый генератор частот, выход опорной частоты которого соединен с четвертыми входами частотных каналов, а выходы переменной частоты соединены с пятыми входами соответствующего частотного канала, в каждый частотный канал введены элеме,нт И-НЕ, первый вход которого является втоi рым входом частотрюго канала, и трехвходовой элемент И, выход кото(Л рого является четвертым выходом ч-астотного канала, соединенные последовательно преобразователь частота-напряжение, первый вход которого соединен с вторым выходом блока фильтрации, а второй вход - с вторым входом блока фильтрации, являющимся четвертым входом частотных эо каналов, второй ключ, управляющий 00 вход которого соединен с другим выходом преобразователя частота-напряс жение, и третий ключ, выход котоОд рого является третьим выходом частотсо ного канала, а управляющий вход соег динен с выходом трехвходового элемента И, между выходом второго ключа и первым входом трехвходового элемента И включен элемент сравнения, другой вход которого является третьим входом частотного канала, между выходом порогового элемента и управляющим входом первого ключа включен первый двухвходовой элемент И, между выходом элемента -И-НЕ и

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи с периодическим зондированием канала связи при неопределенной переда.че дискретных сигналов с высокой удельной скоростью в месте приема частоты несущего колебания.

.Известно устройство для режекции узкополосных помех, состоящее из объединенных по входу каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и , соединенного с общим для всех каналов сумматором. Ключи соединены с устройствами

отправления, образованными каждое последовательно соединенными узкополосным фильтром, детектором оги-г бающей и блоком сравнения С13

Однако данное устройство обладает недостаточной эффективностью режекции сосредоточенных помех в условиях селективных по частоте замираний.

На1;1более близким по технической сущности к предлагаемому является устройство режекции узкополосных помех, содержащее выходной сумматор и N частотных каналов, первь1й вход

каждого из которых является входом устройства, а. первый выход соединен

с соответствующим входом выходного сумматора, каждый частотный канал содержит блок фильтрации, первый вход которого является первь1м входом, частотного канала, первь1й ключ вход которого соединен с первым выходом блока фильтрации, а выход является первьм выходом частотного канала, последовательно соединенные первый детектор огибающей, вход которого соединен спервым выходчэм блока фильтрации, делитель напряжений и пороговый элемент С23.

Однако если несущая частота сигнала в приемнике не известна, на пример, из-за доплеровского сдвига частоты при связи с движущимся объектом, то эффективность режекции недостаточна необходимости расширять полосу пропускания узкополосных фильтров в измерительных каналах до ширины полосы неопределенности по частоте входного сигнала, что вызывает понижение помехог защищенности вследствие проникновения помех в измеритёльньй кан.

Цель изобретения - повьпвение пот мехозащищённости при нестабильной частоте входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство режекции узкбполосных помех, содержащее выходной сумматор и N частотных каналов, первый вход Ksunoro из которых Является входом устройства, а первый выход соёданён с соответствую щим входом выходного сумматО1 г1, каждый частотный канал o дetiжит бпок фильтрации, первый вход которого является первым входом частотного канала, первый ключ, вход которого соединен с первым выходом блока фильтрации, а вьпсод является пер вым выходом частотного канала, пос ледовательно соединенные перв детектор огибаницей, вход которого соединен с первым выходом блока фильтрации, делитель напр5{жёнйй и пороговый элемент, введены элемент, ИЛИ, входы которого соединены с рыми выходами соответствуювдвс qat тотньос каналов,, а выход соединён ii вторыми входами частотных каналб1К« госледовательно соединенные блок суммирования, входы которого coe ipHfr вены с третьими выходами соответстг вующего частотного канала, управляю.щие входы соединены с ч:етвертыми

выходами соответствующего частотного канала, а выход - с третьими входами частотных каналов, первый фильтр нижних частот и управляемьш генератор частот, выход опорной частоты которого соединен с четвертыми входами частотных каналов, а выходы переменной частоты соединены с пятыми входами соответствующеOго частотного канала, в каяздьй частотный канал введены элемент И-НЕ, первый вход которого является вторым входом частотного канала, и трехвхоДовой элемент И, выход кото5рого является четвертым выходом частотного канала, соединенные последовательно преобразователь частота-напряжение, первый вход которого соединен с вторым выходом блока

0 фильтрации, а второй вход - с вторым входом блока фильтрации, являющимся четвертым входом частотных каналов, второй ключ, управляющий вход которого соединен с другим вы5ходом преобразователя частота-напряжение, и третий ключ, выход которого является третьим выходом частотного канала, а управляющий вход соединен с выходом трехвходового элемента И, между выходом

0 второго ключа и первым входом трехвходового элемента И включен элемент сравнения, другой вход которого является третьим входом частотного канала, между выходом порого5вого элемента и управляющим входом первого ключа включен первый двухвходовой элемент И, между выходомi элемента И-НЕ и вторым входом Трехвходового элемента И включен второй

0 двухвходовой элемент И, между третьим выходом лока фильтрации и другим входом делителя напряжений включен второй детектор огибающей, между выходом порогового элемента

S и вторым входом элемента И-НЕ включен инвертор, другие входы двухвходовых элементов И третьи входы элемента И-НЕ и трехвходового элемента И соединены с другим выходом

0 преобразователя частота-напряжение,

являхщимся вторым выходом частотного канала,третий вход блока фильтрации является пятым входом частот5

ного канала

Блок .фильтрации содержит первый фазорасщепитель, вход которого является третьим входом блока фильтра ции, второй фазорасщепитель, вход которого является вторым входом бло ка фильтрации, соединенные последовательно первый перемножитель, вход которого является первым входом блока фильтрации второй фильтр нижних частот, второй перемножитель и первый сумматор, выход которого является первым выходом блока фильтрации, соединенные последовательно третий перемножитель, вход которого соединен с первым входом блока фильтрации, третий фильтр нижних частот и четвертый перемножитель, выход которого соединен с другимвходом первого сумматора, последовательно соединенные четвертый филвтр нижних частот, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, пятый перемножитель и второй сумматор, выход которого является третьим выходом блока филь рации, последовательно соединенные пятый фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом третьег перемножителя, шестой перемножитель другой вход которого соединен с первым выходом второго фазорасщепителя, и третий сумматор, выход кото рого является вторым выкодом блока фильтрации, между выходом первого перемножителя и другим входом второ го сумматора включены звдзследователь но шестой фильтр нижних частот и седьмой перемножитель, мелзду выходом Первого перемножителя и другим входом третьего сумматора включены последовательно седьмой фильтр нижних частот и восьмой перемножитель, другой вход которого соединен с вто рым входом второго фазорасщепителяо другие входы первого, второго и сед мого перемножителей соединены с пер вым выходом первого фазорасщепителя другие входы третьего, четвертого и пятого перемножителей соединены с . вторым выходом первого фазорасщепителя. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предла гаемо го устройстваJ на фиг. 2 - то же, блока фильтрации; на фиг. 3 - то же преобразователя частота- напряжение f на фиг. 4 - то же, блока суммирования, на фиг. 5 - графики работы уст ройства. Устройство режекции узкополосньпс помех содержит выходной сумматор 1, блок 2 фильтрации, первый ключ 696 3, первый 4 и второй 5 детекторы оги бающей, делитель 6 напряжений, пороговый элемент 7, блок 8 суммирования, первый фильтр 9 нижних частот, управляемый генератор 10 частот, частотные каналы 11, трехвходовой элемент И 12, элемент ИЛИ 13, первый двухвходовой элемент И 14, преобразователь 15 частота-напряжение, второй ключ 16, элемент 17 сравнения, третий ключ 18, инвертор 19, элемент И-НЕ 20, второй двухвходовой элемент И 21. Блок 2 фильтрации содержит первый перемножитель 22, первьй фазорасщекштель 23, второй фазорасщепитель 24, второй фильтр 25 нижних частот, второй перемножитель 26, первый сумматор 27, третий перемножитель 28, третий фильтр 29 нижних частот, четвертый перемножитель 30, четвертый фильтр 31 нижних частот, пятьй перемножитель 32, второй сумматор 33, пятый фильтр 34 нижних частот, шестой перемноямтель 35, третий сумматор 36, шестой фильтр 37 нижних частот, седьмой перемножитель 38, седьмой фильтр 39 нижних частот, восьмой перемножитель 40, Преобразователь 15 частота-напряжение содержит управляемый фазовращатель 41, фазовый дискриминатор 42, восьмой 4АШьтр 43 нижних частот, фильтр 44 верхних частот, выпрямитель 45, девятый фильтр 46 нижних частот, пороговый блок 47. Блок 8 суммирования содержит входные резисторы 48, операционный усилитель 49, выходные резисторы 50, четвертые .кш)чи 51Устройство работаетследующим образом. Входная сигнал;а и помех поступает на блоки 2 каждого частотного канала 11, именндие по первому входу - первому выходу линейные фазовые характеристики с одинаковым наклоном, полосы пропускания которых равны расстоянию между ближайшиш дискретными составлякщими в спектре передаваемого сигнала, порожденныг-м периодически зондирующим сигнаом ufi--, где Т - период зондирова3ния канала (фиг. 5а), Средние частоты полос пропускания совпадают с частбтами дискретных составлянзщих (фиг. 55-е), число частотных канаов 11 равно числу дискретных составляющих. Закрытое состояние первого ключа 3 вызывает режекцию соответствующего участка полосы входного сигнала на выходе устройства. Управление состоянием первого ключа 3 каждого канала осуществляется от первого двухвходового элемента И 14 на один из входов которого от порогового элемента 7 подается логический сигнал, имеющий одно из двух состояний: 1, соответствуклцее решению об отсутствии сосредоточенной помехи в соответствуклцей полосе, и О, являющееся командой на режекцию соответствующего участка полосы Решение о помехе выносится по энергетическому признаку аналогично про тотипу, т.е. измеряется величина Р . -f Р Ai Hi где R.;- мощность процесса в полосе пропускания блока 2 по первому входу - третьему выходу (фиг. 55-ё, пунктир), характеризующая оценку мощности i-й дискретной составляющей спектра входного сигнала Р . - мощность случайного процесса, определяемого . случ-айной модуляцией при передаче информационного сигнала в интервалах между зондирую щими сигналами; Р,.|- мощность узкополосной помехи в i-й полосе. Величины, пропорциональные РДл.- Hi Vt И РЛ . получаются на выходах первого и второго детекторов 4 и 5 огибающей, а отношение Адр вычисляется в делителе 6. -Пороговый элемент 7 выносит решение о наличии сосредоточенной помехи путем сравнения с пороговой величинойПОСТОЯННОЙ (с заданной точностью) для конкретной структуры сигнала. Если Арр ф А пер с точностью зоны нечувствительности, то на выходе п рогового элемента 7 паявляется логический О, вызывающий закрьшание первого ключа 3 (режекцию). По скольку положение дискретных соста ляющих спектра на оси частот не является фиксированным, блоки 2 вы полняются с управляемой средней частотой и управляются путем изменения значений опорных частот от управляемого генератора 10 на одинаковую величину под воздействием совокупной оценки частотного сдвига, получаемой в блоке 8 и первом фильтре 9 нижних частот, путем измерения беличий частотного сдвига каждой дискретной составляющей спектра относительно своего номинального значения. Измерение зтих величин осуществляется с помощью преобразователя 15 частота-напряжение в каждом канале, представляющем собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с индикацией захвата, на первый вход которого подано стабильное по частоте колебание от управляемого генератора 10, а на второй- колебания с второго .выхода блока 2. Ширина частотной характеристики блока 2 по первому входу - второму выходу равна удвоенному значению максимального частотного сдвига, для работы при котором система связи предназначена, и не превышает ширины частотных характеристик блоков 2 по первому входу - первому выходу. Особенностью блока 2 по первому входу - второму выходу является преобразование частоты входного процесса после фильтрации к опорной частоте управляемого генератора 10. Таким образом, все преобразователи 15 частота-напряжение работают на одной частоте, что позволяет обеспечить идентичность их характеристик . Система ФАПЧ может использоваться как близкий к оптимальному частотньй дискриминатор, если снимать выходное напряжение с выхода фазового дискриминатора.. Это напряжение со второго выхода преобразователя 15 частота-напояжение через второй и третий ключи 16 и 18 подается на входы блока 8, где и образуется совокупная оценка частотного сдвига. Первым выходом преобразователя 15 является выход индикатора захвата. Если систейа ФАПЧ отслеживает процесс, прошедший через блок по первому входу - второму выходу, то на выходе индикатора захвата имеется сигнал, соответствующий логической 1, которьш держит второй ключ 16 в открытом состоянии и раз9решает управление первым ключом 3 через первый двухвходовой элемент И 14. Если же захват в системе отсутствует, то невозможно осуществит измерение частотного сдвига, а значит, и использовать отслеживаемый процесс для дальнейшей обработки. Логический О на этом выходе закры вает второй ключ 16, исключая данйьй частотный канал 11 из процесса оценивания совокупного частотного сдвига. Этот же О через первый двухвходовой элемент И 14 закрывает первый ключ 3, осуществляя рёжекцию соответствующего участка поДо( вхо ного сигнала. В элементах 17 сравнения каждого частотного канала 11 осуществляется сравнение величины оценки частотного сдвига, полученной в канале после второго ключа 16 с совокупной, полученной от всех, ка налов, оценкой. Если оценки соаиада ют (с некоторой заданной точностью) то на выходе элемента 17 Имеется логическая 1, разрешающая прохождение логических сигналов через тре входовой элемент, И 12. Если же оцен ка частотного сдвига в данном частотном канале 11 еущ ствейно отлича ется от совокупной oiieHKKj то лог ический О, появляющийся йа выходе элемента 17 сравнения, вызывает появление логического О н4 выходе трехвходового элемента И 12 j который закрывает третийvK ipw 18 режек тируя эту рцерку, поскольку она является оценкой частоты сосредоточен ной помехи, которую огслезЕИвает дан ньй прёрб| азовате 1Ь 15 частота-напряжение. Цепь, образованиая инвертором 19, элементом И-НЕ 20, вторым двухвходовым элементом И 2 и элементом ИЛИ 13, слуасит для разруйения прохождения команды на рёжекцию участка полосы (логического О) от порогового элемента 7 для режекции оценки частотного сдвига в соот ветствующем частотном канале 11 при наличии логической 1 на выходе индикатора захвата преобразователя 15. частота-напряжение. Ес;ли пороговый элемент 7 выработал команду йа рёжекцию (логического О) на основе измерения величины , то после инвертора 19 она вызывает появление логического О на выходе эле мента И-НЕ 20 при условии что преобразователь 15 частота-напряжение данного частотного канала 11 нахо69дится в состоянии захвата. Этот О через второй двухвходовой элемент И 21 и трехвходовой элемент И 12 режектирует оценку частотного сдвига с помощью третьего ключа 18. Если же захват отсутствует, то логический О с первого выхода преобразователя 15 частота-напряжение блокирует прохождение сигналов управления от порогового элемента 7. Элемент ИЛИ 13 необходим для блокирования сигналов управления от порогового элемента 7 в момент включения, когда при наличии, частотного сдвига оценка его еще не успела выработаться, а Измеренное значение А пр { еще неверно, так как в полосу пропускания блока 2 по первому входу - третьему выходу еще не попала дискретная составляющая. Блок 2 (фиг. 2) с требуемыми характеристиками может ёыть выполнен в виде синхронного фильтра с преобразованием частоты по одному из выходов и без преобразования частоты по двум остальным выходам. ФИльтруемый сигнал по первому входу поступает на общий для всех ветвей квадратурньй расщепитель, образованный первым И третьим перемножителями 22 И 28 и первым фазорасщепителем 23, на вход которого подаются управляющие колебания с частотой, номинально равной частоте соответствующей дискретной составляющей. Продукты перемножения фильтруются с помощью второго И третьего фильтров 25 и 29, частота среза которых равна йбловине требуемой полосы пропускания. Отфильтрованные составляющие преобразуются к исходной частоте с помощью преобразователя частоты, образованного вторым и четвертым перемножителями 26 и 30 и первым сумматрром 27. Аналогично этому осуществляется фильтрация продуктов перемножения в ветви, образованной шестым и четвертьши фильтрами 37 и и 31 нижних частот, седьмым и пятым перемножителями 38, 32 и вторым сумматором 33. Отличие ветви, образованной седь№1м и пятым фильтрами 39 и .34 нижних частот, восьмым и шестым перемножителями 40 и 35 и третьим сумматором 36, заключается в том, что на управлянзщиё входы восьмого и шестого перемножителей 40, 35 через второй фозарасщепитель 24 подаются колебания одной для всех. каналов частоты, в результате чего на втором выходе блока 2 колебания всех вьщеленных дискретньк составлянмдих имеют одну частоту. В качестве преобразователя 15 можно использовать систему ФАПЧ с косвенным управлением. Колебание от генератора .10 (фиг1 3) через управляе.мый фазовращатель 41 поступает на вход фазового дискриминатора 42, на другой вход которого подается колебание с выхода блока 2. Напряжение после восьмого фильтр.а 43 нижних частот пропорционально величине частотного сдвига входного колебания относительно опорного. Цепь, образованная последовательно включенным фильтром 44, выпрямителем 45, девятым фильтром 46 нижних частот и пороговым блоком 47, представляет собой (индикатор захвата системы ФАПЧ. В состоянии захвата портоЯнное напряжение с выходааоЬь мого фильтра 43 нижних частот не. проходит через фильтр 44 и на выходе порогового блока 47 имеется логи ческая 1. В режиме биений колебательное напряжение выпрямляется в выпрямителе 45,усредняется в девято фильтре 46 нижних частот, переводи пороговый блок 47 в состояние логического О. 9 - 2 Блок 8 суммирования состоит из операционного усилителя 49 с входными резисторами 48, охваченного цепью обратной связи, образованной параллельно соединенными ветвями, состоящими каждая из выходного резистора 50 обратной связи и четвертого ключа 51. Одновременно с поступающим на сигнальный вход напряжением оценки частотного сдвига на управляющий вход поступает логическая 1, открывающая соответствунлций четвертый ключ 51. При этом.коэффициент передачи блока 8 уменьшается. Регулировка коэффициента передачи необходима для сохранения масштаба совокупного частотного сдвига при любом числе суммируемых оценок. Таким образом, благодаря частотно-разнесенному слежению за величиной сдвига частоты ,в канале связи при сдвигах до 100,Гц в предлагаемом устройстве по сравнению с известным эффективность режекции (вероятность обнаружения и режекции сосредоточенной помехи) увеличивается в 21-42 раза, а помехоустойчивость (вероятность ошибки) - в 30000.раз. При равном с гПрототипом качестве связи эксплуатационные затраты предлагаемого устройства снижаются в 40 раз.

иг.1