УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ Советский патент 1998 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в когерентно-импульсных радиолокационных станциях с дискретным сканированием антенного луча для подавления мешающих отражений от перемещающихся под действием ветра дипольных отражателей или метеообразований.

Известно устройство подавления пассивных помех, содержащее комплексный перемножитель, измеритель параметров помехи, формирователь весовых коэффициентов и первый и второй каналы, каждый из которых содержит нерекурсивный фильтр [1].

Однако известное устройство имеет малый частотный диапазон выделяемых доплеровских сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство подавления пассивных помех, содержащее комплексный перемножитель, измеритель параметров помехи, формирователь весовых коэффициентов, синхронизатор и первый и второй каналы, каждый из которых содержит последовательно включенные нерекурсивный фильтр и рекурсивный фильтр, при этом первый, второй, третий и четвертый входы и первый, второй и третий выходы измерителя параметров помехи соединены соответственно с вторым и третьим выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов, с первый и вторым входами комплексного перемножителя и первым входом формирователя весовых коэффициентов, первый, второй и третий выходы и второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами рекурсивных фильтров обоих каналов и первым и вторым выходами синхронизатора, соединенного своим третьим выходом с пятыми входами рекурсивных фильтров обоих каналов; измеритель параметров помехи содержит измеритель междупериодного коэффициента корреляции и измеритель синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, у которых соединены между собой первые входы и второй и третий входы, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым, вторым и третьим выходами измерителя параметров помехи соответственно являются первый, второй, третий и четвертый входы и первый и второй выходы измерителя синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи и первый выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи; нерекурсивный фильтр каждого из каналов содержит последовательно включенные блок задержки и блок вычитания, второй вход которого соединен с входом блока задержки, при этом входом и первым и вторым выходами нерекурсивного фильтра соответственно являются вход блока задержки, выход блока вычитания, вход блока задержки и выход блока задержки; рекурсивный фильтр каждого из каналов содержит первый, второй и третий перемножители и последовательно включенные первый сумматор, первый блок задержки, второй сумматор, второй блок задержки, третий сумматор и коммутатор, выход которого через первый и второй перемножители соединен соответственно с первым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора, второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора непосредственно, а с третьим входом второго сумматора - через третий перемножитель, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами и выходом рекурсивного фильтра соответственно являются второй вход первого сумматора, вторые входы третьего, первого и второго перемножителей, управляющий вход коммутатора и выход коммутатора [2]. Однако известное устройство имеет малый частотный диапазон выделяемых доплеровских сигналов.

Цель изобретения - увеличение частотного диапазона выделяемых доплеровских сигналов.

Для этого в устройство подавления пассивных помех, содержащее комплексный перемножитель, измеритель параметров помехи, формирователь весовых коэффициентов, синхронизатор и первый и второй каналы, каждый из которых содержит последовательно включенные нерекурсивный фильтр и рекурсивный фильтр, при этом первый, второй, третий и четвертый вход и первый, второй и третий выходы измерителя параметров помехи соединены соответственно с вторым и третьим выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов, с первым и вторым входами комплексного перемножителя и первым входом формирователя весовых коэффициентов, первый, второй и третий выходы и второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами нерекурсивных фильтров обоих каналов и первым и вторым выходами синхронизатора, соединенного своим третьим выходом с пятыми входами рекурсивных фильтров обоих каналов; измеритель параметров помехи содержит измеритель междупериодного коэффициента корреляции и измеритель синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, у которых соединены между собой первые входы и второй и третий входы, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым, вторым и третьим выходами измерителя параметров соответственно являются первый, второй, третий и четвертый входы и первый и второй выходы измерителя синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи и первый выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи; нерекурсивный фильтр каждого из каналов содержит последовательно включенные блок задержки и блок вычитания, второй вход которого соединен с входом блока задержки, при этом входом и первым и вторым выходами нерекурсивного фильтра соответственно являются вход блока задержки, выход блока вычитания, вход блока задержки и выход блока задержки; рекурсивный фильтр каждого из каналов содержит первый, второй и третий перемножители и последовательно включенные первый сумматор, первый блок задержки, второй сумматор, второй блок задержки, третий сумматор и коммутатор, выход которого через первый и второй перемножители соединен соответственно с первым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора, второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора непосредственно, а с третьим входом второго сумматора - через третий перемножитель, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами и выходом рекурсивного фильтра соответственно являются второй вход первого сумматора, вторые входы третьего, первого и второго перемножителей, управляющий вход коммутатора и выход коммутатора, введен измеритель мощности, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом рекурсивного фильтра одноименного из каналов, а выход - с четвертым входом формирователя весовых коэффициентов, при этом первый и второй выходы комплексного перемножителя соединены с входами нерекурсивных фильтров одноименных каналов, пятый и шестой входы и четвертый выход измерителя параметров помехи соединены соответственно с четвертыми выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов и с пятым входом формирователя весовых коэффициентов, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым выходами синхронизатора, а пятым и шестым входами и вторым выходом измерителя параметров помехи соответственно являются третий и четвертый входы и второй выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помех; формирователь весовых коэффициентов содержит первый и второй блоки памяти числа, первый блок задержки, последовательно включенные фукнциональный преобразователь, первый блок сложения, первый блок вычитания, первый коммутатор, перемножитель, второй блок сложения и первый формирователь адреса, выход которого соединен с входом первого блока памяти весовых коэффициентов непосредственно, а с вторым входом первого блока сложения - через первый блок постоянной памяти; последовательно включенные блок памяти коэффициента подавления помехи, второй формирователь адреса, второй блок постоянной памяти и второй коммутатор, выход которого соединен с вторым входом второго блока сложения; последовательно включенные второй блок вычитания, третий формирователь адреса, третий блок постоянной памяти, блок ограничения, второй функциональный преобразователь и третий блок сложения, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока памяти коэффициента подавления помехи и вторым входом первого блока вычитания; последовательно включенные второй блок задержки, третий блок вычитания, компаратор, инвертор и блок совпадения, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора; последовательно включенные четвертый формирователь адреса и второй блок памяти весовых коэффициентов, при этом выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход второго блока сложения соединен с его вторым входом через первый блок задержки, выход первого блока памяти числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго блока памяти числа соединен с вторым входом компаратора, выход первого блока вычитания соединен с выходом второго блока задержки и вторым входом третьего блока вычитания, а первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами и первым, вторым и третьим выходами формирователя весовых коэффициентов соответственно являются вход четвертого формирователя адреса, второй вход блока совпадения, второй вход второго коммутатора, второй вход блока ограничения, вход первого функционального преобразователя, соединенные между собой вторые входы первого, второго и третьего блоков постоянной памяти и первого и второго блоков задержки, третий вход первого блока задержки, выход второго блока памяти весовых коэффициентов и первый и второй выходы первого блока памяти весовых коэффициентов; измеритель междупериодного коэффициента корреляции помехи содержит первый измеритель мощности, первый и второй регистры числа и последовательно включенные второй измеритель мощности, перемножитель, блок деления и блок вычитания, при этом выход первого измерителя мощности соединен с вторым входом блока деления, выход первого регистра числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго регистра числа соединен с вторым входом блока вычитания, а первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи соответственно являются первый и второй входы второго измерителя мощности, первый и второй входы первого измерителя мощности, выход блока вычитания и выход второго измерителя мощности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема формирователя весовых коэффициентов; на фиг. 3 - структурная электрическая схема измерителя междупериодного коэффициента корреляции; на фиг. 4 - пример выполнения измерителя синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи; на фиг. 5 - пример выполнения комплексного перемножителя; на фиг. 6 - пример выполнения измерителя мощности; на фиг. 7 - пример выполнения накопителя; на фиг. 8 - пример выполнения формирователя адреса; на фиг. 9 - временные диаграммы сигналов синхронизатора; на фиг. 10 - результаты сравнительного анализа известного и предложенного устройств.

Устройство подавления пассивных помех содержит комплексный перемножитель 1, измеритель 2 параметров помехи, формирователь 3 весовых коэффициентов, синхронизатор 4, измеритель 5 мощности и первый и второй каналы 6 и 7, каждый из которых содержит нерекурсивный фильтр 8 и рекурсивный фильтр 9; измеритель 2 параметров помехи содержит измеритель 10 междупериодного коэффициента корреляции и измеритель 11 синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи; нерекурсивный фильтр 8 содержит блок 12 задержки и блок 13 вычитания; рекурсивный фильтр 9 содержит первый, второй и третий сумматоры 14, 15 и 16, первый и второй блоки 17 и 18 задержки, первый, второй и третий перемножители 19, 20 и 21 и коммутатор 22; формирователь 3 весовых коэффициентов содержит первый и второй функциональные преобразователи 23 и 24, первый, второй и третий блоки 25, 26 и 27 сложения, первый, второй и третий блоки 28, 29 и 30 вычитания, первый и второй коммутаторы 31 и 32, перемножитель 33, первый, второй, третий и четвертый формирователи адреса 34, 35, 36 и 37, первый и второй блоки 38 и 39 памяти весовых коэффициентов, первый, второй и третий блоки 40, 41 и 42 постоянной памяти, блок 43 памяти коэффициента подавления помехи, первый и второй блоки 44 и 45 памяти числа, инвертор 46, блок 47 совпадения, первый и второй блоки 48 и 49 задержки, блок 50 ограничения и компаратор 51; измеритель 10 междупериодного коэффициента корреляции помехи содержит первый и второй измерители 52 и 53 мощности, перемножитель 54, блок 55 деления, блок 56 вычитания и первый и второй регистры 57 и 58 числа; измеритель 11 синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи содержит блок 59 измерения и усреднения междупериодного сдвига фазы помехи, сглаживающий фильтр 60, блок 61 вычисления полного сдвига фазы помехи и функциональный преобразователь 62; блок 59 измерения и усреднения междупериодного сдвига фазы помехи содержит комплексный перемножитель 63, первый и второй накопители 64 и 65, блок 66 деления, функциональный преобразователь 67 и логический блок 68; сглаживающий фильтр 60 содержит перемножитель 69, элемент 70 памяти числа, сумматор 71 и блок 72 задержки; блок 61 вычисления полного сдвига фазы помехи содержит сумматор 73, нормализатор 74 и блок 75 задержки; комплексные перемножители 1 и 63 содержит первый, второй, третий и четвертый перемножители 76, 77, 78 и 79, блок 80 вычитания и блок 81 сложения; измерители мощности 5, 52 и 53 содержат первый и второй квадраторы 82 и 83, блок 84 сложения и накопитель 85; накопители 64, 65 и 85 содержат (N - 1) сумматоров 86 и (N - 1) элементов 87 памяти; формирователи 34, 35, 36 и 37 адреса содержат многоканальный квантователь 88, блок 89 памяти пороговых сигналов и дешифратор 90.

Устройство подавления пассивных помех работает следующим образом. Квадратурные составляющие полезного сигнала и пассивной помехи или только одной помехи поступают на третий и четвертый входы комплексного перемножителя 1, где осуществляется компенсация доплеровской скорости помехи путем двумерного поворота квадратурных составляющих на соответствующий угол. Для этого незадержанные и задержанные на период повторения Т квадратурные составляющие x_k, y_k и x_k-1, y_k-1, соответствующие текущему и предыдущему периодам зондирования, с входов и выходов блоков 12 задержки поступают в измеритель 11 синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи измерителя 2 параметров помехи. Поскольку квадратурные составляющие двух смежных периодов повторения несут информацию об остаточной (нескомпенсированной) доплеровской модуляции помехи, выходные величины комплексного перемножителя 63 (фиг.5) блока 59 измерения и усреднения междупериодного сдвига фазы помехи (фиг.4) U_k, V_k оказываются функциями соответствующей расстройки доплеровского сдвига фазы помехи Δϕ_k за k-й период повторения.

Накопители 64 и 65 осуществляют скользящее вдоль дальности равновесное суммирование величины U_k, V_k. В каждом элементе 87 памяти накопителей 64 и 65 (фиг.7) осуществляется задержка входных величин на время, соответствующее одному элементу разрешения по дальности. В результате операции суммирования в сумматорах 86 на выходе последнего (N - 1)-го сумматора 86 образуется сумма данных с N смежных элементов разрешения по дальности. В результате вычислительных операций в блоке 66 деления, функциональном (арктангенциальном) преобразователе 67 и логическом блоке 68 определяется оценка Δϕ_k. На выходе сглаживающего фильтра 60 образуется величина оценки доплеровского сдвига за период повторения Т, в блоке 61 вычисляется суммарный сдвиг фазы θ_k за k периодов повторения, по которому на выходах функционального преобразователя 62 образуются величины sinθ_k и cosθ_k, поступающие на первый и второй входы комплексного перемножителя 1 для компенсации полного доплеровского сдвига путем двумерного поворота исходных квадратурных составляющих в противоположном направлении на угол θ. В результате квадратурные составляющие на первом и втором выходах комплексного перемножителя 1 в установившемся режиме практически не содержат доплеровской модуляции.

Подавление помехи осуществляется в первом и втором каналах 6 и 7.

Предложенное устройство используется при дискретном режиме сканирования антенного луча. В процессе сканирования при совпадении положения антенного луча с облаком пассивных помех пачка отраженных импульсов поступает на вход устройства. Для устранения влияния "кромки" пачки помехи на эффективность выделения сигналов рекурсивным фильтром используются коммутаторы 22. В течение времени t = 0 - 4T коммутаторы 22 разомкнуты, сигнал на выходе отсутствует, входные величины записываются в первом и втором блоках 17 и 18 задержки. Начиная с пятого шага обрабатываемой пачки, на третьем выходе синхронизатора 4 вырабатывается активный потенциал, замыкающий коммутаторы 22. К этому времени на выходе третьего сумматора 16 образуется величина декоррелированных остатков помехи, соответствующая выходной величине нерекурсивного фильтра третьего порядка. Поступление скомпенсированной величины в обратные связи на первый и второй перемножители 19 и 20 приводит к дополнительной компенсации помехи на последующих шагах выборки. Адаптация весовых коэффициентов рекурсивных фильтров 9 к корреляционным свойствам помехи осуществляется следующим образом. На первых шагах выборки коэффициенты выставляются на основе измеренного коэффициента междупериодной корреляции Для этого с первых входов и выходов блоков 13 вычитания квадратурные составляющие текущего периода x_k, y_k и разностные величины x_k - x_k-1, y_k - y_k-1 поступают на входы соответственно первого и второго измерителей 52 и 53 мощности, измерителя 10 междупериодного коэффициента корреляции (фиг.3), где (фиг.6) происходит возведение поступающих величин в квадрат первым и вторым квадраторами 82 и 83, затем суммирование их в блоке 84 сложения и накопление выходных величин блока 84 сложения накопителем 85 путем суммирования данных с N смежных элементов разрешения по дальности. В результате указанных операций выходные величины измерителей 52 и 53 мощности при условии, что доплеровская модуляция помехи скомпенсирована, будут равны соответственно


где σ2вх

и σ2вых- мощности помехи соответственно на входе и выходе нерекурсивных фильтров 8. В перемножителе 54 величина a_k умножается на число 2, хранящееся в первом регистре 57 числа. В результате деления в блоке 55 деления b на 2а и затем вычитания в блоке 56 вычитания полученной величины из единицы, хранящейся во втором регистре 58 числа, получается величина, равная модулю коэффициента междупериодной корреляции помехи

Полученная оценка поступает в четвертый формирователь 37 адреса формирователя 3 весовых коэффициентов (фиг.2).

В многоканальном квантователе 88 (фиг.8) четвертого формирователя 37 адреса происходит сравнение входной величины с набором постоянных значений, хранящихся в блоке 89 памяти пороговых сигналов. В зависимости от результатов сравнения дешифратор 90 выдает код адреса во второй блок 39 памяти весовых коэффициентов, который выдает на третьи перемножители 21 обоих каналов 6 и 7 значение оптимального весового коэффициента, обеспечивающего наилучшее подавление помехи в данном ρ.
Код адреса, соответствующий значению коэффициента междупериодной корреляции и формируемый четвертым формирователем 37 адреса, поступает на второй блок 41 постоянной памяти (фиг.2). Одновременно на другой вход блока 41 приходит код адреса, вырабатываемый вторым формирователем 35 адреса по величине заданного в блоке 43 памяти коэффициента подавления помехи логарифма коэффициента подавления помех γ_зад, предельный уровень которого ограничивается априорно известным динамическим диапазоном приемных устройств. В результате происходит считывание величины α_o, хранящейся в одной из ячеек второго блока 41 постоянной памяти и пропорциональной начальному значению циклической частоты среза амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) θ_co рекурсивных фильтров 9. Параметры θ_co заданы из расчета получения АЧХ с широкой полосой пропускания на начальном этапе адаптации так, чтобы в процессе перестройки весовых коэффициентов обеспечивалось достижение оптимальных параметров рекурсивного фильтра.

В табл. 1 приведены значения θ_co для некоторых значений и lgγ_зад.
Величина α_o(~θ_o) через второй коммутатор 32, замыкаемый в течение второго периода зондирования сигналом с второго выхода синхронизатора, поступает на второй блок 26 сложения. В это время первый коммутатор 31 разомкнут и на первом входе второго блока 26 сложения присутствует нулевая величина. Через второй блок 26 сложения величина α_o, считанная из второго блока 41 постоянной памяти, поступает в первый формирователь 34 адреса. С началом третьего шага и до конца пачки второй коммутатор 32 разомкнут. В последующих периодах зондирования на выходе второго блока 26 сложения будет рециркулировать через первый блок 48 задержки на период Т величина α_o. Первый формирователь 34 адреса в соответствии с поступающей на его вход величиной вырабатывает код адреса, который поступает в первый блок 40 постоянной памяти и управляет выбором весовых коэффициентов рекурсивных фильтров 9 в первом блоке 38 памяти весовых коэффициентов в соответствии с величиной α. В табл.2 приведены некоторые значения частоты среза θ_c(~α) и весовых коэффициентов обратных связей b₁ и b₂.

Из первого блока 40 постоянной памяти считывается величина, равная логарифму коэффициента передачи фильтра по шуму lg k_ш = f (b₁, b₂). С выхода второго измерителя 53 мощности величина g_k= 2Mσ2вх

поступает в первый функциональный преобразователь 23, где логарифмируется (М - число усреднений по дальности в измерителях мощности). Выходная величина функционального преобразователя 23 в первом блоке 25 сложения алгебраически суммируется с поступающим из первого блока 40 постоянной памяти логарифмом коэффициента передачи рекурсивных фильтров 9 по шуму. С выхода измерителя 5 мощности величина C_k= 2Mσ2вых через блок 50 ограничения поступает во второй функциональный преобразователь 24, где логарифмируется. Блок 50 ограничения производит ограничение мощных сигналов, отраженных от целей, в случае отсутствия помех или когда их уровень на входе мал. Из логарифма величины g_k во втором блоке 29 вычитания вычитается величина логарифма, заданного блоком 43 памяти коэффициента подавления помехи. Полученная величина, равная lg g_k-lg γ_зад, поступает в третий формирователь 36 адреса, вырабатывающий код адреса, по которому из третьего блока 42 постоянной памяти считывается уровень ограничения сигналов блоком 50 ограничения. Величина lg C_k, образующаяся на выходе второго функционального преобразователя 24, суммируется в третьем блоке 27 сложения с поступающей из блока 43 величиной Если обеспечиваемое устройством подавление помехи равно заданному блоком 43, выходные величины первого и третьего блоков 25 и 27 сложения равны и сигнал ошибки на выходе первого блока 28 вычитания отсутствует. При несоответствии реализуемого подавления заданному на выходе первого блока 28 вычитания образуется сигнал ошибки
ε_k= (lgg_k+lgk_ш)-(lgC_k+lgγ_зад).
Если уровень остатков помехи на выходе устройства не соответствует заданному сигнал ошибки с выхода первого блока вычитания 28 поступает на вход компаратора 51 через третий блок 30 вычитания и сравнивается по амплитуде с величиной β, записанной во втором блоке 45 памяти числа и выбираемой из условия требуемой точности и эффективности подавления помехи. В случае превышения на выходе компаратора 51 образуется логический нуль, который преобразуется в инверторе 46 в единичный потенциал и поступает на блок 47 совпадения, который формирует сигнал для срабатывания первого коммутатора 31. При замыкании первого коммутатора 31 происходит перестройка весовых коэффициентов, а при размыкании перестройка параметров рекурсивных фильтров 9 прекращается. Предполагая, что после срабатывания коммутаторов 22 рекурсивных фильтров 9 к пятому периоду зондирования АЧХ рекурсивных фильтров 9 устанавливается не сразу и перестройку, следовательно, можно начинать не ранее десятого периода, сигнал разрешения включения первого коммутатора 31 вырабатывается на первом выходе синхронизатора 4 с десятого периода. Этот сигнал поступает на другой вход блока 47 совпадения. Если в десятом периоде на обоих его входах присутствуют единичные потенциалы, первый коммутатор 31 срабатывает. Величина ε₁₀ поступает на первый перемножитель 33, где умножается на хранящийся в блоке 44 памяти числа весовой коэффициент η, который определяет переходный процесс системы. Выходная величина первого перемножителя 33 во втором блоке 26 сложения алгебраически складывается с величиной α_o, в результате на R-м шаге пачки имеется

В соответствии с величиной α_k первый формирователь 34 адреса корректирует код адреса, и в первом блоке 38 выбираются другие весовые коэффициенты b₁ и b₂. В процессе перестройки коэффициентов обратных связей рекурсивных фильтров 9 на определенном шаге пачки уровень остатков помехи и шума на выходе устройства приближается к заданному При этом с выхода инвертора 46 поступает нулевой потенциал, размыкающий первый коммутатор 31.

Поскольку для некоторого вида флуктуаций помех с медленным затуханием спектра заданный уровень подавления оказывается недостижимым, сравнение с порогом в компараторе 51 производится не величины ε_k непосредственно, а ее разности с задержанной во втором блоке 49 задержки на время ЗТ величиной ε_k-3. Выходная величина третьего блока 30 вычитания фиксирует изменение уровня остатков помех на выходе устройства за период ЗТ. Если изменение становится незначительным целесообразность дальнейшей перестройки отпадает, и первый коммутатор 31 нулевым потенциалом инвертора 46 через блок 47 совпадения размыкается. Это позволяет избежать чрезмерного сужения полосы пропускания АЧХ рекурсивных фильтров 9 при незначительном повышении эффективности подавления.

Таким образом, с второго периода зондирования выставляются начальные значения коэффициентов обратных связей рекурсивных фильтров 9 по предварительной оценке модуля коэффициента корреляции помехи Предполагая, что установление процессов в рекурсивных фильтрах 9 от "кромки" пачки помехи происходит практически к десятому периоду, первый коммутатор 31 замыкается, и производится постепенная перестройка коэффициентов обратных связей до тех пор, пока не будет достигнута АЧХ оптимальной формы.

Следует отметить, что перестройка параметров рекурсивных фильтров 9 осуществляется с учетом уровня шума на выходе устройства, который во многих случаях и определяет требуемую эффективность подавления помех. Измерение мощности помех на выходе подразумевает одновременно и коррелированную и некоррелированную составляющие. Полезный сигнал действительно вносит искажения в оценку выходной мощности помех. Однако его влияние в самонастраивающихся системах незначительно. Условие, при выполнении которого полезный сигнал практически не вызывает изменения весовых коэффициентов рекурсивного фильтра, налагает ограничение на энергию полезного сигнала. В предложенном устройстве оно подразумевает выбор соответствующего числа усреднений М по дальности в измерителе 5 мощности и операцию ограничения в блоке 50 ограничения.

Предположим, в результате адаптации помеха подавлена до заданного уровня, а сигнал на выходе устройства мощней остатков помех. Хотя оценка в измерителе 5 мощности при этом искажается, дальнейшая перестройка весовых коэффициентов и, следовательно, подавление полезного сигнала не происходит. Сигнал находится в одном элементе разрешения по дальности, и уменьшение его амплитуды при перестройке параметров рекурсивного фильтра сказывается незначительно на изменении усредненной по М элементам дальности величины в измерителе 5 мощности; таким образом, величина и первый коммутатор 31 размыкается. Приведем конкретный пример, когда сигнал попадает в переходную зону АЧХ и его мощность на 10 дБ превышает мощность помеховых отсчетов в соседних элементах разрешения по дальности. В результате перестройки коэффициентов рекурсивного фильтра мощность помех остается прежней, на последних шагах процесса адаптации мощность сигнала уменьшается на 3 дБ, а изменение суммарной мощности по усреднении по 20 элементам дальности происходит лишь на 0,5 дБ. Для сравнения отметим, что изменение в тех же условиях мощности помех в каждом отсчете дальности на 3 дБ приводит к изменению выходной величины измерителя 5 мощности на 16 дБ. Выбирая соответственно число усреднений М по дальности и величину порога β, можно достигнуть требуемой точности и эффективности предложенного устройства.

В случае, когда уровень сигнала на выходе устройства значительно превосходит уровень помех (на 20 - 40 дБ), влияние сигнала на перестройку параметров рекурсивного фильтра устраняется с помощью блока 50 ограничения. Пусть, например, полезный сигнал попадает в переходную зону АЧХ. В результате глубокого ограничения величина на выходе блока 50 остается постоянной и изменение весовых коэффициентов прекращается. Порог ограничения в третьем блоке 42 постоянной памяти выбирается кодом адреса третьего формирователя 36 адреса по разности между логарифмом мощности на выходе устройства и логарифмом коэффициента γ_зад в блоке 45 памяти коэффициента подавления помехи. При увеличении этой разности порог завышается, при уменьшении снижается.

Если доплеровская фаза полезного сигнала ближе к оптимальному значению, он тем более не оказывает влияния на перестройку весовых коэффициентов рекурсивных фильтров 9.

Синхронная работа во времени блоков устройства, а также управление коммутаторами 22, 31 и 32 обеспечивается синхронизатором 4.

На фиг. 9, а-е приведены эпюры напряжения синхронизатора 4 на всех его выходах.

Эффективность устройства будет характеризоваться коэффициентом улучшения отношения сигнал/помеха + шум, усредненным в доплеровском диапазоне частот сигналов

где G - N-мерный вектор, описывающий преобразование в режекторном фильтре;
R_n - корреляционная матрица помех на входе режекторного фильтра;
λ - отношение шум/помеха на входе;
I - единичная матрица;
σ2вх

и σ2вых - дисперсия процесса на входе и выходе режекторного фильтра.

Сравним эффективность предложенного и известного устройств в случае помех с аппроксимацией спектра флуктуаций кривой Баттерворта второй степени при условии, что известное устройство предназначено для обработки помех с гауссовским спектром
S(f)_Б2= 1/[1+(2f/Δf_п)⁴],
S(f)_Г= exp{-2,8(f/Δf_п)²},
где Δf_п - ширина спектра помех по уровню 0,5.

Соответствующие выражения для коэффициента корреляции имеют вид

ρ_Г= exp{-(πΔf_пT)²/2,8},
где Δf_пT - - относительная ширина спектра помех.

На фиг. 10 приведены нормированные АЧХ K(ωT) предложенного устройства (сплошная линия) и известного устройства (штрихпунктирная линия) при баттервортовской аппроксимации спектра помех, отношении шум/помеха на входе λ = -40 дБ и дружных флуктуациях сигнала. Характеристики, отмеченные номером I, соответствуют случаю ρ = ρ_Б2= ρ_г= 0,9912, при этом эффективность подавления помех предложенным и известным устройствами составляет 30,1 дБ. Характеристики, отмеченные номером II, соответствуют случаю помех с коэффициентом ρ = ρ_Б2= ρ_Г= 0,9654, при этом эффективность подавления помех в предложенном и известном устройствах 23,4 дБ.

В отличие от известного устройства, которое осуществляет перестройку коэффициентов рекурсивного фильтра только на основе значений измеренного коэффициента междупериодной корреляции ρ, в предложенном устройстве, кроме того, учитывается мощность остатков помех на выходе, что обеспечивает повышение эффективности выделения доплеровских сигналов. Как видно из фиг.10, известное устройство формирует АЧХ с более узкой полосой пропускания по сравнению с предложенным устройством при равноценной эффективности подавления помех. Выделение доплеровских сигналов в переходной зоне АЧХ улучшается на 5 дБ и более.

Ввиду того, что гауссовская аппроксимация соответствует быстрому спаданию спектра, а баттервортовская - медленному спаданию, предельная эффективность подавления помех достигается в обоих случаях при разной ширине полосы пропускания АЧХ рекурсивного фильтра. Для помех с затянутым спектром влияние ширины полосы пропускания АЧХ на эффективность рекурсивного фильтра менее критично, чем при быстром затухании спектра. В результате известное устройство, осуществляющее перестройку весовых коэффициентов рекурсивных фильтров из условия гауссовской аппроксимации спектра помех, реализует АЧХ с более узкой полосой пропускания и проигрывает предложенному устройству для помех с произвольным спектром флуктуаций в эффективности выделения доплеровских сигналов.

Таким образом, предложенное устройство при априори неизвестной ширине спектра флуктуаций помех позволяет существенно увеличить частотный диапазон выделяемых доплеровских сигналов, обеспечивая максимально возможную полосу пропускания АЧХ при заданном или максимально достижимом уровне подавления помех.

1. Устройство подавления пассивных помех, содержащее комплексный перемножитель, измеритель параметров помехи, формирователь весовых коэффициентов, синхронизатор и первый и второй каналы, каждый из которых содержит последовательно включенные нерекурсивный фильтр и рекурсивный фильтр, при этом первый, второй, третий и четвертый входы и первый, второй и третий выходы измерителя параметров помехи соединены соответственно с вторым и третьим выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов, с первым и вторым входами комплексного перемножителя и первым входом формирователя весовых коэффициентов, первый, второй и третий выходы и второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами рекурсивных фильтров обоих каналов и первым и вторым выходами синхронизатора, соединенного своим третьим выходом с пятыми входами рекурсивных фильтров обоих каналов, измеритель параметров помехи содержит измеритель междупериодного коэффициента корреляции и измеритель синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, у которых соединены между собой первые входы и второй и третий входы, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым, вторым и третьим выходами измерителя параметров помехи соответственно являются первый, второй, третий и четвертый входы и первый и второй выходы измерителя синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, и первый выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи, нерекурсивный фильтр каждого из каналов содержит последовательно включенные блок задержки и блок вычитания, второй вход которого соединен с входом блока задержки, при этом входом и первым и вторым выходами нерекурсивного фильтра соответственно являются вход блока задержки, выход блока вычитания, вход блока задержки и выход блока задержки, рекурсивный фильтр каждого из каналов содержит первый, второй и третий перемножители и последовательно включенные первый сумматор, первый блок задержки, второй сумматор, второй блок задержки, третий сумматор и коммутатор, выход которого через первый и второй перемножители соединен соответственно с первым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора, второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора непосредственно, а с третьим входом второго сумматора - через третий перемножитель, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами и выходом рекурсивного фильтра соответственно являются второй вход первого сумматора, вторые входы третьего, первого и второго перемножителей, управляющий вход коммутатора и выход коммутатора, отличающееся тем, что, с целью увеличения частотного диапазона выделяемых доплеровских сигналов, введен измеритель мощности, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом рекурсивного фильтра одноименного из каналов, а выход - с четвертым входом формирователя весовых коэффициентов, при этом первый и второй выходы комплексного перемножителя соединены с входами нерекурсивных фильтров одноименных каналов, пятый и шестой входы и четвертый выход измерителя параметров помехи соединены соответственно с четвертыми выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов и с пятым входом формирователя весовых коэффициентов, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым выходами синхронизатора, а пятым и шестым входами и вторым выходом измерителя параметров помехи соответственно являются третий и четвертый входы и второй выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь весовых коэффициентов содержит первый и второй блоки памяти числа, первый блок задержки, последовательно включенные первый функциональный преобразователь, первый блок сложения, первый блок вычитания, первый коммутатор, перемножитель, второй блок сложения и первый формирователь адреса, выход которого соединен с входом первого блока памяти весовых коэффициентов непосредственно, а с вторым входом первого блока сложения - через первый блок постоянной памяти; последовательно включенные блок памяти коэффициента подавления помехи, второй формирователь адреса, второй блок постоянной памяти и второй коммутатор, выход которого соединен с вторым входом второго блока сложения, последовательно включенные второй блок вычитания, третий формирователь адреса, третий блок постоянной памяти, блок ограничения, второй функциональный преобразователь и третий блок сложения, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока памяти коэффициента подавления помехи и вторым входом первого блока вычитания, последовательно включенные второй блок задержки, третий блок вычитания, компаратор, инвертор и блок совпадения, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, последовательно включенные четвертый формирователь адреса и второй блок памяти весовых коэффициентов, при этом выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход четвертого формирователя адреса соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход второго блока сложения соединен с его вторым входом через первый блок задержки, выход первого блока памяти числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго блока памяти числа соединен с вторым входом компаратора, выход первого блока вычитания соединен с входом второго блока задержки и вторым входом третьего блока вычитания, а первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами и первым, вторым и третьим выходами формирователя весовых коэффициентов соответственно являются вход четвертого формирователя адреса, второй вход блока совпадения, второй вход второго коммутатора, второй вход блока ограничения, вход первого функционального преобразователя, соединенные между собой вторые входы первого, второго и третьего блоков постоянной памяти и первого и второго блоков задержки, третий вход первого блока задержки, выход второго блока памяти весовых коэффициентов и первый и второй выходы первого блока памяти весовых коэффициентов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель междупериодного коэффициента корреляции помехи содержит первый измеритель мощности, первый и второй регистры числа и последовательно включенные второй измеритель мощности, перемножитель, блок деления и блок вычитания, при этом выход первого измерителя мощности соединен с вторым входом блока деления, выход первого регистра числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго регистра числа соединен с вторым входом блока вычитания, а первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи соответственно являются первый и второй входы второго измерителя мощности, первый и второй входы первого измерителя мощности, выход блока вычитания и выход второго измерителя мощности.

1. Устройство подавления пассивных помех, содержащее комплексный перемножитель, измеритель параметров помехи, формирователь весовых коэффициентов, синхронизатор и первый и второй каналы, каждый из которых содержит последовательно включенные нерекурсивный фильтр и рекурсивный фильтр, при этом первый, второй, третий и четвертый входы и первый, второй и третий выходы измерителя параметров помехи соединены соответственно с вторым и третьим выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов, с первым и вторым входами комплексного перемножителя и первым входом формирователя весовых коэффициентов, первый, второй и третий выходы и второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами рекурсивных фильтров обоих каналов и первым и вторым выходами синхронизатора, соединенного своим третьим выходом с пятыми входами рекурсивных фильтров обоих каналов, измеритель параметров помехи содержит измеритель междупериодного коэффициента корреляции и измеритель синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, у которых соединены между собой первые входы и второй и третий входы, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым, вторым и третьим выходами измерителя параметров помехи соответственно являются первый, второй, третий и четвертый входы и первый и второй выходы измерителя синуса и косинуса междупериодного сдвига фазы помехи, и первый выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи, нерекурсивный фильтр каждого из каналов содержит последовательно включенные блок задержки и блок вычитания, второй вход которого соединен с входом блока задержки, при этом входом и первым и вторым выходами нерекурсивного фильтра соответственно являются вход блока задержки, выход блока вычитания, вход блока задержки и выход блока задержки, рекурсивный фильтр каждого из каналов содержит первый, второй и третий перемножители и последовательно включенные первый сумматор, первый блок задержки, второй сумматор, второй блок задержки, третий сумматор и коммутатор, выход которого через первый и второй перемножители соединен соответственно с первым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора, второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора непосредственно, а с третьим входом второго сумматора - через третий перемножитель, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами и выходом рекурсивного фильтра соответственно являются второй вход первого сумматора, вторые входы третьего, первого и второго перемножителей, управляющий вход коммутатора и выход коммутатора, отличающееся тем, что, с целью увеличения частотного диапазона выделяемых доплеровских сигналов, введен измеритель мощности, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом рекурсивного фильтра одноименного из каналов, а выход - с четвертым входом формирователя весовых коэффициентов, при этом первый и второй выходы комплексного перемножителя соединены с входами нерекурсивных фильтров одноименных каналов, пятый и шестой входы и четвертый выход измерителя параметров помехи соединены соответственно с четвертыми выходами нерекурсивных фильтров первого и второго каналов и с пятым входом формирователя весовых коэффициентов, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым выходами синхронизатора, а пятым и шестым входами и вторым выходом измерителя параметров помехи соответственно являются третий и четвертый входы и второй выход измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь весовых коэффициентов содержит первый и второй блоки памяти числа, первый блок задержки, последовательно включенные первый функциональный преобразователь, первый блок сложения, первый блок вычитания, первый коммутатор, перемножитель, второй блок сложения и первый формирователь адреса, выход которого соединен с входом первого блока памяти весовых коэффициентов непосредственно, а с вторым входом первого блока сложения - через первый блок постоянной памяти; последовательно включенные блок памяти коэффициента подавления помехи, второй формирователь адреса, второй блок постоянной памяти и второй коммутатор, выход которого соединен с вторым входом второго блока сложения, последовательно включенные второй блок вычитания, третий формирователь адреса, третий блок постоянной памяти, блок ограничения, второй функциональный преобразователь и третий блок сложения, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока памяти коэффициента подавления помехи и вторым входом первого блока вычитания, последовательно включенные второй блок задержки, третий блок вычитания, компаратор, инвертор и блок совпадения, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, последовательно включенные четвертый формирователь адреса и второй блок памяти весовых коэффициентов, при этом выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход четвертого формирователя адреса соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход второго блока сложения соединен с его вторым входом через первый блок задержки, выход первого блока памяти числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго блока памяти числа соединен с вторым входом компаратора, выход первого блока вычитания соединен с входом второго блока задержки и вторым входом третьего блока вычитания, а первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами и первым, вторым и третьим выходами формирователя весовых коэффициентов соответственно являются вход четвертого формирователя адреса, второй вход блока совпадения, второй вход второго коммутатора, второй вход блока ограничения, вход первого функционального преобразователя, соединенные между собой вторые входы первого, второго и третьего блоков постоянной памяти и первого и второго блоков задержки, третий вход первого блока задержки, выход второго блока памяти весовых коэффициентов и первый и второй выходы первого блока памяти весовых коэффициентов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель междупериодного коэффициента корреляции помехи содержит первый измеритель мощности, первый и второй регистры числа и последовательно включенные второй измеритель мощности, перемножитель, блок деления и блок вычитания, при этом выход первого измерителя мощности соединен с вторым входом блока деления, выход первого регистра числа соединен с вторым входом перемножителя, выход второго регистра числа соединен с вторым входом блока вычитания, а первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами измерителя междупериодного коэффициента корреляции помехи соответственно являются первый и второй входы второго измерителя мощности, первый и второй входы первого измерителя мощности, выход блока вычитания и выход второго измерителя мощности.