Устройство для подавления помех Советский патент 1984 года по МПК H04B1/10 

2, Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок анализа сигнала содержит соединенные последовательно задакиций генератор и формирователь команд, последовательно соединенные первый коммутатор, входы которого являются входами блока анализа сигнала,а управлякнций вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два других входа которого соединены с выходом и другим вьпсодом задающего генератора соответственно, формирователь опорного напряжения, дв, других входа которого соединены с другим выходом задающего генератора и другим выходом

измерителя периода соответственно, синхронный накопитель, два других входа которого соединены с выходом задающего генератора и выходом первого, коммутатора соответственно, а другой выход является выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, пороговый элемент, другой вход которого соединен с выходом задаклцего генератора, и второ коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя команд, а выходы второго коммутатора являются выходами блока анализа синала.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ по авт. св. № 675382, отличающееся тем, что, с целью уменьшения искажения полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех, в него введены блок анализа сигнала, i-и ( ,2... ,А/) ,вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя i-го самонастраивающегося фильтра, N блоков управления переключением, входы начальной установки которых являются входом начальной установки устройства, а их разрешакщие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход i-ro блока управления переключением соединен с i-м выходом блока анализа сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предьщущего самонастраивакадегося фильтра через переключатель, другой вход которого соединен с входом предыдущего самонастраивающегося фильтра, управлякиций вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления. переключением. СО Сл 42k со

f

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам подавления узкополосных помех и может быть использовано в системах связи и навигационных системах при работе с 5 импульсными сигналами.

По основному авт. св. № 675382 известно устройство для подавления помех, содержащее N последовательно включенных самонастраивакмцихся фильт- ров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторный фильтр, первый усилитель-ограничитель фазовый дет;ектор и интегратор, выход которого соединен с первым входом режекторного фильтра, при этом второй вход и второй выход режекторного фяль тра являются соответственно входом и первым выходом каждого из N самонастраивающихся фильтров, а N -и само- 20 настраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между вторым входом режекторного фильтра и вторым входом фазового детектора, в каждый из N -t самонастра- 5 ивающихся фильтров введены последовательно включенные сумматор и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй вход ре- 30 жекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выход каждого из N самонастраивакнцихся фильтров, за исключением первого, соединен с соответствующим N -К 35

дополнительным входом всех предьщущих самонастраивающихся фильтров (где К - порядковый номер самонастраивающегося фильтра), N -К дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (N-K + 1) -е входы суматора и первый выход режекторного фильтра СП.

Недостатками данного устройства (Является то, что при Ьтсутствии сосредоточенных помех происходит настройка подавителей помех на максимум спектра внутри полосы пропускания приемиого тракта, т.е. на несущую частоту сигнала, что приводит к искажению его огибающей. (Появление сосредоточенной помехи в стороне от несущей частоты сигнала приводит к смещению максимума в спектре помех, и режекторный фильтр настраивается на частоту помехи, а при ее пропадании происходит настройка на несущую частоту сигнала).

Цель изобретения - уменьщение искажений полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве подавления помех, содержащем N последовательно включенных самонастраивакицихся фильтров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторный фильтр, первый усилитель-ограничитель фазовый детектор и интегратор, выход которого соединен с первым входом 310 режекторного фильтра, при этом второй вход и второй выход режекторного фильтра являются соответственно входом и первым выходом каждого из N самонастраивающихся фильтров, а N-й самонастраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между .вторым входом режекторного фильтра и вторым входом фазового детектора, каждый из N -1 самонастраивающихся фильтров содержит последовательно включенные сумматор и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй вход режекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выход каждого из Ы самонастраивающихся фильтров, за исключением первого, соединен с соответствующим N-K дополнительным входом .всех предьщущих самонастраивающихся фильтров (где К - порядковый номер самонастраивающегося фильтра), 1Ч-К- дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (N-K+ 1)-е входы сумматора и первый вход режекторного фильтра, в него введены блок анализа сигнала, {-ьш (,2..., ) вход которого соединен с выходом первого уси лителя-ограничителя i-го самонастраивающегося фильтра, N блоков управле ния переключением, входы начальной установки которых являются входом начальной установки устройства, а их разрешающие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход i-го блока управления переключением соединен с i-ым выходом блока анализа сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предыдущего самона- страиванмцегося фильтра через переключатель, другой которого соединен с входом предыдущего самонастраиваю- щегося фильтра, управляющий вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления пер ключением. Блок анализа сигнала содержит соед ненные последовательно задакиций генератор и формирователь команд, последо вательно соединенные первый коммута-тор, входы которого являются входами блока анализа сигнала, а управляющий вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два дру94гих входа которого соединены с выходом и другим выходом задающего генератора соответстренно, формирователь опорного напряжения, два других входа которого соединены с другим выходом задакяцего генератора и другим выходом измерителя периода соответственно, синхронный накопитель, два других входа которого соединены с выходом задающего генератора и выхо- дом первого коммутатора соответственно, а другой выход является выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, пороговый элемент, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, и второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя команд, а выходы второго коммутатора являются выходами блока анализа сигнала. На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства для подавления помех; на фиг. 2 - диаграммы напряжений,поясняющие работу предложенного устройства; на фиг. 3 структурная схема блока анализа сигнала, на которой показаны примеры реализации входящих в него узлов. Устройство для подавления помех содержит режекторные фильтры 1, переключатели 2, сумматоры 3, вторые усилители-ограничители 4, интеграторы 5, первые усилители-ограничители 6, фазовые детекторы 7, самонастраиваю- щиеся фильтры 8, блок 9 анализа сигнала и блоки 10 управления переключением. Блок 9 анализа сигнала содержит синхронный накопитель 11, пороговый элемент 12, второй коммутатор 13, первый коммутатор 14, задающий генератор 15, формирователь 16 команд, измеритель 17 периода, формирователь 18 опорного нап1)яжения, первый делитель 19 частоты, элемент 20, задержки, элемент И-НЕ 21, элемент ИЛИ 22, D -триггер 23, первый элемент И 24, второй делитель 25 частоты, второй элемент И 26, третий делитель 27 частоты, инвертор 29 сравнения кодов, формирователь 30 импульсов, четвертый делитель 31 частоты, фазовращатель на 90 32, временные дискриминаторы 33, управля мые интеграторы 34, ключи 35, первый fi- 5 -триггер 36, третий элемент И 37, пятый делитель 38 частоты, дешифратор 39 порога, второй Р5 -триг1ер 40 и эталонный генератор 41. Устройство для подавления помех работает следующим образом, В начальный момент времени после включения аппаратуры по сигналу начальной установки в течение некоторого времени, необходимого для настройки режекторных фильтров 1, блок 10 находятся в состоянии, при котором переключатели 2 включают все режекторные фильтры 1. При этом работа подавителей помех происходит аналогично прототипу. Входная смесь атмосферных помех, синусоидальных сосредоточенных (по спектру) помех и полезного импульсного сигнала поступает на вход устройства. Каждый из режекторных фильтров 1 настраивается на частоту наиболее мощной помехи из поступакмцих на его вход. Управляющим элементом является фазовый детектор 7, на вход которого поступают сигналы (через первый 6 и второй 4 усилители-ограничители с входа и инверсного полосового выхода) режекторного фильтра 1. При настройке режекторного фильтра 1 на частоту помехи фазы сигналов на обоих входах фазового детектора 7 совпадают и управляющий сигнал на его выходе исчезает. Интегратор 5 служит для повышения помехоустойчивости и выполняет роль схемы памяти |Управляющего напряжения. После того, как произойдет настро ка на помехи всех режекторных фильтров 1, на выходах сумматоров 3 останется сигнал только той помехи, кото рая подавляется данным режекторгым фильтром Г, так как остальные.помехи входной смеси, вьщеленные последу щими режекторными фильтрами t,поступ ют на остальные входы сумматора 3 и вычитаются из входной смеси. Влагода ря этому происходит более точная настройка режекторного фильтра 1 на ча тоту помехи (так как на оба входа фа зового детектора 7 поступают сигнал только одной помехи). К моменту настройки всех режектор ных фильтров t на помехи отключаетс сигнал начальной установки. При помощи задающего генератора 1 формирователь 16 команд устанавливае ся в одно из NHix состояний,благодаря чему первый 14 и второй 13 коммутаторы синхронно подключаются к одному из режекторных фильтров 1. С полосового выхода выбранного режекторного фильтра 1 через первый усилитель-ограничитель 6, первый коммутатор 14 вьщеленная режекторным фильтром 1 помеха поступает на измеритель 17 периода (фиг. 2 ). Выходные сигналы последнего (код, определяющий измеренный период помехи и сигнал окончания измерения) управляет формирователем 18 опорного напряжения, на выходе которого формируется последовательность стробирующих импульсов, период которых равен периоду помехи. Последовательность импульсов и усиленный ограниченный сигнал помехи поступает на синхронный накопитель 11, При этом, если фаза помехи cтaбильнa i на выходе синхронного накопителя 11 появляется напряжение. Если ойо превьвпает заданную величину срабатывает пороговый элемент 12, команда с выхода которого поступает через второй коммутатор 13 на соответствующий блок 10, которьй управляет переключа;телем 2, включакхцим данный рёжекторный льтр 1. Если же фаза помехи нестабильна (белый шум),,то накопление на выходе синхронного накопителя 11 на превышает порогового уровня и рёжекторный фильтр 1 автоматически отключается. Блок 10 может представлять собой, например, В -триггер, на вхор которого поступает информация от порогового элемента 12, а запись информации в память блока 10 производится по фронту команды окончания анализа от синхронного накопителя 11, . Затем по команде от,формирователя 16 команд пpoиc: foдит переключение первого 14 и втдрого 13 коммутаторов на следукидий рёжекторный фильтр 1 и так далее, Одновременно по коменде задакнцего генератора 15 импульсов происходит кажд раз обнуление измерителя 17 периода синхронного накопителя 11 и порогового элемента 12, после чего цикл анализа повторяется. Если в момент включения устройства количество сосредоточенных помех было меньще количества режекторных фильтров 1, автоматически отключается все неработающие режекторные фильтры 1. При появлении новой помехи, один з режекторных фильтров 1 настраивается на нее, на его инверсном (полосовом) выходе появляется сигнал помехи и соответствующий блок 10 включает,данный режекторный фильтр 1. Рассмотрим конкретные примеры выполнения- отдельных узлов устройства при использовании его в приемоиндикаторе импульсно-фазовой радионавига ционной системы (ИФРНС) типа Лоран-С. Станции ИФРНС излучают пачки из восьми радиоимпульсов, идущих с периодом 30-100 тыс. мк. с. Частота заполнения радиоимпульсов 100 кГц, а длительность на уровне 0,5 100 мк,с. При такой скважности полезный сигнал даже при большом его уровне не вызывает отключения режекторных фильтров 1, хотя его фаза стабильна. Ведь измерение периода помехи производится непрёрьгоно в течение достаточно длительного периода времени, а длительность сигнала мала по сравнению с временем анализа. Следовательно, в случае присутствия синхронной помехи несущая частота сигнала не внесет существенной ошибки в измерение периода помехи. При отсутствии синхронной помехи фаза шумовой атмосферной помехи случайна и не дает существенного накопления в синхронном накопителе 11 (несмотря на наличие даже мощного полезного сигнала со стабильной фа ЗОЙ). В качестве эталонного генератора , может быть использован кварцевый ген ратор с 5 МГц с удвоением частоты входящий в состав приемоиндикатора ИФРНС, для которого разрабатывалась заявляемое устройство. Меандр 10 МГц подается на первый делитель частоты 19, на выходе которого формируютсяимпульсы, определяющие период переключения режекторных фильтров 1. Эти импульсы подаются на формирователь команд (делитель частоты),коэффициен деления которого равен количеству :режекторных фильтров 1. Двоичный код с выхода формировате ля 16 управляет коммутаторами первым 14 и вторым 13, переключающими тот или ИОНОЙ режекторный фильтр 1. Измерение периода помехи с выхода режекторного фильтра,1, подключенного в данный момент, производитс следующим образом. 10 98 Р -триггер 23 устанавливается в О импульсамис выхода первого делителя частоты (фиг; 24). Импульсы поступают на Р -вход D -триггера 23 через элемент ИЛИ 22. Затем на счетный вход.В -триггера 23 через элемент И-НЕ 21 проходит несколько периодов ограничений реализации с выхода режекторного фильтра 1 (фиг. 2а), в этот момент на второй вход элемента И-НЕ 21 поступает разрешающий импульс с выхода элемента 20 задержки (фиг.25). D -триггер 23 перебрасывается в состояние D -входа (т.е. в 1), в момент положительного перепада на счетный вход и на вход второго делителя 25 частоты через первый элемент И 24 поступает реализация с выхода режекторного фильтра 1. Послепрохождения заданного числа периодов этой, реализации (например ,2 256) на выходе второго делителя 25 частоты появляется импульс-, который через элемент ИЛИ 22 поступает на вход Р -триггера 23 и устанавливает его в 0. Первый элемент 24 запирается до переключения на следующий режекторный фильтр (пока на вход элемента И-НЕ 21 не придет следующий разрешающий импульс). Таким образом, на выходе В-триггера 23 образуется импульс, равный по длительности, например 256-ти периодам реализации (фиг. 2д). Этот импульс и частота эталонного генератора 41 (фиг.2е) поступает на вход второго элемента И 26, на выходе которого при этом образуется пачка импульсов, количество которых строго пропорционально длине импульсов (фиг. 2). Эта пачка импульсов поступает на третий делитель 27 частоты и запоминается на нем до вереключения на следующий режекторный фильтр 1. Д.е. двоичный код на выходе третьего делителя 27 частоть однозначно связан с длительностью импульса на D -триггера 23 (или с длительностью, например 256-ти периодов реализации с выхода режекторного фильтра 1). Чтобы опред елить длительность одного периода помехи, нужно этот код разделить в соответствукнцее число раз. Для этого отбрасьшают соответствующее число разрядов третьего делителя 27 частоты. Формирование импульсов, следующих с периодом, равным измеренному периоду помехи, может производиться так. 91 Код с выходов третьего 27 и четвертого 31 делителей частоты подает на блок 29 сравнения кодов, на выходе которого появляется импульс при равенстве, обоих кодов. Этот импульс через формирователь 30 поступает, на установку четвертого делите ля 31 частоты в 0. Четвертый делитель 31 частоты подсчитывает приходящие на его вход импульсы До равен ства кодов с третьим делителем 27 частоты и т.д.т.е. период следовани выходных импульсов формирователя 18 однозначно связан с кодом на выходе третьего делителя 27 частоты ,т.е. с периодом помехи, (фиг. 2з). Для того, чтобы импульсы (фиг, 2з) не формировались во время измерения периода помехи, на вход блока 29 сравнения кодов подается запрет с в хода D -триггера 23 (через инверто 28) , Взаимное временное положение фазы помехи и генерируемой последовательности импульсов может быть разлцчным, так как это зависит от того какое число было записано . в четвертом делителе 31 частоты в момент поступления разрешакяцего им,пульса на блок 29 сравнения кодов (хотя период ях одинаков). Поэтому приходится прибегать к квадратурноь1у анализу синхронности помех. Синхронный накопитель 11 может быть выполнен по разным алгоритмам, например lz, ; , где12-, I - модуль накопления результатов стробирования сигнала и помех; то же, для стробирования реализации, сдвинутой на 1/4 периода в.ч. заполнения порог. Таким образом, синхронный накопитель 11 может представлять собой два звена из последовательно соединенных временного дискриминатора 33 и управ ляемого интегратора 34, На управлякицие входы временных дискриьшнаторов 33 подаются импульсы с выхода формирователя 18 через третий элемент И 3 на время прихода которых временные дискриминаторы 33 открываются. На сигнальный одного из них приходитреализация непосредственно с выхода одного из режекторных филь9тров 1, а на сигнальный вход второго через фазовращатель на , Если синхронная помеха отсутствует, то фаза атмосферной помехи между принимаемыми радиоимпульсами случайна и на выводах управляемых интеграторов 34 накопления не превьшает пороговой величины. В присутствии же сосредоточенной по спектру помехи на выходе хотя бы одного из управляемых интеграторов 34 накопление превьшает заданный порог. Если стробирующие импульсы на одном из временных дискриминаторов 33 сов падут во времени с точкой перехода фазы помехи через О, то во втором канале они стробируют вершину полуволны помехи. Время анализа фиксировано и определяется коэффициентом деления пятого делителя 38 частоты, который формирует импульс установки после прохождения заданного числа стробирующих импульсов. Установочный импульс сбрасывает в О первый триггер 36, который запрещает дальнейшее прохождение стробирующих импульсов через третий элемент И 37. В момент перехода к следующему режекторному фильтру задающий генератор 15 вырабатывает импульс, замыкающий ключи 35 (для обнуления управляе№1Х интеграторов 34), одновременно сбрасывается первый R5 -триггер 36 и обнуляется пятый делитель 38 частоты. Таким образом синхронный накопитель 11 вновь подготовлен к следукнцему циклу анализа. После завершения очередного процесса измерения периода помехи импульс на выходе D -триггера 23 пропадает и появляются импульсы на выходе форьшрователя 18. Процесс повторяется. Информация с управляемых интеграторов 34 поступает на дешифратор 39 порога, который срабатывает при поступлении на его вход порогового уровня и взводит второй RS-триггер 40. ВыхоДной уровень второго Р5-триггера 40 через второй коммутатор 13 поступает на вход соответствующего блока to, который может представлять собой 2 -триггера (информация поступает на его D-вход). На его счетный вход поступает импульс с выхода пятого делителя 38, вырабатываемый в мо- с мент окончания анализа. По фронту этого импульса и срабатывает блок 10,

1 10954192

запоминая информацию, существующую Положительный эффект при этом

в этот момент.заключается в том, что благодаря

Таким образом, в предложенном уст-схеме автоматического отключения

ройстве по сравнению с прототипомрежекторных фильтров 1 удаетпри уменьшении уровня помех режек- 5ся избежать неоправданных исторные фильтры 1 автоматически отклю- .кажений огибающей полезного сигчаются.