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

тель, выход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ, сигнальные входы первого и второго синхронных детекторов являются входом индикатора синхронности помехи с полезным 1 34 сигналом, а опорные входы соединены с вторым и третьим выходами генератора импульсов соответственно, установленные входы первого и второго накопителей соединены с выходом счетчика.

1. УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПСМЕХ, содержащее фазовый детектор, первый ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрирунлдий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель-ограничитель и первый перемножитель, соединенные последовательно первый вычитатель, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехозащищенности при воздействии узкополосных помех синхронных с полезным радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным положением, в него введены управляемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора, а выход - с другим входом первого вьгчитателя, индикатор синхронности помехи с полезным сигналом, вход ко .)lif торого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя, а выход -. с управляющими входами первого и второго ключей, второй перестраиваемьй по частоте генератор, вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрирующего фильтра, а выход - с входом первого ключа, соединенные последовательно управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого ключа, а управлякщий вход - с выходом первого интегратора, второй перемножитель, другой вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, соединенного также с.входом фазового детектора, второй вычитасл тель, другой вход которого соединен с с выходом первого перемножителя, и второй интегратор, выход которого 2 соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход второго ключа соединен с выходом второго вычитателя, выход фазового детектора соединен с входом пропорциональноинтегрирующего фильтра, а другой вход - с выходом первого перестраи:о ваемого по частоте генератора. 2. Устройство по п. 1, отли4 чающееся тем, что индикатор синхронности помехи с полезным сигналом содержит генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, соединенные последовательно первый синхронный детектор, первый накопитель и элемент ИЛИ, выход которого является выходом индикатора синхронности помехи с полезным сигналом, соединенные последовательно второй синхронный детектор и второй накопи

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радионавигационных приемо-индикаторах импульсно-фазовой радионавигационной системы (ИФРНС) типа Лоран-С.

Известно устройство подавления узкополосных помех, содержащее диапазойный генератор с системой синхронизации частоты и фазы его колебаний с частотой и фазой помехи, блок сложения полезного сигнала и помехи с напряжением указанного выше генератора и блок автоматического регулирования амплитуда, подводимого к блоку сложения напряжения генератора в соответствии с амплитудой помехи. Подавление помехи достигается компенсацией eie равным по величине и противоположным по фазе напряжением генератора IB блоке сложения l.

При работе данного устройства временное положение полезного импульсного сигнала предполагается не.известным, а подстройка генератора под частоту и фазу помехи и подстройка амплитуды компенсирующего напряжения под амплитуду помехи производятся непрерьшно, т.е. и во время действия полезного импульсного сигнала.

Несущие частоты уэкополосных помех, как правило, весьма стабильны, и система синхронизации частоты и фазы генератора с ча9тотой и фазой помехи обеспечивает достаточно высокую устойчивость частоты и фазы компенсирующего сигнала к воздействию полезных импульсов. Поэтому влияние последних на процесс подавления помехи выражаетсй в па1 азитной модуляции амплитуды компенсирующего сигнала, что является причиной появления неподавленного остатка помехи.

Частота и фаза компенсирующего сигнала равна частоте и фазе подавляемой помехи. Отсюда следует, что неподавленный остаток помехи, неизбежно возникающий из-за паразитной модуляции амплитудь компенсирующего сигнала импульсами полезного сигнала, опасен, когда подавляемая помеха синхронна с сигналом.

Таким образом, недостаток указанного устройства заключается в неудовлетворительном подавлении синхронной с полезным сигналом помехи во время действия импульсов полезного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство подавления узкополосных помех, содержащее фазовь детектор, первь1й ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрирующий фильтр первый перестраиваёмь1й по частоте генератор, первый усилитель, соеди; нённые последовательно первый вычитатель, вход и выход которого является соответственно входом и выходом устройства,- и второй усилительограничитель, выход которого соединёи с другим входом первого перемножителя. Выход первого усилителяограничителя соединен с первым входом фазового детектора. Между входом устройства и вторым входом фазового детектора включен третий усилитель-ограничитель 2 .

Однако для работы данного устройства необходимо знать время поступления полезного сигйатта, что в ряде случаев неосуществимо при отсутствииинформации о времени поступления полезного сигнала. Данное устройство как и устройство-аналог, обладает недостаточной помехозащищенностью. особенно к синхронным с полезными радиоимпульсами узкополосным помеха Цель изобретения - повышение помехозащищенности при воздействии узкополосных помех, синхронных с по лезным радиоимпульсным сигналом с н известным временным положениемi Поставленная цель достигается те что в устройстве подавления узкополосных помех, содержащем фазовый , детектор, первый , соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последо вательно пропорционально-интегрирую щий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель-ограничитель и первый перемножитель, соединенные последовательно первый вычитатель, вход и выход кот рого являются соответственно входом и вькодом устройства, и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, введены управляемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора, а выход - с другим входом первого вычитатеЛя, индикатор синхронности помехи с полезным сигналом, вход которого соед нен с выходом первого усилителя-огр ничителя , а выход - с управляющими входами первого и второго ключей, второй перестраиваемый по частоте генератор, вход которого соедийен с выходом пропорционально-интегрирующего фильтра, а выход - с входом первого ключа, соединенные последовательно управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом . первого ключа, а управляющий вход с выходом первого интегратора, второй перемножитель, другой вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, соединенно го также с входом фазового детектора, второй вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход второго ключа соединен с выходом второго вычитателя, выход фазового детектора соединен с входом пропорционально-интегрирующего фильтра, а другой вход - с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора. Индикатор синхронности помехи с полезным сигналом содержит генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, соединенные последовательно первый синхронный детектор, первый накопитель и элемент ИЛИ, выход которого является выходом индикатора синхронности помехи с полезНЬ1М сигналом, соединенные последовательно второй синхронный детектор и второй накопитель, выход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ, сигнальные входы первого и второго синхронных детекторов являются входом индикатора синхронности помехи с полезным сигналом, а опорные входы соединены с вторым и третьим выходами генератора импульсов соответственно, установленные входы первого и второго накопителей соединены с выходом счетчика. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства подавления узкополосных помех; на фиг. 2 - частотные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 (а - м) - то же, временные диаграммы; на фиг. 4 - структурная схема индикатора синх онности помехи с полезным сигналом. Устройство подавления узкополосных помех (фиг. 1) содержит первый перестраиваемый по частоте генератор 1, второй перестраиваемый по частоте генератор 2, управляемый аттенюатор 3, первый вычитатель 4, второй вычитатель 5, второй усилительограничитель 6, первый усилительограничитель 7, пропорциональноинтегрирующий фильтр 8, фазовый детектор 9, первый перемножитель 10, второй перемножитель 11,индикатор 12 синхронности помехи с полезным сигналом, yпpaвляe в й фазовращатель 13, второй интегратор 1А, первый интегратор 15, второй ключ 16 и первый ключ 17. ,.. Индикатор 12 синхронности помехи с полезным сигналом (фиг. 4) содержит генератор 18 импульсов, счетчик 19, элемент ИЛИ 20, первый синхройный детектор 21, первый накопитель 22, второй накопитель 23 и второй синхронный детектор 24. Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии, когда сигнал и помеха отсутствуют, частота первого перестраиваемого по частоте генератора 1 произвольна, а частота второго перестраиваемого по частоте генератора 2 ig расположена на оси частот по отношению к частоте первог перестраиваемого по частоте генератора 1,как показано на фиг. 2, где ijj частота Полезного сигнала. Если выходное напряжение второго интегратора 14 в момент включения устройст ва отлично от нуля, то по истечении некоторого времени оно устанавливает ся нулевым.Следовательно, в исходном состоянии оновной компенсирующий сигнал (фиг. 3S), действукяций на выходе управляемого аттенюатора 3 равен нулю. На выходе второго усилителя-ограничителя 6 (фиг. 3) действуют ограниченные входные шумы или ограниченные собственные шумы второго усилителя-ограничителя 6, а .поэтому выходные сигналы фазового детектора 9, первого 10 (фиг. Зе) и второго 11 перемножителей и второго вычитателя 5 являются случайными с нулевыми постоянными составляющими. Первый 17 и второй 16 ключи в исходном состоянии разомкнуты, поэт му меандр с выхода второго перестра ваемого по частоте генератора 2 в фазовую петлю не вводится, фазовая петля разомкнута и на вход первого интегратора 15 напряжение не поступает и его выходное напряжение равно нулю. Следовательно, в исходном состоянии частоты первого 1 и второго 2 перестраиваемых по частот генераторов флюктуируют около своих средних значений, дополнительный компенс1фующий сигнал является случайным и не содержит регулярной составляющей. Поэтому выходное напряжение второго интегратора 14 в исходном состоянии содержит только флюктуационную составляющую, однако с ее влиянием на величину основного компенсирующего сигнала можно не считаться, поскольку полоса пропускания петли подстройки амплитуды достаточно узка. При построении предложенного устройства предполагаются известными .все параметры импульсного сигнала, кроме временного положения, фор мы огибакщей и амплитуд радиоимпульсов. Например, о сигналах ИФРНС Лрран-С известно следующее: лесущая частота (100-кГц), Форма огибающей радиоимпульсов, количество радиоимпульсов в. пакете (8 или 9), закон кодирования начальной фазы радиоимпульсов в пакете для нечетных и четных Периодов сигнала, период следования радиоимпульсов в пакете (1 мс) и период следования пакетов, который является периодом сигнала ИФРНС. Синхронные узкополосные помехи имеют период, кратный периоду сигнала. Например, если последний равен 0,1 с, то частоты ciyixpoHHbix помех отличаются на 10 Гц и Кратны величине 10 Гц. Фазовое кодирование радиоимпульсов ослабляет вредное влияние синхронных помех, но tfe избавляет полностью. Знание перечисленньгх пара14етров сигнала, кроме формы огибающей радиоимпульса, необходимо для определения синхронности подавляемой помехи полезному импульсному сигналу. Предположим, в момент времени на входе устройства появилась гармоническая помеха (фиг. За). Частота и фаза первого перестраиваемого по частоте генератора 1 начинают подстраиваться под частоту и фазу появившейся помехи. Вначале (фиг. 3t) частота первого перестраиваемого по частоте генератора 1 отличается от частоты помехи. После того, как фазовая ошибка между помехой и колебаниями первого перестраиваемого по частоте генератора 1 стает достаточно малой, появляется постоянная поставляющая в сигнале ошибки и начинается увеличение выходного сигнала второго интегратора 14 (фиг. 3м) -jt амплитуды основного компенсирующего сигнала. Пр оцесс подстройки основного компенсирзгкнцего сиг нала под частоту, фазу и амплитуду помехи заканчивается в момент времени t. Начиная с t, частота и фаза первого перестраиваемого по частоте генератора t остаются практически неизменными. Через некоторое время в момент времени tg индикатор 13 вырабатьшает на своем выходе сигнал. Это озн,ачает, что подавляемая помеха синхрон на с полезным импульсным сигналом. Выходной сигнал индикатора 12 замыкает первый 17 и второй 16 ключи, и на выходе управляемого фазовращате711ля 13 появляется вспомогательный сиг нал, вырабатываемый вторым перестраи ваемым по частоте генератором 2 (,фиг. Зх), а на вход первого интегра тора 15 поступает сигнал с выхода второго вычитателя 5. Начиная с t,, когда на входе устройства появляется сигнальный радиоимпульс, формируется дополнительный компенсирующий сигнал (фиг. 3р. В рассматриваемом на фиг. 3 примере фаза вспомогательного сигнала такова, что фазы низкочастот ных составляющих сигналов ошибки и дополнительного компенёирующего совпадают, а поэтому сигнал на выходе второго вычитателя и сигналы на входах второго интегратора 14 (фиг. 3л) и первого интегратора 15 (фиг. 3ц) не содержит низкочастотной составляющей. При этом выходные сигналы первого 15 и второго 14 интегра торов остаются практически постоянными (фиг. 3м(сплошная кривая) и Зк Поскольку выходной сигнал первого интегратора 15 управляет фазой вспомогательного при помощи управляемого фазовращателя 13 сигнала, то следовательно, фаза последнего так же,как и фаза низкочастотной составлякнцей дополнительного компенсирующего сигнала, остается практически неизменной как во врейя действия, сигнального радиоимпульса, так ив промежутке между сигнальными радиоимпульсами (предполагаем, что через определенное время появляется следующий радиоимпульс). Незначительные же колебания выходного сигнала второго интегратора 14 (сплошная кривая на фиг. 3м) во время действия сигнального радиоимпульса означает прак тическое отсутствие модуляции амплитуды компенсирующего сигнала и сохранение подавления помехи по сущест ву таким же, как и до появления радиоимпульса. Иначе можно сказать, что во время действия сигнального радиоимпульса отклик на выходе управ ляемого аттенюатора 3 не появляется и не вызьгаает искажений радиоимпульса (фиг. ЗЬ). Если в момент появления следующего радиоимпульса фазовые соотношения между помехой,радиоимпульсом и вспомог тельным сигналом те же,что и нафиг.3,т

очевидно,что временные диаграммы для промежутка времени,занимаемого следующим радиоимпульсом, повторяются.

подстраивать фазу вспомогательного сигнала в течение каждого радиоимпульса. 4 Теперь предположим, что начальная фаза следующего радиоимпульса отличается на 7Г от начальной фазы предыдущего, а фазы помехи и вспомогательного сигнала в момент появления следующего радиоимпульса - те же, что и в момент появления предьщущего. В птом случае временные диаграммы Зо, ЗВ, 3, Зе, 3, ЗЬ, 31(Г, 3л и 3 М изменяются соответствующим образом, но важно то, что только фаза переменных составляющих в выходных напряжениях первого 15 и второго 14 интеграторов изменяются на противоположную, а их амплитуды остаются неизменными. Отметим, что не при всех частотах синхронных помех помеха имеет одну и ту же фазу в моменты появления соседних сигнальных радиоимпульсов. Например , в случае ИФРНС Лоран-С, где в пакете импульсы следуют с частотой 1 кГц, а пакеты с частотой 10 Гц указанное условие может вьтйлняться .только для синхронных помех, частоты которых отличаются на 1 кГц и кратны величине 1 кГц. Рассмотрим работы предлагаемого устройства в случаях, когда частоты синхронных помех не кратны 1 кГц, но, очевидно, остаются кратными 10 Гц. Последнее условие отличает синхронные помехи от остальных, асинхронных, фазы которьк в моменты появления сигнальных радиоимпульсов принимают случайные значения. Когда частоты помех не кратны 1 кГц, в моменты появления радиоимпульсов , принадлежащих одному пакету, помеха имеет в общем случае разные фазы. Если же сравнивать фазы помехи в момент появления радиоимпульсов, расположенных в разных пакетах, то синхронная помеха имеет одну и ту же фазу в моменты появления радиоимпульсов с одним порядковым номером. Чем больше частота синхронной помехи отличается от частоты, кратной 1 кГц, тем.в меньшей степени узкополосная фазовая петля подстраивает фазу вспомогательного сигнала. Если же соотношение сигнал/шум достаточно велико, то целесообразно расширить полосу пропускания фазовой петли, чтобы она в большей степени успевала Следовательно, увеличение подавле ния синхронной с полезным сигналом помехи во время действия импульсов полезного сигнала с неизвестным временным положением имеет место при любых частотах синхронных помех. На вход индикАтбра 12 с выхода .первого усилителя-ограничителя 7 подается меандр, синфазный подавляемой помехе. Генератор 18 вырабатьтает на первом и втором выходах две сдвинутые относительно друг друга на чет верть периода высокочастотного заполнения сигнальных радиоимпульсов, опорные импульсные последовательноети, представляклцие собой кодовые копии сигнала ИФРНС. В кодовой копий положительная единица соответствует начальной фазе О радиоимпульса й копии сигнала ИФРНС, а отрицательная единица - начальной фазе 180. Обе опорные последовательности Поступают соответственно на входы первого 21 и второго 24синхронных детекторов каждьй из которых формирует на своем выходе положительные или отриДательные единицы в зависимости от того, одинаковые или разные полярности име ют входной меандр и импульсы опорных последовательностей. Положительные либо отрицательные единиць с выходов первого 21 и второго 24 синхронных детекторов поступают на первый 22 и второй 23 накопители, выполненные, например, в виде накапливающих сумматоров, и там накапливаются. Резуль татом накопления является либо положительное, либо отрицательное число, представленное в виде цифрового кода Время накопления задается емкостью счетчика 19, на вход которого с генератора 18 поступает импульсная последовательность с периодом равным, например, периоду сигнала ИФРНС Решение о синхронности подавляемой помехи импульсному сигналу принимается по переполнению хотя бы одного из первого 22 или второго 23 накопителей. При зтом на выходе злемента ИЛИ 20 появляется сигнал, соответствунщий положительной единице. Есхш подавляемая помеха синхронна полезному сигналу, т.е. ее частота кратна частоте кодовых копий полезного сигнала, постзшающих в ви де импульсных последовательностей с выхода генератора 18 на первый 21 и второй 24 синхронные детекторы, то в моменты появления импульсов, отстоящих на период сигнала, помеха имеет повторяющиеся фазы. Поэтому единицы, появляющиеся на выходах первого 21 и второго 24 синхронных детекторов, имеют постоянно повторяющиеся знаки. Отметим, что модули чисел, .накапливающихся в первом 22 и.втором 23 накопителях за время пакета копии сигнала, зависят от кода пакета. Если в последнем число положительньрс и отрицательных единиц одинаково (как это место, например, для копий четного периода сигнала серии йедущей станции и нечетного периода сигнала едомой станции ИФРНС Лоран-С), то результат накопления равен нулю. Однако за счет разного количества положительных и отрицательных единиц кода в остальных пакетах копии сигнала, модули чисел в первом 22 и втором 23 накопителях увеличиваются. За время накопления, определяемое объемом счетчика 19, происходит переполнение первого 22 и второго 23 накопителей, и на их выходах появляются напряжения, соответствующие логической +1, которые сигнализируют о синхронности помех. В элементе ИЛИ 20 происходит логическое сложение выходных напряжений первого 22 и второго 23 накопителей. По истечении времени накопления счётчик 19 производит обнуление rtepBoro 22 и второго 23 накопителей, и цикл анализа повторяется. Если подавля емая помеха асинхронна, то она не имеет повторяющиеся фазы в моменты появления импульсов последовательностей, вырабатываемых в генераторе 18. Вследствие этого модули чисел, накопленных в первом 22 и втором 23 накопителях, оказываются меньше, чем в случае синхронной помехи, а переполнения пер- . вого 22 и второго 23 накопителей не происходит. На выходе элемента ИЛИ 20 сохраняются напряжения, соответствуняцие логическому (, что сигнализирует о TQM, что помеха является асинхронной. Промежуточное положение мезкду синхронными и асинхронными помехами занимают квазисинхронные помехи, которые в зависимости от времени накопления могут восприниматься как синхронные и как асинхронные.

Таким образом, предложенное устройство позволяет определить является ли подавляемая помеха синхронной с полезным импульсным сигналом или нет и обеспечивает повышение

fb fc fn

помехозащищенности при воздействии узкополосных помех, синхронных с полезнь1м радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным положением. Фиг.г