Устройство компенсации помех Советский патент 1987 года по МПК H04B1/12 

Изобретение оть осится к радиотехнике и может быть использовано для борьбы с радиопомехами в радиорелейных и спутниковых системах связи с угловой модуляцией в сложных условиях приема, когда прием информации осуществляется по двум независимым каналам приема, в каждом из которых помимо полезного сигнала действует переходная радиопомеха от другого канала.

Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/помеха на выходе устройства при приеме сигнала и помехи с частотной модуляцией.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства компенсации помех.

Устройство компенсации помех содерж.ит вычитатель 1, первый 2 и второй 3 каналы фазирования сигналов, первые перемножители 4, фазовращатель 5 на 90°, узкополосные полосовые фильтры 6, сумматор 7, усилитель 8, выполненный с регулируемым коэффициентом передачи, первый 9 и второй 10 элементы с квадратичной амплитудной характеристикой, первый 11 и второй 12 фильтры верхних частот, третий перемножитель 13, регулятор 14 автоматической регулировки усиления, четвертые перемножители 15, вторые перемножители 16, фильтры 17 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, действующие на первом и втором входах устройства, могут быть записаны в виде

W,(t) )+ KiS2(t)

.d);(1)

W2(t) Re ) K2S,(t) }

ReV2(t),

В (1) S,(t) ,-(t), где a,- (t) -- закон изменения фазы i-го сигнала (i I, 2) обусловленный полезны.м сообщением, содержащимся в i-M ЧМ-сигнале; ш„ 2nfo - центральная частота спектра принимаемых ЧМ-сигналов; К/ - отношение амплитуд полезного и метающего сигналов на i-м входе устройства; ф, - фаза i-ro сигнала на втором входе устройства. Знаки Rc(x) и Im(x) означают соответственно действительную и мнимую части комплексного числа х. Если обозначить через VH и Vi напряжения, действующие на выходах фильтров 17, то с учетом преобразования сигнала W2(t) в фазовращателе 5 их можно определить из уравнения

V,, V«+jV 1 V,vf К, +

+ S,S2e- +KiK2ST 52еЛ

(2)

Здесь и далее V VR- jVi, если V VR-(- jVi Напряжение, действующее на

выходе первого элемента 9, может быть представлено в виде

VA, (l+Kf)+2KiReS sr.

Напряжение VA, содержит постоянную и переменную составляющие. Переменная составляющая этого напряжения (второй член в VAI) проходит через первый фильтр 11, на выходе которого действует напряжение

VA, 2KiR«S ,Sl 2KiPR(t),

(3)

Используя обозначения Рк(|) + jPi(t) SiS2, выражение (2) можно записать в виде

VR+jV, Kie- -f + (l+KiK2)X

X(PR(t) СОЗф2+Т(1)с1Пф2) +j(l-KlK2)X

20 X (-PR(t)sinф2+P (t)cosф2).

(4)

Из (4) видно, что коэффициенты при Рк(1) пропорциональны С05ф2 и 31пф2, т.е. в напряжениях VR и Vi содержится информация о разности фаз между вторым ЧМ-сиг- налом, действующим на втором входе устройства, и переходной помехой, обусловленной этим же сигналом на первом входе устройства.

Если выделить эту информацию, то ее можно использовать для осуществления подстройки фазы и амплитуды сигнала, вводимого по второму входу вычитателя 1, так, чтобы компенсировать мещающий сигнал, действующий на первом входе устройства. Для выделения из напряжений VR и Vi сосТаВЛЯЮЩИХ, пропорциональных С05ф2 и з{Пф2,

умножаем их в четвертых перемножителях 15 на VAI и выделяем с помощью узкополосного полосового фильтра 6 постоянную составляющую полученного напряжения.

5,5 PR(t)+jP3(t) cosAa-fjsinAa

(да ai(t)-a2(t)).

Тогда, учитывая (3) и (4), а также то, .что постоянная составляющая выражений PR(t), P,(t) и PR(t), Pi(t) равна нулю, а для P(t) постоянная составляющая равна 1/2 находим, что на входах первых перемножителей 4 напряжения равны VR и V , где jVt 0,5Ki exp(-ji,2) +

+ KiK2exp аф2).(5) .

С помощью (5) можно записать следующее уравнение для напряжения, действующего на выходе сумматора 7

55

Wo(t) RcVo(t): RcV2(t)V 0,5Ki {82(1+ KiK2e 2 PO +

+ K2S, (e A +KiK2e )},

(6)

где Аф ф|-ф2;, ф,, ф1+ ф2.

Сравнение (6) и (1) показывает, что фазы у сигналов 82(t) на первом входе устройства и выходе сумматора 7 практически одинаковы, так как KiK,2« 1- Однако уровни этих сигналов отличаются почти в два раза. Для выравнивания этих уровней необходимо применение цепи АРУ.

Рассмотрим работу этой цепи. Обозначим через К коэффициент усиления регулируемого усилителя 8. Этот коэффициент пропорционален постоянной составляющей Vo напряжения, действующего на выходе третьего перемножителя 13, т.е. К MVo, где М - коэффициент усиления регулятора 14, который содержит усилитель с коэффициентом усиления М и узкополосный фильтр (не показаны), осуществляющий выделение постоянной составляющей из поступающего на вход регулятора 14 сигнала.

Учитывая прохождение сигнала Wo(t) через регулируемый усилитель 8, можно записать выражение для сигнала на выходе устройства;

WB(t) Wl(t)- KWo(t) ReVB(t) ,(T)-KVo(t) ,(t) X

X l-0,5KiK2Z,K +KiS2(t)l-0,5Kx X(l+KiK2Z2)K(7)

где Z| ехр(Аф)+К1К2ехр(ф.,); Z2 exp ((fi).

Для формирования Vo - управляющего напряжения АРУ в третьем перемножителе Ij3 перемножаются переменные напряжения VA, и VAL, выделенные на выхода х первого и, второго фильтров 11 и 12. Напряжение VAI дается формулой (3). На выходе второго элемента 10 напряжение равно VA2 1 VB (t) I . Переменная составляющая этого напряжения, выделяемая на выходе второго фильтра 12, может быть записана в виде

Ул. 2K:RcpS S2,(8)

где р (l-0,5KiK2ZiK) 1-0,5КХ

X (l+KiK2Z2) jpi.

Используя (3) и (8) и учитывая, что постоянная составляющая от произведения PR(t)oP(t) равна нулю, а от PR(t) равна 0,5. Находим

Vo У,мУл2 2KtpR 2Kn(l 05KiK2KZ,R)x ,5K(l-f KiK2Z2R) -

-0,25 CilC2ZiTZ2iK }.

(9)

Здесь черта сверху означает постоянную составляющую произведения VAI VAJ, Ис- пользуя (9) и учитывая, что К MVo, можно записать следующее уравнение для определения К.

К ,M{(l-0,5KiK2Z,R) {1- 0,5КХ

10

« ,ri

X 0-KiK2Z2R) -0,25KrK2ZuZ2iK }. (10

Решая это уравнение для случая, когда в цепи обратной связи АРУ коэффициент усиления достаточно велик () и 15 KiK2« 1, находим

К

1+ KiK2Zm

(11)

20

Подставив найденное значение К из (11) в (7), определяем напряжения V(t) на выходе устройства, которое равно

WB(t) ,l-KlK2Z,/(l+ KlK2Z.R) + + KlS2 (t) -K,K2Z21/(l+KlK2Z2«)}

2 R.Si(t)-Ki(KiK2Z2i)S2(t) . (12)

Приближенное равенство в (12) справедливо при условии, что KiK2-« 1, которое на практике всегда выполняется. В (12)

30 I Zzi I I Zj I .1- Сравнивая выражения (1) и (12) для Wt(t) и W0(t), определяющие сигналы, действующие на первом входе и на выходе компенсатора, видно, что, если на его входе отношение мощностей полезного и мешающего сигналов равно r|i

35 -lOtgKr дБ, то на выходе оно возрастает и становится равным I-JB -lDfg(K iK2) дБ. Таким образом, компенсатор улучшает отношение сигнал/помеха на

4 Т1 Ч - 10 IgKlKI дБ.

40

Формула изобретения

Устройство компенсации помех, содержащее вычитатель, первый вход и выход которого являются соответственно первым входом и выходом устройства, фазовра- щатель на 90°, вход которого является вторым входом устройства, соединенные последовательно сумматор и усилитель, выход которого соединен с вторым входом вычита- теля, первый и второй каналы фазироваг, ния сигналов, каждый из которых содержит первый перемножитель, выход которого соединен с соответствующим входом сумматора, а первый вход является входом соответствующего канала фазирования сигналов, и соединенные последовательно вто5 рой перемножитель, первый вход которого соединен с входом соответствующего канала фазирования сигналов, и фильтр нижних частот, вход первого канала фазирования

сигналов соединен с вторым входом устройства, а вход второго канала фазирования сигналов соединен с выходом фазовращателя на 90°, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/помеха, на выходе устройства при приеме сигнала и поме- хи с частотной модуляцией, в него введены соединенные последовательно первый элемент с квадратичной амплитудной характеристикой, в),од кбторого соединен с первым входом ус гройствй, первый фильтр верхних частот, третий перемножитель и регулятор автоматической, регулировки усиления, выход которого -соединен с управляющим входом усилителя, выполненного с регулируемым коэффициентом передачи, соединенные

последовательно второй элемент с квадраРедактор И. Шулла Заказ 2532/56

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

тичнои амплитудной характеристикой, вход которого соединен с выходом устройства, и второй фильтр верхних частот, выход которого соединен с другим входом третьего перемножителя, в каждый канал фазирования сигналов введены соединенные последовательно четвертый перемножитель, первый вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот того же канала фазирования сигналов, а второй вход - соединен с выходом первого фильтра верхних частот, и узкополосный полосовой фильтр, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя того же канала фазирования сигналов, вторые входы вторых перемножителей соединены с первым входом устройства.

Составитель Н. Мельников

Техред И. ВересКорректор А. Обручар

Тираж 638Подписное

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/помеха на выходе устройства при приеме сигнала и помехи с частотной модуляцией. Устройство содержит вычита- тель 1, каналы 2 и 3 фазирования сигналов, переможители 4, 13, 15 и 16, фазовращатель 5 на 90°, узкополосные полосовые фильтры 6, сумматор 7, усилитель 8 с регулируемым коэффициентом передачи, элементы 9 и 10 с квадратичной амплитудной характеристикой, фильтры 11 и 12 верхних частот, регулятор 14 автоматической регулировки усиления и фильтры 17 нижних частот. В напряжениях, действующих на выходах фильтров 17, содержится информация о разности фаз между вторым ЧМ-сигна- лом, действующим на втором входе устройства, и переходной помехой, обусловленной этим же сигналом на первом входе устройства. В устройстве выделяется эта информация и используется для осуществления подстройки фазы и амплитуды сигнала, вводимого по второму входу вычита- теля 1, так, чтобы компенсировать меща- ющий сигнал, действующий на первом входе устройства. Цель достигается введением фильтров 6, 11 и 12, элементов 9 и 10, перемножителей 13 и 15 и регулятора 14. 1 ил. (О СП Вход 1 8м32 I . 11 Вымд Т, П СО Х) ю СХ) О5 9