Устройство подавления радиоимпульсных помех Советский патент 1989 года по МПК H04B1/10 

D ГО

к bi

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при приеме сигналов в условиях наличия радиоимпульсных помех.

Цель изобретения - уменьшение на вькоде устройства уровня хаотических радиоимпульсных помех произвольной длительности и мощностью, превышающей мощность полезного сигнала без увеличения искажения полезного сигнала и без снижения его уровня.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства подавления радиоимпульсных помех; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства подавления радиоимпульсных помех.

Устройство подавления радиоимпульсных помех содержит трехотводный элемент 1 задержки, детектор 2 огибающей, ограничитель 3, вьгчитатель 4, ключ 5, элемент 6 памяти, фильтр 7 верхних частот, балансный модулятор 8, крммутатор 9, блок 10 управления коммутатором, выполненный в виде порогового обнаружителя с управляемым уровнем порога, блок 11 оценки амплитуды радиоимпульсной помехи, блок 12 формирования порогового уровня, пороговый обнаружитель 13 с постоянным уровнем порога и формирователь 14 импульса.

Устройство подавления радиоимпуль ных помех работает следующим образом

На вход устройства поступает а д- дитивная смесь полезного сигнала, мощной импульсной помехи и некоррелированного шума. Полезный сигнал представляет собой радиоимпульс длительностью TS с внутриимпульсной модуляцией по частоте или фазе и амплитудой А. Помеха с амплитудой А и длительностью Т представляет собой либо радиоимпульс с постоянной несущей частотой, либо радиоимпульс с внутриимпульсной модуляцией по частоте или фазе, некоррелированный с полезным сигналом. Параметры сигнала и помехи - задержка во времени, амплитуда (мощность), начальная фаза - полагаются случайными, априорно неизвестными величинами. Предполагается, что мощность полезного сигнала и некоррелированного шума значительно меньше мощности помехи,

Входной процесс поступает на вход трехотводного элемента 1, с помощью которого формируется три задержанных

5

0

5

0

5

0

5

0

5

во времени колебания. Эпюры огибающих входного процесса с первого и третьего отводов трехотводного элемента 1 задержки представлены на фиг. 2 (эпюры а , в, и соответственно).для случая, когда сигнал и помеха перекрываются во времени и Т : Т. На отрезках времени, где сигнал и помеха перекрь ваются во времени, возникают биения, что отмечено штриховкой на указанных эпюрах. Для упрощения эпюр и наглядности на фиг. 2 не показаны некоррелированные шумы, так как их наличие не сказывается на принципе действия устройства. Входной процесс поступает на пороговьй обнаружитель 13, на выходе которого вырабатывается импульс обнаружения, по заднему фронту которого в формирователе 14 вырабатьшается импульс длительностью Тф, управляющий элементом 6 памяти. Порог обнаружения Up порогового обнаружителя 13 выбирается из условия получения заданной малой вероятности его ложного срабатывания при отсутствии мощной помехи на входе. Колебание с первого отвода трехотводного элемента 1 задержки, задержанное относительно входного на время i, поступает на блок 11, в котором вырабатывается напряжение оценки априорно неизвестной амплитуды помехи. Напряжение оценки А „ показано на фиг,2г. При действии импульсной помехи имеется погрешность оценки лАп 1 Аи, которая содержит регулярную (детерминированную) составляю1цую, обусловленную инерционностью интегрирующего фильтра, входящего в состав блока 11, и случайную, вызванную действием некоррелированного шума и полезного сигнала. Регулярная составляющая погрешности быстро спадает с течением времени и оказывается пренебрежимо малой при с (3-4) L , где Т - постоянная времени интегрирующего фильтра в бг(Ьке 1 1 . Постоянная времени 1 выбирается из условия получения малой случайной погрешности оценки амплитуды при заданной мощности некоррелированного шума и действующего полезного сигнала. Применительно к данному устройству это означает, что сГтносительное средне- квадратическое значение погрешности оценки амплитуды помехи должно быть в 3-5 раз меньше требуемого коэффициента ослабления помехи, что составляет величину порядка процента. Поэтому необходимое время анализа оценки амплитуды помехи оказывается существенно большим, чем время, необходимое для ее обнаружения. На отрезке времени от О до Т, управляющий импульс на входе элемента 6 памяти отсутствует. В этом режиме элемент 6 памяти пропускает напряжение оценки А „ (фиг. 2д) на входы ключа 5 и блока 12. Последний вырабатывает пороговое напряжение, равное наибольшему из двух величин 0,5 An и Up. Величина Ug определяет порог блока 10 отсутствии мощной помехи и выбирается исходя из тех же соображений, что и порог для порогового обнаружителя 13. Порог срабатывания 0,5-АИ, который устанавливается при действии мощной помехи позволяет получить одинаковые времена задержек включения и выключения блока 10, что необходимо для эффективного подавления помехи. Процесс oбнapyжeн fя по- мехи блоком 10 поясняется эпюрой на фиг. 2е, где представлено напряжение порога и, огибающая входного напряжения блока 10 (пунктир) и напряжени и ф на его интегрирующем фильтре. Пр вабранном алгоритме обнаружения помехи задержки включения 4 и выключения 4 равны одна другой и не зависят от априорно неизвестной амплитуд помехи

А. Мешакмцее действие шума и полезного сигнала, некоррелированных с помехой, приводят к тому, что задежки Д,и д будут случайными величинами, которые могут быть представлен в следующем виде:

/3 : + и

,-

ic

Р

где i ,2,

регулярная и флюктуа- ционная составляющие задержки сортветст- венно.

Сигнал обнаружеиия помехи с выход блока 10 (фиг. 2ж) замыкает ключ 5 и устанавливает коммутатор 9 в состояние, при котором напряжение с выхода балансного модулятора 8 проходит на вькод устройства, при этом компенсирующее напряжение с выхода элемента 6 памяти поступает через ключ 5 на вычитатель 4,

Ослабление мощной помехи осуществляется в подавителе, включающем детектор 2 огибающей, ограничитель 3, вычитатель 4, фильтр 7 верхних

частот и балансный модулятор 8. На выходе детектора 2 выделяетс я напряжение огибающей входного процесса (фиг. 2и). Это напряжение может быт представлено в следуюи;ем виде для случая воздействия мощной помехи: А . +

А,(с)

г

где А, о;,

г

t/ А сои ( - UJt,)t +

Jt- -

огибающая, центральная частота и мгновенная начальная фаза узкополосного колебания (индексы ц, , S относятся соответственно к помехе и сигналу) .

Компенсирующее напряжение, поступающее с выхода ключа 5 (фиг. 2з) может быть записано в виде

А/с) АЗ„„,

где А напряжение оценки амплитуды помехи с выхода элемента 6 памяти.

Напряжение на выходе вычитателя 4 равно

АЗ(С)

/ЗА

fs7.

где

A(jCoa

(w,j

s sA jgn погрешность

оценки амплитуды помехи.

Первое слагаемое этого соотношения является медленно изменяющимся процессом, который в основном не проходит через фильтр 7; второе слагаемое - для произвольных параметров сигнала и помехи - является высокочастотным процессом, которьй практически полностью проходит через фильтр 7 в случае, если его полоса режекции выбрана равной 0,03-0,06 ширины спектра полезного сигнала.,

Напряжение на выходе ограничителя 3 представляет собой радиочастотное колебание, мгновенная фаза которого при действии мощной помехи практически идентична мгновенной фазе. воздействующей помехи. В балансном Модуляторе 8 осуществляется перемножение 11апряжений с выходов блоков ограничителя 3 и фильтра 7 и образуется напряжение, в котором помеха сущестенно подавлена.

Рассмотрим процессы в устройстве по окончании действия мощной помехи. В момент времени T« вырабатывается управляющий импульс длительностью Тф с выхода формирователя 14, На этот отрезок времени в элементе

6 шмяти осуществляется запоминание значення оценки помехи, соответствующее моменту времени Т. Время задержки Т, выбирается несколько больше задержки включения формирователя 14 по отношению к заднему фронту помехи, действующей на входе. Задержка должна быть равной или несколько большей времени, необходимого для получения оценки амплитуды помехи с

заданно погрешностью

1

3

Задержка С

ч

выбирается равной 0, .,.За1p 7р

реализованы

держки I,, , t , t. .помощью трехотводного элемента 1 задержки, в котором с первого отвода сиимлется колебание с задержко Г , с второго - с задержкой Г, + t , с

, + Г,

третьего - с задержкой) Г, +

Длительность импульса формирсша- теля 14 выбирается так, чтобы к моменту окончания этого импульса переходные процессы в блоке 10 завершились (фиг. 2б,е). Поэтому

Т

, + 3f,

Напряжение на выходе предлагаемого устройства представлено на фиг. 2к с учетом действия шумов, еском- пенсированные остатки помехи состоят из двух коротких импульсов на фронтах помехи, близких по форме к прямоугольным, с амплитудами, практически равны п1 амплитуде воздействующей помехи АП и длительностями Л ,и ,. Кроме того, имеется составляющая помехи с затухающей огибающей с начальным значением амплитуды А и (кривая А на фиг, 2к), Для известного устройства затухающая составляющая нескомпенсированных остатков имеет начальное значение амплитуды А (кривая В на фиг, 2к) ,

Рассмотрим работу устройства в режиме отсутствия мощной помехи, В этом случае блок 11 устанавливает выходное напряжение U. Блок 10 не срабатывает, коммутатор 9 установлен В положение, при котором выход устройства подключается к третьему отводу трехотводного элемента 1, Таким образом, полезный сигнал проходит непосредственно на выход устройства без искажений. Постоянная задержка, вносимая трехотводным элементом 1 задержки, является погрешностью систематической и легко может быть учтена в системе обработки сигнала. Таким образом, полезный сигнал прохо- дит через данное устройство практи0

5

0

чески без искажений в любой рассмотренной сигнально-помеховой ситуации. Формула и 3 о б р е т е н и л

Устройство подавления радиоимпульс- ных помех, содержащее коммутатор, выход которого является выходом устройства, фильтр верхних частот, вы- читатель, детектор огибающей, ojрл- ничитель, вход которого С(1еди1 ен с входим детектора огибающей, баланс- ньй модулятор, входы которого нены с выходом фильтра верхних частот и входом ограничителя соответственно, блок управления коммутато1)ом, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, отличаю- щ е о с я тем, что, с целью yMGHbiiiC- 11ИЯ на выходе ycTpoi icTBa уровня хаотических радиоимпульсиых помех произвольной длительности и мощностью, преиьш1ающей мощность полезного сигнала без увеличения искажения полезного с,й1 нала и без снил;сния его уров- 5 ня, в него введены трехотводньм :-1ле- менг задержки, вход которого являет- си входом устройства, а третий отвод соединен с входом детектора огибающей и . нх.др коммутатора, ключ, управляюший вход которого соединен с выходом блока управления коммутатором, а выход - с первым входом вычитателя, соединег-шые последовательно бгюк оценки амплитуды радиоимпульсной помех, вход Ko i oporo соединен с первым отводом трихотводного элемента задержки, элемент памяти, выход которого соединен с сигнальным входом ллюча, и блок формирования порогового уровня, соединенные последовательно пороговьй обнаружитель с пос- тоян;: 11м уровнем порога, аход когоро- го соединен с входом устройства, и формирователь импульса, выход которого соединен с управляюи11 м входом элемента памяти, ваорой вход к-оммутато- ра соедине} с выxoдo i балансного модулятора, второй вход вычитателя соединен с выходом детектора огибающей, выход вычитателя соединен с входом фильтра верхних частот, блок управления коммутатором иыно;и1ен в виде порогового обнаружителя с управляемым уровнем порога, при этом его вход и вход управления уровнем порога соединены соответственно с вторым отводом трехотводного элемент а задержки и выходом блока формирования порогового уровня,

0

5

0

5

0

5

gjue.Z

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема сигналов при наличии радиоимпульсных помех (РИП). Цель изобретения - уменьшение на выходе устройства уровня хаотических РИП произвольной длительности и с мощностью, превышающей мощность полезного сигнала, без увеличения искажения полезного сигнала и без снижения его уровня. Поставленная цель достигается введением в устройство трехотводного элемента 1 задержки, ключа 5, элемента памяти 6, блока 11 оценки амплитуды РИП, блока 12 формирования порогового уровня, порогового обнаружителя 13 с постоянным уровнем порога, формирователя 14 импульса. Постоянная времени τ интегрирующего фильтра в блоке 11 выбирается из условия получения малой случайной погрешности оценки амплитуды при заданной мощности некоррелированного шума и действующего полезного сигнала. Порог срабатывания 0,5^.A*98N, который устанавливается при действии мощной помехи, позволяет получить одинаковые времена задержек включения и выключения блока 10 управления коммутатором, что необходимо для эффективного подавления помехи. 2 ил.