Устройство компенсации помех Советский патент 1989 года по МПК H04B1/10 

ZH

ю

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

Цель изобретения - увеличение отношения мощности частотно-модулированного полезного сигнала к мощности

превьш;ает уровень мешающего в обоих каналах приема); Lf; - фаза i-ro сигнала на втором

входе устройства.

Принцип компенсации помехи в основном канале приема состоит во введении с помощью вычитателя 1 в основной канал приема с определенным уровнем и фазой сигнала, принятого в дополнительном канале. Если выбрать комплекс- ньй коэффициент передачи цепи, с помощью которой осуществляется введение сигнала из дополнительного канала в

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение отношения мощности частотно-модулированного полезного сигнала к мощности частотно-модулированной помехи на выходе устройства при наличии полезного сигнала на обоих входах устройства. Устройство компенсации помех состоит из двух каналов приема, содержащих вычитатель 1, перемножитель 2, ограничители 3 и 9, смесители 4,6 и 8, опорный г-р 5, узкополосный усилитель 7, амплитудный детектор 10 и режекторный фильтр 11. Принцип компенсации помехи в основном канале приема состоит во введении в этот канал с помощью вычитателя 1 сигнала, который принят в дополнительном канале и имеет определенные уровень и фазу. На выходе вычитателя 1 помеха оказывается скомпенсированной, а уровень полезного сигнала измененным. При этом осуществляется адаптивная регулировка комплексного коэффициента передачи цепи, формирующей копию помехи, вводимой в основной канал приема. 1 ил.

частотно-модулированной помехи на вы- основной, равным W k,exp(jtf, ), то

ходе устройства при наличии полезного сигнала на обоих входах устройства.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства компенсации помех.

Устройство компенсации помех содержит вычитатель 1, перемножитель 2, второй ограничитель 3, первый смеситель 4, опорный генератор 5, второй смеситель 6, узкополосный усилитель 7, третий смеситель 8, первый ограничитель 9, амплитудный детектор 10 и ре- жекторный фильтр 11.

Устройство компенсации помех работает следующим образом.

Сигналы, действующие на первом и втором входах устройства, могут быть записаны следующим образом:

W,(t) Re ,(t) + k.SjCtijexp- (JCOot) ReV, (t) exp(jDpt);

20

25

30

W,(t) (t)e

)г

+ ,(t) ReV,(t). expCjiOjt), где S , (t) exp(ja;(t));

(I)

на выходе вычитателя 1

Wg(t) ,(t) - wV(t)exp(jcot)

Re l -k (j (q), -tf) ) S , (t)exp x

(J4t).(2)

Выражение (2) показывает, что на выходе вычитателя I помеха скомпенсированная, а уровень полезного сигнала изменен не более, чем в ().раз. Так как на практике ,l, то это изменение ухудшает отношение сигнал - шум на входе частотного демодулятора весьма незначительно (менее, чем 0,9 дБ).

Поскольку в процессе работы линии связи из-за замираний сигналов значения k| и (J; непрерывно изменяются, то коэффициент передачи w также должен 35 постоянно изменяться. Таким образом, упомянутая цепь должна быть адаптивной. Изменения k, и в реальных условиях весьма медленны (спектр процессов k Xt) и Lp; (t) имеет незначительную ширину ( 1-1 О Гц). Поэтому полоса фильтрации в адаптивной цепи должна также быть незначительной, В качестве критерия адаптации для систем связи с угловой модуляцией, в которых принимаются сигналы с постоянной амплитудой, целесообразно выбрать минимум паразитной амплитудной модуляции сигнала, полученного в результате введения сигнала из дополнительного канала в основной.

40

a(t) - закон изменения фазы i-го ЧМ-сигнала (i 1 , 2), обусловленный полезным сообщением, содержащимся в i-M ЧМ-сигнале;

д 27f - центральная частота спектра принимаемых ЧМ-сигна- лов;

k - отношение амплитуд основного и мешающего сигналов на i-M входе устройства (на практике характерны условия приема, когда k;«l (k ; 0,3) , т.е., когда уровень основного сигнала

основной, равным W k,exp(jtf, ), то

на выходе вычитателя 1

Wg(t) ,(t) - wV(t)exp(jcot)

Re l -k (j (q), -tf) ) S , (t)exp x

(J4t).(2)

Выражение (2) показывает, что на выходе вычитателя I помеха скомпенсированная, а уровень полезного сигнала изменен не более, чем в ().раз. Так как на практике ,l, то это изменение ухудшает отношение сигнал - шум на входе частотного демодулятора весьма незначительно (менее, чем 0,9 дБ).

Поскольку в процессе работы линии связи из-за замираний сигналов значения k| и (J; непрерывно изменяются, то коэффициент передачи w также должен постоянно изменяться. Таким образом, упомянутая цепь должна быть адаптивной. Изменения k, и в реальных условиях весьма медленны (спектр процессов k Xt) и Lp; (t) имеет незначительную ширину ( 1-1 О Гц). Поэтому полоса фильтрации в адаптивной цепи должна также быть незначительной, В качестве критерия адаптации для систем связи с угловой модуляцией, в которых принимаются сигналы с постоянной амплитудой, целесообразно выбрать минимум паразитной амплитудной модуляции сигнала, полученного в результате введения сигнала из дополнительного канала в основной.

Адаптивная регулировка комплексного коэффициента передачи цепи, формирующей копию помехи, вводимой в основной тракт приема, производится следующим образом..

Если обозначить

V;i(t) A;(t)(V;(t), где С. (t) ,(t),

т.е. представить напряжения V-(t) в виде колебаний, модулированных по амплитуде и фазе, то учитывая, что ограничители 9 и 3 устраняют амплитудную модуляцию, напряжение на их выходах можно записать следующим образом:

W|(t) Reexp j(cD,t +(|,(t) ReV,(t);

W(t) Reexp j ( t + +CVj(t) J ); B(3) (V,(t) a, + + + k,exp(jua) a, ; (y,(t) aj + Ц), Ч- Imln l + + kjexp(-j(ba +()} - & 1 ; (ua аг - a, ),

(3)

a приближенные равенства являются следствием условия k{ I. Сигналы (3) поступают на входы второго смесителя 6, на выходе которого выделяются разностные частоты преобразова- тения и формируется напряжение

z(t) Re (( ,(t) -((t)).()

Усилитель 7 имеет весьма узкую полосу пропускания (обычно порядка 10-1000 Гц) и на его выходе вьделяет ся сигнал, близкий к гармоническому, который может быть записан в виде

Zp(t) Re W exp(jcj,t), (5)

где w w(t) + jW((t) - узкополосны комплексный процесс, представляющий собой комплексную огибающую сигнала на выходе узкополосного усилителя 7.

Поскольку на выходе первого смесителя 4 действует сигнал

«(с) ReVj(t)(CO,-a)Jt,(6)

i-де СлЗдг частота генератора 5, который поступает, как и сигнал (5), на один из входов третьего смесителя 8, то на его выходе, где выделяются суммарные частоты преобразования, сигнал имеет вид

Zj(t) ReQ(exp(J4t))V.i(t). (7)

Таким образом, на выходе вычитате ля 1 действует напряжение We(t) W,(t) - Zg(t)

,(t)l- 8(1)

K,

() (8)

Амг литудный детектор 10 должен иметь квадратическую характеристику 5 детектирования. На выходе детектора 10 действует напряжение, пропорциональное квадрату амплитуды сигнала(8):

i4t

10

U(t) |s,(t)l-KjWe -b S,(t),e-)-

1 - Kjwe |2

14,

15

20

40

-

й

к U. - , (ua +

.l).(-9).

В (9) Ла a(t) - a,(t), a также учтено, что так как К, то j-K v;exp(jP) -ж I. Первые два слагаемых в (9) представляют собой постоянные напряжения, которые подавляются режекторным фильтром I1. Третье слагаемое в (9) является широкополосным процессом, так как при ЧМ-процессе ехр П (ьа+tp) занимает полосу частот в соответствии с правилом Карсона, равную F 2Fg(l-bV2mL), где F - верхняя частота спектра сообщений; ); m - индекс ЧМ каждого из разделяемых ЧМ-сигналов; L 3,3 - пик фактор сообщения ). Широкополосная составляющая на выходе амплитудного детектора 10 проходит через ре- жекторный фильтр 1I практически без искажений и на второй вход перемножи35 теля 2 поступает сигнал

и (t) к, (ua + + 1) К, - (&a ч- -bM) .(10)

В (10) учтено, что Re х

5 (X + X),

где X - комплексное число; х - комплексное сопряженное с х число. I

Сигналы (4) и (10) перемножаются в перемножителе 2.. Поскольку при К,«. 1 и К2« 1 (y,(t) :: а,, a(t(t) о. а 5, -bC|j, то Z - Re (COort -Ла

-Ч)

И на выходе перемножителя 2 получают z (t) Reu (t)z Re|K,e -w exp(jCO) , j(CO,,t - 2ba - 2lfj) .. (11)

В (11) первая составляющая представляет собой гармонический сигнал

с частотой (Од, которьй выделяется и усиливается в усилителе 7, имеющем коэффициент усиления К„ и частоту настройки СОВторая составляющая является широкополосным процессом, кото- рый через усилитель 7 практически не проходит. Таким образом, на выходе усилителя 7 действует сигнал

Zp(t) - , w exp(jCOe(12)

P - t).

Сопоставляя формулу (5) и (12), приходят к уравнению, определяющему

W - Kjk. - w, (13) из которого следует

„..K-..K,, (U)

Находят напряжение, действующее на выходе вычитателя 1:

Wj(t) . ,(t) + (7;) ((,) S(t)y (15)

Из сопоставления первого уравнения (1) и (15) видно, что отношения сигнала амплитуд и помехи на входе основного канала приема и на выходе вычитателя 1 отличаются в () раз.

Формула изобретени

Устройство компенсации помех, содержащее вычитатель, первьй вход ко

0

5

0

5

30

торого является входом основного канала устройства, а выход является выходом устройства, соединенные по- . следовательно опорный генератор и первый смеситель, другой вход кото- рого является входом вспомогательного канала устройства, первый ограничитель, второй смеситель, перемножитель и узкополосный усилитель, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения мощности частотно-модулированного полезного сигнала к мощности частотно-модулированной помехи на выходе устройства при наличии полезного сигнала на обоих входах устройства, в него введены второй ограничитель, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход соединен с входом второго смесителя, третий смеситель, первый вход которого соединен с выходом первого смесителя, второй вход соединен с выходом узкополосного усилителя, а выход соединен с вторым входом вычитателя соединенные последовательно амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом вычитателя, и ре- жекторный фильтр, выход которого соединен с первым входом перемножител;, вход и выход перемножителя соединены с выходом второго смесителя и входом узкополосного усилителя соответственно, вход и выход первого ограничителя соединены с первым входом вычитателя н другим входом второго смесите- теля соответственно.