Устройство компенсации помех Советский патент 1992 года по МПК H04B1/12 

Ё

Использование: системы спутниковой связи с разделением сигналов по поляризации. Устройство содержит один вычитатель 1, один приемник 2, два амплитудных детектора 3, 11, один квадратурный модулятор 4, один генератор 5 поисковых колебаний, два перемножителя 6.1, 6.2, два фильтра 7.1, 7.2 нижних частот, два усилителя 8.1, 8.2, два сумматора 9.1, 9.2 и один фильтр 10 верхних частот. 1-2-3-10-11-6.1-7.1-8.1-9.1-4.1, 11- 6.2-7.2-8.2-9.2-4, 5-6.2, 9.2, 5-6.1, 9.1. Цель изобретения - увеличение отношения мощности частотно-модулированного полезного сигнала к остатку мощности частотно-модулированной помехи на выходе устройства при наличии переходных помех на входах устройства. 1 ил.

СО

го о

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 информа- ции ведется по двум независимым каналам приема, в каждом из которых, помимо полезного сигнала, действует переходная помеха от другого канала.

Известно устройство для компенсации помех, в котором имеется два канала приема. Это устройство предназначено для подавления помех, когда в основном канале приема действует сумма полезного и мешающего сигнала, а в дополнительном -меша- ющий сигнал и часть полезного. В каждом из каналов приема используются отдельные антенна и приемное устройство, к выходам которых и подключаются входы основного и дополнительного каналов компенсатора по- мех (КП). В основном канале приема имеется вычитатель, выход которого является выходом устройства, а в дополнительном - фазорасщепитель и регулируемые аттенюаторы. Сигналы управления для этих аттенюато- ров вырабатываются в двухканальном блоке управления (БУ) корреляционного типа.

Однако для обеспечения работы компенсатора помех с БУ корреляционного типа обязательно применение в основном и дополнительном каналах приема двух отдельных приемных устройств, которые обеспечивают преобразование частоты принимаемых сигналов и их последующее усиление до уровня, необходимого для ра- боты БУ.

Наиболее близким к предлагаемому является компенсатор помех.

Данный КП не требует использования двух приемных устройств, в основном и до- полнительном каналах приема.

Однако указанный КП не обеспечивает эффективного подавления помех в том случае, когда на входе дополнительного канала действуют как мешающий, так и полезный сигналы.

Цель изобретения - увеличение отношения мощности полезного сигнала к остатку мощности помехи на выходе устройства при наличии переходных помех на входах устройства.

С этой целью в компенсатор помех, содержащий соединенные последовательно вычитатель, первый вход которого является входом смеси полезного сигнала и помехи, приемник, выход которого является выходом устройства, и первый амплитудный детектор, а также квадратурный модулятор, сигнальный вход которого является входом сигнала помехи, а каждый из двух выходов

соединен с соответствующим вторым входом вычитателя, генератор поисковых колебаний, две цепи, каждая из которых образована последовательным соединением перемножителя, фильтра нижних частот, усилителя и сумматора, выход которого соединен с соответствующим модулирующим входом квадратурного модулятора, другой вход сумматора и вход перемножителя каждой цепи соединены с соответствующим выходом генератора поисковых колебаний, введены соединенные последовательно фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, и второй амплитудный детектор, выход которого соединен с другими входами перемножителей.

На чертеже изображена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит вычитатель, основной вход которого является первым входом устройства (Вх.1), а выход подключен к входу приемника 2, выход которого является выходом устройства и подключен к первому амплитудному детектору 3, а также квадратурный модулятор 4, вход которого является вторым входом устройства (Вх.2), а каждый из двух выходов соединен с соответствующим вторым входом вычитателя, генератор 5 поисковых колебаний, две цепи, каждая из которых образована последовательным соединением перемножителя 6.1, 6.2, фильтра 7.1, 7.2 нижних частот, усилителя 8.1, 8.2 и сумматора 9.1, 9.2, выход которого соединен с соответствующим модулирующим входом квадратурного модулятора, другой вход сумматора и вход перемножителя каждой цепи соединены с соответствующим выходом генератора поисковых колебаний, а также соединенные последовательно фильтр 10 верхних частот, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, и второй амплитудный детектор 11, выход которого соединен с другими входами перемножителей.

Предлагаемый компенсатор работает следующим образом.

Будем считать, что на входах Вх. 1 и Вх.2 этого устройства действуют два гармоничных колебания с разными частотами:

Wi(t) - Re { Aie jftJn + KiA2e ( )} W2(t) Re{A2e JW2t + K2Aie j(Wn +У1)},(1)

где Ai и ш - амплитуда и частота основного сигнала, поступающего на i-й вход КП;

К| и (р, - параметры, характеризующие уровень и фазу переходной помехи в i-м канале приема.

Предполагается, чтоК)«1, т.е. уровень переходной помехи существенно ниже уровня полезного сигнала, Обозначая коэффициенты передачи квадратурного модулятора 4 через Vi, найдем, что на дополнительных входах вычитателя 1 компенсационный сигнал имеет вид

Wk(t) ViW2(t) + V2W2(t) Re(Vi f +jV2)(A2e № + K2A16 j(w + 0% (2)

где W2(t) Ju + K2Aie j(Wlt +(f

Re(x) и lm(x) - соответственно действи- тельная и мнимая часть комплексного числа Xj,

Отметим, что W2(t) представляет собой радиосигнал, сдвинутый на 90° по отношению к сигналу W2(t), действующему на вто- ром входе компенсатора.

Из выражений (1) и (2) следует, что на выходе вычитателя 1 (фиг. 1) действует напряжение

Wi(t)Wi(t) - Wk(t) - (Vi + jV2)K2e f AieJW1T + Kie № - (Vi + jV2)A2 e №t }(3)

Из выражения (З) видно, что на выходе КП действует полезный сигнал с частотой wi и помеха с частотой ftfc, амплитуда которой будет незначительной, если (Vi + JV2). Сигнал W(t) поступает на первый квадратичный амплитудный детектор З(АДч), на выходе которого формируется напряжение A(t), равное

A(t) Кдд1|А1 1 - (Vi + jV2)K2ej + № - (Vi + jV2) e V Кддг {Ai2 ™ 11 - (Vi + jV2)-K2 e № I2 + A22 Kie - (Vi + +jV2)2 + 2 AiA24 - (Vi + jV2) (Vi+jV2) ejM,(4)

45

где КАДТ - коэффициент передачи АДт.

В соответствии с фиг. 1 коэффициенты передачи модулятора Vi могут быть представлены в виде

Vi (t) Viy(t) + Vm(t), (5)

где Vjy(t) (t) - медленно изменяющаяся часть коэффициента передачи модулятора, пропорциональная низкочастотному управляющему напряжению Ziy(t), действующему на выходе фильтра 7.1 и 7.2 низкой частоты;

0

0

5

0

5

Vin(t) KAT Zin(t) - часть коэффициента передачи, обусловленная поисковым напряжением, поступающим от генератора поисковых колебаний.

С учетом выражений (5) и (4) запишем напряжение, действующее на выходе амплитудного детектора 3:

A(t) Кдд1 - Ai2 11- (Viy + jV2y)K2ej -(Vm + jV2n)K2e + КАД1-А221 Ki e W - (Viy + jV2y)-(Vm+jV2n) 12 + 2КАдгА1-А2«Не- 1 -(Vi

+ jV2)K2e W - (Vi + JV2) e )Awt (6)

Последний член суммы является широкополосным колебанием из-за того, что мгновенная разность частот ДУ между полезным сигналом и мешающим сигналом вследствие их угловой модуляции может принимать большие значения. С помощью фильтра 10 верхних частот из этого напряжения выделяется широкополосное колебание

An(t) 2КАД1 AiA2Re 1 - (Vi + jV2)K2e j (Vi+jV2)ejAftrt(7)

Учитывая, что (Vi) и (V2)-vKi « 1, упростим выражение An(t) 2Кдд1 AiA2 Kicos( teat + )- VicosAirt + V2sinAwt . (8) Напряжение An(t) поступает на вход второго амплитудного детектора 11.

Считая, что амплитудный детектор обладает квадратичной амплитудной характеристикой, для напряжения А,(т.), действующего на выходе, получим следующее выражение:

Al(t)

+ Viy2 + V2y2 + Vm2 + V2n2 12

-Viy(Kicospi) - V2y(Kisiny i ) + Vin(Viy - -Kicos i) + V2n(V2y - Kisiny i ). (9)

где Ui 4Кдд2()2. Будем считать, что генератор 5 поисковых колебаний формирует на своих выходах напряжения:

Zni(t)BsinQt

Zn2 W В cos Qt,

при этом Vin2+V2n2 KAT2B2, а напряжения Ai(t), Zin(t) и Z2n(t) перемножаются в перемножителях 6.1 и 6.2 и результат перемножения фильтруется фильтрами 7.1 и 7.2 низкой частоты. Учитывая соотношение

Vm(t) Zjn(t)0 при ifj Кдт В2/2

(черта сверху означает усреднение в ФНЧ 7.1 и 7.2 напряжений, действующих на выходах перемножителей 6.1 и 6.2, запишем выражения, определяющие напряжения Vi и V2, действующие на выходах фильтров 7.1 и 7.2 низкой частоты в КП:

Vi KArKcAUi(B2/2)(Viy - Kicos ip) V2 КАТ KCflUi(B2/2)(V2y - Kisin pi).

Сигналы поступают на вход инвертирующих усилителей 8.1 и 8.2 с коэффициентом усиления К, на выходе которых формируются управляющие сигналы:

Ziy -KVi KKAT Kcfl-Ui(B2/2)(Ki,cos pr -Viy)

Z2y -KV2 ККдт Kcfl Ui(B2/2)(Ki sin ( -V2y).(10)

Умножив обе части формулы (10) на КАТ и учтя, что Vij КАТ Z,j, определим значения Viy и V2y, т.е.

.. КэКгсозр.

Vly-1 +кэ

., КэКг81п Ј 1 V2y1 +КЭ

где Кэ 2К(КдтВ)2КсД Кдд2 КддгА1А2)2 - эквивалентный коэффициент усиления в цепи обратной связи БУ описываемого КП. Подставляя (11) в (3), получим выражение, определяющее напряжение, действующее на выходе КП

Wi(t) - (Vi + jV2)K2e J +

+ (l) e J(flbt +piX (KATB)A2

SRe{Aie 1t ( -(KATB)A2eJftJ2t }.(12) Из соотношения (12) видно, что в описываемом КП мешающий сигнал, действующий на втором входе КП, не оказывает влияния на эффективность подавления помехи в первом канале приема. Однако помеха, обусловленная введением поискового сигнала в БУ, действует на выходе данного КП. Поэтому для описываемого КП справедливо условие

(КдтВ) 1/ сп/Р;Гдеа,

Р (Кэ/К1«)2, которое должно быть наложено на уровень

поискового сигнала, чтобы он не ухудшал отношения сигнал/помеха на выходе КП.

Таким образом, в предложенном устройстве достигается по сравнению с известными большее отношение сигнал/помеха

на выходе КП при наличии на дополнительном входе, кроме сигнала помехи, полезного сигнала. Предложенное устройство существенно проще известного, так как в нем применяется лишь одно приемное устройство в основном канале приема. Введенные новые узлы - фильтр верхних частот и амплитудный детектор - являются весьма простыми узлами, несопоставимыми по сложности с приемным устройством.

Применение изобретения позволяет упростить и удешевить устройство компенсации помех в системах связи с угловой модуляцией, а также существенно повысить помехоустойчивость в случае, когда полезный сигнал действует не только в основном, но и в дополнительном канале приема. Формула изобретения Устройство компенсации помех, содержащее соединенные последовательно вычитатель, первый вход которого является входом смеси полезного сигнала, и помехи, приемник, выход которого является выходом устройства, и первый амплитудный детектор, а также квадратурный модулятор,

сигнальный вход которого является входом сигнала помехи, а каждый из двух выходов соединен с соответствующим вторым входом вычитателя, генератор поисковых колебаний, две цепи, каждая из которых

образована последовательным соединением перемножителя, фильтра нижних частот, усилителя и сумматора, выход которого соединен с соответствующим модулирующим входом квадратурного модулятора, другой

вход сумматора и вход перемножителя каждой цепи соединены с соответствующим выходом генератора поисковых колебаний,о т- личающееся тем, что, с целью увеличения отношения мощности частотно-модулированного полезного сигнала к остатку мощности частотно-модулированной помехи на выходе устройства при наличии переходных помех на входах устройства, в него введены соединенные последовательно

фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, и второй амплитудный детектор, выход которого соединен с другими входами перемножителей.