Адаптивный компенсатор помех Советский патент 1992 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к адаптивным компенсаторам помех, преимущественно в СВЧ широкополосных системах радиосвязи.

Известны адаптивные компенсаторы помех (АКП), содержащие основную и вспомогательную антенну, и осуществляющие подавление помех, принимаемых по боковым и задним лепесткам диаграммы направленности основной антенны. Недостатком АКП указанного типа является подавление только одной помехи при наличии основной и одной вспомогательной антенны, при этом помехи, принимаемые по скатам главного, максимума диаграммы направленности основной антенны, вообще не подавляются. В то же время в СВЧ широкополосных системах несколько узкополосных помех часто принимаются по скатам главного максимума диаграммы направленности, т.е. с малым угловым разрешением как между собой, так

и относительно направления на сигнал. В этих случаях осуществить пространствен ную селекцию нескольких помех не удается.

Известен АКП СВЧ. Он содержит антенную систему, канал компенсации, содержащий соединенные последовательно квадратурный модулятор, сигнальный вход которого является первым входом канала компенсации, сумматор, другой вход которого является вторым входом первого канала компенсации, полосовой фильтр, квадратичный амплитудный детектор и формирователь весовых коэффициентов, первый и второй входы которого соединены с соответствующими входами весовых множителей квадратурного модулятора, а первый и второй входы ортогональных сигналов соединены с первым и вторым выходами генератора ортогональных колебаний.

Недостатком указанного АКП является подавление только одной помехи, при этом

Ј

сл

оо

,00

ivl

v|

помехи, принимаемые по скатам главного максимума диаграммы направленности антенной системы, не подавляются, что не позволяет использовать его в радиолиниях с широкополосными ФМ сигналами, работающих в сильно загруженных участках частотных диапазонов.

Целью изобретения является увеличение количества подавляемых узкополосных помех, принимаемых по скатам главного максимума диаграммы направленности антенной системы.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивный компенсатор помех, содержащий антенную систему, первый канал компенсации, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами антенной системы, и генератор ортогональных сигналов, первый канал компенсации содержит соединенные последовательно квадратурный модулятор, сигнальный вход которого является первым входом первого канала компенсации, сумматор. , другой вход которого является вторым входом первого канала компенсации, полосовой фильтр, квадратичный амплитудный детектор и формирователь весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами весовых множителей квадратурного модулятора, а первый и второй входы ортогональных сигналов соединены с первым и вторым выходами генератора ортогональных колебаний, введены N дополнительных каналов компенсации, идентичных первому каналу компенсации, первый и второй входы каждого из которых соединены с первым и вторым выходами антенной системы соответственно, блок формирования весовых коэффициентов, 2(N + 1) входов ортогональных сигналов которого соединены с соответствующими 2(N + 1) первыми дополнительными выходами генератора ортогональных сигналов, N + 1 дополнительных квадратурных модуляторов, сигнальный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего канала компенсации, а первый и второй входы весовых множителей соединены с соответствующими выходами блока формирования весовых коэффициентов, генератор псевдослучайной последовательности, соединенные последовательно суммирующий фильтр, входы которого соединены с выходами соответствующих дополнительных квадратурных модуляторов, перемиожи- тель, другой вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фильтр сигнала, выход которого является выходом адаптивного

компенсатора, и дополнительный квадратичный детектор, выход которого соединен с сигнальными входом блока формирования весовых коэффициентов, в каждый канал

компенсации введен ограничитель, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход является выходом канала компенсации, первый и второй входы ортогональных сигналов квадратурных модуля0 торов дополнительных каналов компенсации соединены с соответствующими вторыми дополнительными выходами генератора ортогональных сигналов, антенная система выполнена в виде рефлек5 тора с симметрично-расположенными относительно его фокуса идентичными облучателями, выходы облучателей соединены с входами суммарно разностного моста, суммарная и разностный выходы

0 которого являются вторым и первым выходами антенной системы соответственно.

На фиг.1 показана структурная схема адаптивного компенсатора помех; на фиг.2 - принцип разделения спектра широкопо5 лосного сигнала; на фиг.З - принцип подавления помехи с помощью суммарного и разностного каналов ДН.

Адаптивный компенсатор помех (фиг.1) содержит рефлектор 1, два идентичных об0 лучателя 2, симметрично расположенных относительно фокуса рефлектора, два малошумящих усилитепя 3, суммарно-разностный мост 4, суммарный и разностный выходы которого подключены параллельно

5 соответственно к N основным и N компенсационным входам каналов компенсации 5, каждый из которых содержит сумматор б, квадратурный модулятор 7 канала адаптации, управляющие входы которого соедине0 ны с соответствующими выходами формирователя весовых коэффициентов 8 канала адаптации, выходы сумматоров через последовательно соединенные полосовые разделительные фильтры 9.

5 ограничители 10 и дополнительные квадратурные модуляторы 11 подключены ко входам суммирующего фильтра 12, выход которого соединен с сигнальным входом пе- ремнохителя 13 Свертки, гетеродинный

0 вход которого подключен к выходу генератора 14 псевдослучайной последовательности, а выход соединен со входом фильтра 15 сигнала, выход которого является выходом устройства. Одновременно выход фильтра

55 15 сигнала через дополнительный квадратичный детектор 16 подключен ко входу блока 17 блока 17 формирования весовых коэффициентов, управляющие выходы которого соединены с соответствующими входами дополнительных квадратурных

модуляторов, а сигнальные входы подключены к 2(N + 1) первым дополнительным выходам генераторов 18 ортогональных сигналов, 2(N +1) вторых дополнительных выходов которого подключены к сигнальным входам формирователей весовых коэффициентов, управляющие входы каждого из которых подключены к выходам квадратичных амплитудных детекторов 19, входами соединенных с соответствующими выходами полосовых разделительных фильтров 9. Входы облучателей 2 являются входами устройства.

Адаптивный компенсатор помех работает следующим образом.

Полезный широкополосный сигнал и ряд узкополосных помех, расположенных в его спектре (фиг.2), принимаются двумя облучателями 2, симметрично расположенными относительно фокуса рефлектора 1, усиливаются в МШУ 3 и поступают на входы суммарно-разностного моста 4. На выходе суммарно-разностного моста образуются суммарная 2и разностная Ддиаграммы направленности, представленные на фиг.З, из которой видно, что разностная ДН покрывает скаты главного максимума суммарной ДН, поэтому может быть использовано в качестве компенсационной. На фиг.З показан пример компенсации узкополосной помехи, приходящей под углом в. Сигнал и помехи с суммарного выхода суммарно-разностного моста поступают на одни вход сумматора 6 непосредственно, а на другой вход с разностного выхода - через квадратурный модулятор 7, с помощью которого устанавливаются амплитуда и фаза разностного канала для полной компенсации помехи на выходе сумматора 6, на фиг.З показано, что помеха в направлении в в комбинированной ДН (2+ Д) подавлена

Количество частотных каналов ДР, на которые разделяется весь спектр ШПС Af (фиг.2), а следовательно и количество каналов компенсации 5, выбирается из условия количества узкополосных помех, подлежащих компенсации, и согласования амплитудно-частотной характеристики фильтров 9 с сигналом.

Для подавления помех в каналах компенсации 5 и для максимизации восстановленного сигнала на выходе суммирующего филвтра 12 реализуется градиентный алгоритм вычисления отклонений значений координат квадратурных модуляторов 7 и 11 от оптимальных значений методом синхронного детектирования с использованием поисковых ортогональных сигналов.

В качестве критерия оптимальности экстремального регулирования выбрана величина

Рп +Р

- max,

ш

(1)

где W - комплексный весовой вектор;

Ро - мощность полезного сигнала на выходе фильтра 15;

Рп - мощность узкополосных помех на выходах фильтров 9,

Рш - мощность собственных шумов МШУЗ.

В экстремальной точке все компоненты вектора градиента обращаются в нуль:

dPlW} dPc dPnp n . Pn + Рш } Pc - 0

d W

i CN,

dWi

d Wi

(2)

5

0

5

0

5

0

5

где N - число частотных полос ДР (каналов компенсации).

Амплитуды сигналов на выходе дополнительного квадратичного детектора 16 и квадратичного амплитудного детектора 19 проd PC d Рп

порциональны соответственно и - 8

d W d W

(2), поэтому для выполнения (1) организуется управление модуляторами 7 в направлении антиградиента для помех, а дополнительными квадратурными модуляторами 11 - в направлении градиента для сигнала. В отсутствие помех осуществляется разнесенный прием полезного сигнала от двух облучателей 2. чем повышается надежность связи в условиях замираний сигнала, При воздействии узкополосной помехи на частоте в пределах одной из полос ДР, например, в первой полосе, в квадратурном модуляторе 7 первого канала компенсации 5 под действием ортогонального сигнала от генератора 18, соответствующего этой полосе ДР, происходит модуляция параметров этой помехи. На выходе сумматора 6 первого канала помеха приобретает амплитудную модуляцию. Огибающая помехи с выхода квадратичного амплитудного детектора 19 поступает на вход формирователя весовых коэффициентов 8, в котором осуществляется ее синхронное детектирование. На выходе формирователя весовых коэффициентов появляются сигналы ошибки, которые пропорциональны отклонениям координат квадратурных модуляторов 7 в первой полосе ДР от тех значений, при которых обеспечивается минимум мощности помехи, т.е.

d Pn определяется градиент - -,. Под действиdWi

ем этих сигналов ошибки происходит изменение значений координат квадратурных модуляторов ,7 в сторону компенсации помехи. Одновременно в блоке формирования весовых коэффициентов 17 вырабатывается

d PC сигналы, пропорциональные . которые

dWi

поступают на управляющие входы дополнительного квадратурного модулятора 11 первого канала и изменяют значения его координат в сторону максимизации сигнала, в результате выполняется (2). При воздействии нескольких помех (максимальное число У) соответствующие процессы произойдут в других каналах компенсации.

Таким образом, достигается увеличение количества подавляемых узкополосных помех, принимаемых по скатам главного максимума диаграммы направленности антенны при наличии одной антенны. Это позволяет использовать предлагаемый АКП в системах широкополосной связи, работающих в условиях мощных узкополосных помех в загруженных участках частотных диапазонов.

Формула изобретения Адаптивный компенсатор помех, содержащий антенную систему, первый канал компенсации, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами антенной системы, и генератор ортогональных сигналов, первый канал приема содержит два первых сумматора, соединенные последовательно квадратурный блок взвешивания, сигнальный вход которого является первым входом первого канала приема, второй сумматор, другой вход которого является вторым входом первого канала приема, полосовой фильтр, квадратичный амплитудный детектор и квадратурный формирователь веса, первый и второй выходы квадратурного формирователя веса соединены с соответствующими входами весовых множителей квадратурного блока взвешивания через соответствующий первый сумматор, другой вход которого соединен с соответствующим входом генератора ортогональных сигналов и соответствующим входом ортогонального сигнала квадратурного формирователя веса, отличающийся тем, что, с целью увеличения

количества подавляемых узкополосных помех, принимаемых по скатам главного максимума диаграммы направленности антенной системы, в него введены N дополнительных каналов приема, идентичных

первому каналу приема, первый и второй входы каждого из которых соединены с первым и вторым выходами антенной системы соответственно, генератор псевдослучайной последовательности, соединенные последовательно суммирующий фильтр на N + 1 входов, первый вход которого соединен с выходом первого канала приема, а каждый из остальных входов соединен с выходом соответствующего дополнительного канала

приема, перемножитель, другой вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фильтр сигнала, выход которого является выходом адаптивного компенсатора, и дополнительный квадратичный амплитудный детектор, в каждый канал приема введены соединенные последовательно ограничитель, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, и дополнительный квадратурный

блок взвешивания, выход которого является выходом канала приема, два третьих сумматора и дополнительный квадратурный формирователь веса, первый и второй выходы квадратурного формирователя веса соединены с соответствующими входами весовых множителей дополнительного квадратурного блока взвешивания через соответствующий третий сумматор, другой вход которого соединен с соответствующим дополнительным выходом генератора ортогональных сигналов и соответствующим входом ортогонального сигнала дополнительного квадратурного формирователя веса, антенная система выполнена в виде рефлектора с

5 симметрично расположенными относительно его фокуса идентичными облучателями, выходы облучателей соединены с входами суммарно-разностного моста, суммарный и разностный вход которого являются вторым

0 и первым выходами антенной системы соответственно.

I1 г1 DW

i6,

I уГуо -J/7

Использование: радиотехника, СВЧ широкополосные системы радиосвязи. Сущность изобретения: адаптивный компенсатор помех содержит антенную систему, N + +1 каналов приема, два фильтра,перемножитель, два генератора, дополнительный квадратичный детектор. Антенная система содержит рефлектор, два облучателя, суммарно-разностный мост. Каждый из (N + 1) каналов приема содержит шесть сумматоров, два квадратурных блока взвешивания, два квадратурных формирователя веса, квадратичный детектор, полосовой фильтр и ограничитель. Изобретение позволяет увеличить количество подавляемых узкополос- ных помех, принимаемых по скатам главного максимума диаграммы направленности антенной системы. 3 ил.

Т5

W)

Помехи

Фае. 2.

Г

«

ir.-тпг

С -аркан ЛИ -JL

Разностная ДН-Д

ФигЗ