УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ Советский патент 2007 года по МПК G01S7/36 H04B1/10 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи, работающих в сложной помеховой обстановке.

Большинство реальных помех являются сосредоточенными по спектру или по времени (помехи от узкополосных передатчиков, промышленных установок, импульсы разнообразной природы и др.).

Известные устройства подавления сосредоточенных помех с гребенками фильтров, с ограничителями и ключевыми схемами в каналах в сочетании с различными схемами управления ключами, например, устройство по патенту США №3.112.452, кл. 328-167.

Общими недостатками этих устройств является их сложность и неточность работы из-за разброса параметров отдельных фильтров в гребенке, различных коэффициентов передачи каналов и т.д. Кроме того, дискретность подавляемых участков спектра приводит к понижению помехоустойчивости приема.

Известно также "Устройство для защиты от узкополосных помех" по а.с. СССР №518007. Это устройство основано на преобразовании масштаба времени, последовательном анализе спектра после преобразования масштаба времени и ограничении мощности участка спектра, содержащего узкополосную помеху. Но это устройство также сложно в реализации, содержит сложные устройства записи и воспроизведения сигнала и, кроме того, здесь также сохраняется дискретность подавляемых участков спектра.

Применение устройства по а.с. №518007 может быть оправдано только в случаях, когда фильтрация без преобразования масштаба времени затруднена или технически невыполнима (например, в области сверхнизких частот).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство защиты приемника от помех, блок-схема которого устройства приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - входной широкополосный фильтр,

2 - регулятор коэффициента передачи,

3 - узкополосные канальные фильтры гребенки фильтров,

4 - канальные ограничители,

5 - ключи каналов,

5 - сумматор,

7 - ограничитель импульсных помех,

8 - выходной широкополосный фильтр,

9 - преобразователь частот (смеситель),

10 - фильтр преобразованных колебаний,

11 - пороговая схема,

12 - временной селектор,

13 - генератор колебаний переменной частоты,

14 - анализатор откликов,

15 - источник синхроимпульсов.

Входной широкополосный фильтр 1 соединен с регулятором коэффициента передачи 2, выходы которого соединены со входами n-параллельных цепочек, которые состоят из канальных фильтров 3, ограничителей 4 и ключей 5, выходы этих ключей 5 соединены с входами сумматора 6, а выход сумматора соединен с ограничителем импульсных помех 7, который в свою очередь соединен с выходным широкополосным фильтром 8. Выход регулятора коэффициента передачи 2 соединен также с последовательной цепочкой, состоящей из преобразователя частот 9, второй вход которого соединен с выходом генератора колебаний переменной частоты 13, фильтра преобразованных колебаний 10, пороговой схемы 11, второй вход которого соединен с выходов анализатора откликов 14, и временного селектора 12, выходы которого присоединены к входам канальных ключей 5. Входы регулятора коэффициента передачи 2 соединены с выходами узкополосных канальных фильтров 3, а входы временного селектора 12 и генератора колебаний переменной частоты 13 соединены с выходами источника синхроимпульсов 15.

Устройство работает следующим образом.

Относительно широкополосный сигнал через входной фильтр (1) и регулятор коэффициента передачи 2 поступает на узкополосные канальные фильтры 3 с полосами пропускания, перекрывающими в совокупности спектр сигнала. Отклики этих фильтров поступают на канальные ограничители 4. В каналах, где имеются узкополосные помехи, смесь сигнала и помех превышает порог ограничителя 4 и ограничивается. Этим ослабляется влияние помех. При сильной помехе выходные колебания канального ограничителя 4 определяются в основном только помехами, поэтому соответствующий канал целесообразно отключить вовсе. Для этого указанные колебания подаются на ключи каналов 5, управляемых временным селектором 12. С выходов ключей 5 каналов сигналы невыключенных каналов поступают на сумматор 6, где восстанавливается входной сигнал, очищенный от узкополосных помех. Но составляющие импульсных помех, прошедшие через гребенку фильтров, здесь тоже складываются и образуют короткие импульсы. Для их подавления сигнал с сумматора 6 подается на общий ограничитель 7, с выхода которого через выходной широкополосный фильтр 8 поступает на выход устройства. С выхода регулятора 2 смесь сигнала и помех поступает также на тракт, состоящий из последовательно соединенных преобразователя частот 9, фильтра преобразованных колебаний 10, пороговой схемы 11 и временного селектора 12. На второй вход преобразователя 9 подаются колебания переменной частоты с генератора 13. Закон изменения частоты выбирается периодическим. В преобразователе частоты 9 узкополосные помехи преобразуются в колебания с переменной (по упомянутому закону) частотой, которые, проходя через фильтр 10, - вызывают на выходе последнего импульсные отклики. Временные положения этих откликов соответствуют частотам входных узкополосных помех. Отклики подаются на пороговую схему 11, где при превышении ими определенного порога в эти моменты времени вырабатываются импульсы управления. Величина порога может регулироваться извне или автоматически.

Импульсы управления далее поступают на временной селектор 12, устанавливающий соответствие временных положений управляющих импульсов частотам узкополосных фильтров 3 и вырабатывающий сигналы включения ключей 5 в соответствующих каналах на время периода повторения закона изменения частоты генератора переменной частоты 13.

Недостатком этого устройства является его сложность (многоканальность) и нечеткая работа ввиду дискретности выключаемых полос спектра смеси сигнала и помех. В частности, при попадании помехи на границу двух соседних фильтров возможно выключение обоих фильтров или, наоборот, невыключение их. В обоих случаях ухудшается помехоустойчивость приема сигналов. По существу, здесь анализ узкополосных помех производится по одноканальной схеме, а их подавление по многоканальной схеме.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение аппаратуры и повышение помехоустойчивости приема сигналов путем перехода к полностью одноканальной схеме обработки смеси сигналов и помех.

Для достижения этой цели авторы предлагают отказаться от использования многоканальной гребенки фильтров и использовать одноканальную схему обработки сигнала и помех. Отказ от многоканальности приводит к дополнительной помехозащищенности, т.к. в данной схеме нет разброса параметров и дискретности выключаемых полос.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - входной широкополосный фильтр,

2 - регулятор коэффициента передачи,

3 - преобразователь частот,

4 - фильтр преобразованных колебаний,

5 - ограничитель сверток узкополосных помех,

6 - фильтр с обратной характеристикой,

7 - обратный преобразователь частот,

8 - ограничитель импульсных помех,

9 - выходной широкополосный фильтр,

10 - генератор колебаний переменной частоты.

Предлагаемое устройство представляет собой последовательную цепь, состоящую из входного широкополосного фильтра 1, регулятора коэффициента передачи 2, преобразователя частот 3, к второму входу которого присоединен выход генератора колебаний переменной частоты 10, фильтра преобразованных частот 4, ограничителя сверток узкополосных помех 5, фильтра с обратной характеристикой 6, обратного преобразователя частот 7, ко второму входу которого присоединен второй выход генератора колебаний переменной частоты 10, ограничителя импульсных помех 8, выходного широкополосного фильтра 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Смесь сигнала и помех через входной широкополосный фильтр 1 и регулятор коэффициента передачи 2 поступает на преобразователь частот 3, на второй вход которого поступают колебания с переменной частотой (например, линейно-частотно-модулированные колебания) от специального генератора 10. Регулятор коэффициента передачи 2 создает необходимый уровень смеси сигнала и помех на входе преобразователя 3. Узкополосные помехи, прошедшие через входной фильтр 1 в преобразователе частот 3, принимают вид колебаний с переменной частотой, причем закон изменения частоты совпадает с законом изменения частоты генератора 10. Одновременно видоизменяется и полезный сигнал. Далее смесь сигнала и помех проходит через фильтр преобразованных колебаний 4, согласованный с переменным законом изменения частоты колебаний. На выходе этого фильтра образуются свертки узкополосных помех в виде автокорреляционной функции ЛЧМ-сигнала, т.е. коротких радиоимпульсов, временное положение которых зависит от частот узкополосных помех. Этим самым достигается сосредоточение энергии указанных помех на коротких интервалах времени. Поскольку сигналы имеют широкую полосу, они в фильтре не свертываются.

С выхода фильтра преобразованных колебаний 4 смесь сигнала и помех подается на ограничитель сверток узкополосных помех 5, где импульсы сверток ограничиваются, чем достигается уменьшение энергии узкополосных помех. Полезные сигналы, не дающие сверток, через ограничитель проходят практически без изменений.

Далее, преобразованные сигналы, освобожденные от узкополосных помех, поступают на фильтр с обратной характеристикой 6, на выходе которого сигналы приобретают вид, аналогичный их виду на входе фильтра преобразованных колебаний 4. Другими словами, здесь снимается влияние фильтра преобразованных колебаний 4 на сигнал. При линейном законе изменения частоты генератора в качестве обоих фильтров могут использоваться дисперсионные линии задержки с противоположными наклонами частотно-временных характеристик или аналогичные им устройства. С выхода фильтра с обратной характеристикой 6 сигнал поступает на вход обратного преобразователя частот 7, в котором происходит обратное преобразование с использованием колебаний того же генератора переменной частоты 10, который использовался при прямом преобразовании (с соответствующим согласованием опорных колебаний преобразователей по времени и фазе). Таким образом, в обратном преобразователе 7 происходит снятие изменений сигналов, вызванных первым преобразователем 3, т.е. сигналы приобретают первоначальный вид, но без узкополосных помех. Для устранения импульсных помех, прошедших весь предшествующий тракт, сигнал пропускается через ограничитель импульсных помех 8. Наконец, проходя через выходной широкополосный фильтр 9, сигналы освобождаются от продуктов нелинейности и выдаются на выход устройства.

В предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, вся обработка смеси сигнала и помех осуществляется в одноканальной схеме. Тем самым отпадает необходимость в гребенке фильтров и в их индивидуальных каналах обработки смеси сигнала и помех, окончательно устраняются потери помехоустойчивости приема сигналов из-за разбросов характеристик каналов и из-за дискретности выключаемых полос спектра обрабатываемой смеси, т.е. достигается цель предлагаемого изобретения - упрощается аппаратура, повышается помехоустойчивость приема сигналов.

Настоящее устройство может использоваться при приеме относительно широкополосных сигналов на фоне узкополосных и импульсных помех.

Изобретение может быть использовано в системах связи, работающих в сложной помеховой обстановке. Технический результат заключается в упрощении путем уменьшения числа каналов подавления до одного. Сущность изобретения состоит в том, что в устройство, содержащее генератор линейно-частотного модулированного (ЛЧМ) сигнала и последовательно соединенные первый широкополосный фильтр, первый смеситель и фильтр сжатия, а также второй широкополосный фильтр, причем выход генератора ЛЧМ сигнала соединен с вторым входом первого смесителя, введены последовательно соединенные ограничитель, фильтр растяжения и второй смеситель, выход которого соединен с входом второго широкополосного фильтра, причем второй выход генератора линейно-частотного модулированного сигнала соединен с вторым входом второго смесителя, а выход фильтра сжатия соединен с входом ограничителя. 2 ил.

Устройство для подавления узкополосных помех, содержащее генератор линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ)-сигнала и последовательно соединенные первый широкополосный фильтр, первый смеситель и фильтр сжатия, а также второй широкополосный фильтр, причем выход генератора ЛЧМ-сигнала соединен с вторым входом первого смесителя, отличающееся тем, что, с целью упрощения путем уменьшения числа каналов подавления до одного, введены последовательно соединенные ограничитель, фильтр растяжения и второй смеситель, выход которого соединен с входом второго широкополосного фильтра, причем второй выход генератора ЛЧМ-сигнала соединен с вторым входом второго смесителя, а выход фильтра сжатия соединен с входом ограничителя.