Шумоподавитель Советский патент 1980 года по МПК H04B1/10 H04B15/00 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в низкочастотных трактах радиоприемных устройств, а также в усилителях речевых, тональных и видеосигналов.

В радиоприемных устройствах и усилителях низкой частоты йспольЗУ1ПТСЯ подавители шумов, обеспечивающие подавление собственных шумов устройства при отсутствии полезного сигнала.

Известно устройство, содержащее смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, ограничитель, детектор, фильтр, исполнительное реле, фазовый модулятор, генератор фиксированной частоты, узкополосный фильтр и выпрямитель l .

Это устройство обеспечивает подав ление собственных шумов, если уровень шума или сигнала.в тракте ниже определенного уровня. Если уровень собственных шумов изменяется в широких пределах, сигнал искажается.

Наиболее близким по технической сущности является шумоподавитель, содержащий п параллельно включенных каналов .подавления, каждый из которых состоит -из последовательно сое.диненных полосового фильтра, детектора, заградительного фильтра с параллельно ему включенным аттенюатором 2 .

Основной недостаток этого шумо5 подавителя заключается в том, что он реагирует на абсолютный уровень входного сигнала шумоподавителя, будь это полезный .сигнал или шум. Шумоподавитель не пропускает не только шумы, но и сигнал ниже определенного уровня.. Поэтому при использовании шумоподавителя в устройствах, где уровень шумов при прохождении сигнала уменьшается (например в 15 приемниках с АРУ или в приемниках ЧМ) , имеет место срабатывание (закрытие) подавителя шумов при малых уровнях информационного сигнала или в паузах, что приводит к искажениям сигнала. 20 Кроме того, указанный шумоподавитель не может быть использован в устройствах, где собственные шумы велики и в паузах полезного сигнала соизмеримы с напряжением сигнала, так как 25 шумоподавитель постоянно открыт.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

С этой целью в шумоподавителе, содержащем заграждающий фильтр, между 30 входом и выходом которого включен

аттенюатор, а ко входу подключено п, где (п 2) каналов подавления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и аттенюатора, между выходами всех каналов подавления и управлякяцим входом аттенюатора включены последовательно соединенные сумматор усилитель постоянного тока, пороговый элемент, селектор максимального уровня, другие входы которого подключены к выходам каналов подавления, и элемент сравнения, друх-ой вход которого соединен с выходом сумматора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема шумоподавителя.

Устройство содержит входную шину 1, к которой подключены входы полосовых фильтров 2-2-2-п с неперекрыващимися полосами и аттенюатор 3 низкочастотный. Каждый полосовой фильтр 2-1-2-п имеет на выходе детектор 4-1-4-п, выходы которых соединены со входами сумматора 5 напряжения и со входами многовходового селектора 6 максимального уровня. Выход сумматора 5 и выход селектора б максимального уровня соединены с соответствующими входами элемента 7 сравнения, выход которого соединяется со входом HM3KO4acTOTHqro аттенюатора 3. К последнему входу селектора 6 максимального уровня присоединен через пороговый элемент 8 усилитель постоянного тока 9, вход которого соединен с выходом сумматора 5.

Кромё того, входная шина 1 соединена с заградительным фильтром 10, который соединен с выходом аттенюатора 3 и входной шиной 1.

Селектор б максимального уровня представляет собой многовходовую схему (диодную или транзисторную), выходное напряжение которой пропорционально максимальному по уровню входному напряжению из подаваемых на его входы сигналов.

Шумоподавитель работает следующим образом.

Пусть на входную шину 1 поступают собственные шумы устройства (приемника или усилителя) со спектральной плотностью и ( fi ) в полосе эффективно используемых частот Л - . Если разделить полосу частот в на п полос, выделить спектр каждой узкой полосы отдельно своим фильтром а затем продетектировать напряжение на выходе каждого фильтра, то получися п постоянных напряжений (в принципе различных по величине), пропорциональных энергии шумов в своей узкой полосе. Выбрав коэффициенты передачи фильтров 2-1-2-п и детекторов 4-1-4-п такими, чтобы входные напряжения сумматора 5 от всех полос были равными,производим суммирование напряжений с масштабом (коэффициентом передачи), равным 1/п, где п - количество полосовых фильтров. Если обозначить выходное напряжение каждой полосы, подведенное ко входу сумматора 5, через U, а входное напряжение элемента 7 сравнения через U, , то результат операции суммирование масштабное усиление, являющийся выходным напряжением U

, сумматора 5, мож записать так: Uo- п

и,

Uo п

На входы селектора б поступают раные напряжения, поэтому не его выход также будет напряжение, равное U при коэффициенте передачи, равном 1.

Если определить состояние аттенюатора 3 таким, чтобы при напряжении на выходе сумматора 5, равном или превышающем напряжение на выходе селектора б, аттенюатор 3 был закрыт, а при других соотношениях выходных напряжений аттенюатор 3 был открыт, то при наличии в устройстве только собственных шумов аттенюатор 3 будет закрыт и шумы на выходе устройства .(выходной шине 11) будут подавлены.

Это состояние сохраняется при синхронном изменении уровня шума во всех полосах, т. е. при изменении (эбщего уровня шумов, подводимых к устройству. Это объясняется тем, что состояние аттенюатора 3 зависит не от абсолютного уровня входного синала или шумов, а от соотношения уровней в полосах фильтров и усредненного уровня.

При подаче на входную шину 1 однотонового сигнала частоты fi д выходное напряжение одного из фильтров с частотой s I,, внутри его полосы пропускания возрастет в k раз и одновременно возрастет в k раз выходное напряжение детектора, включенного на выходе этого фильтра.

На выходе сумматора 5 напряжение изменяется и равно U. :

Up (n-D+kUp „M-u-

, kj:J п

J.

{J 1 ч

При этом напряжение на выходе селектора б равно kUg, т. е. большее, чем напряжение на выходе сумматора 5.Элемент 7 сравнения изменяет состояние аттенюатора 3 на открытое.

Если Шумоподавитель используется в тракте с уровнем шумов несоизмеримо меньшим, чем уровень полезного сигнала, то в подавлении шумов нет , необходимости. В этом случае шумоподавитель должен обеспечить окрытое состояние аттенюатора 3. В то же время, если в тракте по какимто причинам имеет место изменение уровня шумов от нулевого до большого уровня, то желательно, чтобы шумоподавитель обеспечил режим подавления шумов при превЕзшении уровня порога, определяемого эксплуатационными удоб ствами аппаратуры. Такой режим обеспечивается в шумоподавителе за счет введения усилителя постоянного тока (УПТ) 9 с падающей амплитудной харак теристикой. С увеличением уровня собственных шумов на входной шине 1 увеличиваетс выходное напряжение сумматора 5. Выходное напряжение на выходе УПТ 9 уменьшается и при определенном уровне шумов оно меньше любого из напряжений на входе селектора б, т.е на состояние аттенюатора 3 оно не влияет. Следовательно, при наличии на входе шумов, превЕлшающих определе ный уровень, аттенюатор 3 закрывает ся - шумы на выходной шине 11 подав лены. ЕСЛИ собственные шумы малы и уро вень сигнала мал (не превышает поро га срабатывания шумоподавителя), то аттенюатор 3 открыт. Если нет шума, а сигнал мал или превьлиает уровень порога срабатывания, то аттенюатор 3 остается в открытом состоянии. Таким образом, при низком уровне шумов или при их отсутствии шумопод витель при включении порогового эле мента 8 остается постоянно включенн и переходные процессы, связанные с изменением проводимости аттенюатора 3 отсутствуют. Усилитель 9 постоянного тока поз воляет обеспечить четкую работу шумоподавителя, исключая прерывание сигнала в паузах и обеспечивая подавление собственных шумов при превышении их уровня (по входу шумоподавителя) выше заданного в устройстве порога. Шумоподавитель подавляет шумы из бирательно в тех частотных полосах. где сигнал отсутствует, что получается при объединении нескольких шумоподавителей, каждый из которых работает в части рабочего спектра сигнала. При этом сохраняется избирательное по полосе заграждение по шуму и реализуются новые положительные качества, присушие предлагаемому устройству: подавление собственных шумов при изменении их уровня в широких пределах, пропускание малого уровня шумов, но не выше заданного уровня, срабатывание только при наличии сигнала, пропускание сигнала в том числе и малого уровня при отсутствии или малом уровне шума. Формула изобретения Шумоподавитель, содерхсащий заграждакядий фильтр, между входом и выходом которого включен аттенюатор, а ко входу подключено п, где (п , 2) каналов подавления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, между выходами всех каналов подавления и управляющим входом аттенюатора включены последовательно соединенные сумматор, усилитель постоянного тока, пороговый элемент, селектор максимального уровня, другие входы которого подключены к выходам каналов подавления, и элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 350184, кл. Н 04 В 1/10, 1970. 2.Патент Японии № 51-15375, кл. 96(7) с 23, 1976.