Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель, первый перемножитель и полосовой фильтр, а также второй перемножитель и синхронно-фазовый фильтр, причем первые входы синхронно-фазового фильтра и первого вычитателя объединены и являются входом устройства, а вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом генератора копии сигнала, кроме того, последовательно соединенные первая решающая схема, элемент ИЛИ, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, а также вторая решающая схема и фазовращатель, причем первый вход второго вычитателя объединен с входом устройства, а его второй вход соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя, выход полосового фильтра соединен с входом фазовращателя и входом второй решающей схемы, выход которой соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход ограничителя через синхронно-фазовый фильтр соединен с первым входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении помехоустойчивости к узкополосным помехам. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами (ШПС).

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (см. О. Ф. Бокк "Оптимальные характеристики фильтров БЗ от сосредоточенных по спектру помех". "Техника средств связи", серия ТРС, 1987, вып. 4, стр. 81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами.

Недостатком этого устройства является аппаратурная сложность, возрастающая с увеличением базы ШПС, а также невозможность его включения на выходе приемника, обусловленная необходимостью использования в нем фильтров высокого порядка в тракте прохождения сигнала. При использовании таких устройств входной тракт приемника остается незащищенным от узкополосной помехи.

Известны также автокомпенсаторы узкополосных помех, описанные в а.с. NN 438126, 1095419, 734681 СССР, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в а.с. N 1700754, H 04 B 1/10.

Устройство содержит вычитатель 1, первый перемножитель 2, генератор 3 копии сигнала, режекторный фильтр 4, второй перемножитель 5, линию 6 задержки, синхронно-фазовый фильтр 7, первый фильтр 8.

Синхронно-фазовый фильтр 7 содержит фазовращатель 7.0, третий перемножитель 7.1, второй фильтр 7.2, четвертый перемножитель 7.3, пятый перемножитель 7.4, третий фильтр 7.5, шестой перемножитель 7.6 и сумматор 7.7.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства на первый вход вычитателя 1 поступает аддитивная смесь широкополосного сигнала и квазигармонической помехи. На выходе первого перемножителя 2 широкополосный сигнал за счет перемножения с копией модулирующей псевдослучайной последовательности, генерируемой генератором 3 копии сигнала, преобразуется в узкополосный сигнал, на частоту которого настроен режекторный фильтр 4. А помеховая составляющая, наоборот, приобретает дополнительную модуляцию, за счет чего ее спектр становится широкополосным и практически не искажается режекторным фильтром 4. На выходе второго перемножителя 5 происходит восстановление помеховой составляющей путем вторичного перемножения с псевдослучайной последовательностью. Линия 6 задержки необходима с учетом задержки сигнала в блоках 2 и 4. Таким образом, на выходе перемножителя восстанавливается напряжение с частотой помехи. В то же время напряжения сигнала нет, поскольку последний отфильтровывается режекторным фильтром 4. В синхронно-фазовом фильтре 7, опорным для которого является восстановленное напряжение помехи с выхода перемножителя 5, за счет узкополосных фильтров 7.2 и 7.5 низких частот отфильтровывается напряжение широкополосного сигнала и на выходе сумматора 7.7 восстанавливается копия напряжения помехи. Последняя, подаваемая на второй вход вычитателя 1, обеспечивает компенсацию помехи в принимаемом сигнале. Коэффициент передачи цепи восстановления копии помехи, блоки 4 - 7, выбирается из условия максимального подавления помехи. Переножители 7.1, 7.3, 7.4 и 7.6 работают в режиме ограничения по своим опорным входам и линейном режиме по сигнальным входам. Фильтр 8 обеспечивает фильтрацию сигнала после снятия псевдослучайной модуляции на перемножителе 2.

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, вход которого соединен с входом устройства, первый перемножитель, полосовой фильтр, а также синхронно-фазовый фильтр, сигнальный вход которого соединен с входом устройства, второй перемножитель и генератор копии сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, введены второй вычитатель, первый вход которого соединен с входом устройства, ограничитель, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, фазовращатель, элемент ИЛИ, блок обнаружения сигнала, блок обнаружения помехи, причем выход полосового фильтра соединен с входом фазовращателя и входом блока обнаружения сигнала, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока обнаружения помехи, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, второй вход которого соединен с выходом синхронно-фазового фильтра, выход фазовращателя через второй перемножитель соединен со вторым входом второго вычитателя, выход второго вычитателя соединен с входом блока обнаружения помехи и входом ограничителя, выход которого соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено: 1, 6 - вычитатель, 2, 5 - перемножитель (фазовый манипулятор), 3 - полосовой фильтр, 4 - фазовращатель, 7 - усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, 8 - синхронно-фазовый фильтр, 9 - ограничитель, 10 - первая решающая схема, 11 - генератор копии сигнала,
12 - элемент ИЛИ,
13 - вторая решающая схема.

Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, ограничитель 9, синхронно-фазовый фильтр 8, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи 7, выход которого соединен с другим входом первого вычитателя 1. Входы первого вычитателя 1, синхронно-фазового фильтра 8 и второго вычитателя 6 объединены и являются входом устройства. Общая точка выхода первого полосового фильтра 3 и входа фазовращателя 8 через вторую решающую схему 13 подсоединена к одному из входов элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с другим входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи 7. Общая точка выхода второго вычитателя 6 и входа ограничителя 9 через первую решающую схему 10 соединена с другим входом элемента ИЛИ 12. Выход ГКС 11 соединен одновременно с другими входами первого и второго перемножителей 2 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая ШПС и узкополосную помеху (УП) поступает одновременно на входы вычитателей 1 и 6, при этом в вычитателе 1 из нее вычитается оценка помехи (УП¹), а в вычитателе 6 - оценка ШПС (ШПС¹). В результате на выходе вычитателя 1 выделяется ШПС и нескомпенсированный остаток помехи Δ УП, которые подаются на перемножитель 2. В перемножителе 2 за счет перемножения с опорным синхронным сигналом, поступающим с выхода ГКС 11, ШПС сворачивается в узкополосный сигнал (УС), который фильтруется в ПФ 3 и через ФВ 4 подается на перемножитель 5, где за счет перемножения с тем же опорным сигналом, поступающим с ГКС 11, УС превращается в оценку ШПС (ШПС¹), которая подается на вход вычитателя 6. За счет компенсации ШПС на выходе блока 6 формируется оценка УП (УП¹), которая через ограничитель 9, СФФ 8 и усилитель 7 подается на вычитатель 1, где компенсирует УП, в результате чего на его выходе формируются ШПС с Δ УП.

СФФ 8 обеспечивает привязку фазы помехи, формируемой на выходе ограничителя 9 к фазе помехи во входной смеси. При этом амплитуда помехи на выходе СФФ 8 отличается от помехи во входной смеси только постоянным множителем, необходимое значение которого на входе вычитателя 1 регулируется усилителем 7, обеспечивающим необходимый коэффициент передачи тракта между вычитателями 1 и 6.

С выхода ПФ 3 сигнал подается на вторую решающую схему 13, где принимается решение об уровне сигнала, а помеха с выхода вычитателя 6 подается на вход первой решающей схемы 10, где принимается решение об уровне помехи.

Команды с выходом блоков 10 и 13 подаются на элемент ИЛИ 12, который выдает на выходе "1" при наличии хотя бы на одном из его входов "1". В том случае, когда принимается решение о наличии на выходе вычитателя 6 помехи большого уровня, вызывающей подавление сигнала в ограничителе 9, или наличии на выходе ПФ 3 полезного сигнала достаточно высокого уровня (близкого к уровню входного сигнала), по команде элемента ИЛИ 12 осуществляется увеличение коэффициента передачи усилителя 7.

Аппаратурная реализация блоков может быть следующая.

Блоки 10 и 13 могут быть выполнены в виде последовательно соединенных детектора и схемы сравнения с фиксированным порогом.

Фазовращатель 4 служит для обеспечения синхронности сигналов на входах блока 5, при этом величина поворота фазы в нем подбирается при настройке.

В устройстве-прототипе коэффициент подавления помехи (K_под) определяется как

где
напряжение помехи и ее оценка на 1-ом и 2-ом входах вычитателя соответственно, ΔU_п - разностное напряжение на выходе вычитателя.

При этом для обеспечения его работоспособности необходимо выполнение условия

Необходимость выполнения (2) обусловлена тем обстоятельством, что оценка помехи формируется из ΔU_п. Наличие условия (2) ограничивает значение K_под.

В заявляемом устройстве в исходный момент времени необходимо выполнение условия K_тр < 1, где коэффициент передачи тракта между вычитателями 1 и 6. Действительно, при входная смесь, поступающая на второй вход вычитателя 1, будет компенсировать входную смесь, поступающую по его первому входу, т.е. устройство не работоспособно.

Для обеспечения работы устройства в начальный момент времени необходимо обеспечить условие K_тр < 1, где напряжение ШПС на 1-ом и 2-ом входах вычитателя 1.

Так как устройство является системой с обратной связью, то через определенный интервал времени напряжение на выходе блока 1 должно вырасти до значения а при этом должно быть близко к нулю.

Уменьшение ΔU (увеличение K_тр) приводит к увеличению длительности переходных процессов в устройстве. В то же время уменьшение K_тр (увеличение ΔU ) приводит к снижению степени подавления помех, т.к. увеличивается напряжение нескомпенсированной части помехи УП (ΔU_п) на выходе вычитателя 1.

Поэтому в заявляемом устройстве первоначально в усилителе 7 устанавливается такое значение коэффициента передачи, чтобы обеспечивалось выполнение условия: K_тр < 1.

Однако, в том случае, когда в блоке 10 обнаружено наличие сильной помехи, вызывающей достаточно сильное подавление полезного ШПС, или в блоке 13 принимается решение о достаточно большом уровне полезного сигнала, свидетельствующем об окончании переходных процессов, по команде элемента "ИЛИ" 12 коэффициент передачи усилителя 7 увеличивается таким образом, чтобы K_тр ≈ 1. При этом достигается увеличение степени подавления УП.

Так, если 0,9, а 0,99, то степень подавления помех увеличивается от 20 до 40 дБ.

Формула изобретения

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, первый перемножитель, полосовой фильтр, а также второй перемножитель и синхронно-фазовый фильтр, причем первые входы синхронно-фазового фильтра и первого вычитателя объединены и являются входом устройства, а вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом генератора копии сигнала, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные второй вычитатель и ограничитель, последовательно соединенные первая решающая схема, элемент ИЛИ, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, а также вторая решающая схема и фазовращатель, причем первый вход второго вычитателя объединен с входом устройства, второй вход первого вычитателя соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя, выход полосового фильтра соединен с входом фазовращателя и входом второй решающей схемы, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход ограничителя через синхронно-фазовый фильтр соединен с первым входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1