Устройство компенсации помех

 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в приемных устройствах, работающих в условиях воздействия мощных помех. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости к узкополосным номерам. Устройство содержит перемножители, вычитатели, фильтры низкой частоты, блок с регулируемым коэффициентом передачи, ограничитель, блок обнаружения помехи, коммутатор, полосовой фильтр и фазовращатель на 90^o. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в приемных устройствах, работающих в условиях воздействия мощных помех.

Известно устройство по а.с. N 1700754, в котором обеспечивается автоматическая подстройка амплитуды и фазы помехи в кольце обратной связи, что повышает степень компенсации узкополосных помех.

Известно устройство по а.с. N 1688416, в котором узкополосная составляющая помехи, поступающая на вход вычитателя по одной из линеек при идеальном выравнивании по амплитуде и задержке позволяет компенсировать узкополосную помеху и ослабить широкополосную составляющую помехи.

В устройстве по а.с. N 1698998 из входной смеси формируют оценку помех, которую затем вычитают из входной смеси сигнала и помех.

Все эти устройства используются в широкополосных системах связи и основаны на формировании оценок помех за счет исключения из входной смеси оценки полезного сигнала, получаемой с использованием априорных данных о параметрах сигнала, но недостатком этих устройств является низкая помехоустойчивость при воздействии мощных узкополосных и структурных помех.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство по а.с.N 1338078, которое содержит последовательно соединенные вычитатель, первый вход которого является входом устройства, первый перемножитель, фильтр, ключ сброса, схему сравнения с порогом, второй вход которого соединен с выходом формирователя порога. Выход первого перемножителя через режекторный фильтр, второй перемножитель, усилитель соединен со вторым входом вычитателя. Генератор копии сигнала соединен с входом первого перемножителя и через элемент задержки со входом второго перемножителя.

В этом устройстве на первом входе вычитателя присутствует полезный сигнал и помехи, а на втором - только помехи. В вычитателе обеспечивается противофазность сигналов, поступающих по его входам. В процессе настройки коэффициент усиления усилителя выбирается таким, чтобы обеспечивалось равенство амплитуд сигналов на его выходе. Т.к. полезный сигнал поступает только по первому входу вычитателя, а помехи как по первому, так и по второму, то сигнал на его выход проходит без искажений, а помехи компенсируются. Нескомпенсированная часть каждой помехи составляет 1/Б ее часть.

Недостатком аналога является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам и малая область применения.

Техническая задача, которая решается заявленным изобретением, заключается в повышении помехоустойчивости к узкополосным помехам и расширении области применения.

Результат достигается тем, что реализуется устройство компенсации помех, содержащее первый и второй перемножитель, фильтр, вычитатель, один вход которого соединен с входом устройства, блок с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со вторым входом вычитателя, отличающееся тем, что введены ограничитель, блок обнаружения помехи, коммутатор, первые входы которых соединены со входом устройства, фазовращатель на 90^o, первый фильтр низкой частоты, вход которого соединен с выходом первого перемножителя, третий перемножитель, сумматор, ко второму входу которого присоединены последовательно соединенные второй фильтр низкой частоты, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, и четвертый перемножитель, выход сумматора соединен с входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход ограничителя соединен со входом фильтра, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго перемножителей, и через фазовращатель на 90^o с объединенными входами третьего и четвертого перемножителей, другие входы первого и третьего перемножителей соединены с входом устройства, вход второго перемножителя соединен с выходом первого фильтра низкой частоты, а выход - с первым входом сумматора, выход блока обнаружения помехи соединен с третьим входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема прототипа.

На фиг. 2 - представлена блок-схема заявляемого изобретения.

Устройство содержит ограничитель 1, полосовой фильтр 2, четыре перемножителя 3₁, 3₂, 5₁, 5₂, два фильтра низкой частоты (ФНЧ) 4₁, 4₂, фазовращатель на 90^o - 6, сумматор 7, блок с регулируемым коэффициентом передачи 8, вычитатель 9, коммутатор 10, блок обнаружения помех.

Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные ограничитель 1, полосовой фильтр 2, фазовращатель на 90^o 6, выход которого соединен с одним из входов третьего 3₂ и четвертого 5₂ перемножителей. Общая точка выхода полосового фильтра 2 и входа фазовращателя 6 соединены с одними из входов первого 3₁ и второго 5₁ перемножителей. Выход первого перемножителя 3₁ через последовательно соединенные ФНЧ 4₁ и второй перемножитель 5₁ соединен с первым из входов сумматора 7, выход которого через последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи 8 и вычитатель 9 соединен с одним из входов коммутатора 10, выход которого является выходом всего устройства. Выход третьего перемножителя 3₂ через последовательно соединенные ФНЧ 4₂ и четвертый перемножитель 5₂ соединен со вторым входом сумматора 7. Другие входы первого 3₁ и третьего 3₂ перемножителя объединены и соединены одновременно с входами ограничителя 1, вычитателя 9 и коммутатора 10, а также с входом блока обнаружения помех 11, выход которого соединен с одним из входов коммутатора 10.

Устройство работает следующим образом: Входная смесь, содержащая полезный сигнал и мощную помеху подается на вход вычитателя 9, где из нее вычитается оценка помехи. Одновременно входная смесь подается на блок обнаружения мощных помех 11, который при обнаружении помехи выдает команду на коммутатор 10, который подключает к выходу устройства его вход при отсутствии помехи и выход вычитателя при обнаружении помехи.

Оценка помехи формируется следующим образом. Входная смесь поступает на ограничитель 1, где сильная помеха давит слабый сигнал. После фильтрации результата ограничения фильтром 2, полоса которого равна полосе полезного сигнала, помеха и подавленный сигнал подаются на синфазный и квадратурный каналы, в каждом из которых осуществляется перемножение их со входной смесью в перемножителе 3, фильтрация результата перемножения в ФНЧ 4 и последующее перемножение результата фильтрации в перемножителе 5 с напряжением, поступающим с выхода фильтра 2. Сигналы с выходов синфазного и квадратурного каналов суммируются в сумматоре 7, после чего подаются на блок с регулируемым коэффициентом передачи 8, обеспечивающее выравнивание по амплитуде помех на входах вычитателя 9. Блок обнаружения мощных помех 11 может быть выполнен в виде детектора и схемы сравнения с порогом, где продетектированная входная смесь сравнивается с заранее установленным порогом.

Порог может формироваться на основании априорных сведений о возможных уровнях полезного сигнала на входе устройства.

Коммутатор 10 может быть выполнен, например, на микросхеме 564КП1, представляющей собой набор ключей, при этом используются два ключа, выходы которых объединены. На управляющий вход одного из ключей команда подается непосредственно, а на другой через инвертор.

В ближайшем аналоге на выходе вычитателя наряду с узкополосной составляющей помехи формируется широкополосная паразитная составляющая, коррелированная с полезным сигналом. Эта составляющая ослаблена не более чем в Б раз по мощности, где Б = Δf/ΔF, Δf - полоса ШПС, ΔF - полоса свернутого сигнала. Наличие широкополосной составляющей помехи, коррелированной с полезным ШПС, исключает возможность применения других методов подавления помехи и увеличения степени ее подавления более чем в Б раз. Т.о. при воздействии мощных помех устройство-прототип оказывается неэффективным.

В устройстве по изобретению влияние помехи сводится к вычитанию из полезного сигнала малой его части (уменьшающейся с увеличением отношения помеха/сигнал), что обеспечивает возможность эффективного подавления мощных помех.

Пусть на вход устройства действует полезный сигнал вида A_ccos[ω_ct+ϕ_c1+ϕ_c(t)] и узкополосная помеха вида A_ncos[ω_nt+ϕ_n1]. На выходе фильтра 2 с учетом возможного набега в нем фазы помехи и сигнала и подавления сигнала мощной помехой (см. монографию И.С.Гоноровского "Радиотехнические цепи и сигналы", М., Сов.радио, 1971 г., стр 354, формула 9.70) имеем где m = A_c/A_n<<1.

0- уровень ограничения ограничителя. U₂(t) поступает на первый вход перемножителя 3, на второй вход которого подается входная смесь. На выход ФНЧ подаются только те сигналы (помехи), которые присутствуют на обоих входах перемножителя 3, в результате чего на его выходе имеем: а на выходе перемножителя 5₁ Аналогично, на выходе квадратурного канала имеем: - на выходе сумматора 7 имеем:

В блоке 8 осуществляется давление полученного напряжения на U₀²/2, в результате чего на его выходе имеем;

На выходе вычитателя 9 помехи компенсируем, получаем

Т. о. в устройстве по изобретению влияние помехи проявляется только в незначительном уменьшении амплитуды сигнала, которым при m<0,1 можно пренебречь, в то время, как в прототипе при наличие помехи проявляется ее широкополосная составляющая, коррелированная с полезным сигналом, которая принципиально не может быть ослаблена более чем в базу раз, наличие широкополосной составляющей помехи в прототипе приводит к увеличению вероятности ложных тревог. В устройстве отсутствует паразитная широкополосная составляющая помехи, а влияние помех сводится к незначительному уменьшению амплитуды полезного сигнала, при этом амплитуда сигнала изменяется тем меньше, чем больше уровень помехи. Т.о. в заявляемом устройстве обеспечивается повышение помехоустойчивости.

Устройство по ближайшему аналогу может быть применено только в приемниках широкополосных сигналов в связи с тем, что при формировании оценки помех в нем используется различие в структуре полезного (широкополосного сигнала) и узкополосных помех. При установке его на входе приемника с целью использования для компенсации помех необходимо обеспечить синхронность его генератора копии сигнала (ГКС) с ГКС широкополосного приемника. В то же время устройство по изобретению может быть установлено на входе любого приемника (как широкополосного, так и узкополосного) и выполнено в виде самостоятельного блока, включаемого между антенной и приемником. Т.о. расширяются функциональные возможности компенсатора.

Формула изобретения

Устройство компенсации помех, содержащее первый и второй перемножитель, фильтр, вычитатель, один вход которого соединен с входом устройства, блок с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, отличающееся тем, что введены ограничитель, блок обнаружения помехи, коммутатор, первые входы которых соединены с входом устройства, фазовращатель на 90^o, первый фильтр низкой частоты, третий перемножитель, сумматор, к второму входу которого присоединены последовательно соединенные второй фильтр низкой частоты, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, и четвертый перемножитель, выход сумматора соединен с входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, выход первого перемножителя через последовательно соединенные первый фильтр низкой частоты и второй перемножитель соединен с одним из входов сумматора. выход ограничителя - с входом фильтра, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго перемножителей и через фазовращатель на 90^o с объединенными входами третьего и четвертого перемножителей, другие входы первого и третьего перемножителей соединены с входом устройства, выход блока обнаружения помехи - с третьим входом коммутатора, вход которого соединен с выходом вычитателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2