Устройство компенсации помех для приемников широкополосных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам связи с широкополосными сигналами. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости, который достигается за счет того, что устройство содержит последовательно соединенные первый перемножитель, режекторный фильтр и второй перемножитель, вычитатель, третий перемножитель и выходной фильтр, выход которого является выходом всего устройства. Один из входов вычитателя соединен с выходом первого регулируемого элемента задержки, вход которого соединен с входом первого перемножителя и является входом устройства. Выход генератора опорного сигнала соединен одновременно с другим входом первого перемножителя и входом регулируемого элемента задержки, выход которого соединен одновременно с другими входами второго перемножителя и третьего перемножителя. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны устройства компенсации помех для приемников широкополосных сигналов по а. с. N 1338078, Кл. H 04 B 1/10, 1985, N 1698998 A1, Кл. H 04 B 1/10, 1991 г., недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным и структурным помехам.

Наиболее близким по технической сущности аналогом к изобретению является устройство по а.с. N 1688416 A1, Кл. H 04 B 1/10, 1991 г., которое включает в себя первый перемножитель (фазовый манипулятор), генератор опорного широкополосного сигнала, второй перемножитель (фазовый ремодулятор), режекторный фильтр, выходной фильтр, первый аттенюатор, вычитатель, первый элемент задержки, второй элемент задержки, полосовой фильтр, ключ, второй аттенюатор, четвертый элемент задержки, обнаружитель узкополосной помехи, третий перемножитель, третий элемент задержки, частотный канал.

Устройство работает следующим образом. Входной широкополосный фазоманипулированный сигнал и помеха поступают на вход первого перемножителя, где манипулируется по фазе опоры широкополосным сигналом, синхронным со входным широкополосным сигналом, формируемым генератором опорного широкополосного сигнала. За счет этого широкополосный сигнал сворачивается в узкополосный сигнал, который режектируется режекторным фильтром, а узкополосная помеха "размазывается" в широкополосную помеху, которая через режекторный фильтр, вырезающий из ее спектра полосу ΔF, поступает на второй перемножитель. Во втором перемножителе широкополосная помеха манипулируется по фазе синхронным с ней опорным широкополосным сигналом, подаваемым на него с выхода генератора опорного широкополосного сигнала через первый элемент задержки, обеспечивающий выравнивание задержек в тракте прохождения широкополосной помехи и опорного сигнала.

За счет этой процедуры широкополосная помеха сворачивается в узкополосную помеху, которая подается на N частотных каналов. В каждом частотном канале узкополосная помеха фильтруется в парциальной полосе полосового фильтра, равной где Δf - полоса широкополосного сигнала, после чего подается на ключ, который открывается только в том случае, если обнаружителем принято решение об обнаружении помехи в данном парциальном канале. Помеха, прошедшая через ключ, через второй аттенюатор и четвертый элемент задержки поступает на один из входов вычитателя, где компенсирует помеху, поступающую на другой вход вычитателя с входа устройства через первый аттенюатор и второй элемент задержки. Второй и четвертый элементы задержки и первый и второй аттенюаторы обеспечивают выравнивание по амплитуде и времени помех, поступающих на разные входы вычитателя. Так как по одному входу вычитателя поступают широкополосный сигнал и узкополосная помеха, а по другим - только узкополосная помеха, то помехи компенсируются, а широкополосный сигнал проходит выход вычитателя. Широкополосный сигнал в третьем перемножителе "сворачивается" в узкополосный сигнал, который фильтруется в выходном фильтре, после чего поступает на выход устройства. Задержка третьего элемента задержки выбирается таким образом, чтобы обеспечить синхронность широкополосного сигнала и опорного сигнала на входах третьего перемножителя.

Недостатком аналога является низкая помехоустойчивость, т.к. подавление помехи не может быть достигнуто более чем в раз по мощности за счет наличия широкополосной паразитной составляющей.

Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости путем подавления широкополосной паразитной составляющей.

В изобретении технический результат достигается за счет того, что в устройство компенсации помех для приемника широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, вход которого является входом устройства, режекторный фильтр и второй перемножитель, первый вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого регулируемого элемента задержки, генератор опорного широкополосного сигнала, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, а через второй регулируемый элемент задержки с другим входом второго перемножителя, на выходе которого образуются узкополосная составляющая помехи и паразитная широкополосная составляющая помехи, которые через полосовой фильтр поступают на второй вычитатель, введены опорный генератор, синхронно-фазовый фильтр, первое устройство с регулируемым коэффициентом передачи, второе устройство с регулируемым коэффициентом передачи и третий перемножитель, причем последовательно соединены синхронно-фазовый фильтр, первое устройство с регулируемым коэффициентом передачи, второй вычитатель и второе устройство с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с входом первого вычитателя, выход которого является выходом устройства, выход опорного генератора через третий перемножитель соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра, сигнальный вход которого соединен с выходом полосового фильтра, выход второго регулируемого элемента задержки соединен с другим входом третьего перемножителя, вход первого регулируемого элемента задержки соединен со входом первого перемножителя.

Структурная схема устройства по изобретению приведена на фиг. 1, где использованы следующие обозначения: 1 и 3 - соответственно первый и второй перемножители (фазовые манипуляторы); 2 - режекторный фильтр; 4 - второй вычитатель; 5 - первый вычитатель; 6 - генератор опорного широкополосного сигнала (ГШС); 7 - опорный генератор; 8 - третий перемножитель (фазовый модулятор); 9 - синхронно-фазовый фильтр (СФФ); 10 и 11 - соответственно первое и второе устройства с регулируемым коэффициентом передачи; 12 и 13 - соответственно первый и второй регулируемые элементы задержки; 14 - полосовой фильтр.

Устройство по изобретению содержит последовательно соединенные первый перемножитель (фазовый манипулятор) 1, режекторный фильтр 2, второй перемножитель (фазовый манипулятор) 3, полосовой фильтр 14, второй вычитатель 4, второе устройство с регулируемым коэффициентом передачи 11, первый вычитатель 5, выход которого является выходом всего устройства, а другой вход вычитателя 5 соединен с выходом первого регулируемого элемента задержки 12, вход которого соединен со входом первого перемножителя (фазового манипулятора) 1 и является входом устройства. Выход генератора опорного широкополосного сигнала 6 соединен одновременно с другим входом первого перемножителя (фазового манипулятора) 1 и входом второго регулируемого элемента задержки 13, выход которого соединен одновременно с другими входами второго перемножителя (фазового манипулятора) 3 и третьего перемножителя (фазового модулятора) 8. Выход опорного генератора 7 через последовательно соединенные блоки 8, 9, 10 соединен с блоком 4. Другой вход синхронно-фазового фильтра 9 соединен с точкой соединения блоков 14 и 4.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Входной широкополосный сигнал и помехи поступают на вход блока 1, где манипулируются по фазе на [О, П] опорным широкополосным сигналом (ШПС), синхронным со входным широкополосным сигналом, формируемым в генераторе опорного широкополосного сигнала 6. За счет этого широкополосный сигнал сворачивается в узкополосный сигнал, который режектируется режекторным фильтром 2, а узкополосная помеха (УП) "размазывается" в широкополосную помеху, которая через режекторный фильтр 2, вырезающий из нее полосу ΔF, где ΔF - полоса свернутого полезного сигнала, поступает на второй перемножитель 3. Во втором перемножителе 3 с использованием опорного широкополосного сигнала, поступающего от ГШС 6 через второй регулируемый элемент задержки 13, широкополосная помеха сворачивается в узкополосную помеху. Наряду с узкополосной составляющей помехи на выходе второго перемножителя 3 образуется паразитная широкополосная составляющая помехи, обусловленная режекцией части мощности широкополосной помехи (формируемой на выходе первого перемножителя 1) режекторным фильтром 2. Эта составляющая помехи коррелировала с полезным широкополосным сигналом, имеет ту же среднюю частоту спектра f₀ и тот же закон манипуляции, что и полезный сигнал, и отличается от него только начальной фазой. Узкополосная и широкополосная составляющие помехи через полосовой фильтр 14 поступают на второй вычитатель 4, где из смеси узкополосной и широкополосной составляющих помехи вычитается ее широкополосная составляющая, которая формируется следующим образом. Несущая частота, формируемая опорным генератором 7, подается на третий перемножитель 8, где манипулируется по фазе на [О, П]. Сформированный ШПС подается на опорные входы синхронно-фазового фильтра (СФФ) 9, на сигнальные входы которого подается смесь узкополосной и широкополосной составляющей помех с выхода полосового фильтра 14. На выход СФФ 9 узкополосная составляющая помехи не проходит, т.к. ее нет в опорном сигнале, а широкополосная составляющая помехи на выходе СФФ 9 аналогична широкополосной составляющей на его сигнальном входе и отличается от нее только амплитудным множителем. Обеспечение равенства компенсируемых во втором вычитателе 4 амплитуд широкополосных составляющих помех достигается за счет использования первого устройства с регулируемым коэффициентом передачи 10. Т.о. на выходе второго вычитателя 4 выделяется только узкополосная составляющая помехи, которая компенсирует помеху во входной смеси в первом вычитателе 5. Обеспечение равенства амплитуд компенсируемых узкополосных составляющих помех достигается за счет использования второго устройства с регулируемым коэффициентом передачи 11. Первый регулируемый элемент задержки 12 используется (при необходимости) для компенсации возможной задержки в тракте распространения помехи. В результате компенсации УП на выходе блока 5 выделяется только ШПС. Структурная схема СФФ 9 приведена на фиг. 2, где использованы следующие обозначения: 91, 93 - перемножители (балансный модулятор), 92 - фильтр нижних частот (ФНЧ), 95 - фазовращатель на 90^o, 94 - сумматор. Указанные блоки соединены так, как это показано на фиг. 3. СФФ 9 работает следующим образом. Сигнал с выхода третьего перемножителя 8, подаваемый на его опорный вход, подается на перемножители (балансные модуляторы) синфазного и квадратурного каналов перемножителей 91 и 93. На сигнальный вход СФФ 9 подается напряжение со второго перемножителя 3 (фиг. 2). В блоках 91₁ и 91₂ осуществляется перемножение опорного и сигнального напряжений, результат перемножения фильтруется с помощью ФНЧ 92, после чего результат фильтрации перемножается с тем же опорным сигналом.

Напряжения синфазного и квадратурного сигналов суммируется в сумматоре 94.

В устройстве по изобретению, также как и в ближайшем аналоге, на выходе третьего перемножителя 3 наряду с узкополосной составляющей помехи, аналогичной помехе на входе устройства, формируется паразитная широкополосная составляющая помехи, коррелированная с полезным широкополосным сигналом. Эта составляющая имеет частоту несущей, равной несущей полезного широкополосного сигнала, и тот же закон манипуляции по фазе, отличие ее от полезного сигнала заключается только в начальной фазе высокочастотного колебания. В устройстве по изобретению осуществляется компенсация паразитной широкополосной составляющей помехи. Покажем это.

На опорные входы блока СФФ 9 подается опорный широкополосный сигнал вида U₀·cos[ω₀t+ϕ₀+ϕ(t)] (1) где ϕ(t) принимает значение [О, П] в соответствии с кодом, используемым при формировании широкополосного сигнала, сформированный путем фазовой манипуляции на [О, П] гармонического сигнала, формируемого опорным генератором 7 с опорной псевдослучайной последовательностью выхода ГШС 6 через первый вычитатель 1.

На сигнальные входы СФФ 9 подаются узкополосная помеха вида U_п·cos(ω_пt+ϕ_п) и ее широкополосная составляющая, ослабленная по мощности в раз, вида .

В первом перемножителе 91₁ узкополосная помеха "размазывается" в широкополосную за счет перемножения с опорным широкополосным сигналом. Мощность той части помехи, которая попадает в ФНЧ 92, ослаблена в раз, Т. о. , узкополосная составляющая помехи практически не проходит на выход СФФ.

Результат перемножения широкополосного сигнала и широкополосной составляющей помехи на выходе ФНЧ имеет вид после повторного перемножения с тем же опорным широкополосным сигналом в третьем перемножителе 93₁ имеем Аналогично, в квадратурном канале на выходе четвертого перемножителя 93₂ имеем
на выходе сумматора получаем

Из формулы (5) видим, что на выходе блока СФФ широкополосная составляющая помехи совпадает по частоте и фазе с широкополосной составляющей помехи на выходе блока 14 и отличается от нее только амплитудным множителем. Равенство амплитуд широкополосных составляющих помехи на входах вычитателя 4 обеспечивается за счет использования устройства с регулируемым коэффициентом передачи 10, который выполняется в виде резонансного усилителя с полосой пропускания Δf. T.o., в заявляемом устройстве обеспечивается возможность подавления паразитной широкополосной составляющей помех в n раз за счет ее компенсации, при этом коэффициент подавления ее на выходе устройства определяется как Б·n, где база широкополосного сигнала. Поэтому степень подавления помех не зависит от базы ШПС.

Формула изобретения

Устройство компенсации помех для приемника широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, вход которого является входом устройства, режекторный фильтр и второй перемножитель, первый вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого регулируемого элемента задержки, генератор опорного широкополосного сигнала, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, а через второй регулируемый элемент задержки - с другим входом второго перемножителя, на выходе которого образуются узкополосная составляющая помехи и паразитная широкополосная составляющая помехи, которые через полосовой фильтр поступают на второй вычитатель, отличающееся тем, что введены опорный генератор, синхронно-фазовый фильтр, первое устройство с регулируемым коэффициентом передачи, второе устройство с регулируемым коэффициентом передачи и третий перемножитель, причем последовательно соединены синхронно-фазовый фильтр, первое устройство с регулируемым коэффициентом передачи, второй вычитатель и второе устройство с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с входом первого вычитателя, выход которого является выходом устройства, выход опорного генератора через третий перемножитель соединен с опорным входом синхронно-фазового фильтра, сигнальный вход которого соединен с выходом полосового фильтра, выход второго регулируемого элемента задержки соединен с другим входом третьего перемножителя, вход первого регулируемого элемента задержки соединен со входом первого перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2