Цифровой компенсатор помех

 

Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов. Цифровой компенсатор помех содержит первую, вторую и третью вспомогательные антенны, основную антенну, первое, второе, третье, четвертое и пятое вычитающие устройства, первый, второй и третий умножители, первый и второй сумматоры выборок, делитель, устройство комплексного сопряжения. Достигаемым техническим результатом изобретения является исключение подавления полезного сигнала на выходе компенсатора. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам подавления, используемым в радиотехнических системах подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), и может быть использовано в других системах, осуществляющих устранение нежелательных сигналов.

Из известных устройств подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте на изобретение 2154838 от 20.08.00, структурная схема которого приведена на фиг.1. Это устройство содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, второе вычитающее устройство 2, третий умножитель 3, второй сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8, и последовательно включенные третью вспомогательную антенну 9, третье вычитающее устройство 10, первый умножитель 11, первый сумматор выборок 12, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом на вторые входы первого 11 и третьего 3 умножителей поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения 13, вход которого соединен с выходом третьего вычитающего устройства 10, а на вторые входы второго 2 и третьего 10 вычитающих устройств поступает сигнал с выхода второй вспомогательной антенны 14, кроме того, на второй вход второго умножителя 6 поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Сигнал V_М с выхода основной антенны 8, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на вычитающее устройство 7, на другой вход которого поступает взвешенный сигнал WV_А с выхода второго умножителя 6. Сигнал V_A с выхода первой вспомогательной антенны 1, имеющей коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8, поступает на вход второго вычитающего устройства 2 и второго умножителя 6. Сигнал V_B с выхода второй вспомогательной антенны 14, имеющей коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8, поступает на входы второго 2 и третьего 10 вычитающих устройств. На второй вход третьего вычитающего устройства 10 поступает сигнал с выхода третьей вспомогательной антенны 9, имеющей коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал V_Р с выхода второго вычитающего устройства 2 подается на вход третьего умножителя 3, а сигнал V_H с выхода третьего вычитающего устройства 10 подается на входы первого умножителя 11 и устройства комплексного сопряжения 13.

Сигнал V_h*, сформированный на выходе устройства комплексного сопряжения, подается на входы первого 11 и третьего 3 умножителей. Сигналы с выходов первого 11 и третьего 3 умножителей, пройдя соответственно через первый 12 и второй 4 сумматоры выборок, подаются на делитель 5, сигнал с выхода которого поступает на второй умножитель 6. В делителе 5 формируется оптимальное для эффективного подавления помех значение весового коэффициента W.

Недостатком такого компенсатора является подавление полезного сигнала на выходе устройства, обусловленное участием составляющих полезного сигнала первой вспомогательной антенны в формировании выходного сигнала.

Техническим результатом изобретения является исключение подавления полезного сигнала на выходе компенсатора.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные первую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, делитель, второй умножитель, первое вычитающее устройство на второй вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны и последовательно включенные третью вспомогательную антенну, третье вычитающее устройство, первый умножитель, первый сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на вторые входы первого и третьего умножителей поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения, вход которого соединен с выходом третьего вычитающего устройства, а на вторые входы второго и третьего вычитающих устройств поступает сигнал с выхода второй вспомогательной антенны, кроме того, на второй вход второго умножителя поступает сигнал с выхода первой вспомогательной антенны, дополнительно введены четвертое и пятое вычитающие устройства, причем вход первого вычитающего устройства отключен от выхода основной антенны и подключен к выходу четвертого вычитающего устройства, на входы которого поступают сигналы с выходов основной и второй вспомогательных антенн, а вход второго умножителя отключен от первой вспомогательной антенны и подключен к выходу пятого вычитающего устройства, на входы которого поступают сигналы с выходов первoй и третьей вспомогательных антенн.

На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого цифрового компенсатора помех, исключающего подавление сигнала.

Цифровой компенсатор помех содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, второе вычитающее устройство 2, третий умножитель 3, второй сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6, первое вычитающее устройство 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода четвертого вычитающего устройства 15, и последовательно включенные третью вспомогательную антенну 9, третье вычитающее устройство 10, первый умножитель 11, первый сумматор выборок 12, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом на вторые входы первого 11 и третьего 3 умножителей поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения 13, вход которого соединен с выходом третьего вычитающего устройства 10, а на вторые входы третьего 10 и второго 2 вычитающих устройств поступает сигнал с выхода второй вспомогательной антенны 14, кроме того, на второй вход второго умножителя 6 поступает сигнал с выхода пятого вычитающего устройства 16, на входы которого поступают сигналы с выходов первой 1 и третьей 9 вспомогательных антенн, а на входы четвертого вычитающего устройства 15 поступают сигналы с выходов основной 8 и второй вспомогательной 14 антенн. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал V_m=S+U с выхода основной антенны 8, представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового сигнала U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на четвертое вычитающее устройство 15, на другой вход которого поступает сигнал V_В с выхода второй вспомогательной антенны 14. Сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1 поступает на пятое вычитающее устройство 16, на другой вход которого поступает сигнал V_С с выхода третьей вспомогательной антенны 9.

Первая вспомогательная антенна 1 является ненаправленной с коэффициентом направленного действия, определяемым уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Первая вспомогательная антенна 1 смещена относительно основной антенны 8 на расстояние d, что приводит к сдвигу по фазе помехового сигнала, принятого этой антенной, относительно помехового сигнала, принятого основной антенной, на величину ϕ = 2π(d/λ)sinα, где α - направление прихода помехового сигнала, отсчитываемое от нормали к базе - линии, соединяющей основную 8 и вспомогательную 1 антенны. С учетом сказанного, сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1 можно записать в виде: V_A = S_ОСЛ+U_exp{jϕ}, где S_осл. - ослабленный полезный сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1. Наличие ослабленного полезного сигнала обусловлено тем, что первая вспомогательная антенна 1 имеет определенный коэффициент направленного действия в направлении прихода полезного сигнала, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. В данном случае полагаем, что полезный сигнал приходит с направления, перпендикулярного базе антенн.

Вторая вспомогательная антенна 14 смещена относительно первoй вспомогательной антенны 1 вдоль базы антенн на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны 14 имеет вид: V_B = S_ОСЛ+Uexp{j2ϕ}. Третья вспомогательная антенна 9 смещена относительно второй вспомогательной антенны 14 на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДН основной антенны 8. Сигнал на выходе третьей вспомогательной антенны 9 имеет вид: V_C = S_ОСЛ+Uexp{j3ϕ}. С учетом введенных обозначений сигналы на выходах второго 2, третьего 10, четвертого 15 и пятого 16 вычитающих устройств соответственно будут иметь вид: V_P = Uexp{jϕ}(1-exp{jϕ}); V_H = Uexp{j2ϕ}(1-exp{jϕ}); V_O = S-S_ОСЛ+U(1-exp{j2ϕ});
V_K = Uexp{jϕ}(1-exp{j2ϕ}).
Сигнал V_н с выхода третьего вычитающего устройства 10 поступает на первый умножитель 11, на другой вход которого поступает этот же сигнал, прошедший через устройство комплексного сопряжения 13. Далее сигнал с выхода первого умножителя 11, пройдя через первый сумматор выборок 12, поступает на вход делителя 5. Сигнал V_P с выхода второго вычитающего устройства 2 поступает на третий умножитель 3, на другой вход которого поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения 13, и далее через второй сумматор выборок 4 поступает на второй вход делителя 5. Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5, определяется выражением:
W=M{V_P V_H*}/M{V_Н V_Н*},
где знак * - означает комплексно сопряженное число, М {} - операция математического усреднения. С учетом введенных обозначений получаем оптимальное для эффективного подавления помех значение весового коэффициента [Р.А. Монзинго, Т.У. Миллер. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. Пер. С англ. - М.: Радио и связь, 1986]:
W = exp{-jϕ}.
Подавление полезного сигнала в прототипе обусловлено участием с весовым коэффициентом W составляющих полезного сигнала, принятого первой вспомогательной антенной 1, в формировании выходного сигнала компенсатора V_R=V_M-WV_A.

В предлагаемом устройстве в формировании выходного сигнала участвует сигнал V_K с выхода пятого вычитающего устройства 16, не содержащий составляющих полезного сигнала: V_R=V_O-WV_K.

Таким образом, предлагаемое устройство, обеспечивающее получение оптимального значения весового коэффициента, исключает подавление сигнала на выходе компенсатора помех.

Все элементы предлагаемого устройства могут быть реализованы на современной элементной базе.

Использование изобретения в этой связи позволяет повысить стабильность работы устройства подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА.

Формула изобретения

Цифровой компенсатор помех, содержащий последовательно включенные первую вспомогательную антенну, второе вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, делитель, второй умножитель, первое вычитающее устройство и последовательно включенные третью вспомогательную антенну, третье вычитающее устройство, первый умножитель, первый сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом на вторые входы первого и третьего умножителей поступает сигнал с выхода устройства комплексного сопряжения, вход которого соединен с выходом третьего вычитающего устройства, а на вторые входы второго и третьего вычитающих устройств поступает сигнал с выхода второй вспомогательной антенны, отличающийся тем, что в него дополнительно введены четвертое и пятое вычитающие устройства, причем вход первого вычитающего устройства подключен к выходу четвертого вычитающего устройства, на входы которого поступают сигналы с выходов основной и второй вспомогательных антенн, а вход второго умножителя подключен к выходу пятого вычитающего устройства, на входы которого поступают сигналы с выходов первой и третьей вспомогательных антенн, выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2