Устройство подавления узкополосных помех

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в дуплексных радиоканалах управления и пакетных радиосетях оперативно-командной связи при воздействии узкополосных помех. Достигаемый технический результат - повышение достоверности принимаемого сигнала. Устройство подавления узкополосных помех содержит широкополосный усилитель промежуточной частоты, блок защиты, первый сумматор, согласованный фильтр, блок управления, при этом блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых содержит усилитель промежуточной частоты, элемент подавления узкополосных помех, фазоинвертор, ключ, узкополосный фильтр, линию задержки и второй сумматор. 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано преимущественно в дуплексных радиоканалах управления и пакетных радиосетях оперативно-командной связи в позиционных районах при воздействии узкополосных помех.

Известно устройство подавления узкополосных помех (а.с. СССР №754681, кл. Н04В 1/10), содержащее n последовательно соединенных самонастраивающихся режекторных фильтров. Однако данное устройство вместе с помехой подавляет и часть спектра полезного сигнала.

Известно также устройство, в котором для подавления узкополосных помех используется гребенка коммутируемых фильтров (а.с. СССР №720730, кл. Н04В 1/10).

Недостатком такого устройства является его сложность, обусловленная наличием гребенки узкополосных коммутируемых фильтров и дополнительных электрических потерь, вызванных неидентичностью и нестабильностью во времени амплитудных и фазочастотных характеристик отдельных фильтров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является "Устройство подавления узкополосных помех" (кн. "Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами", под редакцией Г.И.Тузова, М., "Радио и Связь", 1985 г., стр.211, рис.7.3а), принятое за прототип.

Функциональная схема устройства прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты);

3 - сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - усилители промежуточной частоты;

6₁-6_n - элементы подавления узкополосных помех;

7 - перемножитель;

8 - интегратор;

9 - генератор опорного сигнала.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные широкополосный УПЧ1, блок защиты 2, n выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора 3, выход которого соединен со входом согласованного фильтра 4, выход которого является выходом устройства. При этом блок защиты 2 состоит из n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты 5 и элемента подавления узкополосных помех 6, выходы которых являются соответствующими выходами блока защиты 2. Кроме того, входы усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соединены между собой и являются входом блока защиты 2, а вход широкополосного УПЧ1 является входом устройства.

Согласованный фильтр 4 содержит последовательно соединенные перемножитель 7 и интегратор 8, выход которого является выходом согласованного фильтра 4, а также генератор опорного сигнала 9, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 7, первый вход которого является входом согласованного фильтра 4.

Работает устройство-прототип следующим образом.

Принятый широкополосный сигнал (ШПС) после преобразования частоты поступает на широкополосный УПЧ1, где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех (блок защиты) 2, состоящий из n узкополосных усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n и n элементов подавления узкополосных помех 6₁-6_n.

С помощью фильтров узкополосных усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n вся полоса частот ШПС делится на n парциальных каналов.

где Δf - ширина полосы частот парциального канала;

ΔF - ширина полосы частот принятого ШПС;

n - число парциальных каналов.

Причем ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова, и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться, и поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех представляются как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.

В каждом парциальном канале кроме узкополосного фильтра имеется усилитель, с помощью которого компенсируется затухание в фильтре своего парциального канала.

Выбор ширины полосы пропускания каждого парциального канала производится с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи. При наличии в каком-либо из парциальных каналов узкополосной помехи производится подавление ее в элементах подавления 6₁-6_n. Элементы подавления узкополосных помех 6₁-6_n, представляющие из себя нелинейные элементы, работающие либо в режиме ограничения входной смеси, либо в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех, а закрыт при больших уровнях помех).

С выхода подавителя узкополосных помех (блок защиты) 2 сигнал по n выходам поступает на сумматор 3, где суммируется по частотной полосе ΔF=n·Δf. С выхода сумматора 3 широкополосный сигнал поступает на согласованный фильтр 4.

В устройстве прототипа в качестве согласованного фильтра может использоваться как пассивный согласованный фильтр, выполненный на основе многоотводной линии задержки, так и активный согласованный фильтр-коррелятор.

С помощью согласованного фильтра 4 производится слияние широкополосной модуляции, то есть сворачивание.

Недостатком устройства прототипа является режектирование участков частотного спектра, то есть при работе элементов подавления узкополосных помех в режиме ключей и при наличии узкополосных помех больших уровней производится запирание этих ключей; большая потеря энергии принятого сигнала, заключенная в режектируемом участке, и чем больше узкополосных помех в спектре принимаемого сигнала, тем большая часть энергии теряется в значительной степени, понижая достоверность принимаемого сигнала.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), вход которого является входом устройства, блок защиты, первый сумматор, выход которого соединен со входом согласованного фильтра, причем блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты и элемента подавления узкополосных помех, кроме того, входы n усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом УПЧ; согласованный фильтр содержит последовательно соединенные перемножитель и интегратор, выход которого является выходом согласованного фильтра и выходом устройства, а также генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, первый вход которого является входом согласованного фильтра, введены в каждый из n параллельных каналов блока защиты последовательно соединенные линия задержки, второй сумматор, причем вход линии задержки соединен с выходом элемента подавления узкополосных помех, а выход второго сумматора соединен с соответствующим входом первого сумматора, и последовательно соединенные фазоинвертор и ключ, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а вход фазоинвертора соединен со вторым выходом элемента подавления узкополосных помех, и выход ключа соединен со вторым входом второго сумматора, при этом входы всех n узкополосных фильтров соединены между собой и соединены с выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, а второй вход блока управления подсоединен к выходу интегратора.

На фиг.2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты);

3 - первый сумматор;

4 - согласованный фильтр;

5₁-5_n - усилители промежуточной частоты (УПЧ);

6₁-6_n - элементы подавления узкополосных помех;

7 - перемножитель;

8 - интегратор;

9 - генератор опорного сигнала;

10₁-10_n - линии задержки;

11₁-11_n - вторые сумматоры;

12₁-12_n - фазоинверторы;

13₁-13_n - ключи;

14₁-14_n - узкополосные фильтры;

15 - блок управления.

Предлагаемое устройство содержит широкополосный усилитель промежуточной частоты УПЧ1, вход которого является входом устройства, а выход соединен со входом блока защиты 2, состоящий из n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты 5, элементов подавления узкополосных помех 6, линии задержки 10, второго сумматора 11, второй выход элемента подавления узкополосных помех 6 соединен со входом фазоинвертора 12, выход которого соединен с первым входом (управляемым) ключа 13, второй вход ключа 13 соединен с выходом узкополосного фильтра 14, выход ключа 13 соединен со вторым входом второго сумматора 11, причем входы усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соединены между собой и являются входом блока защиты 2, a n выходов вторых сумматоров 11₁-11_n соединены с соответствующими n входами первого сумматора 3, выход которого соединен со входом согласованного фильтра 4, состоящего из последовательно соединенных перемножителя 7 и интегратора 8, выход которого является выходом устройства, а первый вход перемножителя 7 является входом согласованного фильтра 4, а также генератор опорного сигнала 9, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 7 и с первым входом блока управления 15, второй вход которого подсоединен к выходу интегратора 8, а выход блока управления 15 соединен с n входами узкополосных фильтров 14₁-14_n, входы которых соединены между собой.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Принятый фазоманипулированный сигнал (ФМ) после преобразования частоты поступает на широкополосный УПЧ1, где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех (блок защиты) 2, состоящий из n параллельных каналов, каждый из которых содержит усилитель промежуточной частоты 5, элемент подавления узкополосных помех 6, линию задержки 10, второй сумматор 11, фазоинвертор 12, ключ 13 и узкополосный фильтр 14.

С помощью усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n вся полоса частот ШПС делится на n парциальных каналов

где Δf - ширина полосы частот одного парциального канала;

ΔF - ширина полосы частот принятого широкополосного сигнала;

n - число парциальных каналов.

Причем ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова, и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться, и поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех представляются как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.

В каждом парциальном канале, кроме узкополосного фильтра, имеется усилитель, с помощью которого компенсируется затухание в фильтре своего парциального канала.

Выбор ширины полосы пропускания каждого парциального канала производится с таким расчетом, чтобы в каждый парциальный канал попадало не более одной узкополосной помехи.

При наличии в каком-либо из парциальных каналов узкополосной помехи производится подавление ее в элементах подавления 6₁-6_n. Элементы подавления узкополосных помех 6₁-6_n представляют из себя нелинейные элементы, работающие в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех и закрыт при больших уровнях помех).

С выхода элемента подавления узкополосных помех 6 в каждом канале сигнал поступает на линию задержки 10 и затем на первый вход второго сумматора 11, если данный парциальный канал открыт (в данном канале отсутствует узкополосная помеха).

Если в данном парциальном канале присутствует узкополосная помеха, то ключ, находящийся в составе элемента подавления узкополосной помехи 6, закрыт сигналом, сформированным из узкополосной помехи, и на входе линии задержки 10, таким образом, сигнала нет.

Тот же сигнал, которым закрывается ключ элемента подавления узкополосной помехи 6, поступает на фазоинвертор 12, где фаза этого сигнала инвертируется на 180° и тем самым открывается ключ 13. На сигнальный вход ключа 13 поступает сигнал с выхода узкополосного фильтра 14, на вход которого поступает сигнал с генератора опорного сигнала 9. Входы всех n узкополосных фильтров 14₁-14_n соединены между собой и с выходом блока управления 15.

Узкополосные фильтры 14₁-14_n сопряжены по частоте и полосе с узкополосными фильтрами, входящими в состав усилителей промежуточной частоты 5₁-5_n соответственно.

С выхода ключа 13 сигнал поступает на второй вход сумматора 11, таким образом, компенсируя потерю полезного сигнала в данном парциальном канале за счет бланкирования узкополосной помехи.

Линия задержки 10 компенсирует задержку сигнала в узкополосном фильтре 14 и фазоинверторе 12.

Сигналы с выходов вторых сумматоров 11₁-11_n поступают на соответствующие n входы первого сумматора 3, где суммируются по частотной полосе ΔF=n·Δf. С выхода первого сумматора широкополосный сигнал поступает на вход согласованного фильтра 4.

В предлагаемом устройстве в качестве согласованного фильтра может использоваться только согласованный фильтр-коррелятор.

С помощью согласованного фильтра 4, состоящего из генератора опорного сигнала 9, перемножителя 7, вход которого является входом согласованного фильтра и интегратора 8, выход которого является выходом согласованного фильтра, производится снятие широкополосной модуляции, то есть сворачивание сигнала с выхода фильтра 4. Свернутый сигнал подается на выход устройства потребителю, и этот же сигнал, кроме того, подается на второй вход блока управления 15, состоящего из последовательно соединенных триггера и ключа.

При появлении на выходе интегратора 8 сигнала-свертки, поступающего на второй вход блока управления 15, в котором триггер опрокидывается, тем самым разрешая прохождению сигнала через ключ с генератора опорного сигнала 9, что не позволяет засинхронизироваться предлагаемому устройству по сигналу генератора опорного сигнала.

Устройство подавления узкополосных помех, содержащее широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), вход которого является входом устройства, блок защиты, первый сумматор, выход которого соединен со входом согласованного фильтра, причем блок защиты содержит n параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты и элемента подавления узкополосных помех, кроме того, входы n усилителей промежуточной частоты соединены между собой и с выходом УПЧ; согласованный фильтр содержит последовательно соединенные перемножитель и интегратор, выход которого является выходом согласованного фильтра и выходом устройства, а также генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, первый вход которого является входом согласованного фильтра, отличающееся тем, что введены в каждый из n параллельных каналов блока защиты последовательно соединенные линия задержки, второй сумматор, причем вход линии задержки соединен с выходом элемента подавления узкополосных помех, а выход второго сумматора соединен с соответствующим входом первого сумматора и последовательно соединенные фазоинвертор и ключ, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а вход фазоинвертора соединен с выходом усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и выход ключа соединен со вторым входом второго сумматора, при этом входы всех n узкополосных фильтров соединены между собой и с выходом блока управления, состоящего из последовательно соединенных триггера и ключа, сигнал с выхода интегратора поступает на второй вход блока управления, в котором триггер опрокидывается, разрешая тем самым прохождение сигнала через ключ с генератора опорного сигнала на вход узкополосного фильтра.