Устройство подавления помех

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для подавления сигналов (помех), поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА). Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех. Устройство подавления помех содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну, первый фазовращатель, третье вычитающее устройство, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства, при этом входы второго вычитающего устройства соединены с выходом основной антенны и выходом первого фазовращателя, и последовательно включенные второе вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом третьего вычитающего устройства, второй вход третьего вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, вход которого соединен с выходом второй вспомогательной антенны, а второй вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения. Устройство подавления помех содержит также третью вспомогательную антенну, третий фазовращатель и четвертое вычитающее устройство, причем вход третьего фазовращателя соединен с выходом третьей вспомогательной антенны, а выход - с первым входом четвертого вычитающего устройства, второй вход четвертого вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, при этом вход устройства комплексного сопряжения и вход первого умножителя отсоединены от выхода третьего вычитающего устройства и соединены с выходом четвертого вычитающего устройства, а вход третьего умножителя отсоединен от выхода второго вычитающего устройства и соединен с выходом третьего вычитающего устройства. Выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех. 2 ил.

 

Настоящее 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 RU №2602669 С1 от 26.10.2016, структурная схема которого приведена на фигуре 1. Это устройство содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну 1, первый фазовращатель 14, третье вычитающее устройство 13, устройство комплексного сопряжения 2, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства 12, при этом входы второго вычитающего устройства 12 соединены с выходом основной антенны 8 и выходом первого фазовращателя 14, и последовательно включенные второе вычитающее устройство 12, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом вторые входы первого 3 и второго 6 умножителей соединены с выходом третьего вычитающего устройства 13, второй вход третьего вычитающего устройства 13 соединен с выходом второго фазовращателя 15, вход которого соединен с выходом второй вспомогательной антенны 11, кроме того второй вход третьего умножителя 9 соединен с выходом устройства комплексного сопряжения 2. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Недостатком такого устройства является низкий уровень подавления помех на выходе устройства подавления помех обусловленный флуктуациями весового коэффициента W относительно оптимального значения при наличии корреляции между составляющими полезного и помехового сигналов участвующих в формировании весового коэффициента.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех с помощью устройства подавления помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные первую вспомогательную антенну, первый фазовращатель, третье вычитающее устройство, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства, при этом входы второго вычитающего устройства соединены с выходом основной антенны и выходом первого фазовращателя, и последовательно включенные второе вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом третьего вычитающего устройства, второй вход третьего вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, вход которого соединен с выходом второй вспомогательной антенны, а второй вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения, дополнительно введены третья вспомогательная антенна, третий фазовращатель и четвертое вычитающее устройство, причем вход третьего фазовращателя соединен с выходом третьей вспомогательной антенны, а выход - с первым входом четвертого вычитающего устройства, второй вход четвертого вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, при этом вход устройства комплексного сопряжения и вход первого умножителя отсоединены от выхода третьего вычитающего устройства и соединены с выходом четвертого вычитающего устройства, а вход третьего умножителя отсоединен от выхода второго вычитающего устройства и соединен с выходом третьего вычитающего устройства.

На фигуре 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА.

Устройство подавления помех, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, содержит последовательно включенные устройства: первую вспомогательную антенну 1, первый фазовращатель 14, третье вычитающее устройство 13, третий умножитель 9, второй сумматор выборок 10, делитель 5, второй умножитель 6 и первое вычитающее устройство 7, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства 12, входы которого соединены с выходами основной антенны 8 и первого фазовращателя 14, и последовательно включенные третью вспомогательную антенну 16, третий фазовращатель 17, четвертое вычитающее устройство 18, первый умножитель 3, первый сумматор выборок 4, выход которого соединен со вторым входом делителя 5, при этом второй вход второго умножителя 6 соединен с выходом третьего вычитающего устройства 13, а второй вход третьего вычитающего устройства 13 соединен с выходом второго фазовращателя 15, вход которого соединен с выходом второй вспомогательной антенны 11, при этом вторые входы третьего 9 и первого 3 умножителей соединены с выходом устройства комплексного сопряжения 2, вход которого соединен с выходом четвертого вычитающего устройства 18, а второй вход четвертого вычитающего устройства 18 соединен с выходом второго фазовращателя 15. Выход первого вычитающего устройства 7 является выходом устройства подавления помех.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода основной антенны 8 VM=S+U представляющий собой сумму радиолокационного сигнала S, принятого главным лепестком ДНА, и помехового U, принятого боковыми лепестками ДНА, поступает на второе вычитающее устройство 12, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первого фазовращателя 14. Основная антенна поворачивается в направлении на цель, а вспомогательные антенны неподвижны. Первая вспомогательная антенна 1 является ненаправленной с коэффициентом направленного действия, определяемым уровнем боковых лепестков ДНА 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 8, на величину (ϕП=2π(d/λ)sin αП, где αП - направление прихода помехового сигнала, отсчитываемое от нормали к базе антенн - линии соединяющей основную 8, первую вспомогательную антенну 1, вторую вспомогательную антенну 11 и третью вспомогательную антенну 16. Также происходит сдвиг по фазе полезного сигнала принятого этой антенной, относительно полезного сигнала принятого основной антенной 8 на величину ϕС=2π(d/λ)sin αC, где αC - направление прихода полезного сигнала, отсчитываемое от нормали к базе антенн. С учетом сказанного, сигнал на выходе первой вспомогательной антенны 1 можно записать в виде:

VA=SОСЛ⋅exp{jϕС}+U⋅exp{jϕП},

где SОСЛ - 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 ДНА основной антенны 8. Сигнал с выхода первой вспомогательной антенны 1 поступает на вход первого фазовращателя 14, который обеспечивает изменение фазы входного сигнала на величину ϕС, пропорциональную углу прихода полезного сигнала, и что тоже самое - углу поворота основной антенны. Тогда сигнал на выходе первого фазовращателя 14 можно записать в виде [Р.А. Монзинго, Т.У. Миллер. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986]:

Вторая вспомогательная антенна 11 смещена относительно первой вспомогательной антенны 1, вдоль базы антенн, на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДНА основной антенны 8. Сигнал на выходе второй вспомогательной антенны 11 имеет вид:

VA=SОСЛ⋅exp{j2ϕС}+U exp{j2ϕП}.

Этот сигнал поступает на вход второго фазовращателя 15, который обеспечивает изменение фазы входного сигнала на величину 2ϕС Тогда сигнал на выходе второго управляемого фазовращателя 15 можно записать в виде:

Сигналы с выходов первого 14 и второго 15 фазовращателей поступают на входы третьего вычитающего устройства 13. Кроме того сигнал с выхода первого фазовращателя поступает на второй вход второго вычитающего устройства 12, на первый вход которого поступает сигнал с выхода основной антенны 8.

Третья вспомогательная антенна 16 смещена относительно второй вспомогательной антенны 11, вдоль базы антенн, на расстояние d и имеет коэффициент направленного действия, определяемый уровнем боковых лепестков ДНА основной антенны 8. Сигнал на выходе третьей вспомогательной антенны 16 имеет вид:

VA=SОСЛ⋅exp{j3ϕС}+U⋅exp{j3ϕП}.

Этот сигнал поступает на вход третьего фазовращателя 17, который обеспечивает изменение фазы входного сигнала на величину 3ϕС. Тогда сигнал на выходе третьего управляемого фазовращателя 17 можно записать в виде:

Сигналы с выходов второго 15 и третьего 17 фазовращателей поступают на входы четвертого вычитающего устройства 18.

С учетом введенных обозначений, сигналы на выходах второго 12, третьего 13 и четвертого 18 вычитающих устройств соответственно будут имеет вид:

VH=S-SОСЛ+U⋅(1-exp{j(ϕПС)});

VО=U-exp{j(ϕПС)}⋅(1-exp{j((ϕПС)});

VР=U-ехр{j2((ϕПС)}⋅(1-exp{j((ϕПС)}).

Сигнал VP с выхода четвертого вычитающего устройства 18 поступает на устройство комплексного сопряжения 2 и первый умножитель 3. С выхода устройства комплексного сопряжения 2 сигнал поступает на входы первого 3 и третьего 9 умножителей. Сигнал с выхода третьего вычитающего устройства 13 поступает на входы второго 6 и третьего 9 умножителей. Сигналы с выходов первого 3 и третьего 9 умножителей поступают соответственно на первый 4 и второй 10 сумматоры выборок с выходов которых поступают на входы делителя 5.

Весовой коэффициент, получаемый на выходе делителя 5 определяется выражением:

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=ехр{-j((ϕПС)}.

Выходной сигнал устройства подавления помех определяется выражением:

VR=VH-W⋅VO.

После выполнения необходимых преобразований получим:

VR=S-SОСЛ.

Анализ выражения показывает отсутствие составляющих помехового сигнала на выходе устройства подавления помех.

Значение весового коэффициента, получаемое в прототипе, имеет вид:

где b - коэффициент, характеризующий ослабление полезного сигнала во вспомогательных антеннах относительно основной, ρ - коэффициент корреляции полезного и помехового сигналов, σ2С, σ2П - дисперсии полезного и помехового сигналов. Анализ последнего выражения показывает, что наличие корреляции между полезным и помеховым сигналами приводит к флуктуации весового коэффициента относительно оптимального значения, что снижает уровень подавления помех.

При таком значении весового коэффициента выходной сигнал в прототипе будет иметь вид:

то есть будет содержать не скомпенсированные остатки помехового сигнала.

В предлагаемом устройстве в формировании весового коэффициента не участвуют составляющие полезного сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство устраняет влияние корреляции между полезным и помеховым сигналами на уровень подавления помех.

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

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

Устройство подавления помех, содержащее последовательно включенные устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства, при этом входы второго вычитающего устройства соединены с выходом основной антенны и выходом первого фазовращателя, вход которого соединен с выходом первой вспомогательной антенны, и последовательно включенные вторую вспомогательную антенну, второй фазовращатель, третье вычитающее устройство, выход которого соединен со вторым входом второго умножителя, при этом второй вход третьего вычитающего устройства соединен с выходом первого фазовращателя, и последовательно включенные устройство комплексного сопряжения, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, отличающееся тем, что в него дополнительно введены третья вспомогательная антенна, третий фазовращатель и четвертое вычитающее устройство, причем вход третьего фазовращателя соединен с выходом третьей вспомогательной антенны, а выход - с первым входом четвертого вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго фазовращателя, выход четвертого вычитающего устройства соединен со вторым входом первого умножителя и входом устройства комплексного сопряжения, при этом второй вход третьего умножителя соединен с выходом третьего вычитающего устройства, выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике беспроводной связи, в частности к передаче зондирующего опорного символа (SRS). Технический результат заключается в увеличении пропускной способности устройств связи.

Изобретение относится к приему сигналов, в частности к технике выделения сигналов из шума. Технический результат изобретения заключается в сокращении времени выхода на рабочий режим порогового обнаружителя сигналов при обеспечении максимальной вероятности обнаружения сигнала.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наземной радиосвязи по принципу «каждый с каждым». Технический результат - сокращение потребного частотного ресурса и повышение надежности связи.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для формирования требуемого амплитудно-фазового распределения (АФР) поля в раскрыве адаптивной антенной решетки (ААР), искажения которого вызваны влиянием климатических факторов в виде снежного или ледяного покрытия на элементах ее конструкции.

Изобретение относится к базовой радиостанции и системе связи, содержащей базовую радиостанцию. Технический результат заключается в обеспечении оптимизации энергосбережения.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания приемника радиолокационной системы (РЛС), использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств радиоэлектронного подавления радиоэлектронных средств различного функционального назначения.

Группа изобретений относится к системе транспортного средства для осуществления скрытного вызова оператора аварийно-спасательных служб. Система транспортного средства содержит микрофон, анализатор речи и устройство обработки.

Предложен способ компенсации передачи брелока для ключей. Принимают, посредством процессора в брелоке для ключей, сигнал обнаружения с датчика.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в помехозащищенных системах связи. Технический результат - повышение повышенной разведзащищённости и устойчивости к воздействию узкополосных помех.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для подавления сигналов, поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны. Техническим результатом изобретения является повышение уровня подавления помех. Устройство подавления помех содержит последовательно включенные первую вспомогательную антенну, первый фазовращатель, третье вычитающее устройство, устройство комплексного сопряжения, первый умножитель, первый сумматор выборок, делитель, второй умножитель и первое вычитающее устройство, второй вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства, при этом входы второго вычитающего устройства соединены с выходом основной антенны и выходом первого фазовращателя, и последовательно включенные второе вычитающее устройство, третий умножитель, второй сумматор выборок, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом вторые входы первого и второго умножителей соединены с выходом третьего вычитающего устройства, второй вход третьего вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, вход которого соединен с выходом второй вспомогательной антенны, а второй вход третьего умножителя соединен с выходом устройства комплексного сопряжения. Устройство подавления помех содержит также третью вспомогательную антенну, третий фазовращатель и четвертое вычитающее устройство, причем вход третьего фазовращателя соединен с выходом третьей вспомогательной антенны, а выход - с первым входом четвертого вычитающего устройства, второй вход четвертого вычитающего устройства соединен с выходом второго фазовращателя, при этом вход устройства комплексного сопряжения и вход первого умножителя отсоединены от выхода третьего вычитающего устройства и соединены с выходом четвертого вычитающего устройства, а вход третьего умножителя отсоединен от выхода второго вычитающего устройства и соединен с выходом третьего вычитающего устройства. Выход первого вычитающего устройства является выходом устройства подавления помех. 2 ил.

Наверх