устройство подавления помех

Формула изобретения

Устройство подавления помех, содержащее последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый перемножитель, перестраиваемый режекторный фильтр, второй перемножитель и коммутатор, выход которого является выходом устройства, а также введены фазовый демодулятор, ключ и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора и вторым управляющим входом ключа, выход которого соединен со вторым управляющим входом перестраиваемого фильтра, при этом выход полосового фильтра соединен с сигнальным входом фазового демодулятора, второй сигнальный выход которого соединен со вторыми опорными входами первого и второго перемножителей и с входом блока сравнения с порогом, а первый управляющий выход фазового демодулятора соединен с первым сигнальным входом ключа, кроме того, первый сигнальный вход первого перемножителя и второй сигнальный вход коммутатора соединены со входом устройства.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах.

Известны устройства подавления помех, описанные в монографии "Теория обнаружения сигналов" под ред. Л. А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984, с. 294-297, а также в журнале "Радиотехника", 8, 1984, с.33-35.

Недостатком устройств является малая степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в статье В.П. Ефимова "Оценка нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях", опубликованной в журнале "Электромагнитные волны и электромагнитные системы", 1, т.3, 1998, с.95, принятое за прототип, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - усилитель;

2 - вычитатель;

3 - ограничитель;

4 - полосовой фильтр.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель 1 и вычитатель 2, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные ограничитель 3 и полосовой фильтр 4, выход которого соединен с вторым входом вычитателя 2, при этом входы усилителя 1 и ограничителя 3 объединены и являются входом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая сигнал и широкополосную помеху, с входа устройства поступает через блок 1, где осуществляется ее усиление, на первый вход вычитателя 2, на второй вход которого поступает оценка широкополосной помехи, которая формируется за счет ограничения входной смеси в блоке 3 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 4. За счет вычитания в блоке 2 из входной смеси оценки широкополосной помехи на его выходе выделяется сигнал и нескомпенсированный остаток широкополосной помехи.

Недостатком прототипа является малая степень подавления широкополосных помех.

Для устранения указанного недостатка в устройство подавления помех, содержащее последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, введены последовательно соединенные первый перемножитель, перестраиваемый режекторный фильтр, второй перемножитель и коммутатор, выход которого является выходом устройства, а также фазовый демодулятор, ключ и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора и вторым управляющим входом ключа, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого режекторного фильтра. При этом выход полосового фильтра соединен с сигнальным входом фазового демодулятора, второй сигнальный выход которого соединен с вторыми опорными входами первого и второго перемножителей и с входом блока сравнения с порогом, а первый управляющий выход фазового демодулятора соединен с первым сигнальным входом ключа. Кроме того, первый сигнальный вход первого перемножителя и второй сигнальный вход коммутатора соединены с входом устройства.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где приведены следующие обозначения:

1, 3 - первый и второй перемножители;

2 - перестраиваемый режекторный фильтр;

4 - коммутатор;

5 - ограничитель;

6 - полосовой фильтр;

7 - фазовый демодулятор;

8 - блок сравнения с порогом;

9 - ключ.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные первый перемножитель 1, перестраиваемый режекторный фильтр 2 и второй перемножитель 3, выход которого соединен с первым сигнальным входом коммутатора 4, выход которого является выходом устройства; последовательно соединенные ограничитель 5, полосовой фильтр 6 и фазовый демодулятор 7, первый управляющий выход которого соединен с первым сигнальным входом ключа 9, второй управляющий вход ключа 9 соединен с выходом блока сравнения с порогом 8 и с третьим управляющим входом коммутатора 4, второй сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным входом первого перемножителя 1, с входом ограничителя 5 и является входом устройства; кроме того, второй сигнальный выход фазового демодулятора 7 соединен с вторыми опорными входами первого 1 и второго 3 перемножителей и с входом блока сравнения с порогом 8, а выход ключа 9 соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого режекторного фильтра 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая сигнал и широкополосную фазоманипулированную помеху, с входа устройства подается на последовательно соединенные блоки 5 и 6, где за счет ограничения в блоке 5 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 6 происходит подавление мощной фазоманипулированной помехой более слабого сигнала. С выхода блока 6 входная смесь, в которой подавлен сигнал, поступает на сигнальный вход блока 7, где за счет ее демодуляции на втором сигнальном выходе блока 7 выделяется псевдослучайная последовательность помехи, которая подается на вторые, опорные, входы блоков 1 и 3. В блоке 1 за счет перемножения входной смеси с псевдослучайной последовательностью помехи осуществляется свертка широкополосной фазоманицулированной помехи на ее несущую частоту, которая режектируется блоком 2. В то же время на полезный сигнал в блоке 1 накладывается манипуляция псевдослучайной последовательностью помехи, которая затем снимается в блоке 3 за счет перемножения с той же псевдослучайной последовательностью. Таким образом, на выходе блока 3 выделяется только сигнал, который подается на выход устройства через блок 4 при условии подачи на его третий управляющий вход команды "1", свидетельствующей об обнаружении широкополосной фазоманипулированной помехи.

Обнаружение широкополосной фазоманипулированной помехи осуществляется в блоке 8, на вход которого со второго сигнального выхода блока 7 подается ее псевдослучайная последовательность. Одновременно команда об обнаружении помехи ("1") с выхода блока 8 подается на второй управляющий вход блока 9, отпирая его и обеспечивая прохождение через него напряжения, формируемого блоком 7 на его первом управляющем выходе. Это напряжение через открытый блок 9 подается на второй управляющий вход блока 2, обеспечивая настройку блока 2 на частоту несущей широкополосной фазоманипулированной помехи, за счет чего обеспечивается режекция несущей широкополосной фазоманипулированной помехи не только в случае совпадения ее частоты с частотой несущей сигнала, но и в случаях ее отличия.

Таким образом, за счет подачи управляющего напряжения с первого, управляющего, выхода блока 7 через блок 9 на управляющий выход блока 2, обеспечивается изменение частоты настройки блока 2 в соответствии с изменением частоты несущей широкополосной фазоманипулированной помехи в случае ее обнаружения в блоке 8.

При отсутствии превышения порога в блоке 8 на его выходе формируется команда "0", которая запирает блок 9, запрещая прохождение напряжения на управляющий вход блока 2, при отсутствии которого блок 2 настроен на частоту несущей сигнала. Одновременно команда "0", подаваемая на третий управляющий вход блока 4, подключает через блок 4 вход устройства на его выход. В этом случае компенсация широкополосной фазоманипулированной помехи не осуществляется.

Обнаружение фазоманипулированной помехи в блоке 8 выполняется за счет сравнения его входного напряжения с порогом.

В случае превышения порога на выходе блока 8 формируется команда "1".

Вариант структурной схемы блока 7 приведен на фиг.3, где обозначено:

71, 73 и 76 - первый, второй и третий перемножители;

72, 74 и 77 - первый, второй и третий фильтры нижних частот;

75 - перестраиваемый генератор;

78 - фазовращатель на 90^o.

Блок 7 содержит последовательно соединенные первый перемножитель 71 и первый фильтр нижних частот 72, выход которого соединен с первым сигнальным входом второго перемножителя 73, являющимся сигнальным выходом блока 7; последовательно соединенные третий перемножитель 76 и третий фильтр нижних частот 77, выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго перемножителя 73, выход которого соединен с последовательно соединенными вторым фильтром нижних частот 74 и перестраиваемым генератором 75, выход которого соединен с вторым опорным входом первого перемножителя 71 непосредственно, а через фазовращатель на 90^o - с вторым опорным входом третьего перемножителя 76, первый сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным входом первого перемножителя 71, который является входом устройства; кроме того, выход второго фильтра нижних частот 74 соединен с вторым управляющим выходом блока 7.

Блок 7 представляет собой известный демодулятор Костаса (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. М.: Связь, 1979, с.149, рис.5.20, где приведено описание его работы.

Отличие фиг.3 от упомянутого демодулятора Костаса заключается в том, что выход блока 74 подается не только на вход перестраиваемого генератора 75, но и на выход блока 7.

Управляющее напряжение, используемое для изменения частоты перестраиваемого генератора 75, одновременно используется для синхронного изменения частоты настройки блока 2.

Блок 2 может быть выполнен так, как это представлено на фиг.4:

21 - перестраиваемый полосовой фильтр;

22 - вычитатель.

Блок 2 содержит последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр 21 и вычитатель 22, при этом вход блока 2 соединен с первым входом блока 22 непосредственно, а с вторым его входом - через блок 21, выход блока 22 является выходом блока 2.

Блок 21 может быть выполнен в виде параллельного контура, в котором емкость выполнена в виде конденсатора, параллельно которому включен варикап, на который подается управляющее напряжение с второго выхода блока 7. В соответствии с этим управляющим напряжением изменяется емкость варикапа, за счет чего изменяется частота настройки блока 21 и, следовательно, блока 2.

Полоса пропускания блока 6 выбирается больше полосы спектра широкополосной фазоманипулированной помехи на величину, определяемую диапазоном возможного изменения частоты ее несущей.

В прототипе наибольшая степень подавления широкополосной фазоманипулированной помехи достигается в том случае, когда ее амплитуда равна уровню ограничения ограничителя.

В случае воздействия на устройство-прототип помех с разными амплитудами степень их подавления будет снижаться по мере отличия их амплитуды от уровня ограничения ограничителя. Кроме того, в условиях многолучевости появляется паразитная амплитудная модуляция помех. В то же время амплитуды оценок помех остаются постоянными, равными уровню ограничения. Поэтому в условиях многолучевости степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех снижается.

При воздействии амплитудно-модулированных сигналов на ограничитель паразитная амплитудная модуляция переходит в паразитную фазовую модуляцию, что также снижает степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех в прототипе.

Кроме того, степень подавления помех за счет их компенсации лежит в пределах 2040 дБ.

В заявляемом устройстве используется режекция широкополосной фазоманипулированной помехи с использованием выделенной псевдослучайной последовательности помехи и обеспечением изменения частоты настройки режекторного фильтра в соответствии с изменением частоты несущей помехи. За счет этого обеспечивается не только повышение степени подавления широкополосных фазоманипулированных помех до величин порядка 60-80 дБ, но и независимость ее от таких факторов, как многолучевость тракта и изменение частоты несущей.