устройство подавления узкополосных помех
Классы МПК: | H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике |
Автор(ы): | Волошин Леонид Алексеевич (RU), Безгинов Иван Гаврилович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Концерн Созвездие" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-11-26 публикация патента:
27.04.2010 |
Изобретение 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. Технический результат - повышение эффективности использования выделенной полосы частот, что позволяет увеличить соотношение сигнал/шум. Для этого в устройство введены в каждую из n линеек блока защиты от узкополосных помех соответствующий электронный ключ (101-10n ), а также первый (11) и второй (12) временные селекторы, выходы которых соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ (13). При этом первый вход каждого электронного ключа (101 -10n) соединен с выходом соответствующего элемента подавления узкополосных помех (61-6n), а выход является соответствующим выходом блока защиты от узкополосных помех (2). Входы первого (11) и второго (12) временных селекторов подсоединены ко второму выходу согласованного фильтра (4), выход схемы ИЛИ (13) соединен со вторыми входами первого (101 ) и второго (102), а также двух последних (10 n-1 и 10n) электронных ключей. Выход второго временного селектора 12 соединен со вторыми входами третьего (103) и (n-2)-го (10n-2) электронных ключей. 2 ил.
Формула изобретения
Устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и блок защиты от узкополосных помех, n выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом согласованного фильтра, первый выход которого является выходом устройства, при этом блок защиты содержит n параллельных линеек, каждая из которых состоит из соответствующих последовательно соединенных узкополосного УПЧ и элемента подавления узкополосных помех, причем входы n узкополосных УПЧ объединены и являются входом блока защиты, согласованный фильтр состоит из последовательно соединенных перемножителя и интегратора, выход которого является первым выходом согласованного фильтра, а первый вход перемножителя - его входом, кроме того, выход генератора опорного сигнала соединен со вторым входом перемножителя, вход широкополосного УПЧ является входом устройства, отличающееся тем, что введены в каждую из n линеек соответствующий электронный ключ, первый вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента подавления узкополосных помех, а выход каждого ключа является соответствующим выходом блока защиты от узкополосных помех, кроме того, входы первого и второго временных селекторов подсоединены ко второму выходу согласованного фильтра, являющемуся выходом опорного генератора сигнала, причем первый временной селектор выделяет блоки ПСП длительностью 2 0, а второй временной селектор - длительностью 3 0, выходы первого и второго временных селекторов через схему ИЛИ соединены с управляемыми входами первого, второго, n-1 и n-го электронных ключей, кроме того, выход второго временного селектора соединен с управляемыми входами третьего и n-2 электронных ключей.
Описание изобретения к патенту
Изобретение 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 по а.с. № 754681, Н04В 1/10, СССР, содержащее n соединенных последовательно самонастраивающихся режекторных фильтров, однако это устройство вместе с помехой подавляет и часть спектра полезного сигнала.
Известно устройство по а.с. № 720730, Н04В 1/10, в котором для подавления помех используется гребенка коммутируемых фильтров. Недостатком данного устройства является его сложность, обусловленная наличием гребенки узкополосных коммутируемых фильтров и дополнительных электрических потерь, вызванных неидентичностью и нестабильностью во времени амплитудных и фазовых характеристик отдельных фильтров.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство подавления помех, представленное в книге «Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами», под ред. Г.И. Тузова, М., «Радио и связь», 1985 г., стр.211, рис.7. 3а, принятое за прототип.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства-прототипа, где обозначено:
1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
2 - подавитель узкополосных помех (блок защиты);
3 - сумматор;
4 - согласованный фильтр;
51-5n - узкополосные усилители промежуточной частоты (УПЧ);
61-6n - элементы подавления узкополосных помех;
7 - перемножитель;
8 - интегратор;
9 - генератор опорного сигнала.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные широкополосный УПЧ 1 и блок защиты 2, n выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора 3, выход которого соединен с входом согласованного фильтра 4, выход которого является выходом устройства. При этом блок защиты 2 содержит n параллельных каналов, каждый из которых состоит из соответствующих последовательно соединенных узкополосных УПЧ 5 и элементов подавления узкополосных помех 6, выходы которых являются соответствующими выходами блока защиты 2. Входы узкополосных УПЧ 51-5n объединены и являются входом блока защиты 2. Вход широкополосного усилителя УПЧ 1 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 с первым входом перемножителя 7, второй вход которого является входом согласованного фильтра 4.
Работает устройство-прототип следующим образом.
Принятый широкополосный сигнал (ШПС) после преобразования частоты поступает на вход широкополосного УПЧ 1, где усиливается до необходимой величины и затем подается на подавитель узкополосных помех (блок защиты) 2, с помощью фильтров узкополосных УПЧ 51-5n вся полоса частот ШПС делится на n парциальных каналов:
,
где f - ширина полосы частот парциального канала;
F - ширина полосы частот принятого ШПС;
n - число парциальных каналов.
При этом ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться. Поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех (блока защиты) 2 представляется как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.
В каждом частотном 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 ее подавление в соответствующем элементе подавления 6. Элементы подавления узкополосных помех 61-6n, представляющие собой нелинейные элементы, работают либо в режиме ограничения входной смеси, либо в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех и закрыт при больших уровнях помех).
С выхода подавителя помех (блока защиты) 2 сигнал по n выходам поступает на сумматор 3, где суммируется по частотной полосе F=n· f.
С выхода сумматора 3 ШПС подается на вход согласованного фильтра 4, в качестве которого 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, т.е. сворачивание.
Минимальная длительность элемента псевдослучайной последовательности (ПСП) равна и под нее выделяется полоса частот, определяемая из соотношения .
Но посылки длительностью 0 занимают в цикле ПСП всего 20-25%, а основное время занимают блоки из посылок 2 0, 3 0 n 0, где n - степень порождаемости полинома, равной разрядности генерирующих ПСП регистров. Естественно, что для указанных блоков посылок требуется полоса частот гораздо меньше F, а именно для блоков посылок 2 0, 3 0 n 0 требуется полоса частот уже, т.е. для 2 0 в два раза, для 3 0 в три раза и т.д., чем для 0, то для 2 0 будет только половина каналов блока защиты 2 заполнены полезным сигналом, а в другой половине будет только шум, что приводит к общему увеличению шума суммарного сигнала.
Недостатком данного устройства-прототипа является неэффективное использование выделенной полосы частот, что приводит к ухудшению соотношения сигнал/шум.
Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и блок защиты от узкополосных помех, n выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с первым входом согласованного фильтра, первый выход которого является выходом устройства, при этом блок защиты содержит n параллельных линеек, каждая из которых состоит из соответствующих последовательно соединенных узкополосного УПЧ и элемента подавления узкополосных помех, причем входы n узкополосных УПЧ объединены и являются входом блока защиты, согласованный фильтр состоит из последовательно соединенных перемножителя и интегратора, выход которого является первым выходом согласованного фильтра, а первый вход перемножителя - его входом, кроме того, выход генератора опорного сигнала соединен со вторым входом перемножителя, вход широкополосного УПЧ является входом устройства, согласно изобретению, введены в каждую из n линеек соответствующий электронный ключ, первый вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента подавления узкополосных помех, а выход является соответствующим выходом блока защиты от узкополосных помех, кроме того, входы первого и второго временных селекторов подсоединены ко второму выходу согласованного фильтра, являющемуся выходом опорного генератора сигнала, выходы первого и второго временных селекторов соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ, выход которой соединен со вторыми входами первого, второго, n-1 и n-го электронных ключей, причем выход второго временного селектора соединен со вторыми входами третьего, и n-2 электронных ключей.
На фиг.2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:
1 - широкополосный усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
2 - блок защиты от узкополосных помех (подавитель узкополосных помех);
3 - сумматор;
4 - согласованный фильтр;
51 -5n - узкополосные усилители промежуточной частоты (УПЧ);
61-6n - элементы подавления узкополосных помех;
7 - перемножитель;
8 - интегратор;
9 - генератор опорного сигнала;
101-10n - электронные ключи;
11, 12 - первый и второй временные селекторы;
13 - схема ИЛИ.
Предлагаемое устройство содержит широкополосный УПЧ 1, выход которого соединен с входом подавителя узкополосных помех 2, n выходов которого соединены с соответствующими n входами сумматора 3, выход которого соединен с входом согласованного фильтра 4, первый выход которого является выходом устройства. При этом подавитель узкополосных помех состоит из n параллельных каналов, каждый из которых содержит соответствующие последовательно соединенные узкополосный УПЧ 5, элемент подавления узкополосных помех 6 и электронный ключ 10, причем выход каждого из n электронного ключа 10 является соответствующим выходом подавителя узкополосных помех 2, а входы n узкополосных УПЧ 51 -5n объединены и являются входом подавителя узкополосных помех 2.
Согласованный фильтр 4 содержит последовательно соединенные перемножитель 7 и интегратор 8, выход которого является первым 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. Кроме того, выход генератора опорного сигнала 9 является вторым выходом согласованного фильтра 4 и соединен с входами первого 11 и второго 12 временных селекторов, выходы которых соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ 13, выход которой соединен с управляемыми входами первого 101, второго 10 2, предпоследнего 10n-1 и последнего 10 n электронных ключей. Выход второго временного селектора 12 соединен с управляемыми входами третьего 103 и (n-2)-го 10n-2 электронных ключей.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Принятый ШПС после преобразования частоты поступает на широкополосный УПЧ 1, где усиливается до необходимой величины и затем поступает на подавитель узкополосных помех 2. С помощью фильтров узкополосных УПЧ 51-5n вся полоса частот делится на n парциальных каналов
,
где f - ширина полосы частот парциального канала;
F - ширина полосы частот принятого ШПС;
n - число парциальных каналов.
При этом ширина полос всех n парциальных каналов должна быть одинакова и, кроме того, полосы частот парциальных каналов не должны перекрываться. Поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) подавителя помех (блока защиты) 2 представляется как сумма АЧХ и ФЧХ отдельных каналов.
В каждом частотном 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 ее подавление в соответствующем элементе подавления 6. Элементы подавления узкополосных помех 61-6n, представляющие собой нелинейные элементы, работают либо в режиме ограничения входной смеси, либо в режиме ключа (канал открыт при малых уровнях помех и закрыт при больших уровнях помех).
С выхода подавителя помех (блока защиты) 2 сигнал по n выходам поступает на входы соответствующих электронных ключей 101-10n .
Так как минимальная длительность элемента ПСП, поступающей на на вход устройства, равна 0 и под нее выделяется полоса частот
,
такие посылки длительностью 0 занимают в цикле ПСП примерно 20-25%, а основное время занимают блоки из посылок 2 0, 3 0 n 0, то 0 при поступлении на вход устройства элемента ПСП 0 все каналы (линейки) блока защиты будут заполнены полезным сигналом. Но при поступлении на вход устройства блока ПСП, состоящего из 2 0, только половина линеек блока защиты 2 будет заполнена полезным сигналом, а в остальной половине линеек блока защиты 2 будет присутствовать только шум, а при поступлении на вход устройства блока ПСП, состоящего из 3 0, только одна треть линеек будет заполнена полезным сигналом и т.д. В таких случаях для того, чтобы шумы из линеек, не заполненных полезным сигналом, не поступали в суммарный сигнал, их необходимо закрыть с помощью электронных ключей 10 1-10n. Так при поступлении на вход устройства блока ПСП длительностью 2 0, одновременно из сигнала опорного генератора 9 выделяется первым временным селектором 11 блок 2 0 и через схему ИЛИ 13 подается на управляемые входы первого 101, второго 102, предпоследнего 10n-1 и последнего 10n электронных ключей, закрывая их. При поступлении блока длительностью 3 0 вторым временным селектором 12 с генератора опорного сигнала 9 выделяется блок длительностью 3 0 и через схему ИЛИ 13 подается на управляемые входы первого, второго, n-1 и n-го электронных ключей, закрывая их на время 3 0, а с выхода второго временного селектора 12 подается на управляемые входы электронных ключей 103 , 10n-2, закрывая их на время, равное 3 0.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет эффективно использовать выделенную полосу частот, что приводит к увеличению соотношения сигнал/шум не менее чем в два раза.
Класс H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике