Устройство для подавления помех

Устройство для подавления помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ по авт. св. № 675382, отличающееся тем, что, с целью уменьшения искажения полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех, в него введены блок анализа сигнала, i-и ( ,2... ,А/) ,вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя i-го самонастраивающегося фильтра, N блоков управления переключением, входы начальной установки которых являются входом начальной установки устройства , а их разрешакщие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход i-ro блока управления переключением соединен с i-м выходом блока анализа сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предьщущего самонастраивакадегося фильтра через переключатель, другой вход которого соединен с входом предыдущего самонастраивающегося фильтра, управлякиций вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления. переключением. СО Сл 42k со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОИ ЛВ °

4%СПУБЛИН

0Ю 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/Х.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPhlTMA

1 (61) 675382 (21) 3534.1 55/18-09 (22) 06. 01. 83 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) Н.Б. Иванов-Шидловский и И.А. Архипов (53) 621.396.669(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Р 675382, кл. Н 04 В 1/10, 1977 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ

II0MEX по авт. св. N .675382, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьщения искажения полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех, в него введены блок анализа сигнала, j -й (1=1,2...,м/),вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя i -го самонастраивающегося фильтра, М блоков управления переключением, входы начальной установки которых являются входом начальной установки устройства, а их разреюающие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход 1--ro блока управления переключением соединен с 1-м выходом блока анализа сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предыдущего самонастраивающегося фильтра через переключатель, другой вход которого соединен с входом предыдущего самонастраивающегося фильтра, управляющий вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления переключением.

1095419

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа сигнала содержит соединенные последовательно задающий генератор и формирователь команд, последовательно соединенные первый коммутатор, входы которого являются входами блока анализа сигнала, а управляющий вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два других входа которого соединены с выходом и другим выходом задающего генератора соответственно, формирователь опорного напряжения, два других входа которого соединены с другим выходом .задающего генератора и другим выходом

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам подавления узкополосных помех и может быть использовано в системах связи и навигационных системах при работе с ,,импульсными сигналами.

По основному авт. св. Ф 675382 известно устройство для подавления помех, содержащее г1 последовательно включенных самонастраивающихся фильт-1О ров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторный фильтр, первый усилитель-ограничитель фазовый детектор и интегратор, выход которого соединен с первым входом ре-1 жекторного фильтра, при этом второй вход и второй выход режекторного филь тра являются соответственно входом и первым выходом каждого иэ И самонастраивающихся фильтров, а М -и самонастраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между вторым входом режекторного фильтра и вторым входом фазового детектора, в каждый иэ и -1 самонастра- ивающихся фильтров введены последовательно включенные сумматор и вто- рой усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй вход ре- ЗО жекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выход каждого .из N самонастраивающихся

Фильтров, за исключением первого, соединен с соответствующим N -K измерителя периода соответственно, синхронный накопитель, два других входа которого соединены с выходом задающего генератора и выходом первого, коммутатора соответственно, а другой выход является выходом команды окончания анализа . блока анализа сигнала, пороговый элемент, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, и второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя команд, а выходЫ второго коммутатора являются выходами блока анализа сигнала. дополнительным входом всех предыдущих самонастраивающихся фильтров (где К вЂ” порядковый номер самонастраивающегося фильтра), Й -К дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (Й-К + 1) -е входы суматора и первый выход режекторного фильтра 5 15.

Недостатками данного устройства ,является то, что при отсутствии сосредоточенных помех происходит настройка подавителей помех на максимум спектра внутри полосы пропускания приемного тракта, т.е. на несущую частоту сигнала, что приводит к искажению его огибающей. (Появление сосредоточенной помехи в стороне от несущей частоты сигнала приводит к смещению максимума в спектре помех, и режекторный фильтр настраивается на частоту помехи, а.при ее пропадании происходит настройка на несущую частоту сигнала).

Цель изобретения — уменьшение искажений полезного сигнала при отсутстl вии сосредоточенных номех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве подавления помех, содержащем N последовательно включенных самонастраивающихся фильтров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторный фйльтр, первый усилитель-ограничитель

1 фазовыи детектор и интегратор, выход которого соединен с первым входом з 10954 режекторного фильтра, при этом второй вход и второй выход режекторного . фильтра являются соответственно входом и первым выходом каждого из N самонастраивающихся фильтров а М-й

5 самонастраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между .вторым входом режекторного фильтра и вторым входом фазового детектора, каждый из Й -1

10 самонастраивающихся фильтров содержит последовательно включенные сумматор и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй вход режекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выход каждого из М самонастраивающихся фильтров, за исключением первого, соединен с соответствующим И-К дополнительным входом всех предыдущих самонастраивающихся фильтров (где К вЂ” порядковый номер самонастраивающегося фильтра),М-К- дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (Й-К+ 1)-е входы сумматора и первый вход режекторного фильтра, в него введены блок анализа сигнала, i-ый .(i=1 2..., ) вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 1 го самонастраивающегося фильтра, М блоков управления переключением, входы начальной рстановки которых являются входом начальной установки устройства, а их 35 разрешающие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход -го блока управления переключением соединен с i-ым выходом блока анали- 4О за сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предыдущего самонастраивающегося фильтра через переключатель, другой вход которого соединен 5 с входом предыдущего самонастраиваю- щегося фильтра, управляющий вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления переключением. 50

Блок анализа сигнала содержит соединенные последовательно задающий генератор и формирователь команд, последовательно соединенные первый коммута-. тор, входы которого являются входами 55 блока анализа сигнала, а управляющий вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два дру19 4 гих входа которого соединены с выходом и другим выходом задающего генератора соответственно, формирователь опорного напряжения, два других входа которого соединены с другим выхо" дом задающего генератора и другим выходом измерителя периода соответственно, синхронный накопитель, два . других входа которого соединены с выходом задающего генератора и выходом первого коммутатора соответственно, а другой выход является выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, пороговый элемент, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, и второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя команд, а выходы второго коммутатора являются выходами блока анализа сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства для .подавления помех, на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу предложенного устройства; на фиг. 3структурная схема блока анализа сигнала, на которой показаны примеры реализации входящих в него узлов.

Устройство для подавления помех содержит режекторные фильтры 1 переключатели 2, сумматоры 3, вторые усилители-ограничители 4, интеграторы 5, первые усилители-ограничители 6, фазовые детекторы 7, самонастраивающиеся фильтры 8, блок 9 анализа сиг" нала и блоки 10 управления переключением.

Блок 9 анализа сигнала содержит синхронный накопитель 11, пороговый элемент 12, второй коммутатор 13, первый коммутатор 14, задающий генератор 15, формирователь 16 команд, измеритель 17 периода, формирова-. тель 18 опорного напряжения, первый делитель 19 частоты, элемент 20, заI держки, элемент И-НЕ 21, элемент

ИШ4 22, 2 -триггер 23, первый элемент И 24, второй делитель 25 частоты, второй элемент И 26, третий делитель 27 частоты, инвертор 29 сравнения кодов, формирователь 30 импульсов, четвертый делитель 31 частоты, фазовращатель на 90 32, временные дискриминаторы 33, управля— мые интеграторы 34, ключи 35, первый Й-Б -триггер 36, третий элемент

И 37, пятый делитель 38 частоты, -де1095419

6 шифратор 39 порога, второй Р5 -триггер 40 и эталонный генератор 41.

Устройство для подавления помех работает следующим образом.

В начальный момент времени после 5 включения аппаратуры по сигналу начальной установки в течение некоторого времени, необходимого для настройки режекторных фильтров 1, блоки

10 находятся в состоянии, при котором переключатели 2 включают все режекторные фильтры 1. При этом работа подавителей помех происходит аналогично прототипу.

Входная смесь атмосферных помех, синусоидальных сосредоточенных (по спектру) помех и полезного импульсного сигнала поступает на вход устройства.

Каждый из режекторных фильтров 1 20 настраивается на частоту наиболее мощной помехи из поступающих на его вход. Управляющим элементом является фазовый детектор 7, на вход которого поступают сигналы (через первый 6 и второй 4 усилители-ограничители с входа и инверсного полосового выхода) режекторного фильтра. 1.

При настройке режекторного фильтра 1 на частоту помехи фазы сигналов на ЗО обоих входах фазового детектора 7 совпадают и управляющий сигнал на его выходе исчезает. Интегратор 5 служит для повышения помехоустойчивости и выполняет роль схемы памяти 35 ,управляющего напряжения.

После того, как произойдет настройка на помехи всех режекторных фильтров 1, на выходах сумматоров 3 останется сигнал только той помехи, кото40 рая подавляется данным режекторным фильтром 1, так как остальные. поме-. хи входной смеси, выделенные последующими режекторными фильтрами 1,поступают на остальные входы сумматора. 3 и вычитаются из входной смеси. Благодаря этому происходит более точная настройка режекторного фильтра 1 на частоту помехи (так как на оба входа фазового детектора 7 поступают сигналы50 только одной помехи).

К моменту настройки всех режекторных фильтров 1 на помехи отключается сигнал начальной установки.

При помощи задающего генератора 15 55 формирователь 16 команд устанавливается в одно нз йых состояний, благодаря чему первый 14 и второй 13 коммутаторы синхронно подключаются к одному нз режекторных фильтров 1.

С полосового выхода выбранного режекторного фильтра 1 через первый усилитель-ограничитель 6, первый ком\ мутатор 14 выделенная режекторным фильтром t помеха поступает на измеритель 17 периода (фиг. 2 ). Выходные сигналы последнего (код, определяющий измеренный период помехи н сигнал окончания измерения) управляет. формирователем 18 опорного напряжения, на выходе которого формируется последовательность страбирующих импульсов, период которых равен периоду помехи. Последовательность импульсов и усиленный ограниченный сигнал помехи поступает на синхронный накопитель 11. При этом, если фаза помехи стабильна;: на выходе синхроннога накопителя 11 появляется напряжение. Если оно превышает заданную величину срабатывает пороговый эле- . мент 12, команда с выхода которого поступает через второй коммутатор

13 на соответствующий блок 10, который управляет переключателем 2, включающим данный режекторный фильтр 1.

Если же фаза помехи нестабильна (белый шум),,то накопление на выходе синхронного накопителя 11 на превышает порогового уровня и режекторный фильтр 1 автоматически отключается.

Блок 10 .может представлять собой,,например, 9 -триггер, на вход которого поступает информация от порогового элемента 12, а запись информации в память блока 10 производится по фронту команды окончания анализа от синхронного накопителя 11., Затем по команде от,формироватепя

16 команд происходит переключение первого 14 и второго 13 коммутаторов на следующйй режекторный фильтр 1 и так далее. Одновременно по коменде задающего генератора 15 импульсов происходит каждый раз обнуление измерителя 17 периода синхронного накопителя 11 и порогового элемента 12, по" L. сле чего цикл анализа повторяется.

Если в момент включения устройства количество сосредоточенных помех было меньше количества режекторных фильтров 1, автоматически отключается все неработающие режекторные фильтры 1.

При появлении новой помехи, один из режекторных фильтров 1 настраи1095419 вается на нее, на его инверсном (полосовом) выходе появляется сиг.нал помехи и соответствующий блок

10 включает, данный режекторный фильтр 1. 5

Рассмотрим конкретные примеры вы- полнения отдельных узлов устройства при использовании его в приемоиндикаторе импульсно-фазовой радионавигационной системы (ИФРНС) тина "Лоран-С".

Станции ИФРНС излучают пачки из восьми радиоимпульсов, идущих с периодом 30-100 тыс. мк. с. Частота заполнения радиоимпульсов 100 кГц, 15 а длительность на уровне 0,5 х

-100 мкс. При такой скважности

Ю полезный сигнал даже при большом его уровне не вызывает отключения режекторных фильтров I, хотя его фа- 20 за стабильна. Ведь измерение периода помехи производится непрерывно в течение достаточно длительного периода времени, а длительность сигнала мала по сравнению с временем анализа. Следовательно, в случае присутствия синхронной помехи несущая частота сигиапа не внесет существенной ошибки в измерение периода помехи.

При отсутствии синхронной помехи ЗО фаза шумовой атмосферной помехи случайна и не дает существенного накопления в синхронном накопителе 11 (несмотря на наличие даже мощного

«1полезного сигнала со стабильной фазой) .

В качестве эталонного генератора 41 ,может быть использован кварцевый генератор с Е =5 ИГц с удвоением частоты, 40 входящий в состав приемоиндикатора

ИФРНС, для которого разрабатывалась заявляемое устройство. Меандр 10 ИГц подается на первый делитель частоты

19, на выходе которого формируются:.

45 импульсы, определяющие период переключения режекторных фильтров 1. Эти импульсы подаются на формирователь 16 команд (делитель частоты),коэффициент деления которого равен количеству

;режекторных фильтров 1.

Двоичный код с выхода формирователя 16 управляет коммутаторами первым

14 и вторым 13, переключающими тот или ионой режекторный фильтр 1.

Измерение периода помехи с выхода режекторного фильтра 1, подключенного в данный момент, производится следующим образом.

Р -триггер 23 устанавливается в

0 импульсами с вьжода первого делителя частоты (фиг. 2с ). Импульсы поступают на Р -вход D -триггера 23 через элемент ИЛИ 22. Затем на счетный вход .В -триггера 23 через элемент

И-НЕ 21 проходит несколько периодов ограничений реализации с выхода режекторного фильтра 1 (фнг. 2ъ), в этот момент на второй вход элемента И-HE

21 поступает разрешающий-импульс с выхода элемента 20 задержки (фиг.26).

Э -триггер 23 перебрасывается в состояние Р -входа (т.е. в 1), в мо-. мент положительного перепада на счетный вход и на вход второго делителя

25 частоты через первый элемент И 24 поступает реализация с выхода режекторного фильтра 1..После прохождения заданного числа периодов этой реализации (например,2 256) на выходе

8 второго делителя 25 частоты появляется импульс., который через элемент

ИЛИ 22 поступает на вход Р -триггера

23 и устанавливает его в О. Первый элемент 24 запирается до переключения на следующий режекторный фильтр (пока на вход элемента И-НЕ 21 не придет следующий разрешающий импульс). Таким образом, на выходе Р -триггера 23 образуется импульс, равный по длительности, например 256-ти периодам реализации (фиг. 2д). Этот импульс и частота эталонного генератора 41 (фиг.2 e) поступает на вход второго элемента И

26, на выходе которого при этом образуется пачка импульсов, количество которых строго пропорционально длине импульсов (фиг. 2w). Эта пачка импульсов поступает на третий Делитель

27 частоты и запоминается на нем до переключения на следующий режекторный фильтр 1.,Т.е. двоичный код на выходе третье- . го делителя 27 частоты однозначно связан с длительностью импульса на выходе D -триггера 23 (или с длительностью, например 256-ти периодов реализации с выхода режекторного фильтра 1).

Чтобы определить длительность одного

Р периода помехи, нужно этот код разделить в соответствующее число раз.

Для этого отбрасывают соответствующее число разрядов третьего делителя 27 частоты.

Формирование импульсов, следующих с периодом, равным измеренному периоду помехи, может производиться так.

1095419

Код с выходов третьего 27 и четвертого 31 делителей частоты подается на блок 29 сравнения кодов, на выходе которого появляется импульс при равенстве обоих кодов. Этот им- 5 пульс через формирователь 30 поступает на установку четвертого делителя 31 частоты в О. Четвертый делитель 31 частоты подсчитывает приходящие на его вход импульсы по равен, ства кодов с третьим делителем 27 частоты и т.д.т.е. период следования выходных импульсов формирователя 18 однозначно связан с кодом на выходе третьего делителя 27 частоты,т.е. с периодом помехи.(фиг. 2з). Лля того, чтобы импульсы (фиг. 2з) не формировались во время измерения периода помехи, на вход блока 29 сравнения кодов подается запрет с вы-20 хода В -триггера 23 (через инвертор

28) .

Взаимное временное положение фазы помехи и генерируемой последовательности импульсов может быть различным, так как это зависит от того какое число было записано . в четвертом делителе 31 частоты в момент поступления разрешающего импульса на блок 29 сравнения кодов 30 (хотя период их одинаков) .

Поэтому приходится прибегать к квадратурному анализу синхронности помех.

Синхронный накопитель 11 может быть выполнен по разным алгоритмам, например

IZ I ъ К, (Z2 > К

rpel2q l — модуль накопления реэуль40 .татов стробирования сигнала и помех; 2 ) — то же, для стробирования реализации, сдвинутой на

1/4 периода в.ч. заполнения, К - порог.

Таким образом, синхронный накопитель 11 может представлять собой два звена из последовательно соединенных временного дискриминатора 33 и управляемого интегратора 34. На унравля50 ющие входы временных дискриминаторов

33 подаются импульсы с выхода формирователя 18 через третий элемент И 37, на время прихода которых временные дискриминаторы 33 открываются.

На сигнальный вход одного из них приходит реализация непосредственно с выхода одного из режекторных фильтров 1, а на сигнальный вход второго через фазовращатель на 90 32.

Если синхронная помеха отсутствует, то фаза атмосферной помехи между принимаемыми радиоимпульсами случай-на и на выходах управляемых интеграторов- 34 накопления не превышает пороговой величины.

В присутствии же сосредоточенной по спектру помехи на выходе хотя бы одного из управляемых интеграторов

34 накопление превышает заданный порог. Если стробирующие импульсы на одном из временных дискриминаторов 33 совпадут во времени с точкой перехода фазы помехи через О, то во втором канале они стробируют вершину полуволны помехи.

Время анализа фиксировано и определяется коэффициентом деления пятого делителя 38 частоты, который формирует импульс установки после прохождения заданного числа стробирующих импульсов.

Установочный импульс сбрасывает в 0 первый триггер 36, который запрещает дальнейшее прохождение стробирующих импульсов через третий элемент И 37. В момент перехода к следующему режекторному фильтру задающий генератор 15 вьфабатывает импульс, замыкающий ключи 35 (для обнуления управляемых интеграторов 34), одновременно сбрасывается первый R5 -триггер Зб и обнуляется пятый делитель 38 частоты. Таким образом синхронный накопитель 11 вновь подготовлен к следующему циклу анализа.

После завершения очередного процесса измерения периода помехи импульс на выходе 3 -триггера 23 пропадает и появляются импульсы на выходе формирователя 18. Процесс повторяется.

Информация с управляемых интеграторов 34 поступает на дешифратор 39 порога, который срабатывает при поступлении íà его вход порогового уровня и взводит второй Я5-триггер 40.

ВыхоДной уровень второго РЬ-триггера 40 через второй коммутатор 13 поступает на вход соответствующего блока 10, который может представлять собой D -триггера (информация поступает íà его 5 -вход). На его счетный вход поступает импульс с выхода пятого делителя 38, вырабатываемый в мо-. о мент окончания анализа. По фронту этого импульса и срабатывает блок 10, 1095419

)) ()l

ВНИИПИ Заказ 3635/43 Тираж 635 Подписное

Фнриел ППП Потеет, г. Ултород, ул.Проектное,4 запоминая информацию, существующую в этот момент.

Таким образом, в предложенном устрбйстве по сравнению с прототипом при уменьшении уровня помех режек- 5 торные фильтры 1 автоматически отключаются.

Р

12

Положительный эффект при этом заключается в том, что благодаря схеме автоматичеекого отключения режекторных фильтров 1 удается избежать неоправданных искажений огибающей полезного сигнала.