Устройство подавления узкополосных помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПСМЕХ, содержащее фазовый детектор, первый ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрирунлдий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель-ограничитель и первый перемножитель , соединенные последовательно первый вычитатель, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехозащищенности при воздействии узкополосных помех синхронных с полезным радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным положением, в него введены управляемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора, а выход - с другим входом первого вьгчитателя , индикатор синхронности помехи с полезным сигналом, вход ко .)lif торого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя, а выход -. с управляющими входами первого и второго ключей, второй перестраиваемьй по частоте генератор, вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрирующего фильтра, а выход - с входом первого ключа, соединенные последовательно управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого ключа, а управлякщий вход - с выходом первого интегратора, второй перемножитель , другой вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя , соединенного также с.входом фазового детектора, второй вычитасл тель, другой вход которого соединен с с выходом первого перемножителя, и второй интегратор, выход которого 2 соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход второго ключа соединен с выходом второго вычитателя , выход фазового детектора соединен с входом пропорциональноинтегрирующего фильтра, а другой вход - с выходом первого перестраи:о ваемого по частоте генератора. 2. Устройство по п. 1, отли4 чающееся тем, что индикатор синхронности помехи с полезным сигналом содержит генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, соединенные последовательно первый синхронный детектор, первый накопитель и элемент ИЛИ, выход которого является выходом индикатора синхронности помехи с полезным сигналом, соединенные последовательно второй синхронный детектор и второй накопи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) зсмк> Н 04 В 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3562366/18-09 (22) 04.05.83 (46) 30.06.84. Бюл. У 24 (72) В.В.Чуркин (71) Кировский политехнический институт (53) 621.396.669(088.8) (56) 1. Патент США 1г 3355668, кл. 328 — 1679 1967.

2. Авторское свидетельство СССР ,9 467482, кл. Н 04 К 3/00, 1973 (прототип)., (54)(57) 1. УстРОйстВО ПодАВЛКНИя

УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ, содержащее фазовый детектор, первый ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрирующий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель-ограничитель и первый перемножитель, соединенные последовательно первый вычитатель, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехозащищенности при воздействии узкополосных помех синхронных с полезным радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным положением, в него введены управляемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора, а выход — с другим входом первого вычитателя, индикатор синхронности по мехи с полезным сигналом, вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя, а выход— с управляющими входами первого и второго ключей, второй перестраиваемый по частоте генератор, вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрирующего фильтра, а выход — с входом первого ключа, соединенные последовательно управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого ключа, а управляющий вход — с выходом первого интегратора, второй перемножитель, другой вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограни чителя, соединенного также с. входом g фазового детектора, второй вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом управ- Я, ляемого аттенюатора, вход второго ключа соединен с выходом второго вычитателя, выход фазового детектора соединен с входом пропорциональноинтегрирующего фильтра, а другой вход — с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что индикатор синхронности помехи с полезным сигналом содержит генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, соединенные последовательно первый синхронный детектор, первый накопитель и элемент ИЛИ, выход которого является выходом индикатора синхронности помехи с полезным сигналом, соединенные последовательно второй синхронный детектор и второй накопи1100734

45 тель, выход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ, сигнальные входы первого н второго синхронных детекторов являются входом индикатора синхронности помехи с полезным

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радионавигационных приемо-индикаторах импульсно-фазовой радионавигационной системы (ИФРЙС) типа Лоран-С °

Известно устройство подавления узкополосных помех, содержащее диапазонный генератор с системой синхронизации частотЫ и фазы его колебаний с частотой и фазой помехи, блок сложения полезного сигнала и помехи с напряжением указанного выше генератора и блок автоматического регулирования амплитуды, подводимого к блоку сложения напряжения генератора в соответствии с амплитудой помехи. Подавление помехи достигается компенсацией ее равным по величине и противоположным по фазе напряжением генератора в блоке сложения Я .

При работе данного устройства временное положение полезного импульсного сигнала предполагается не,известным, а подстройка генератора под частоту и фазу помехи и подстрой" ка амплитуды компенсирующего напряжения под амплитуду помехи производятся непрерывно, т.е. и во время действия полезного импульсного сигнала.

Несущие частоты узкополосных помех, как правило, весьма стабильны, и система синхронизации частоты и фазы генератора с частотой и фазой помехи обеспечивает достаточно высокую устойчивость частоты и фазы компенсирующего сигнала к воздействию полезных импульсов. Поэтому влияние последних на процесс подавления помехи выражается в паразитной модуляции амплитуды компенсирующего сигнала, что является причиной появления неподавленного остатка помехи. сигналом, а опорные входы соединены с вторым и третьим выходами генератора импульсов соответственно, установленные входы первого и второго накопителей соединены с выходом счетчика.

Частота и фаза компенсирующего сигнала равна частоте и фазе подавляемой помехи. Отсюда следует, что неподавленный остаток помехи, неизбежно возникающий из-за паразитной модуляции амплитуды компенсирующего сигнала импульсами полезного сигнала, опасен, когда подавляемая помеха синхронна с сигналом.

Таким образом, недостаток указанного устройства заключается в неудов« летворительном подавлении синхронной с полезным сигналом помехи во время действия импульсов полезного

1З сигнала.

Наиболее близким ло технической

I сущности к предложенному является устройство подавления узкополосных помех, содержащее фазовый детектор, первый ключ, соединенные nocneposaтельно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрирующий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель, соеди ненные последовательно первый вычи» татель, вход и выход которого является соответственно входом и выхо30 дом устройства; и второй усилительограничитель, выход которого сое" динен с другим входом первого перемножителя. Выход первого усилителяограничителя соединен с первым входом фазового детектора. Между входом устройства и вторым входом фазового детектора включен третий усилитель-ограничитель (2) .

Однако для работы данного устрой-, ства необходимо знать время поступ ления полезного сигнала, что в ряде случаев неосуществимо при отсутствии информации о времени поступления полезного сигнала. Данное устройство, как и устройство-аналог, обладает недостаточной помехозащищенностью, 1100734

3 особенно к синхронным с полезными радиоимпульсами узкополосным помехам.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности при воздействии узкополосных помех, синхронных с по- лезным радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным положением.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве подавления узкополосных помех, содержащем фазовый детектор, первый ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, соединенные последовательно пропорционально-интегрируюt5 щий фильтр, первый перестраиваемый по частоте генератор, первый усилитель-ограничитель и первый перемножитель, соединенные последовательно первый вычитатель, вход и выход которого являются соответственно. входом и выходом устройства, и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с другим входом первого перемножителя, введены управляемый аттенюатор, вход которого соединен с выходом первого перестраиваемого по частоте генератора, а выход — с другим входом первого вычитателя, индикатор синхронности помехи с полезным сигналом, вход которого соеди. 30 неи с выходом первого усилителя-ограничителя, а выход - с управляющими входами первого и второго ключей, второй перестраиваемый по частоте генератор, вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрирующего фильтра, а выход — с входом первого ключа, соединенные последо-. вательно управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом ! первого ключа,- а управляющий вход— с выходом первого интегратора, второй перемножитель, другой вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, соединенно45

ro также с входом фазового детектора, второй вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и второй интегратор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход второго ключа соединен с выходом второго вычитателя, выход фазового детектора соединен с входом пропорционально-интегрирующего фильтра, а другой вход — с выходом . первого перестраиваемого по частоте генератора.

Индикатор синхронности помехи с полезным сигналом содержит генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с первым выходом генератора импулЬсов, соединенные последователь. но первый синхронный детектор, первый накопитель и элемент ИЛИ, выход которого является выходом индикатора синхронности помехи. с полезным сигналом, соединенные последовательно второй синхронный детектор и второй накопитель, выход которого соединен е другим входом элемента ИЛИ, сигнальные входы первого и второго синхронных детекторов являются входом индикатора синхронности помехи с полезным сигналом, а опорные входы соединены с вторым и третьим выходами генератора импульсов соответственно, установленные входы первого и второго накопителей соединены с выходом счетчика.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства подавления узкополосных помех; на фиг. 2 — частотные диаграммы, ноясняющие его работу; на фиг. 3 (а — м) — то же, временные диаграммы; на фиг. 4 — структурная схема индикатора синхронности помехи с полезным сигналом..

Устройство подавления узкополосных помех (фиг. 1) содержит первый перестраиваемый по частоте генератор 1, второй перестраиваемый по частоте генератор 2, управляемый аттенюатор 3, первый вычитатель 4, второй вычитатель 5, второй усилительограничитель 6, первый усилительограничитель 7, пропорционально- . интегрирующий фильтр 8, фазовый детектор 9, первый перемножитель 10, второй перемножитель 11,индикатор l2 синхронности помехи с полезным сигналом, управляемый фазовращатель 13, второй интегратор 14 первый интегратор 15, второй ключ 16 и первый ключ 17.

Индикатор 12 синхронности помехи с полезным сигналом (фиг. 4) содержит генератор 18 импульсов, счетчик 19, элемент ИЛИ 20, первый синхронный детектор 21, первый накопитель 22, второй накопитель 23 и второй синхронный детектор 24.

Устройство работает следующим образом.

00734

S 11

В исходном состоянии, когда сиг= нал и помеха отсутствуют, частота первого перестраиваемого по частоте генератора 1 произвольна, а частота второго перестраиваемого по частоте генератора 2 з расположена на оси частот по отношению к частоте первого перестраиваемого по частоте генератора 1,как показано на фиг. 2, где частота полезного сигнала. Если вйходное напряжение второго интегратора 14 в момент включения устройства отлично от нуля, то по истечении некоторого времени оно устанавливается нулевым. Следовательно, в исходном состоянии оновной компенсирующий сигнал (фиг. 35) действующий на выходе управляемого аттенюатора 3, равен нулю. На выходе второго усилителя-ограничителя 6 (фиг. 3 ) действуют ограниченные входные шумы или ограниченные собственные шумы второго усилителя-ограничителя 6, а

:поэтому выходные сигналы фазового детектора .9, первого 10 (фиг. 3e) и второго 11 перемножителей и второго вычитателя 5 являются случайными с нулевыми постоянными составляющими. Первый 17 и второй 16 ключи в исходном состоянии разомкнуты, поэтому меандр с выхода второго перестраиваемого по частоте генератора 2 в фазовую петлю не вводится, фазовая петля разомкнута и на вход первого интегратора 15 напряжение не поступает и. его выходное напряжение равно нулю. Следовательно, в исходном состоянии частоты первого 1 и второго 2 перестраиваемых по частоте генераторов флюктуируют около своих средних значений, дополнительный компенсирующий сигнал является случайным и не содержит регулярной составлякицей. Поэтому выходное напряжение второго интегратора 14 в исходном состоянии содержит только флюктуационную составляющую, однако с ее влиянием на величину основного компенсирующего сигнала можно не считаться, поскольку полоса пропускания петли подстройки амплитуды достаточно узка.

При построении предложенного устройства предполагаются известными все параметры импульсного сигнала, кроме временного положения, формы огибающей и амплитуд радиоимпульсов. Например, о сигналах

ИФРНС Лоран-С известно следующее: ,несущая частота (100 кГц), форма огибающей радиоимпульсов, количество радиоимпульсов в пакете (8 или 9), закон кодирования начальной фазы радиоимпульсов в пакете для нечетных и четных периодов сйгнала, период следования радиоимпульсов в пакете (1 мс) и период следования. пакетов, который является периодом сигнала

ИФРНС. Синхронные узкополосные помехи имеют период, кратный периоду сигнала. Например, если последний равен 0,1 с, то частоты синхронных помех отличаются на 10 Гц и кратны величине 10 Гц. Фазовое кодирование радиоимпульсов ослабляет вредное влияние синхронных помех, но не избавляет полностью. Знание перечисленных параметров сигнала, кроме формы огибающей радиоимпульса, необходимо для определения синхронности подавляемой помехи полезному импульс. ному сигналу.

Предположим, в момент времени 0 на входе устройства появилась гармоническая помеха (фиг. 3a).

Частота и фаза первого перестраиваемого по частоте генератора 1 начинают подстраиваться под частоту и фазу появившейся помехи. Вначале (фиг. 3 ) частота первого перестраиваемого по частоте генератора 1 отличается от частоты помехи. После того, как фазовая ошибка между помехой и колебаниями первого перестраиваемого по частоте генератора 1 стает достаточно малой, появляется постоянная поставляющая в сигнале ошибки и начинается увеличение выходного сигнала второго интегратора 14 (фиг. Зм) и амплитуды основного компенсирующего сигнала. Процесс подстройки основного компенсирующего сиг нала под частоту, фазу и амплитуду помехи заканчивается в момент времени и . Начиная с 1, частота и фаза первого перестраиваемого по частоте генератора 1. остаются практически неизменными.

Через некоторое время в момент времени tg индикатор 13 вырабатывает на своем выходе сигнал. Это означает, что подавляемая помеха синхрон на с полезным импульсным сигналом.

Выходной сигнал индикатора 12 замыкает первый 17 и второй 16 ключи, и на выходе управляемого фаэовращате1100734 ля 13 появляется вспомогательный сигнал, вырабатываемый вторым перестраиваемым по частоте генератором 2 (фиг. Зж), а на вход первого интегратора 15 поступает сигнал с выхода второго вычитателя 5. Начиная с когда на входе устройства появляется сигнальный радиоимпульс, формируется дополнительный компенсирующий сигнал (фиг. 3)). В рассматриваемом íà 10 фиг. 3 примере фаза вспомогательного сигнала такова, что фазы низкочастот ных составляющих сигналов ошибки и дополнительного компенсирующего совпадают, а поэтому сигнал на выходе !5 второго вычитателя 5,как и сигналы на входах второго интегратора 14 (фиг. 3n) и первого интегратора 15 .(фиг. Зц) не содержит низкочастотной составляющей. При этом выходные сиг- 20 калы первого 15 и второго 14 интеграторов остаются. практически постоянными (фиг. 3 м (сплошная кривая) и Зк).

Поскольку выходной сигнал первого интегратора 15 управляет фазой 25 вспомогательного при помощи управ ляемого фазовращателя 13 сигнала, то следовательно, фаза последнего: .так же, как и фаза низкочастотной составляющей дополнительного компенси- 30 рующего сигнала, остается практически неизменной как во время действия сигнального радиоимпульса, так и в промежутке между сигнальными радиоимпульсами {предполагаем, что через определенное время появляется следующий радиоимпульс). Незначительные же колебания выходного сигнала второго интегратора 14 (сплошная кривая, на фиг. Зм) во время действия сигнального радиоимпульса означает практическое отсутствие модуляции амплитуды компенсирующего сигнала и сохранение подавления помехи по существу таким же, как и до появления радиоимпульса. Иначе можно сказать, что во время действия сигнального радиоимпульса отклик на выходе управляемого аттенюатора 3 не появляется и не вызывает искажений радиоимпульса (фиг. 36).

Если в момент появления .следующего радиоимпульса фазовые соотношения между помехой,радиоимпульсом и вспомогательным сигналом те же, что и на фиг. 3, то

55 очевидно,что временные диаграммы для промежутка времени, занимаемого следующим радиоимпульсом, повторяются.

Теперь предположим, что начальная фаза следующего радиоимлульса отличается на 7 от начальной фазы предыдущего, а фазы помехи и вспомогательного сигнала в момент появления следующего радиопмпульса — те же, что и в момент появления предыдущего.

В этом случае временные диаграммы Зс, ЗЬ, З, Зе, 3), Зо, 3 k, 3h и 3 М изменяются соответствующим образом, но важно то, что только фаза переменных составляющих в выходных напряжениях первого 15 и второго 14 интеграторов изменяются на противоположную, а их амплитуды остаются неизменными.

Отметим, что не при всех частотах синхронных помех помеха имеет одну и ту же фазу в моменты появления соседних сигнальных радиоимпульсов. На. пример, в случае ИФРНС Лоран-С, где в пакете импульсы следуют с частотой 1 кГц, а пакеты с частотой 10 Гц указанное условие может выполняться только для синхронных помех, частоты которых отличаются на 1 кГц и кратны величине 1 кГц.

Рассмотрим работы предлагаемого устройства в случаях, когда частоты синхронных помех не кратны 1 кГц, но, очевидно, остаются кратными 10 Гц.

Последнее условие отличает синхронные помехи от остальных, асинхронных, фазы которых в моменты появления сиг.нальных радиоимпульсов принимают случайные значения.

Когда частоты помех не кратны

1 кГц, в моменты появления радиоимпульсов, принадлежащих одному пакету, помеха имеет в общем случае разные фазы. Если же сравнивать фазы помехи в момент появления радиоимпульсов, расположенных в разных пакетах, то синхронная помеха имеет одну и ту же фазу в моменты появления радиоимпульсов с одним порядковым номером.

Чем больше частота синхронной помехи отличается от частоты, кратной 1 кГц, тем.в меньшей степени узкополосная фазовая петля подстраивает фазу вспомогательного сигнала. Если же соотношение сигнал/шум достаточно велико, то целесообразно расширить полосу прапускания фазовой петли, чтобы она в большей степени успевала подстраивать фазу вспомогательного сигнала в течение каждого радиоимпульса.

1100734

10

13

30

45

Следовательно, увеличение подавле ния синхронной с полезным сигналом помехи во время действия импульсов полезного сигнала с неизвестным временным положением имеет место при любых частотах синхронных помех.

На вход индикатора 12 с выхода .первого усилителя-ограничителя 7 ггодается меандр, синфазный подавляемой помехе. Генератор 18 вырабатывает на первом и втором выходах две сдвинутые относительно друг друга на четверть периода высокочастотного заполнения сигнальных радиоимпуМьсов, опорные импульсные последовательности, представляющие собой кодовые копии сигнала ИФРНС. В кодовой копии положительная единица соответствует начальной фазе "0" радиоимпульса и копии сигнала ИФРНС, а отрицательная единица — начальной фазе "180 ". Обе опорные последовательности поступают соответственно на входы первого 21 и второго 24 синхронных детекторов каждый из которых Формирует на своем выходе положительные нли отриЦательные единицы в зависимости от того, одинаковые или разные полярности имеют входной меандр и импульсы опорных последовательностей. Положительные либо отрицательные единицы с выходов первого 21 и второго 24 синхронных детекторов поступают на первый 22 и второй 23 накопители, выполненные, например, в виде накапливающих сумматоров, и там накапливаются. Результатом накопления является либо положительное, либо отрицательное число, представленное в виде цифрового кода.

Время накопления задается емкостью счетчика 19, на вход которого с генератора 18 поступает импульсная последовательность с периодом, равным, например, периоду сигнала ИФРНС.

Решение о синхронности подавляемой помехи импульсному сигналу принимается по переполнению хотя бы одного иэ первого 22 или второго 23 накопителей. При этом íà выходе элемен" та ИЛИ 20 появляется сигнал, соответствующий положительной единице.

Если подавляемая помеха синхронна полезному сигналу, т.е. ее частота кратна частоте кодовых копий полезного сигнала, поступающих в виде импульсных последовательностей с выхода генератора 18 на первый 21 и второй 24 синхронные детекторы, . то в моменты появления импульсов, отстоящих на период сигнала, помеха имеет повторяющиеся фазы. Поэтому единицы, появляющиеся на выходах первого 21 и второго 24 синхронных детекторов, имеют постоянно новторяю. щиеся знаки.

Отметим, что модули чисел,,накапливающихся в первом 22 и,втором 23 накопителях за время пакета копии сигнала, зависят от кода пакета. Если в.последнем число положительных и отрицательных единиц одинаково (как это имеет место, например, для копий четного периода сигнала серии ведущей станции и нечетного периода сигнала ведомой станции ИФРНС Лоран-С), то результат накопления равен нулю. Однако sa счет разного количества положительных и отрицательных единиц кода в остальных пакетах копии сигнала, модули чисел в пер вом 22 и втором 23 накопителях увеличиваются. За время накопления, определяемое объемом счетчика 19, происходит переполнение первого 22 и второго 23 накопителей, и на.их выходах появляются напряжения, соответствующие логической "+t", которые сигнализируют о синхронности помех.

В элементе ИЛИ 20 происходит логическое сложение выходных напряжений первого 22 и второго 23 накопителей.

По истечении времени накопления счетчик 19 производит обнуление первого 22 и второго 23 накопителей, и цикл анализа повторяется.

Если подавляемая помеха асинхрон« на, то она не имеет повторяющиеся фазы в моменты появления импульсов последовательностей, вырабатываемых в генераторе 18. Вследствие этого модули чисел, накопленных в первом 22 и втором 23 накопителях, оказываются меньше, чем в случае синхронной помехи, а переполнения пер- . вого 22 и второго 23 накопителей не происходит. На выходе элемента ИЛИ 20 сохраняются напряжения, соответствующие логическому Ф, что сигнализирует о том, что помеха является асинхронной.

Промежуточное положение между синхронными и асинхронными помехами занимают квазисинхронные помехи, которые в зависимости от времени накопления могут восприниматься как синхронные и как асинхронные.

1100734

Фиг.!

Таким образом, предложенное устройство позволяет определить является ли подавляемая помеха синхронной с полезным импульсным сигналом или нет и обеспечивает повышение помехозащищенности при воздействии узкополосных помех, синхронных с полезным радиоимпульсным сигналом с неизвестным временным полонением.

1100734

1100734

Составитель Н.Мельников

Редактор M.Êåëåìåø Техред С. Легеза Корректор И.Муска ,Заказ 4597/43 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óëòîðîä, ул.Проектная, 4