Устройство компенсации помех

Устройство компенсации помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ, содержащее первый, второй и третий блоки компенсации, каждый из которых содержит соединенные последовательно массовый элемент, вход которого является первым входом блока компенсации , и алгебраический сумматор, другой вход и выход которого являются вторым входом и выходом блока компенсации соответственно , и последовательно соединенные перемножитель и интегрирующий фильтр, выход которого соединен с управляющим входом массового элемента, в первом и третьем блоках компенсации первый и второй входы перемножителя соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом блока компенсации соответственно , первый и второй входы первого блока компенсации являются входами помехи и смеси полезного сигнала с помехой устройства соответственно. отличающееся тем. что, с целью повышения помехозащищенности в широком диапазоне изменения отношения полезного сигнала к помехе при наличии полезного сигнала на входе помехи устройства, в него введены блок коммутации , выход .которогоявляется выходом устройства, а первый и второй входы соеданены с выходами первого и третьего блоков компенсации соответственно, и генератор вспомогательного сигнала, выход которого соединен с входом смеси полезного сигнала с помехой устройства, первый и второй входы второго блока компенсации соединены с выходом первого блока компенсации и входом помехи устройства соответственно, первый и второй входы третьего блока компенсации соединены с выходами второго и первого блоков компенсации соответственно, во второй (/ блок компенсации введены первый фильтр С вспомогательного сигнала, вход и выход которого соединены соответственно с первым входом второго блока компенсации и вторым входом перемножителя, н второй фильтр вспомогательного сигнала, вход и выход которого соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом перемиожителя соответственно, выход первого фильтра вспомогательного сигнала соединен с управляющим входом блока коммутации.

00I03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) 03) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,! Ъ ЙОЩЗЩе/

««А %ЛТИчОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3594575/18-09 (22) 23.05.83 (46) 23.09.84. Бюл. № 35 (72) М. Е. Герценштейн, Ф. А. Левннзон и В. Н. Зюзин (53) 621.396.669 (088.8) (56) l. ТИИЭР. Т. 69, 1981, № 7, с. 81 — 84.

2. Патент США № 3978483, кл. G 01 S 3/06, 1976 (прототип). (54) (57) УСТРОИСТВО КОМПЕНСАЦИИ

ПОМЕХ, содержащее первый, второй и третий блоки компенсации, каждый из которых содержит соединенные последовательно массовый элемент, вход которого является первым входом блока компенсации, н алгебраический сумматор, другой вход н выход которого являются вторым входом и выходом блока компенсации соответственно, и последовательно соединенные перемножитель н интегрирующий фильтр, выход которого соединен с управляющим входом массового элемента, в первом н третьем блоках компенсации первый и второй входы перемножителя соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом блока компенсации соответсгвенно, первый и второй входы первого блока компенсации являются входами помехи н смеси полезного сигнала с помехой устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности в широком диапазоне изменения отношения полезного сигнала к помехе при наличии полезного сигнала на входе по мехи устройства, в него введены блок коммутации, выход которого является выходом устройства, а первый н второй входы соединены с выходами первого н третьего блоков компенсации соответственно, и генератор вспомогательного сигнала, выход которого соединен с входом смеси полезного сигнала с помехой устройства, первый и второй входы второго блока компенсации соединены с выходом первого блока компенсации н входом помехи устройства соответственно, первый и второй входы третьего блока компенсации соедннены с выходами второго и первого блоков 9 компенсации соответственно, во второй блок компенсации введены первый фильтр фф вспомогательного сигнала, вход и выход 1 С которого соединены соответственно с первым входом второго блока компенсации и вторым входом перамножителя, и второй фильтр вспомогательного сигнала, вход и выход которого соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом перемножителя соответственно, выход первого фильтра вспомогательного сигнала соединен с управляющим входом блока коммутации.!!1>2!!

15

25 входом и выходом блока компенсации соответственно, и последовательно соединен- 30

55

)1; )б!)< I llli<) <) I )п)сится к ра,)иотехнике.

ii H .

Видео Ill llliil<)i< 3) I!<)! Окан;)льными системами на фоне )))и!)<>ко))О,)осн))k аддитивных помех при высоких требованиях к отношению сиг))<)л/))Омех Иа Выходе, и может быть использовано в ус ройствах, где имеется доступ к источнику сигнала, например, В системах связи и телеметрических систе-!

)<)

Известно устройство компенсации помех, содержащее первый адаптивный фильтр, последовательно соединенные второй адаптивный фильтр, вычитатель и третий адаптивный фильтр, выход первого адаптивного фильтра соединен с другим входом .Вычитателя (1) .

Однако в данном устройстве необходимо фазировать копию дополнительного сигнала и дополнительный сигнал, вводимый в устройство, что в ряде случае на практике обеспечить не удается.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство компенсации помех, содержащее первый, второй и третий блоки компенсации, каждый из которых содержит соединенные последовательно массовый элемент, вход которого является первым входом блока компенсации, и алгебраический сумматор, другой вход и выход которого являются вторым ные перемножитель и интегрирующии фильтр, выход которого соединен с управляющим входом, массового элемента, в первом и третьем блоках компенсации первый и второй входы перемножителя соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом блока компенсации соответственно, первый и второй входы первого блока компенсации являются входами помехи и смеси полезного сигнала с помехой устройства соответственно (2).

Однако известное устройство обладает недостаточной помехозащищенностью при наличии полезного сигнала на входе помехи устройства в силу того, что полезный сигнал оказывает отрицательное влияние на формирование весовых коэффициентов по помехе. Кроме того, при определенных условиях возможна и компенсация полезного сигнала.

Цель изобретения — повышение помехоза)цищенности в широком диапазоне изменения отношения полезного сигнала к помехе при наличии полезного сигнала на входе помехи уст йства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство компенсации помех, содержащее первый, второй и третий блоки компенсации, каждый из которых содержит соединенные последовательно массовый элемент, вход которого является первым вхо35

45 дом б)«)к,. ),<>. ))к исации, и алгебраический сУ ч ма! I ()!).;k ýУ I ОЙ Вход и ВыхОд котОРОГО являютсH вторым входом и выходом блока ком пенса пи и соответственно, и последовательно соединенные перемножитель и интегрирующий фильтр, выход которого соединен с управляющим входом массового элемента, В первом и третьем блоках компенсации первый и второй входы перемножителя соединены с выходом алгебраического сумматора и первым входом блока компенсации соответственно, первый и второй входы первого блока компенсации являются входами помехи и смеси полезного сигнала с помехой устройства соответственно, введены блок коммутации, выход которого является выходом устройства, а первый и второй входы соединены с выходами первого и третьего блоков компенсации соответственно, и генератор вспомогательного сигнала, выход которого соединен с входом смеси полезного сигнала с помехой устройства, первый и второй входы второго блока компенсацин соединены с выходом первого блока компенсации и входом помехи устройства соответственно, первый и второй входы третьего блока компенсации соединены с выходами второго и первого блоков компенсации соответственно, во второй блок компенсации введены первый фильтр вспомогательного сигнала, вход и выход которого соединены соответстенно с первым входом второго блока компенсации и вторым входом перемножителя, и второй фильтр вспомогательного сигнала, вход и выход которого соединены с выходом алгебраическдго сумматора и первым входом перемножителя соответственно, выход первого фильтра вспомогательного сигнала соединен с управляющим входом блока коммутации.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — блок коммутации, пример выполнения; на фиг. 3 — график, поясняющий наличие положительного эффекта.

Устройство компенсации помех содержит первый блок 1 компенсации, второй блок 2 компенсации, третий блок 3 компенсации, алгебраические сумматоры 4, массовые элементы 5, перемножители 6, интегрирующие фильтры 7, приемник 8 полезного сигнала, приемник 9 помехи, ис), точник 10 помехи, источник 11 полезного сигнала, генератор 12 вспомогательного сигнала, первый фильтр 13 вспомогательного сигнала, второй фильтр 14 вспомогательного сигнала и блок 15 коммутации, содержащий амплитудный детектор 16 и ключ 17.

Устройство работает следующим образом.

Приемники 8 и 9 принимают шх1езн1ый сигнал с помехами и дополнительный сиг нал, которые поступают на приемники 8 и 9 по каналам связи между источниками

11 и 10 и приемниками 8 и 9, с выходов которых сигналы и помехи поступают на входы первого блока 1. При слабых сигналах, т. е. сигналах, уровень которых значительно меньше уровня помех, в первом блоке 1 эффективно осуществляется компенсация помех и отношение сигнал/ помеха (С/П) на выходе алгебраического сумматора 4 или на выходе первого блока 1 велико. Это отношение ограничено собственными шумами приемников 8 и 9; конечной постоянной времени интегрирующего фильтра 7, которая определяется исходя из требований к аппаратуре; неидентичностью амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемников 8 и 9 и трактов распространения сигналов.

Для целого ряда применений подавление помех первым блоком 1 достаточно велико.

Так, например, в гидроакустике уровень помех может превысить собственные шумы датчиков на 45 — 50 дБ, и тем самым при подавлении помех на 40 дБ собственные шумы приемников 8 и 9 можно не учитывать. Благодаря конечной постоянной времени L интегрирующего фильтра 7 вычисляется не взаимная корреляционная функция, а оценка взаимной корреляционной функции. При слабом сигнале первый блок 1 работает по помехе, и отличие оценки от взаимной корреляционной функции обуслов лено наличием собственных шумов цепи обратной связи, содержащей перемножитель 6 и интегрирующий фильтр 7. При этом по сравнению с влиянием шумов приемников 8 и 9 имеется еще модуляционный выигрыш 2Br (где  — рабочая полоса частот), и поэтому этот фактор играет меньшую роль, чем шумы датчиков.

Характеристики первого блока 1 и hpegлагаемого устройства при разных отноше ниях С/П на его входах (фиг. 3) построены в виде зависимостей отношения (С/П) на выходе первого блока 1 или на выходе третьего блока 3 от отношения (С/П) „на втором входе первого блока 1. Параметром кривых является величина 3 = (C/Ï)än/ (С/П), где (С/П), — отношение сигнал) помеха на выходе приемника 9. Характе- ристика всего устройства — прямая при

У= О. Степень компенсации помех может быть оценена в виде выигрыша /и в отношении С/П на выходе по сравнению .с отношением С/П на входе: p = (С/П) (С/П) вхВыигрыш pk при слабых сигналах (фиг. 3) ограниченный указанными причинами, принят 40 дБ, т. е. достаточно высокий. Прй этом отношение (С/П)вх лежит в пределах

70 — 15 дБ, а отношение С/П на выходе

t0

55 присмппка 9 при 3 . 0,1 достаточно мало н нс ol раничивает степень компенсации помех. При дальнейшем увеличении сигнала отношение (С/П) „растет и степень компенсации помех снижается: характеристики, достигнув максимума, «загибаются», т. е. отношение С/П на выходе первого блока 1 падает, выигрыш падает и при больших сигналах становится даже отрицательным. Участок максимума характеристик не рассчитывается и дан качественно (фиг. 3).

Чем меньше 3", т. е. меньше отношение

С/П на выходе приемника 9, тем выше отношение С/П на выходе первого блока 1.

При У = О характеристика не имеет максимума и «загиба» и .степень компенсации помех остается достаточно высокой при любом отношении С/П на втором входе.

При (С/П)вх(1 в первом блоке 1 С/П компенсируется помеха, т. е. получаем выигрыш в отношении С/П) х )1, зависящий от У, а именно от отношения С/П на выходе приемника 9. Для устранения максимума и

«загиба» характеристики, т. е. для повышения степени компенсации помех и обеспечения работы при (С/П) ilÄ )1, служат второй 2 и третий 3 блоки. Напряжение с выхода первого блока, содержащее помеху, полезный сигнал и дополнительный сигнал, подается на первый вход второго блока 2.

На второй вход блока 2 подается напряжение с выхода приемника 9. Во втором блоке 2 первый 13 и второй 14 фильтры выделяют дополнительные сигналы, и в результате перемножения этих сигналов и последующей фильтрации на входе управления массового элемента 5 образуется управляющий сигнал, пропорциональный взаимной корреляционной функции между дополнительными сигналами, один из которых содержится в выходном напряжении алгебраического сумматора 4 первого блока 1, другой — в выходном напряжении приемника 9. В результате воздействия этого сигнала на массовый элемент 5 на его выходе устанавливается уровень дополнительного сигнала, равный уровню дополнительного сигнала на входе алгебраического сумматора 4 второго блока 2. После вычитания на выходе алгебраического сумматора 4 дополнительный сигнал компенсируется. А так как дополнительный сигнал подается на входы устройства вместе с полезным сигналом по одним и тем. же каналам связи источника 11 с приемниками 8 и 9, одновременно во втором блоке 2 происходит компенсация и полезного сигнала.

В результате на выходе алгебраического сумматора 4 второго блока 2 образуетсц чистая помеха. При С/П )1 отношение

С/П во втором блоке 2 на его втором входе больше 1, поэтому на вход перемножителя 6 через первый фильтр 13 подается практи!

115244 чески чистый дополнительный сигнал, что обеспечивает точное вычисление взаимной корреляционной функции на выходе интегрирующего фильтра 7 второго блока 2.

С выхода второго блока 2 помеха поступает на первый вход третьего блока 3, на второй вход которого поступает смесь сигнала с помехой с выхода второго блока 2. Третий блок 3 компенсирует помеху и, так как отношение С/П на его первом входе мало, обеспечивает высокое отношение С/П на его выходе.

При достаточно слабых сигналах, когда сигнальная составляющая на выходе приемника 9 еще не ограничивает степень компенсации помех, достаточно снимать выходной сигнал устройства с выхода первого блока 1, хотя второй 2 и третий 3 блоки не ухудшают отношение С/П в этом случае, и поэтому выходом устройства может быть выход третьего блока 3.

Устройство работает как при большом, так и при малом сигналах, и характеристика его соответствует прямой Y = О (фиг. 3).

Недостатком этого устройства является то, что необходимо время для установления рабочего режима цепи обратной связи, включающей перемножитель 6 и интегрирующий фильтр 7, второго 2 и третьего 3 блоков.

В результате при быстром нарастании слабого сигнала характеристика не сразу приходит к рабочей форме (кривой К= О), а имеет форму, соответствующую начальной величине 3, и медленно меняется в направлении характеристики, которой соответствует 3" = О. В тех случаях, когда этот недостаток существенен, целесообразна модификация устройства, которая позволяет ему работать при быстром нарастании слабого сигнала. Для этого в устройстве имеется блок 15, выход которого является выходом устройства и,который подключает к этому выходу выход первого блока 1 илн выход третьего блока 3 в зависимости от уровня дополнительного сигнала на выходе первого фильтра 13 второго блока 2. Блок 15 может содержать (фиг. 2) амплитудный детектор 16 н ключ 17. При малом уровне дополнительного сигнала, соответствующем малому отношению С/П на входах устройства, ключ 17 подключает к выходу устройства выход первого блока 1. При уровне дополнительного сигнала, превышающем некоторый предел, с которого ухудшается отношение С/П на выходе первого блока 1 (на фиг. 3 этот уровень соответствует отношению С/П на втором входе первого блока 1 минус 15 дБ) ключ 17, соединяющий выход первого блока 1 с выходом устройства, размыкается и соединяется выход третьего блока 3 с выходом устройства. Сразу после этого положение массового элемента

5 первого блока фиксируется с целью недопущения дальнейшего уменьшения отношения С/П на выходе первого каскада. При этом характеристика первого блока при дальнейшем увеличении сигнала не «загибается», а отношение С/П растет (на фиг. 3 фиксированное положение массового элемента 5 первого блока 1 показано пунктирной линией) .

Таким образом, предложенное устройство повышает степень компенсации помех, «о отношение С/П на выходе устройства для адаптивной компенсации помех при наличии сигнала на выходе приемника помехи и одновременно сохраняет высокое отношение С/П на выходе устройства при отсутствии сигнала на выходе приемника помехи. Это позволяет подавлять помехи при любом отношении С/П на входах устройства. Расчеты показывают, что величина подавления помех превышает 40 дБ.

1115244

-10

-70 -ЮО-ХО -40-Ю -ГО -10 О 0 Я7 Ю 40 Рог.,7

Составитель H. Мельников

Редактор С. Саенко Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 6668/45 Тираж 634 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4