Устройство подавления радиоимпульсных помех

Устройство подавления радиоимпульсных помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности радиоимпульсной помехи, характеризующейся резкими изменениями уровня огибающей внутри радиоимпульса или от импульса к импульсу. Устройство содержит эл-т 1 задержки, вычитатель 2, подстраиваемый по частоте и фазе г-р 3, квадратичный детектор 4, пороговые эл-ты 5 и 9, эл-т 6 совпадения, ограничитель 7, согласованный фильтр 8, расширитель 10 импульсов, инвертор 11, амплитудный детектор 12, сумматоры 13 и 19, компаратор 14, ключи 15, 16 и 22, синхронный детектор 17, усилитель-ограничитель 18, управляемый интегратор 20, перемножитель 21 и фазовращатель 23. Цель достигается за счет осуществления механизма ускорения процесса адаптации устройства к скачкообразным изменениям амплитуды помехи, который не только эффективен при отслеживании фронтов радиоимпульсной ЧМ (ФМ) помехи, но и обеспечивает высокие х-ки подавления радиоимпульсных помех, амплитуда которых скачкообразно изменяется во время импульса или от импульса к импульсу. 4 ил.

СОЮЗ СОЕЕТСНИх

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 H 04 В 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A 5TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВСЕСОШАЯ

1!ЛЫЫ6 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изонРетениям и отнРытиям

IlPH ГКНТ СССР (21) 4411790/24-09 (22) 18,04 88 (46) 07.04.90. Бюл. N 13 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.В.Авдеев, И.Ю.Садомский и Б.И.Филимонов (53) 621 ° 396,62 (088.8) (56) Патент США 3355668, кл. 328-167, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 1190935 кл. Н 04 В 1/10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ РАДИОИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности радиоимпульсной помехи, характеризующейся резкими изменениями уровня огибающей внутри радиоимпульса или от импульса к импульсу. Устр-во содержит эл-т 1 эаSU „„ 555ß7 А 1

2 держки, вычитатель 2, подстраиваемый по частоте и фазе г-р 3, квадратичный детектор 4, пороговые эл-ты 5 и

9, эл-т 6 совпадения, ограничитель

7, согласованный фильтр 8, расширитель 10 импульсов, инвертор 11, амплитудный детектор 12, сумматоры 13 и 19, компаратор 14, ключи 15, 16 и

22, синхронный детектор 17, усилитель-ограничитель 18, управляемый интегратор 20, перемножитель 21 и фазовращатель 23. Цель достигается за счет осуществления механизма ускорения процесса адаптации устр-ва к скачкообразным изменениям амплитуды помехи, который не только эффекти.вен при отслеживании фронтов радио- В импульсной ЧМ (ФМ) помехи, но и обеспечивает высокие х-ки подавления радиоимпульсных помех, амплитуда кото.рых скачкообразно изменяется во вое 4 мя импульса или от импульса к импульсу. 4 ил.

1555867

Изобретение относится к радиотех- . нике и может быть использовано в составе радиоприемных устройств радиоимпульсных сигналов с внутриимпульс5 ной модуляцией частоты или фазы по известному закону.

Цель изобретения — увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности радиоимпульсной помехи, характеризующейся резкими изменениями уровня огибающей внутри радиоимпульса или от импульса к импульсу.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства подав- 15 ления радиоимпульсных помех; на фиг. 2 - 4. - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство подавления радиоимпульсных помех содержит элемент 1 2р

l, "задержки, вычитатель 2, подстраиваемый по частоте и фазе генератор 3, квадратичный детектор 4, второй пороговый элемент 5, элемент 6 совпадения, ограничитель 7, согласованный 25 фильтр 8, первый пороговый элемент

9, расширитель 10 импульсов, инвертор 11, амплитудный детектор 12, вто .рой сумматор 13, компаратор 14, третий ключ 15, второй ключ 16, синхрон" 0 ный детектор 17, усилитель-ограничитель 18, первый сумматор 19,управляемый интегратор 20, перемножитель 21,первый ключ 22, фазовращатель 23.

Устройство подавления радиоимпульсных помех работает следующим образом.

Пусть на вход устройства поступает аддитивная смесь полезного сигна- 40 ла, некоррелированной с ним помехи и шума. Сигнал представляет собой радиоимпульс длительности Т с внутренней модуляцией по частоте и (или) фазе. Помеха представляет собой 45 радиоимпульс длительности Т с постоянной несущей частотой либо радиоимпульс с внутриимпульсной модуляцией по частоте и (или) фазе, либо квазигармоническое колебание, модулированное по амплитуде и фазе (частоте) по случайному закону. Предполагается, что уровень шумов значительно ниже уровня помехи. Поэтому шумы не оказывают влияния на действие

55 устройства и в дальнейшем изложении не учитываются. Параметры сигнала и помехи: задержка во времени, амплитуда (мощность), начальная фаза полагаются неизвестными (случайными) величинами.

Входной процесс (фиг. 2а) задерживается элементом 1 на время t> и поступает на вход вычитателя 2. Одновременно задержанный сигнал поступает на вход подстраиваемого по частоте и фазе генератора 3, который вырабатывает колебание постоянной амплитуды с частотой и фазой, приближение совпадающими с частотой и фазой помехи. Нескомпенсированные остатки помехи с выхода вычитателя 2 поступают на синхронный детектор 17, выходной сигнал которого через сумматор

19 поступает на вход интегратора 20 и далее на вход перемножителя 21. Одновременно с этим на второй вход синхронного детектора 17 и второй вход перемножителя 21 подается колебание с выхода подстраиваемого по частоте и фазе генератора 3. В результате на выходе перемножителя 21 формируется высокочастотное колебание, которое через первый ключ 22 и фазовращатель 23 поступает на второй вход вычитателя 2.

Если амплитуда компенсирующего напряжения на выходе фазовращателя 23, больше чем амплитуда помехи на выходе элемента 1 задержки, то напряжение ошибки на выходе синхронного детектора 17 отрицательное, что ведет к уменьшению напряжения на выходе интегратора 20 и, соответственно, компенсирующего напряжения. Если амплитуда компенсирующего напряжения меньше, чем амплитуда помехи, то знак напряжения ошибки на выходе синхронного детектора 17 положительный, что вызывает увеличение напряжения на выходе интегратора 20 и, следовательно, амплитуды компенсирующего напряжения.

Таким образом, происходит выравнивание амплитуд компенсирующего напряжения и помехи на входах вычитателя 2.

При этом коэффициент передачи интегратора К„„, определяющего динамические свойства петли корреляционной обратной связи (КОС), выбирают такой величины, чтобы быстродействие цепи подстройки амплитуды компенсирующего напряжения было согласовано с максимальной скоростью флуктуаций амплитуды помехи, Рассмотрим работу устройства в различных сигнально-помеховых ситуациях, а именно при воздействии мощ5 867

15 ной помехи, полезного сигнала большого уровня, сигнала и помехи, перекрывающихся во времени °

Пусть на вход устройства поступает мощная импульсная помеха (фиг. 2а).

На выходе элемента 1 это напряжение повторяется практически без искажений с задержкой во времени на t (фиг. 26). После детектирования квадратичным детектором 4 напряжение сравнивается с порогом U sop o Bro ром пороговом элементе 5 (фиг. 2в).

При превышении порогового уровня вырабатывается прямоугольный импульс строба .(фиг. 2г), при этом замыкается первый ключ 22 и компенсирующее напрл жение поступает на вычитатель 2. Таким образом, в момент времени, определяемый началом строба, на выходе второго порогового элемента 5 появляется высокий логический уровень, цепь KOC замыкается и устройство начинает работать в режиме подавления помехи.

Рассмотрим более подробно процесс адаптации устройства с момента появления помехи на выходе элемента 1 задержки t< до окончания нарастания фронта импульса помехи.

Переходный процесс в устройстве изображен на фиг. За; импульс помехи на выходе элемента 1 задержки на фиг. 26; напряжение на выходе компаратора 14 на фиг ° 36; напряжение на выходе интегратора 20 - на ,фиг. Зв; выходное напряжение устрой-! ства - на фиг. Зд; напряжение на выходе фазовращателя 23 - на фиг. Зг.

Пока напряжение на выходе устройства не достигнет Б„, петля OC разомкнута и входное напряжение без изменения передается на выход устройства. В момент времени t,êoãäà входное напряженке становится равным на выходе элемента 6 совпадения появляется высокий логический уровень, первый ключ 22 замыкает петлю КОС и компенсирующее напряжение подается на второй вход вычитателя

2. Одновременно интегратор 20 из режима хранения переводится в рабочий режим. Выходное напряжение интеграто.ра 20 к моменту времени t< благодаря стробированию интегратора 20 на время между импульсами помехи сохраня" ется таким, каким оно было сформировано на момент окончания предыдущего импульса помехи. Как будет понят10

55 но из дальнейшего описания работы устройства, это, напряжение не зависит or амплитуды импульсов помехи, а соответствующая ему величина компенсирующего напряжения отличается от U„ap менее чем на Б . Поэтому в момент времени t< на выходе усгройстга наблюдается скачкообразное изменение выходного напряжения устройства до уровня М1, а так как в соответствии с изложенным Щ с Б то на выходе компаратора 14 сохраняется низкий логический уровень и петля КОС отслеживает лишь медленные флуктуации амплитуды помехи. Но после. замыкания первого ключа 22 в момент времени входное напряжение быстро возрастает в соответствии с крутизной фронта пришедшего импульса помехи и поэтому оно практически без изменения передается на выход устройства.

В момент превышения нескомпенсированными остатками помехами на выходе устройства уровня U включается режим быстрой адаптации. На выходе компаратора 14 появляется высокий логический уровень, замыкающий ключи

15 и 16. В результате замыкания ключа 16 на вход интегратора 20 через сумматор 19 поступает добавочное постоянное напряжение U> в с выхода усилителя-ограничителя 10. В связи с тем, что знак этого напряжения совпадает со знаком сигнала ошибки на выходе синхронного детектора 17, оба эти напряжения действуют синфазно и поэтому наблюдается резкое ускорение процесса адаптации устройства к скачкообразному изменению амплитуды помехи. Заканчивается режим быстрой адаптации после того как выходное напряжение устройства становится равным нулю. Для этого осуществляется защелкивание компаратора

14 напряжением U, передаваемым через ключ 15 на второй вход компаратора, и, соответственно, обеспечивается гистерезисная характеристика включения-выключения режима быстрой адаптации: включение этого режима происходит при превышении напряжением на выходе амплитудного детектора 12 величины U, выключение — при умень" шени его до нуля °

В момент времени t, когда ампли туда входного сигнала достигла U включается режим быстрой адаптации

1555%7 и, спустя время 4.t< (h t> намного меньше времени нарастания фронта помехи), напряжение на выходе устройства спадает до нуля. При этом ключ 5

15 размыкается и устройство возвращается в режим адаптации к медленным флуктуациям амплитуды помехи.

В результате нескольких циклов включения-выключения режима быстрой адаптации устройство отслеживает скачкообразное изменение амплитуды помехи с динамической ошибкой, не превышающей Б, После окоНчания фронта помехи устройство переходит в обычный режим адаптации, ошибка компенсации медленно уменьшается со скоростью, обусловленной быстродействием петли КОС. После окончания плоского участка вершины импульса помехи аналогичный процесс включениявыключения режима быстрой адаптации происходит в обратном направлении.

В момент окончания строба элемента совпадения 6 интегратор 20 переводит- 25 ся в режим хранения информации, амплитуда нескомпенсированных остатков помехи на выходе устройства при этом не превышает Б„.

Описанный механизм ускорения процесса адаптации устройства к скачкообразным изменениям амплитуды помехи эффективен не только при отслежи- вании фронтов радиоимпульсной ЧМ (ФМ) .помехи, но и обеспечивает высокие характеристики подавления для радио35 импульсных помех, амплитуда которых скачкообразно изменяется во время импульса или от импульса к импульсу.

При действии на вход устройства мощного полезного сигнала (фиг. 4а) канал обнаружения мощного процесса срабатывает так же, как и в случае мощной помехи (фиг. 46, в). На выходе же согласованного Фильтра 8 формируется сжатый импульс большой амплитуды, так как в этом случае напряжение на выходе ограничителя

7 оказывается сильно коррелированным с полезным сигналом. Сжатый импульс поступает на вход первого порогового

50 элемента 9, Фиксирующего момент прихода полезного сигнала (Фиг. 4г).

Импульс с выхода первого порогового элемента 9 преобразуется в расшири55 теле 10 в импульс длительности T, „ инвертируется инвертором 11 (Фиг. 4д) и поступает на вход элемента 6 совпадения, который запирает первый ключ 22. Таким образом, при действии полезного сигнала большой мощности происходит отключение компенсирующего напряжения, полезный сигнал проходит через элемент 1 задержки и вычитатель 2 без искажений. Постоянная задержка сигнала на величину е является систематической ошибкой измерения времени прихода сигнала и может быть легко учтена при дальней" шей обработке.

При действии мощной импульсной помехи и слабого сигнала происходит быстрая модуляция амплитуды результирующего колебания на интервале, где сигнал и помеха перекрываются во времени. Фазовая модуляция на этом интервале практически совпадает с фазовой модуляцией помехи. Поэтому прохождение через устройство подавления адаптивной смеси мощной помехи и слабого сигнала равносильно раздельной обработке помехового ко". лебания и входных компонент, обусловленных сигнальной составляющей.

Таким образом, на выходе устройства помимо нескомпенсированны.; остатков помехи присутствуют сигнальные составляющие, причем отношение сигнал/ помеха на выходе значительно превышает отношение сигнал/помеха на его входе.

Формула изобретения

Устройство подавления радиоимпульсных помех, содержащее соединенные последовательно элемент задержки, вход которого является входом устройства, вычитатель, выход которого является выходом устройства, и синхронный детектор, соединенные последовательно подстраиваемый по частоте и фазе генератор, вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход соединен с другим входом синхронного детектора, перемножитель, первый ключ и фазовращатель, выход которого соединен с другим входом вычитателя, соединенные последовательно ограничитель, вход которого соединен с входом устройства, согласованный фильтр, первый пороговый элемент, расширитель импульсов, инвертор и элемент совпадения, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, соединенные последовательно квадратичный детектор, вход которого соединен с выходом элемента задержки, и второй

1555867

1О тора, и управляемый интегратор, выход которого соединен с другим входом перемножителя, а управляющий вход соединен с выходом элемента совпаде- ния, третий ключ, соединенные последовательно амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом вычитателя, второй сумматор, другой вход которого .соединен с выходом третьего ключа, и компаратор, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего ключей, сигнальный вход третьего ключа и другой вход компаратора являются входом опорного постоянного напряжения устройства. пороговый элемент, выход которого соединен с другим входом элемента совпадения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения отноше ния мощности полезного сигнала к

5 мощности радиоимпульсной помехи, характеризующейся резкими изменениями уровня огибающей внутри радиоимпульса или от импульса к импульсу, и уменьшения искажения полезного сигнала, в него введены соединенные последовательно усилитель-ограничитель, вход которого соединен с выхолом синхронного детектора, второй ключ, пер- 15 вый сумматор, другой вход которого соединен с выходом синхронного дэтекUn

„1

„0 (555867

uo

Иу а . f

Ä0

1555867 сигм

Редактор И.Бланар Заказ 563 Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета:по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,101 „1

Ä0

Составитель Н.Мельников

Техред М.Дидык Корректор О.Ципле