Адаптивное устройство подавления помех

Адаптивное устройство подавления помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: радиотехника, СВЧ широкополосные системы радиосвязи. Сущность изобретения: адаптивное устройство подавления помех содержит две антенны 1, 4, поляризационный селектор 5, три разделительных фильтра 3, 7 и 8, регуляторы комплексных коэффициентов передачи 9, N сумматоров 10, суммирующий фильтр .11, приемный блок 12, блок 13 разделения сигналов и помех, два квадратичных детектора 14, 15 и формирователь комплексных весовых множителей. Целью изобретения является увеличение количества одновременно подавляемых узкополосных помех с различной поляризацией и увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности помех.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 04 B 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758717/09 (22) 15.11.89 (46) 07.11.92. Бюл. hL 41 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) И.Н.Блинов и В.М.Голуб (56) Патент CLUA

М 4320535, кл. Н 04 В 1/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N. 1552383, кл. Н 04 В 1/10, 1985. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ (57) Использование: радиотехника, СВЧ широкополосные системы радиосвязи. Сущ!

Ж 1774503 А1 ность изобретения: адаптивное устройство подавления помех содержит две антенны 1, 4, поляризационный селектор 5, три разделительных фильтра 3, 7 и 8, регуляторы комплексных коэффициентов передачи 9, N сумматоров 10, суммирующий фильтр .11, приемный блок 12, блок 13 разделения сигналов и помех, два квадратичных детектора

14, 15 и формирователь комплексных весовых множителей, Целью изобретения является увеличение количества одновременно подавляемых узкополосных помех с различной поляризацией и увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощнасти помех,2 ил, 1774503

Изобретение относится к радиотехнике. в частности к адаптивным компенсаторам помех, преимущественно в СВЧ широкополосных системах радиосвязи.

Известны адаптивные компенсаторы помех СБЧ, основанные на использовании методов вспомогательной модуляции весовых коэффициентов, позволяющих обеспечить наиболее простую реализацию. Их недостатком является подавление только одной помехи при наличии основйой и одной вспомогательной антенн, Для обеспечения подавления помех от многих источников используются многоканальные компенсаторы помех, При этом число вспомогательных антенн равно числу подавляемых помех, что приводит к трудностям при практической реализации, а при подавлении помех с различными попяризационными структурами и для подавления кросс-поляриэационных компонент требуется удвоение числа вспомогательных антенн.

Известно адаптивное устройство подавления помех по авт.св. Кг 1552383, принятое в качестве прототипа. В этом устройстве в одном рефлекторе размещены основной облучатель и несколько дополнительных облучателей, выполняющих роль вспомогательных антенн в многоканальных компенсаторах помех.

Недостатком указанного адаптивного устройства подавления помех является компенсация ограниченного числа помех, рав ного числу дополнительных облучателей.

При этом в тракте каждого облучателя подавляется только одна помеха с одной поляризацией, совпадающей с поляризацией полезного сигнала в основном облучателе, что приводит к уменьшению отношения мощности полезного сигнала к мощности помех за счет неподавления. помех на кросс-поляризации, а также при воздействии помех с хаотически изменяющейся поляризационной структурой„когда подавляется лишь одна из компонент. Указанный недостаток не позволяет использовать рассматриваемое устройство в

СВЧ-радиолиниях с широкополосными сигналами, когда с направления каждого облучателя в спектре широкополосного сигнала действует большое число узкополосных помех с изменяющейся поляризацией, а также в тех случаях, когда снизить кросс-. поляризацию в боковом и заднем излучении антенн до приемлемых значений конструктивными мерами не удается, Цель изобретения — увеличение количества одновременно подавляемых узкополосных помех с различными поляризациями и увеличение отношения мощности полезного сигнала и мощности помех.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивное устройство подавления помех, содержащее основную и компенсационную антенны, соединенные последовательно

5 блок компенсации помех, первый вход которого соединен с выходом основной антенны, приемный блок и блок разделения полезного сигнала и помехи, выход полезного сигнала которого является выходом

10 адаптивного устройства, квадратичный детектор полезного сигнала, вход которого соединен с выходом адаптивного устройства, квадратичный детектор помехи, вход которого соединен с выходом помехи блока раз15 деления полезного сигнала и помехи, формирователь комплексных весовых множителей, вход постоянной составляющей полезного сигнала, вход огибающей полезного сигнала, вход постоянной составляю20 щей помехи и вход огибающей помехи которого соединены соответственно с выходом постоянной составляющей полезного сигнала, выходом огибающей полезного сигнала квадратичного детектора полезного

25 сигнала, выходом постоянной составляющей помехи и выходом огибающей помехи квдаратичного детектора помехи, а каждая

1-ая (где! = 1, 2...„Й) пара выходов составляющих комплексных весовых множителей со30 единена с соответствующими входами весового множителя 1-го регулятора комплексного коэффициента передачи блока компенсации помех, формирователь комплексных весовых множителей содержит ге35 нератор ортогональных сигналов, 3N идентичных каналов, каждый из которых со- . держит интегрирующий фильтр, вход которого является входом постоянной составляющей помехи формирователя ком40 плексных весовых множителей, и два идентичных блока формирования весовых множителей, каждый иэ которых содержит соединенные последовательно первый коррелятор, первый вход которого является

45 входом огибающей помехи формирователя комплексных весовых множителей, первый управляемый аттенюатор, управляющий вход которого является входом постоянной составляющей сигнала формирователя ком50 плексных весовых множителей, и сумматор, второй управляемый аттенюатор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а управляющий вход — с выходом интегрирующего фильтра, соединенные по55 следовательно инвертор, второй коррелятор, другой вход которого является входом огибающей полезного сигнала формирователя комплексных весовых множителей, третий управляемый аттенюатор, выход которого соединен с третьим входом суммато1774503

25

35

55 ра, а управляющий вход является входом постоянной составляющей помехи формирователя комплексных весовых множителей, при этом вход инвертора и второй вход первого коррелятора каждого канала соединены с соответствующим выходом генератора ортогональных сигналов, а выходы сумматоров каждого канала формирователя комплексных весовых множителей являются соответствующей парой выходов составляющих комплексных весовых множителей, введен поляризационный селектор, два входа которого соединены с выходами вспомогательной антенны, выполненной в виде двух антенных элементов с ортогональной поляризацией, и два выхода соединены с вторым и третьим входами блока компенсации помех соответственно, в блок компенсации помех введен первый, второй и третий разделительные фильтры, входы которых являются первым, вторым и третьим входами блока компенсации помех, N сумматоров и суммирующий фильтр, выход которого является выходом блока компенсации помех, а каждый из его N выходов соединен с выходом соответствующего сумматора, при этом j-ый

O=1,2,...N) выход каждого разделительного фильтра соединен с соответствующим входом J-го сумматора через соответствующий регулятор комплексного коэффициента передачи,, в каждый канал формирователя комплексных весовых множителей введены соединенные последовательно пороговый элемент, вход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра, и формирователь сигнала управления переключателями, в каждый блок регулирования весового множителя введен переключатель, вход которого соединен с входом инвертора., управляющий вход соединен с выходом формирователя сигнала управления переключателями, а первый и второй выходы соединены с сигнальными входом и выходом второго управляемого аттенюатора соответственно.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сущность изобретения заключается в том, что в основной и компенсационные тракты устройства подавления помех введены разделительные и суммирующие фильтры, каждый из разделительных фильтров содержит N частотных полос, в которых компенсируется N узкополосных помех. При этом два идентичных разделительных фильтра компенсационного тракта подключены через поляризационный селектор к двум выходам с ортогональной поляризацией вспомогательной антенны. За счет этого оказывается возможным увеличить количество подавляемых узкополосных помех до N и одновременно увеличить отношение мощности полезного сигнала и мощности помех за счет того, что при воздействии помехи с изменяющейся поляризацией подавляются обе ортогональные составляющие (вертикальная и горизонтальная), а не одна, совпадающая с поляризацией полезного сигнала в основной антенне, как это происходит в аналогах и прототипе. Кроме того, дополнительно подавляются помехи на кросс-поляризации.

Отличительные признаками являются: вспомогательная антенна с двумя выходами с ортогональной полризацией за счет введения в нее двух облучателей, поляризационный селектор, первый, второй и третий разделительные фильтры, N сумматоров и суммирующий фильтр,.пороговые элементы и формирователи сигнала управления переключателями в каждом канале формирователя комплексных весовых множителей, и переключатели, соединенные с входами инверторов в каждом блоке регулирования весового множителя. Сравнение изобретения не только с прототипом, но и с аналогами, не позволило выявить в них признаки, сходные с указанными существенными отличительными признаками, что обеспечивает соответствие данного решения критерию

"существенные отличия", На фиг.1 показана структурная схема адаптивного устройства подавления помех; на фиг.2 — структурная схема формирователя комплексных весовых множителей; на фиг.3 — структурная схема блока 13 разделения полезного сигнала и помех; на фиг.4— принцип разделения спектра ШПС с полосой hf íà N полос шириной Л F, Адаптивное устройство подавления помех (фиг.1) содержит основную антенну 1, через MLUY 2 подключенную к первому разделительному фильтру 3, вспомогательную антенну 4 с двумя облучателями о ртогонал ьной поляризации, через поляризационный селектор 5 и МШУ 6 подключенную к второму 7 и третьему 8 разделительным фильтрам, И выходов каждого разделительного фильтра через регуляторы 9 комплексного коэффициента передачи объединены в N сумматорах 10, выходы которых подключены к входу суммирующего фильтра 11, который выходом через приемный блок 12 подключен к входу блока 13 разделения сигнала и помех, первый выход которого является выходом устройства, а второй и третий выходы сигнала и помехи через кеадратичныедетекторы полезного си нала 14 и помехи 15, каждый из котор х и 1еет выходы.1774503 огибающей и постоянной составляющей, подключены к сигнальных входам формирователя Iá комплексных весовых множителей, ÇN управляющих выходов которого соединены с соответствующими управляющими входами регуляторов 9 комплексного коэффициента передачи, Устройства 3, 7-11 составляют блок компенсации помех с первым, вторым и третьим входами и одним выходом, .

Формирователь 16 комплексных весовых множителей (фиг,2) содержит ÇN идентичных каналов 17 адаптации и генератор 18 ортогональных сигналов, Каждый канал 17 адаптации состоит из двух идентичных блоков формирования весовых множителей, каждый из которых содержит первый коррелятор 19 (22), второй коррелятор 20 (21), последовательно соединенные с первым управляемым аттенюатором 23 (26) и вторым управляемым аттенюатором 24 (25), третий управляемый аттенюатор 31 (32) и сумматор 29 (30). На первые входы блоков формирования весовых множителей поступает огибающая помехи, а на вторые входы — огибающая сигналов, Выходы генератора

18 ортогональных сигналов подключены к управляющим входам первого коррелятора

19 (22) непосредственно, а к управляющим входам второго коррелятора 20 (21) — через инверторы 27 (28). Управляющие входы третьих управляемых аттенюаторов объединены и через интегрирующий фильтр 33 подключены к выходу постоянной составляющей помехи квадратичного детектора 15 помехи, Сигналы на управляющие входы сумматоров 29, 30 от генератора 18 ортогональных сигналов в начальный момент адаптации поступает через переключатели

34, 35 непосредственно, а после достижения порогового значения помехи — через третьи управляемые аттенюаторы 31, 32.

Переключателями 34, 35 управляет формирователь 36 сигнала управления переключателями, входом соединенный с выходом порогового элемента 37.

Выделение сигнала и помехи осуществляется в блоке 13 разделения полезного сигнала и помехи (фиг,3), С выхода полоснопропускающего фильтра (ППФ) выделяется сигнал с остаточной после свертки ШПС помехой, с выхода полосно-заграждающего фильтра (ПЗФ) — помеха без ее незначительной части, которая "вырезана" (s пределах ширины свернутого сигнала).

Адаптивное устройство подавления помех работает следующим образом, Антенна 1 (фиг.1) принимает на основной поляризации широкополосный сигнал в полосе A f (фиг,4), который после усиления в

МШУ 2 поступает на первый разделительный фильтр 3, в котором разделяется на N полос шириной Ь F каждая. В каждой полосе Л F могут воздействовать узкополосные

5 помехи, принимаемые антенной 1 по боковому или заднему излучению, Эти же помехи принимаются по основному лепестку диаграммы направленности вспомогательной антенны 4. Если помеха имеет изменя10 ющуюся поляризационную структуру, она принимается основной антенной в обеих поляризациях за счет кросс-поляризации в боковом и заднем излучении. Для подавления кросс-поляризационных компонент

15 вспомогательная антенна 4 принимает помеху на двух ортогональных поляризациях, каждая из которых поступает на второй разделительный фильтр 7 и третий разделительный фильтр 8, аналогичные

20 разделительному первому фильтру 3, через поляризационный селектор 5 и MLLIY 6, В тракты каждой из полос Ь F всех трех разделительных фильтров введены регуляторы 9 комплексного коэффициента переда25 чи. Компенсация помех осуществляется на выходах Nсумматоров 10,,на выходе суммирующего фильтра 11 восстанавливается принятый ШПС с полосой Лf.

При воздействии. помехи на частоте од30 ной из полос Л F, например, в первой полосе, в регуляторах 9 комплексного коэффициента передачи под действием опорного сигнала от генератора 18, соответствующего этой полосе Л F, происходит мо35 дуляция параметров этой помехи; На выходе первого сумматора 10 помеха приобретает амплитудную модуляцию в соответствии с законом опорного сигнала, соответствующего первой полосе Л F.

40 В блоке 13 разделения полезного сигнала и помехи происходит выделение с помощью ПЗФ помехи (фиг 3), а в квадратичном детекторе помехи 15- ее огибающей и постоянной составляющей. Оги45 бающая помехи поступает параллельно на входы первых корреляторов 19, 22 (фиг.2) и аналогичных корреляторов всех каналов 17 адаптации. На выходах первых корреляторов 19, 22, соответствующих первой полосе

50 Л F, появляются сигналы ошибки, которые пропорциональны отклонениям координат регуляторов 9 комплексного коэффициента передачи в первой полосе Л F от тех значе ний, при которых обеспечивается минимум мощности помехи. Под действием этих сигналов ошибки значения координат регуляторов 9 изменяются в сторону компенсации помехи, т,е. в основу работы формирователя

16 комплексных весовых множителей поло1774503 жен градиектный алгоритм вычисления отклонений значений координат регуляторов

9 от оптимальных значений методов синхронного детектирования, При воздействии нескольких помех (в пределе — N) в соответствующих трактах полос Л Fg происходят аналогичные процессы подавления помех.

После завершения процесса адаптации на выходе интегрирующего фильтра 33 формируется сигнал, пропорциональный сумме средних мощностей внутренних шумов и остаточной после компенсации помехи, зависящей от величины опорных ортогональных сигналов на управляющих входах регуляторов 9 комплексного коэффициента передачи. Для повышения скорости адаптации сигналы от генератора 18 в начальный момент адаптации подаются на регуляторы 9 комплексного коэффициента передачи непосредственно через переключатели.34, 35 и сумматоры 29, 30, а по окончании процесса адаптации — через третьи управляемые аттенюаторы 31, 32, коэффициенты передачи которых устанавливают так, чтобы обеспечить заданный уровень остаточкой мощности помехи, необходимый для ее отслеживания, Переключателями 34, 35 управляет пороговый элемент 37.

Таким образом, предложенное техническое решение оозволяет увеличить количество,одновременно подавляемых узкополосных помех различных поляризаций, воздействующих на различных частотах в спектре широкополосного сигнала, за счет разделения тракта сигнала и трактов компенсации на N узких полос и подавления помех в каждой из этих полос, и одновременно увеличить отношение мощности полезного сигнала и мощности помех за счет того, что одновременно с подавлением помех по основной поляризации происходит дополнительная компенсация помех по кросс-поляризационным компонентам. При этом упрощается реализация регуляторов комплексного коэффициента передачи, т.к, снижаются требования к их широкополосности в Ь |/й раз, что приобретает принципиальное значение при больших базах широкополосных сигналов.

Формула изобретения

Адаптивное устройство подавления помех, содержащее основную и компенсационную антенны, соединенные последовательно блок компенсации помех, первый вход которого соединен с выходом основной антенны, приемный блок и блок разделения полезного сигнала и помехи, выход полезного сигнала которого является выходом щей помехи и вход огибающей помехи которого соединены соответственно с выходом постоянной составляющей полезного сигнала, выходом огибающей полезного

15 сигнала квадратичного детектора полезного

25

40

50

10 адаптивного устройства, квадратичный детектор полезного сигнала, вход которого соединен с выходом адаптивного устройства, квадратичный детектор помехи, вход которого соединен с выходом помехи блока разделения полезного сигнала и помехи, формирователь комплексных весовых множителей, вход постоянной составляющей полезного сигнала, вход огибающей полезного сигнала, вход постоянной составляюсигнала, выходом постоянной составляющей помехи и выходом огибающей помехи квадратичного детектора помехи, а каждая

I-я (где 1=1,2...N) пара выходов составляющих комплексных весовых множителей соединена с соответствующими входами весового множителя i-ro регулятора комплексного коэффициента передачи блока компенсации помех, формирователь коМплексных весовых множителей содержит генератор ортогональных сигналов, 3N идентичных каналов, каждый из которых содержит интегрирующий фильтр, вход которого является входом постоянной составляющей помехи формирователя комплексных весовых множителей, и два идентичных блока формировакия весовых множителей, каждый из которых содержит соединенные последовательно первый коррелятор, первый вход которого является входом огибающей помехи формирователя комплексных весовых множителей, первый управляемый anенюатор, управляющий вход которого является входом постоянной составляющей сигнала формирователя комплексных весовых множителей, и сумматор, и второй управляемый аттенюатор; выход которого соединен с вторым входом сумматора, а управляющий вход соединен с выходом интегрирующего фильтра, соединенные последовательно ин вертор, второй коррелятор, другой вход которого является входом огибающей полезного сигнала формирователя комплексных весовых множителей, третий управляемый аттенюатор, выход которого соединен с третьим входом сумматора, э управляющий вход является входом постоянной составляющей помехи формирователя комплексных весовых множителей, при этом вход инвертора и второй вход первого коррелятора каждого канала соединены с соответствующим выходом генератора ортогональных сигналов, э выходы сумматоров каждого канала формi1poвателя комплексных весовых множ ° 1 и и чвляют1774503

Фвг. 2 ся соответствующей парой выходов состав-. ляющих комплексных весовых множителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . увеличения количества одновременно подавляемых узкополосных помех с различной поляризацией и увеличения отношения мощности полезного сигнала к мощности помех, в него введен поляризационный селектор, два входа которого соединены с выходами вспомогательной антенны, выполненной в виде двух антенных элементов с ортогональной поляризацией, и два выхода соединены с вторым и третьим входами блока компенсации помех соответственно, а блок компенсации помех введены первый, второй и третий разделительные фильтры, входы которых являются первым, вторым и третьим входами блока компенсации помех, N сумматоров и суммирующий фильтр, выход которого является выходом блока компенсации помех, а каждый из его к ьвоиам 9

М gV

N входов соединен с выходом соответствующего сумматора, при этом J-й (j=1,2,...N) выход каждого разделительного фильтра соединен с соответствующим входом j-го сум5 матора через соответствующий регулятор комплексного коэффициента передачи, в каждый канал формирователя комплексных весовых множителей введены соединенные последовательно пороговый

10 элемент, вход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра, и формирователь сигнала управления переключателями, в каждый блок регулирования весового множителя введен переключатель, вход кото15 рого соединен с входом инвертора, управляющий вход соединен с выходом формирователя сигнала управления переключателями, а первый и второй выходы соединены с сигнальными входом и выхо20 дом второго управляемого аттенюатора соответственно.

1774503

g бдокМ 15 К б логя <<

Фиг. 3 иг, 4

Редактор Б. Федотов

Заказ 3936 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 от 6локЬ

Составитель И. Блинов

Тех ред M. Моргентал Корректор С. Пекарь