Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала

Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: радиотехника, СВЧ широкополосные системы радиосвязи. Адаптивноеустройствоприема широкополосного сигнала содержит антенную систему 1, 2N регуляторов комплексного коэффициента передачи 3, весовые сумматоры 4, приемный блок 5, блок разделения полезного сигнала и помехи 6, квадратичный детектор 7 полезного сигнала и квадратичный детектор 8 помехи, первый и второй управляемые аттенюаторы 9 и 10, блок управления коэффициентом передачи весового сумматора 11, формирователь весовых коэффициентов 12 и генератор ортогональных сигналов 13. В устройстве достигается увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности помех в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода полезного сигнала. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 В 1/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799719/09 (46) 15.12,92. Бюл, N 46 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) И,Н,Блинов, В.М.Голуб, Ю.С,Рулев и

А,М.Аносов (56) Патент США ¹ 4298873, кл. Н 04 В 7/00, 1981, Авторское свидетельство СССР

N 1552383, кл. Н 04 В 1/10, 1985, (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИЕМА

ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (57) Использование: радиотехника, СВ4 широкополосные системы радиосвязи. Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала содержит антенИзобретение относится к радиотехнике, в частности к адаптивным устройствам приема широкополосных сигналов, преимущественно в СВЧ широкополосных системах радиосвязи;

Известны адаптивные устройства приема широкополосных сигналов, использующие априорйую информацию о различиях в направлениях прихода полезного широкополосного сигнала и подавляемых помех.

Общим недостатком этих устройств является невозможность обеспечения заданного отношения мощности полезного широкопо лосного сигнала к мощности помех в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода полезного сигнала.

Известно адаптивное устройство подавления помех, принятое в качестве прототипа. В этом устройстве в одним рефлекторе

„„. Ы,„, 1781826 А1 ную систему 1, 2N регуляторов комплексного коэффициента передачи 3, весовые сумматоры 4, приемный блок 5, блок разделения полезного сигнала и помехи 6, квадратичный детектор 7 полезного сигнала и квадратичный детектор 8 помехи, первый и второй управляемые аттенюаторы 9 и 10; блок управления коэффициентом передачи весового сумматора 11, формирователь весовых коэффициентов 12 и генератор ортогональных сигналов 13. В устройстве достигается увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности помех в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода полезного сигнала. 5 ил, размещены основной излучатель и несколько дополнительных излучателей, выполняющих роль вспомогательных антенн в многоканальных компенсаторах помех, т.е. осуществляется формирование нулей в направлениях на помехи в гибридной зеркальной антенне, направления прихода полезного сигнала и помех априорно известны и определяются ориентацией узкой диаграммы направленности. Прием сигналов вдругих изменяющихся во времени направлениях невозможен. Кроме того, недостатком устройства является невозможность обеспечения заданного отношения мощности полезного сигнала к мощности помех при малом отношении сигнал/шум на входе антенны, т,к. при этом максимальные амплитуды импульсов "свертки" широкополосного сигнала будут соответствовать шумовым выбросам и управление регулято1781826

20

50

55 рами комплексного коэффициента передачи не обеспечивается, Целью "изобретенйя является увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности помех в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода полезного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивное устройство приема широкополосного сигнала, содержащее антенную систему, 2N (N>1) регуФФброй комплексного коэффициента передачи, вход ка кдого из которых соединен с выходом соответствующего антенного элемента антенной системы, выход соединен с соответствующим входом весового сумматора, соединенные последовательно приемный блок и блок разделения полезйого сигнала и помехи, информационный"выхбд которого является входом адайтивногО устройства, выход floлезного сигнала и выход помехи соединены с входом квадратичного детектора полезного сигнала и входом квадратичного детектора помехи соответственно, формирователь весовых коэффициентов, вход огибающей полезн6го сигнала; вход огибающей йомехи

vi вх6д йостоянной составляющей помехи ко торог о со единены с выходом огибающей квадратичного детектора полезного сигнала, выходом огибающей квадратичного детектбра помехи и выходом постоянной составляющей квадратичного детектора помехи соответственно, формирователь весовых коэффициентов содержит 2N идентичных каналов, и интегрирующий фильтр. каждый из 2N каналов формирователя весовых коэффициентов содержит два идентичных блока формирования весового коэффициента, каждый. блок формирования весового коэффициента содержит сумма тор, первый коррелятор, управляемый аттенюатор, выход которого соединен с первым входом сумматора, а управляющий вход соединен с выходом интегрирующего фильтрэ, соединен ньге последовательно инвертор и второй коррелятор, первый вход первого кбррелятора, вход инвертора и сигнальный вход управляемого аттенюатора соединены с соответствующим выходом генератора ортогональных сигналов, выходы сумматоров блоков формирования весового коэффициента каждого канала формировагеля весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами весовых коэффициентов соответствующего регулятора комплексного коэффициента передачи, введены блок управления коэффициентом передачи весового сумматора, первый управляемый аттенюатор. сигнальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора полезного сигнала, а управляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей квадратичного детектора помехи, второй управляемый аттенюатор, сигнальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора помехи, а уп равляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей квадратичного детектора полезного.сигнала, блок управления коэффициентом передачи весового сумматора содержит блок формирования сигнала управления ключами, вход которого соединен с выходом сигнала наличия свертки блока разделения полезного сигнала и помехи, первый и второй ключи, сигнальные входы которых соединены с выходами первого и второго управляемых аттенюаторов соответственно, а управляющие входы соединен ы с соответствующими выходами блока формирования сигнала управления ключами, а 2N-1 каналов, каждый из которых содержит сумматор, выход которого являетсявыходбм канала и одним из выходов блока управления коэффициентом передачи весового сумматора и соединен с соответствующим входом управляющего сигнала весового сумматора, выполненного в виде блока попарного весового сложения, инвертор, первый коррелятор, выход которого соединен с первым входом сумматора, пер-. вый вход соединен с выходом инвертора, а второй вход соединен с выходом второго ключа, второй коррелятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а первый вход соединен с выходом первого ключа, второй вход второго коррелятора, вход инвертбра и третий вход сумматора соединены с соответствующим дополнительным выходом генератора ортогональных сигналов, блок разделения полезного, сигнала и помехи содержит соединенные последовательно блок свертки широкополосного сигнала, вход которого является входом блока разделения полезного сигнала и помехи, перестраиваемый полосовой фильтр полезного сигнала, выход которого является выходом полезного сигнала блока разделейия полезного сигнала и помехи, блок формирования сигнала наличия свертки полезного сигнала, выход которого является выходом сигнала наличия свертки блока разделения полезного сигнала и помехи, элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала, перестраиваемый режекторный фильтр полезного сигнала, вход которого соединен с выходом блока свертки

1781826 широкополосного сигнала, выход является выходом сигнала помехи блока разделения полезного сигнала и помехи, а управляющий вход соединен с выходом элемента задержки, и блок выделения информации, выход которого является информационным выходом блока разделения полезного сигнала и помехи, а вход соединен с выходом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала, в формирователь весовых коэффициентов введены блок управления ключами, вход которого соединен с выходом сигнала наличия свертки блока разделения полезного сигнала и помехи, первый ключ, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора, второй ключ, выход которого соединен с вторым входом второго коррелятора, третий ключ, выход которого соединен с входом интегрирующего фильтра, сигнальные входы первого, второго и третьего ключей являются соответственно входами огибающей полезного сигнала, огибающей помехи и постоянной составляющей помехи соответственно, а их управляющие входы соединены с выходом блока управления ключами, при этом антенная система выполнена со сферической диаграммой направленности, Сущность изобретения заключается в следующем. Для приема полезного широкополосного сигнала в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода этого сигнала во всей сферической области в адаптивном устройстве используется антенная система со сферической диаграммой направленности.

До момента свертки широкополосного сигнала блок управления коэффициентом передачи весового сумматора включает все каналы блока попарного весового сложения, формируя изотропную диаграмму направленности, тем самым готовятся условия для приема сигнала с любого, априорно неизвестного направления во всей сферической области, После получения сигнала

"наличие свертки" формирователь весовых коэффициентов формирует управляющие воздействия на регуляторы комплексного коэффициента передачи, в результате формируются нули в направлениях на помехи, 8 отличие от аналогов и прототипа, одновременно по этому же сигналу "наличие свертки" блок управления коэффициентом передачи весового сумматора обеспечивает максимальный коэффициент передачи в направлении полезного сигнала и максимальное ослабление в других направлениях, "углубляя" нули в направлениях на помехи, : сформированные регуляторами комплексного коэффициента передачи, т,е. одновременно формируются более глубокие нули в направлениях на помехи и обеспечивается самофокусировка по сигналу. За счет самофокусировки по сигналу происходит преобразование исходной изотропной диаграммы направленности в диаграмму с максимумом в направлении на сигнал, коэффициент усиления в направлении на сигнал увеличивается на величину, большую коэф10 фициента усиления единичного излучателя тем самым достигается цель изобретения— увеличение отношения мощности полезного сигнала к мощности помех в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода по15 лезного сигнала, На фиг.1 представлен вариант выполнения полусферической антенной системы; на фиг.2 — структурная схема адаптивного

20 устройства приема широкополосного сигнала; на фиг.3 — структурная схема формирователя весовых коэффициентов; на фиг.4— структурная схема блока управления коэффициентом передачи весового сумматора; на фиг.5 — структурная схема блока разделе25 ется выходом адаптивного устройства, выход 2 сигнала и выход 3 помехи подключены соответственно ко входам квадратичния полезного сигнала и помехи.

Антенные системы со сферической диarpaMMoA направленности строят путем размещения антенных элементов (излучате30 лей) на поверхности сферы (сферические ре1 шетки), на гранях двух усеченных пирамид, соединенных плоскостями оснований, в вершинах икосаэдра и т.д. На фиг.1 представлен пример конкретного выполнения

35 антенной системы, перекрывающей полусферическую область, с плоскими субрешетками излучателей. В качестве излучателей использованы турникетные антенны, можно использовать цилиндрические спираль40 ные излучатели, но они имеют значительно большие продольные размеры.

Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала (см.фиг.2) содержит антенную систему 1 со сферической

45 диаграммой направленности, содержащую 2N идентичных антенных элементов 2 (N>1), 2N регуляторов комплексного коэффициента передачи 3, вход каждого из которых соединен с выходом

50 соответствующего антенного элемента антенной системы, выход соединен с соответствующим входом управляемых весовых сумматоров 4, объединенных в блок,попарного весового сложения, суммарный выход

55 которого через приемный блок 5 подключен ко входу блока 6 разделения полезного сиг- нала и помехи, первый выход которого явля1781826 ного детектора 7 полезного сигнала и квадратичного детектора .8 помехи, первый управляемый аттенюэтор 9, сигнальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора полезного сигнала, а управляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей квадратичного детектора помехи, второй управляемый аттенюатор 10, сигнальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора помехи, а управляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей квадратичного детектора полезного сигнала, выходы первого и второго управляемых аттенюаторов подключенн ы параллельно к первым сигнальным входам блока 11 управления коэффициентом передачи весового сумматора и формирователя 12 весовых коэффициентов, ко вторым сигнальным входам которых подключен выход 4 сигнала "наличие свертки" блока 6, к третьему сигнальному входу формриователя 12 весовых коэффициентов подключен "ûõîä постоянной составляющей помехи квадратичного детектора помехи, при этом опорные входы формирователя весовых коэффициентов и блока управления коэффициейтом передачи весового сумматора соединены с выходами генератора 13 ортогональных сигналов, à 2N-1 управляющих выходов блока управления коэффициейтЬм передачи весового сумматора йодкйючейы к управляющим входом 2М-1 управляемых весовых сумматоров 4.

Формирователь 12 весовых коэффициентов (фиг.З) содержит 2N идентичных каналов 14 и интегрирующий фильтр 15, каждый из 2N каналов формирователя весовых коэффициентов содержит два идентичных блока формирования весового коэффициен. та 16, каждь1й блок содержит сумматор 17, первый коррелятор 18, управляемый аттенюатор 19, выход которого соединен с первйм входом сумматора, а управляющий вход соединен с выходом интегрирующего фильтра, соединенные последовательно инвертор 20".. и второй коррелятор 21, первый вход первогб"коррелятора, вход инвертора и сигнальный вход управляемого аттенюатора соединены с соответствующим выходом- генератора ортогональных сигналов 13, блок управления ключами 22, первый ключ

23, выход"которого соединен с вторым входом первого коррелятора, второй. ключ 24, выход которого соединен с вторым входом второго коррелятора, третий ключ 25, выход которого соединен с входом интегрирующего фильтра, сигнальные входы первого, второго и третьего ключей являются соответственно входами огибающей полезявляется выходом сигнала помехи блока

55 разделения полезного сигнала и помехи, а управляющий вход соединен с выходом элемента задержки, и блок 39 выделения информации, выход которого является информационным выходом блока разделения полезного сигнала и помехи, а вход со10

50 ного сигнала, огибающей помехи и постоянной составляющей помехи соответственно. а их управляющие входы соединены с выходом блока управления ключами, Блок 11 управления коэффициентом передачи весового сумматора (cM.ôèã.4) содержит блок 26 формирования сигнала управления ключами, вход которого соединен с выходом сигнала "наличие свертки" блока разделения полезного сигнала и помехи, первый 27 и второй 28 ключи, сигнальные входы которых соединены с выходами первого и второго управляемых аттенюаторов соответственно, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами блока формирования сигнала управления ключами, и 2N-1 каналов 29, каждый из которых содержит сумматор 30, выход которого является выходом канала и одним из выходов блока управления коэффициентом передачи весового сумматора. инвертор 31, первый коррелятор 32, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый вход соединен с выходом инвертора, а вто-рой вход соединен с выходом второго ключа, и второй коррелятор ЗЗ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а первый вход соединен с выходом первого ключа. второй вход второго коррелятора, вход инвертора и третий вход сумматора соединены с соответствующим дополнительным выходом генератора ортогональных сигналов.

Блок 6 разделения полезного сигнала и помехи (см,фиг,5) содержит соединенные последовательно блок 34 свертки широкополосного сигнала, вход которого является входом блока разделения полезного сигнала и помехи, перестраиваемый полосовой фильтр полезного сигнала 35, выход которого является выходом полезного сигнала блока разделения полезного сигнала и помехи, блок 36 формирования сигнала "наличие свертки" полезного сигнала, выход которого является выходом сигнала "наличие свертки" блока разделения полезного сигнала и помехи, элемент задержки 37, выход которого соединен с управляющиМ входом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала, перестраиваемый режекторный фильтр полезного сигнала 38, вход которого соединен с выходом блока свертки широкополосного сигнала, выход

1781826

10 единен с выходом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала.

Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала работает следующим образом, В устройстве используется антенная система со сферической изотропной диаграммой направленности. При формировании такой диаграммы направленностй за счет появления дифракционных лепестков появляется изрезанность диаграммы направленности и формируются провалы, ко.торые при большом числе помех достигают

8-10 дБ. Для того, чтобы избежать этих потерь и увеличить отношение мощности полезного сигнала к мощности помех в устройстве применен градиентный алгоритм; который наряду с подавлением помех обеспечивает максимизацию полезного сигнала, с этой целью блок 11 управления коэффициентом передачи весового сумматора и формирователь 12 весовых коэффициентов выполнены по методу экстремального регулирования с использо. ванием поисковых ортогональных сигналов и синхронного детектирования.

В качестве критерия оптимальности экстремального регулирования выбран оптимальный критерий максимума отношения

Р— 1Ъ1ОХ и ш где Рс, Ри, Ри — мощности полезного сигнала, помех и собственного шума на выходе приемного блока 5 (фиг.2).

Условием оптимальности настройки является: (рс ги+ рш или (Pс (, ) <(Pп+PJ) (2) где w — комплексный вектор весовых коэффициентов.

Из (2) следует, что для настройки по максимуму отношения сигнал/помеха + шум необходимо разделить полезный сигнал и помеху с шумом, оценить мощность сигнала и смеси помехи с шумом, определить их производные и произвести нормировку. С учетом этого, в предлагаемом устройстве вычисляются гоадиенты по мощности полезного сигнала clPc/ciw и мощности помехи бР./dw нормируются по отношению к мощностям соответственно

10

30 с полосой 2-4 Гц, соответствующей скоро50 сти пилот-тона, и через выход 2 поступает

Р,+Р и Рс и организуется управление комплексными регуляторами весовых коэффициентов 3 (фиг.2} в соответствии с разностью отнормированных значений градиентов по полезному сигналу и помехе в текущий момент времени, т.е. осуществляется управление регуляторами комплексного коэффициента передачи в направлении градиента для сигнала и антиградиента для помех, в результате чего выполняется (2).

Для реализации (2) формирователь 12 весовых коэффициентов и блок 11 управления коэффициентом передачи весовых сумматоров — аналоговые и построены на основе модуляционного метода, т.е. на измерении изменения мощности помех на выходе устройства в результате принудительных возмущений амплитудных и фазовых параметров каналов приема, В этом случае градиент мощности помех получается с помощью соотношений:

dP дР„

APE й«! d a; Ж

dои с Ри саба; (\ч ПЯ; дц М;1 дри d pn с Р и citW;(dred;

4лЯ;+ (w;jco5$;

ы. где i = 1,2N, dt s;1

В отсутствие помех полезный широкополосный сигнал (ФМ или ППРЧ) принимается изотропной антенной системой 1 (фиг.2) и через регуляторы комплексного коэффициента передачи РККП 3 поступает на управляемые весовые сумматоры (УВС) 4, коэффициенты передачи которых по всем входам равны. С выхода блока попарного весового сложения сигнал поступает через приемный блок 5 на блок свертки ШПС блока 6 разделения полезного сигнала и помехи (фиг,5), где с использованием ГПСП или

ГППРЧ осуществляется его "свертка". Наличие "свертки" гарантированно обеспечивается необходимой базой сигнала на низкой скорости пилот-тона (2 — 4 Гц).

"Свернутый" ШПС проходит через ППФС 35 на квадратичный детектор 7 полезного сигнала. С выходов квадратичного детектора 7 снимаются сигналы постоянной составляющей U с - и огибаюшей U c-. пропорцио2 г нальные Рс и ДРи/dw, далее сигнал огибающей через 1 управляемый аттенюатор 9 поступает на корреляторы 18 всех каналов адаптации 14 формирователя 12 (фиг.3) и на корреляторы 33 всех каналов управления 29 блока 11 управления коэф1781826

12 фициентом передачи весовых сумматоров через замкнутые ключи 23 и 27, управляемые сигналом ".наличие свертки" от блока наличия свертки 36 и блоков управления ключами 22 (фиг,З) и 26 (фиг,4). В корреляторах 18, 33 сигнал перемножается на соответствующие опорные колебания, поступающие от генератора 13 ортогональных сигналов, На выходе корреляторов 18, 33 формируются сигналы ошибки, величины и знаки которых характеризуют отклонения координат РККП 3 от тех значений; прй которых обеспечивается максимум мощности полезного сигнала на выходе блока попар"нбго весового сложения; т.е. определяЮтся градиенты dPc/dw, i = 1,2N. Сигналы ошибок с"выходов корреляторов 18,33 проходят через управляемые сумматоры 17, коэффициент передачи которых пропорционален только мощности внутренних шумов (помеха отсутствует), через управляемые аттенюаторы 19 складываются с опорными колебаниями своих каналов в сумматорах

17 и поступают на управляющие входы соответствующих РККП 3. Под действием этих сигналов координаты РККП .3 изменяются таким образом, чтобы свести к нулю сигналы ошибки. 8 установившемся состоянии

РККП 3 обеспечивают минимальное услабление проходящих сигналов и их синфазн ость в УВ С .4, сл едовател ьно, максимизируется мощность полезного сиг- нала; т.е, антенная система самофокусируется по сигналу. Одновременно за счет аналогичных процессов в блоке 11 управления коэффициентом передачи весовых сумматоров в той цепочке последовательно соединенных управляемых сумматоров 4, — iso>opaя соответствует нап ра влению и рихода полезного сигнала, устанавливаются коэффициенты передачи К=1 (для коэффициентов передачи по входам 1 и 2 каждого сумматора справедливо соотношение К 1+ К 2 = 1).

В результате формируется окончательная диаграмма направленности в направлении на сигнал с коэффициентом усиления

G = 61+ p G, где 61 — усиление единичного антенного элемента, а Л6 — усиление за счет фазирования с соседними излучателями, По окончании процесса адаптации сигналом

"наличие свертки" (фиг.5), задержанным на время адаптации Т„в блоке 37, осуществляется переключение ППФС 35 и ПРФС 38 для приема информационного сигнала (полоса пропускания ППФС и полоса режекции

ПРФС согласованы с информационным сигналом), За счет указанных процессов система обеспечивает увеличение усиления в направлении на сигнал на величина 6 - 6О (Go — усиление изотропной ДН). В том случае, если при переключении направления прихода полезного сигнала запас в энергетике окажется недостаточным, исчезнет сигнал "наличие свертки" ШПС, ключи 23, 27 под действием блоков 22, 26 разомкнутся, установятся равные коэффициенты передачи управляемых весовых сумматоров и вновь сформируется изотропная ДН антенной системы, процесс повторится аналогично процессу при вхождении в связь. При достаточном энергетическом запасе проис10 ходит установка коэффициентов передачи управляемых весовых сумматоров 4, рав15 ных 1, в той цепочке, которая соединена с излучателем, ориентированным на сигнал, и регулировка соответствующего РККП 3 на минимальное ослабление в режиме приема информационного сигнала, без перехода в

20 режим поиска и синхронизации, При воздействии помехи, направление прихода которой соответствует сектору, закрываемому диаграммой направленности одного из излучателей антенной системы 1

25 в соответствующем этому излучателю РККП

3 под действием соответствующего опорноro колебания от генератора 13 происходит модуляция параметров этой помехи в соответствии с законом ортогонального сигнала, соответствующим этому излучателю, В бло30 ке 6 разделения полезного сигнала и помехи с помощью ПРФС 38 помеха выделяется во всей полосе сигнала, за исключением узкой полосы информационного сигнала, которая "вырезана", и подается на и 28, постоянная составляющая помехи подается на вход помехи формирователя 12, далее через ключ 25 и интегрирующий фильтр 15 на входы управляемых аттенюаторов 19 для нормировки. На вторые входы

50 корреляторов 21, 32 через инверторы 20, 31 поступают опорные сигналы от генератора

13 поисковых сигналов, На выходах корреляторов 21 канала адаптации, соответствующего излучателю, в направлении которого

55 приходит помеха, появляются сигналы ошибки, которые пропорциональны отклонениям координат соответствующего РККП

3 от тех значений, при которых обеспечивается минимум мощности помехи, т.е, определяется градиент — 1р„/dwi Под. вход квадратичного детектора помехи 8 (фиг,2), на выходе которого выделяются сигналы с постоянной составляющей U и- и

2 огибающей U и-. Огибающая помехи с вы2

40 хода BTopolQ управляемого аттенюатора 10 поступает параллельно на входы корреляторов 21 формирователя 12 и на входы корреляторов 32 каналов управления блока 11 через соответствующие замкнутые ключи 24

14

178182б

5

55 действием этих сигналов происходит изменение значений координат РККП 3 в сторону компенсации помехи. Но это приводит к нарушению установившегося состояния блоков управления канала адаптации 14 и канала управления 29 по полезному сигналу и появлению соответствующих сигналов ошибки, Сигналы ошибки с выходов корреляторов 18, 33, пропооциональные компонентам градиента Р,/дщ,. и 21, 32, пропорциональные компонентам градиента

- - dPn/dw;, ïoñTóïàþT на входы сумматоров

17, 30 соответственно канала адаптации 14 (фиг.3) и канала управления 29 (фиг,4) по сигналу. Под действием управляющих сигналов с выходов сумматоров 17 и 30 координаты РККП 3 установятся в положение, обеспечивающее выполнение условия (2), а коэффициенты передачи цепочки управляемых весовых сумматоров, подключенных к излучателю, соответствующему направлению прихода сигнала, в положение, близкое к 1 (остальные УВС устанавливаются в положение коэффициента деления, близкого к

0,5 для сохранения изотропносги антенной системы во всей сфере кроме направления приема сигнала и направлений прихода помех, где сформировались нули).

Благодаря двухконтурному управлению по помехе и свернутому отфильтрованному широкополосному сигналу и введению управляемых аттенюаторов 9, 10, осуществляющих нормирование сигналов ошибки к уровню средней мощности помех и полезного сигнала, а также введению управляемых сумматоров 4 с регулируемыми коэффициентами передачи по входам, обеспечивается возможность компенсации помех при одновременном увеличении усиления антенной системы в направлении на сигнал до величины, большей усиления одного излучателя (за счет самофокусировки по сигналу с соседними излучателями), тем самым увеличивается отношение мощности полезного сигнала к мощности помех.

После завершения процесса адаптации на выходе интегрирующего фильтра 15 (фиг,3) формируется сигнал, пропорциональный сумме мощностей внутренних шумов и остаточной после компенсации помехи, зависящий от уровня опорных сигналог на управляющих входах РККП 3.

При воздействии нескольких помех аналогичные процессы будут происходить в соответствующих каналах адаптации 14 и

РККП 3. Максимальное число подавляемых помех равно 2N-1, Таким образом, заявляемое техническое решение выгодно отличается от прототипа, т,к. позволяет увеличить отношение мощности полезного сигнала к мощности помех путем подавления этих помех и одновременного увеличения коэффициента усиления исходной изотропной диаграммы направленности антенной системы в направлении на сигнал, в условиях априорной неопределенности изменяющегося во времени направления прихода полезного широкополосного сигнала и направлений помех. При малых отношениях сигнал/шум на входе устройства адаптация ведется не по максимуму выходного отношения сигнал/помеха + шум, а по минимуму мощности смеси сигнала и помех, т,к, эта мощность определяется, главным образом, помехами, и готовятся условия для свертки широкополосного сигнала. После появления сигнала "наличие свертки" адаптация ведется по максимуму отношения сигнал/помеха + шум (условие 1) и достигается максимизация отношения сигнал/шум на выходе устройства, Это позволяет использовать заявляемое устройство для приема широкополосных сигналов на объектах, условия работы которых характеризуются динамичной сигнально-помеховой обстановкой.

Формула изобретения

Адаптивное устройство приема широкополосного сигнала, содержащее антенную систему 2N(N >1) регуляторов комплексного коэффициента передачи, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего антенного элемента антенной системы, а выход соединен с соответствующим входом весового сумматора, соединенные последовательно приемный блок и блок разделения полезного сигнала: и помехи, информационный выход которого является выходом адаптивного устройства, выход полезного сигнала и выход помехи соединены с входом квадратичного детектора полезного сигнала и входом квадратичного детектора помехи соответственно, формирователь весовых коэффициентов, вход огибающей полезного сигнала, вход огибающей помехи и вход llocTQAHHQA составляющей помехи которого соединены с выходом огибающей квадратичного детектора полезного сигнала, выходом огибающей квадратичного детектора помехи и выходом постоянной составляющей квадратичного детектора помехи соответственно, формирователь весовых коэффициентов содержит 2N идентичных каналов, и интерферирующий фильтр, каждый из 2И каналов формирователя весовых коэффициентов содержит два идентичных блока формирования весового коэффициента, каждый блок формирования весового коэффициента со1781826 держит сумматор, первый коррелятор, управляемый аттенюатор, выход которого соединен с первым входом сумматора, а управляющий вход соединен с выходом интегрирующего фильтра; соединенные последовательно инвертор и второй коррелятор, первый вход первого коррелятора, вход инвертора и игнальный вход управляемого аттенюатора соединены с соответствующим выходом генератора ор- 10 тогональных сигналов, выходы сумматоров блоков формирования весового коэффициента каждого канала формирователя весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами весовых коэффициентов соответствующего регулятора комплексного коэффициента передачи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения отношения мощности полезного сиг20 нала к мощности помех в условиях априорной неопределенности и изменяющегося во времени направления прихода полезного сигнала, в него введены блок управления коэффициентом передачи весово25 го сумматора. первый управляемый аттенюатор, сигнальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора полезного сигнала, а управляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей квадратичного детектора помехи, второй управляемый аттенюатор, сиг30 нальный вход которого соединен с выходом огибающей квадратичного детектора помехи, а управляющий вход соединен с выходом постоянной составляющей

35 квадратичного детектора полезного сигнала, блок управления коэффициентом передачи весового сумматора содержит блок полезного сигнала и помехи, первый и второй ключи, сигнальные входы которых соединены с выходами первого и второго

45 управляемых аттенюаторов соответственно, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами блока формирования сигнала управления ключами, и 2N-1 каналов, каждый из которых со50 держит сумматор, выход которого является выходом канала и одним из выходов блока управления коэффициентом передачи весового сумматора и соединен с соответствующим входом управляющего сигнала весового сумматора, выполненного в виде блока попарного весового слежения, инвер- тор, первый коррелятор, выход которого соформирования сигнала управления ключами, вход которого соединен с выходом сиг- 40 нала наличия свертки блока разделения единен с первым входом сумматора, первый вход соединен с выходом инвертора, а второй вход соединен с выходом второго ключа, второй коррелятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а первый вход соединен с выходом первого ключа. второй вход второго коррелятора, вход инвертора .и третий вход сумматора соединены с соответствующим дополнительным выходом генератора ортогональных сигналов, блок разделения полезного сигнала и помехи содержит соединенные последовательно блок свертки широкополосного сигнала, вход которого является входом блока разделения полезного сигнала и помехи, перестраиваемый полосовой фильтр полезного сигнала, выход которого является выходом полезного сигнала блока разделения полезного сигнала и помехи, блок формирования сигнала наличия полезного сигнала, выход которого является выходом сигнала наличия свертки блока разделения полезного сигнала и помехи, и элемент задержки, выход которого соеди-. нен с управляющим входом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала, перестраиваемый режекторный фильтр полезного сигнала, вход которого соединен с выходом блока свертки широкополосного сигнала, выход является выходом сигнала помехи блока разделения полезного сигнала и помехи, а управляющий вход . соединен с выходом элемента задержки. и блок выделения информации, выход которого является информационным выходом блока разделения полезного сигнала и помехи, а вход соединен с выходом перестраиваемого полосового фильтра полезного сигнала, в формироватэль весовых коэффициентов введены блок управления ключами, вход которого соединен с выходом сигнала наличия свертки блока разделения полезного сигнала и помехи, — первый ключ, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора, второй ключ, выход которого соединен с вторым входом второго коррелятора, третий ключ, выход которого соединен с входом, интегрирующего фильтра, сигнальные входы первого, второго и третьего ключей являются соответственно входами огибающей полезного сигнала, огибающей помехи и постоянной составляющей помехи соответственно, а их управляющие входы соединены с выходом блока управлейия ключами; при этом антенная система выполнена со сферической диаграммой направленности.

1781826

1781826

1781826

K блокам 4 гнал оМвха

Фиг.4

Поме а Сигнал

Фиг.б

Составитель И,блинов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор

Заказ 4282 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, yn,Гагарина, 101