Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов

Реферат

 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, фазовращатель, второй перемножитель, режекторный фильтр, четвертый перемножитель, блок с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя. Входы вычитателей объединены и являются входом устройства. Выход первого вычитателя является выходом устройства. Синхронные опорные сигналы на вторые входы перемножителей подаются с выхода генератора копии сигнала .Напряжение для автоматической регулировки коэффициента передачи блока с регулируемым коэффициентом передачи формируется за счет фильтрации части спектра широкополосной помехи в полосовом фильтре, его усилении в усилителе и детектировании в детекторе автоматической регулировки усиления (АРУ). 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами.

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (см. О. Ф.Бокк. Оптимальные характеристики фильтров Б3 от сосредоточенных по спектру помех. Техника средств связи, серия ТРС, 1987, вып. 4, стр. 81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами.

Недостатком этого устройства является аппаратурная сложность, возрастающая с увеличением базы ШПС, а также невозможность его включение на выходе приемника, обусловленная необходимостью использования в нем фильтров высокого порядка в тракте прохождения сигнала. При использовании таких устройств входной тракт приемника остается незащищенным от узкополосной помехи.

Известны также автокомпенсаторы узкополосных помех, описанные в а.с. NN 438126, 1095419, 734681 СССР, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по а.с. N 1700754 кл. H 04 B 1/10, 1991 г., изображенное на фиг. 1.

Устройство содержит вычитатель 1, первый перемножитель 2, генератор 3 копии сигнала, режекторный фильтр 4, второй переменожитель 5, линию 6 задержки, синхронно-фазовый фильтр 7, первый фильтр 8.

Синхронно-фазовый фильтр 7 содержит фазовращатель 7.0, третий перемножитель 7.1, второй фильтр 7.2, четвертый перемножитель 7.3, пятый перемножитель 7.4, третий фильтр 7.5, шестой перемножитель 7.6 и сумматор 7.7 Устройство работает следующим образом.

На вход устройства на первый вход вычитателя 1 поступает аддитивная смесь широкополосного сигнала и квазигармонической помехи. На выходе первого перемножителя 2 широкополосный сигнал за счет пеермножения с копией, моделирующей псевдослучайной, генерируемой генератором 3 копии сигнала, преобразуется в узкополосный сигнал, на частоту которого настроен режекторный фильтр 4. А помеховая составляющая, наоборот, приобретает дополнительную модуляцию, за счет чего ее спектр становится широкополосным и практически не искажается режекторным фильтром 4. На выходе второго перемножителя 5 происходит восстановление помеховой составляющей путем вторичного перемножения с псевдослучайной последовательностью. Линия 6 задержки необходима с учетом задержки сигнала в блоках 2 и 4. Таким образом на выходе пеермножителя восстанавливается напряжение с частотой помехи. В то же время напряжения сигнала нет, поскольку последний отфильтровывается режекторным фильтром 4. В синхронно-фазовом фильтре 7, опорным для которого является восстановленное напряжение помехи с выхода перемножителя 5, за счет узкополосных фильтров 7.2 и 7.5 низких частот, отфильтровывается напряжение широкополосного сигнала и на выходе сумматора 7.7 восстанавливается копия напряжения помехи. Последняя, подаваемая на второй вход вычитателя 1, обеспечивает компенсацию помехи в принимаемом сигнале. Коэффициент передачи цепи восстановления копии помехи, блоки 4-7, выбираются из условия максимального подавления помехи. Перемножители 7.1, 7.3, 7.4 и 7.6 работают в режиме ограничения по своим опорным входам и линейном режиме по сигнальным входам. Фильтр 8 обеспечивает фильтрацию сигнала после снятия псевдослучайной модуляции на перемножителе 2.

Недостатком устройства-прототипа является малая степень подавления помех.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, вход которого является входом устройства, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, а также режекторный фильтр, генератор копии сигнала, второй перемножитель, выход генератора копии сигнала соединен со вторыми входами первого и второго перемножителей, введены последовательно соединенные второй полосовой фильтр, фазовращатель, присоединенные между выходом первого перемножителя и входом второго перемножителя, последовательно соединенные усилитель, детектор АРУ, блок с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя, а также второй вычитатель, третий и четвертый перемножители, причем второй вычитатель своим первым входом соединен со входом устройства, вторым входом с выходом второго перемножителя, а выходом со входом третьего перемножителя, выход которого через режекторный фильтр соединен со входом четвертого перемножителя, выход четвертого перемножителя соединен со вторым входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, вторые входы третьего и четвертого перемножителей соединены с выходом генератора копии сигнала, а вход усилителя соединен с выходом первого полосового фильтра.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 2, где обозначено 1, 6 - вычитатели, 2, 5, 12, 14 - перемножители, 3 - полосовой фильтр; 4 - фазовращатель; 7 - блок с регулируемым коэффициентом передачи; 8 - второй полосовой фильтр; 9 - усилитель; 10 - детектор АРУ; 11 - генератор копии сигнала; 13 - режекторный фильтр.

Устройство содержит последовательно соединенные первый вычитатель 1, вход которого соединен со входом устройства, первый перемножитель 2, первый полосовой фильтр 3, фазовращатель 4, второй перемножитель 5, второй вычитатель 6, первый вход которого соединен со входом устройства, третий перемножитель 12, режекторный фильтр 13, четвертый перемножитель 14, блок с регулируемым коэффициентом передачи 7, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя 1. Выход перемножителя 2 также соединен через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 8, усилитель 9 и детектор АРУ 10 со вторым входом блока 7. Вторые входы перемножителей 2, 5, 12, 14 соединены с выходом генератора копии сигнала 11.

Работает устройство следующим образом.

Входная смесь, содержащая широкополосный сигнал (ШПС) и узкополосную помеху (УП), поступает одновременно на первые входы вычитателей 1 и 6. С выхода вычитателя 6 входная смесь передается на перемножитель 12, где за счет перемножения с синхронным опорным сигналом, поступающим от генератора копии сигнала 11, ШПС сворачивается в узкополосный сигнал (УС), а узкополосная помеха становится широкополосной помехой (ШПП). Узкополосный сигнал режектируется режекторным фильтром 13, а широкополосная помеха за счет повторного перемножения в перемножителе 14 с тем же опорным сигналом возвращается к своему первоначальному виду, т.е. становится узкополосной помехой, которая после прохождения через блок 7 с регулируемым коэффициентом передачи, обеспечивающим необходимое значение коэффициента передачи тракта K между вычитателями 1 и 6, поступает на второй вход вычитателя 1. В вычитателе 1 узкополосная помеха компенсируется. В результате чего на его выходе выделяется широкополосный сигнал, который за счет перемножения с синхронным опорным сигналом, поступающим от генератора копии сигнала 11, сворачивается в узкополосный сигнал. Этот узкополосный сигнал фильтруется фильтром 3, затем через фазовращатель 4 подается на перемножитель 5, где перемножается с тем же опорным сигналом. В результате повторного перемножения с тем же опорным сигналом узкополосный сигнал превращается в широкополосный сигнал аналогичный входному. С выхода перемножителя 5 ШПС подается на второй вход вычислителя 6, где компенсирует ШПС во входной смеси. В результате на выходе вычитателя 6 выделяется узкополосная помеха, которая через блоки 12, 13, 14, 7 описанным выше способом подается на второй вход вычитателя 1, где компенсирует УП во входной смеси.

Блоки 8, 9, 10 обеспечивают формирование напряжения для автоматической регулировки коэффициента передачи блока 7, так же как в прототипе за счет фильтрации передачи блока 7, так же как в прототипе за счет фильтрации части спектра ШПП, его усиления и детектирования.

Докажем достижение поставленной цели.

В прототипе коэффициент передачи K блока 7 должен быть меньше 1. При K = 1 входная смесь с выхода блока 6 поступает на второй вход вычитателя 1 и полностью компенсирует как ШПС, так и УП, поступающие на его первый вход. Для обеспечения работоспособности устройства необходимо в начальный момент времени обеспечить выполнение условия U_c1-U_c2= U_o> 0, что соответствует K < 1. U_C1, U_C2 - напряжение ШПС на первом и втором входах вычитателя 1. U_o - первоначальное значение напряжения на выходе блока 1 при появлении на входе устройства ШПС.

Так как устройство является системой с обратной связью, то через определенный временной интервал, равный длительности переходных процессов t, напряжение на выходе блока 1 должно вырасти до значения U_t U_c1 . При этом U_c2_ 0 . Уменьшение U (увеличение K) приводит к увеличению степени подавления помех, однако при этом растет t. Таким образом, в прототипе для обеспечения его работоспособности K не может быть больше заданного значения K Ko, Ko < 1, где Ko выбирается с учетом допустимой длительности переходных процессов t.

Ограничения, накладываемые на значение K, приводят к ограничению степени компенсации помех. Так, при Кo = 0,9 помеха даже при идеальном аппаратурном выполнении устройства не может быть подавлена более, чем на 20 дБ.

В заявляемом устройстве в тракт между вычитателями 1 и 6 включены блоки 12, 13, 14, которые осуществляют режекцию полезного сигнала. За счет режекции полезного сигнала в заявляемом устройстве всегда, даже при K = 1 как в начальный, так и в последующий моменты времени выполняется условие U_с2 = 0.

U_c1-U_c2= U_oU_c1 Это обеспечивает возможность установления K как угодно близким к 1. При этом время переходных процессов в системе минимально.

Так при K = 0,99 степень подавления помех составляет 40 дБ, что на 20 дБ больше, чем в прототипе.

Формула изобретения

Устройство подавления помех для приемников широкополосных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый вычитатель, вход которого является входом устройства, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, а также режекторный фильтр, генератор копии сигнала, второй перемножитель, выход генератора копии сигнала соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные второй полосовой фильтр, фазовращатель, включенные между выходом первого и входом второго перемножителей, последовательно соединенные усилитель, детектор автоматической регулировки усиления, блок с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя, а также второй вычитатель, третий и четвертый перемножители, причем второй вычитатель первым входом соединен с входом устройства, вторым входом - с выходом второго перемножителя, а выходом с входом третьего перемножителя, выход которого через режекторный фильтр соединен с входом четвертого перемножителя, выход четвертого перемножителя соединен с вторым входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, вторые входы третьего и четвертого перемножителей соединены с выходом генератора копии сигнала, а вход усилителя - с выходом первого полосового фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2