Адаптивное устройство подавления помех

,С) (,О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(56) Патент США М 4320535,кл, 455-278, 1982. Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных и связных системах для выделения широкополосных и узкополосных сигналов с произвольными законами амплитудной и фазовой модуляции на фоне коррелированных шумовых помех.Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства,Адаптивное устройство подавления помех содержит основную антенну 1, компенсационную антенну 2, малошумящие усилители 3, 4, высокочастотный (ВЧ) тройник 5, квадратурный модулятор б, преобразователь 7 частоты, полосовой фильтр 8, регулируемые усилители 9, 14, 19, 24, ключи 10, 15, амплитудные детекторы 11, 16, 20, 25, режекторные фильтры 12, 17, интегрирующие фильтры 13, 18, 23, 28, узкополосные фильтры 21, 26, перемножители 30, 36, процессор 29, синхронные детекторы 31, 37, 22 Й 2 1800620 А 1(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ(57) Использование: радиотехника, радиолокационные и связные системы, Сущность изобретения: в адаптивном устройстве подавления помех уменьшено влияние мощности помех на сходимость процесса адаптации, что особенно заметно при воздействии слабых помех, использование автоматической регулировки по мощному сигналу в петле обратной связи автокомпенсатора уменьшает флуктуацию весовых коэффициентов, что и позволяет повысить помехозащищенность, 1 ил,27, регулируемые аттенюаторы 35, 41, сумматоры 33, 39, генераторы поисковых колебаний 34, 40, пороговые элементы 42, 43,Адаптивное устройство подавления помех содержит соединенные последовательно основную антенну 1, первый малошумящий усилитель 3, высокочастотный тройник 5, преобразователь частоты 7, полосовой фильтр 8, выход которого является выходом устройства, соединенные последовательно компенсационную антенну 2, второй малошумящий усилитель 4, квадратурный модулятор б, выход которого соединен с другим входом высокочастотного тройника 5, процессор 29, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно генератор поисковых колебаний 34 (40), первый синхронный детектор 31 (37), другой вход которого является входом соответствующего канала процессора 29, первый интегрирующий фильтр 32(38) и сумматор 33 (39), выход которого является выходом соответствующего канала процессора 29 и соединен с(2) соответствующим входом квадратурного модулятора 6, регулируемый аттенюатор 35 (41), вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора поисковых колебаний 34 (40) и с другим входом сумматора ЗЗ (39). Кроме того устройство содержит перемножители 30 и 36, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго каналов процессора, первый и второй пороговые элементы 42 и 43, входы которых соединены соответственно с выходом синхронного детектора 37 и 31 первого и второго каналов процессора 29, две ветви, каждая из которых содержит соединенные последовательно ключ 10 (15), управляющий вход которого соединен с выходом соответствующего порогового элемента 43 (42), первый амплитудный детектор 11 (16), режекторный фильтр 12 (17), второй интегрирующий фильтр 13 (18) и первый регулируемый усилитель 9 (14), выход которого соединен со входом ключа 10 (15) и с первым входом соответствующего номеру ветви перемножителя 30 (36), а вход первого регулируемого усилителя каждой ветви 9 (14) соединен с выходом полосового фильтра 8, другие две ветви, каждая из которых содержит соединенные последовательно второй амплитудный детектор 20 (25), узкополосный фильтр 21 (26), второй синхронный детектор 22 (27), другой вход которого соединен с выходом генератора поисковых колебаний соответствующего канала процессора 29, третий интегрирующий фильтр 23 (28) и второй регулируемый усилитель 19 (24), выход которого соединен со входом второго амплитудного детектора 20 (25) и со вторым входом соответствующего номеру ветви перемножителя 43 (42), а вход второго регулируемого усилителя 19 (24) каждой ветви соединен с выходом полосового фильтра,Устройство работает следующим образом.При появлении помехи Оп 2 на входах основной и компенсационной антенн 1,2 на выходе полосового фильтра 8, который определяет отношение помеха/шум на входах регулируемых усилителей 9, 14, появляется сигнал, зависящий от уровня помехи,Л О=Оо-О 1 Ю-О 1 Ю 2, (1) где Оо = Опо + Осо + Ошо - сумма помехи,сигнала и шума;О 1 = Оп 1+ Ос 1+ Ош 1,О/1 = С 1 + ф(х 1 - комплексный вес всинфазной ветви; 5 10 15 20 25 30 35 40 О/2 = С 2+р (х 2 - комплексный вес в квадратурной ветви;С 1, С 2 - весовые коэффициенты;(х 1 и (х 2 - поисковые колебания на выходе генераторов 34 и 40,р - коэффициент модуляции,Вследствие независимости колебаний а 1 и (х 2, что достигается соответствующим выбором форм сигналов генераторов 34 и 40, напряжения О 1 Ю 1 и О 1 Й/2 в синфазной и квадратурной ветвях модулятора изменяются независимо друг от друга, т.е, осуществляется "взвешивание" сигнала помехи по амплитуде и фазе, Изменения амплитуды и фазы помехи О,1 на выходе модулятора 6 осуществляются до тех пор, пока градиент показателя качества ( Р (Я 1, й/2) не будет равен нулю, что соответствует минимальному значению мощности помехи на выходах перемножителей 30 и 36. Приближенная оценка градиента функционала качества Ч Р (Ю 1, О/2) осуществляется синхронными детекторами 31 и 37, на вторые входы которых поступает колебание (х 1 х 2) от генераторов 31 и 40, В качестве поисковых колебаний (х 1 и (х 2 используются колебания прямоугольной формы на частоте порядка 100(200) кГц, в которых изменение знака (формы колебаний) изменяется по закону, определяемому псевдослучайной последовательностью, Сигнал с выходов синхронных детекторов 31 и 37, пропорциональный частотным производдР дР ным 7 Р (И 1, О/2) = - удач - , д, подаетд 1 дй/2 ся на интегрирующие фильтры 3 и 38, где происходит формирование весовых коэффициентов С 1 и С 2,Уровень модуляции поискового колеба- нияР устанавливается регулируемыми аттенюаторами 35 и 41,В установившемся режиме напряжение на выходе ВЧ тройника 5 равно: ФЛО =(Оо-О 1 С 1-О 1 С 2)- - ф(Х 1 О 1+ф (Х 2 О 2),Уровень помехи Л Оп 1 в первых скобках стремится к некоторому минимальному значению при коэффициенте корреляции помехи рп - 1, что достигается практически размещением дополнительной антенны вертикально над основной антенной и выносом модулятора 6 как можно ближе к антенне 2, чтобы обеспечить высокую равномерность АЧХ и ФЧХ в полосе частот помехи на входах ВЧ тройника 5.+ К 2 ЬОп 2 а 12- коэффициент модуляции а регулировочнои гдер- крутистики;КгПдру -АРУ,Постоя нфильтров 13ной: ктерипередаяется в еньшить оэффициент ус я в петле ормиро- егулирои 9 и 14. ляют на и аг,т,е, вившемщее нарующих тся равная времени инт 18, 23, 28 выби ст,5 5 где гст = 0.11 тегрирующих фАнализ выр чительное сниж мех на сходимо этом случае дин мени интегриру ределяющая ск равна; с - постоянная време ильтров 32 и 38, ажения (3) показыва ение влияния мощно сть процесса адапта амическая постоянн ющих фильтров 32 и орость сходимости ни ин 1 дРУ Освых,(4) знаи поии. В я вре, оп- будет61 62 О 1 цесса адапта аз, Особенно ости при воз сигналу овых коесов а переда- ляется поОи 1),из-заостдв Для обеспечения линейности при преобразованиях колебания ЬО в петле обратной связи, устранения влияния полезного сигнала на формирование весовых коэффициентов С 1 и С 2 и повышение сходимости процесса адаптации автоматическая регулировка усиления в петле обратной связи осуществляется раздельно по полезному сигналу и помехе. В этом случае весовые коэффициенты С 1 и С 2 равны: Формирование коэффициента чи 61 усилителей 9, 14 осуществл установившемся режиме, чтобы ум влияние остатка помехи ЛОп 1 на ф вание управляющего напряжения р вания АОр в петле АРУ усилителе Режекторные фильтры 12, 17 ослаб 4060 дБ колебания с частотами а 1 колебание Л 2/42. Так как в устано сЯ Режиме Л Оп 1 Ос, то УпРавлвю пряжение АОр равно: где р К 1 дру = К 1,Формирование управляющего напряжения АОрс происходит после того, как алгоритм адаптации находит в процессе поиска стационарную точку; УР (О/1, И/2) = О, Так как практически градиент У Р(Ю 1,Ю 2) совершает флуктуации, вызванные приближенной его оценкой в синхронных детекторах 31 и 37, то в пороговых элементах 42 и 43 устанавливается порог 1 и 2, выбираемый для стационарного режима. В случае 7 Р(В/1,Ю 2)1 2 пороговые элементы 42 и 43 вырабатывают импульсы, которые открывают ключи 10 и 15. После этого начинается процесс регулирования напряжения Л О по единой оценке полезного сигнала Ос. Формирование коэффицие и 62 усилителей 19 и 24 осущес статкУ помехи: ЬОпг =Р(Оп 1+ Чтобы полезный сигнал Ос не оказывалвлияния на формирование управляющего напряжения ЕОрп, в петле обратной связи усилителей 19 и 24 включены узкополосные 5 фильтры 21, 26 и старые синхронные детекторы 22, 27. Узкополосные фильтры 21, 26 настроены на колебания а 1 и а 2 и опредеЛОп 1 ЬОп 2 ЛОсляют отношения на 10 первых входах вторых синхронных детекторов 22,27, После снятия манипуляции в блоках 22, 27 на выходах интегрирующихЬ Оп 2фильтров 23 и 28 отношение улучшаОсется в базу (В) раз, Как правило, чтобы полЛ Оп 2учить соотношение, = 10 достаточноОсвыбрать базу сигналов а 1 и а 2 на уровне 50.100. В этом случае напряжение регулирования АОрп равно: Орп = 2 К 2 ПдРУ Л Оп 2 вых где 61, 62 определяются в соответстввыражением (3),Скорость сходимости проции увеличивается в 5.10 рсокращается процесс сходимдействии слабых помех.Введение АРУ по полезномууменьшило влияние флуктуации весэффициентов С 1 и С 2 и смещение вэффективность компенсации помехснижения влияния комбинационной с1800620 40 45 50 55 ляющей Осо Оп 1 в числителе выражения (3), что позволило получить выигрыш в степени компенсации помех на 10.20 дБ.В целом комплексирование систем АРУ по помехе и полезному сигналу повысило устойчивость петли обратной связи в широком динамическом диапазоне изменений мощностей помех и полезного сигнала на входах антенн 1 и 2,Формула изобретения Адаптивное устройство подавления помех, содержащее соединенные последовательно основную антенну, первый мало- шумящий усилитель, высокочастотный тройник, преобразователь частоты, полосовой фильтр, выход которого является выходом устройства, соединенные последовательно компенсационную антенну, второй малошумящий усилитель, квадратурный модулятор, выход которого соединен с другим входом высокочастотного тройника, процессор, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно генератор поисковых колебаний, первый синхронный детектор, другой вход которого является входом соответствующего канала процессора, первый интегрирующий фильтр и сумматор, выход которого является выходом соответствующего канала процессора и соединен с соответствующим входом квадратурного модулятора, регулируемый аттенюатор, вход и выход которого соединены соответственно с выхбдом генератора поисковых колебаний и с другим входом сумматора, отл и ч а ю ще е с я тем.что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены первый и второй пере- множители, выходы которых соединены 5 соответственно с входами первого и второгоканалов процессора, первый и второй пороговые элементы, входы которых соединены соответственно с выходом синхронного детектора первого и второго каналов процес сора, две ветви, каждая из которыхсодержит соединенные последовательно ключ, управляющий вход которого соединен с выходом соответствующего порогового элемента, первый амплитудный детектор, 15 режекторный фильтр, второй интегрирующий фильтр и первый регулируемый усилитель, выход которого соединен с входом ключа и с первым входом соответствующего номеру ветви перемножителя, а вход перво го регулируемого усилителя каждой ветвисоединен с. выходом полосового фильтра, другие две ветви, каждая из которых содержит соединенные последовательно второй амплитудный детектор, узкополос ный фильтр, второй синхронный детектор,другой вход которого соединен с выходом генератора поисковых колебаний соответствующего канала процессора, третий интегрирующий фильтр и второй регулируе мый усилитель, выход которого соединен свходом второго амплитудного детектора и с вторым входом соответствующего номеру ветви перемножителя, а вход второго регулируемого усилителя каждой ветви соеди нен с выходом полосового фильтра,1800620 Составитель А, МорозоваТехред М,Моргентал Коррект ереши едактор Т. Федотов ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Про гари Заказ 1174 ВНИИПТираж осударственного комитета по из 113035, Москва, Ж, РПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб 4/5