Устройство компенсации узкополосной помехи

(51) И ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКО и 4) УСТРОИСТВО КОМОЛОСНОЙ ПОМЕХИ7) Изобретение относии может быть использовдиотехнических системагармонических помех. Цуменьшение мощностиустройства в режиме адакомпенсации узкополос НСАЦИИ У(5 (5 отехнике чных раенсации етения -выходе тройство и содертся к ради ано в разл х для ком ель изобр помехи н птации. Ус ной поме ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1019648, кл, Н 04 В 1/12, 1982. жит вычитатель 1, нормализатор 2 амплитуды, перестраиваемый по частоте генератор 3, амплитудный детектор 4, дополнительный вычитатель 5, интегратор 6, управляемый аттенюатор 7, квадратурный фильтр 8, фазовые детекторы 9, вторые интеграторы 10, перемножители 11, сумматор 12, ключи 13, вторые элементы 14 дифференцированияпервые пиковые детекторы 15, первые коммутаторы 16, вторые коммутаторы 17, ждущие мультивибраторы 18, вторые пиковые детекторы 19, третьи коммутаторы 20, квадратор 21, первый интегратор 22, первый элемент 23 дифференцирования. Поставленная цель достигается за счет того, что требуемые напряжения на выходах соответствующих перемножителей 3 11 квадратурного фильтра формируются в момент начала действия помехи, 1 ил,С:55 Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в различных радиотехнических системах для ослабления (компенсации) мешающих сигналов (помех) в виде гармонического колебания и является усовершенствованием изобретения по авт,св. М 1019648.Известно устройство, содержащее первый вычитатель, вход которого является входом устройства, а выход - выходом устройства, перестраиваемый по частоте генератор, имеющий два выхода, квадратурный фильтр, последовательно соединенные амплитудный детектор, второе вычитающее устройство, интегратор, выход которого соединен с управляющим входом аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, квадратурный фильтр содержит два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор, перемножитель, выходы перемножителей соединены с сумматором, выход которого соединен с первым входом управляемого аттенюатора и входом амплитудного детектора, выходы перестраиваемого по частоте генератора соединены соответственно с вторыми входами фазовых детекторов и вторыми входами перемножителей квадратурного фильтра, нормализатор амплитуды, выход которого соединен с первыми входами фазовых детекторов квадратурного фильтра, вход нормализатора амплитуды - с выходом первого вычитающего устройства и выходом устройства компенсации узкополосной помехи, на второй вход второго вычитающего устройства поступает опорный сигнал,При появлении на входе устройства помехи в виде гармонического колебания на выходе фазовых детекторов возникают напряжениякоторые приводят к возрастанию (убыванию) выходного напряжения интеграторов, Вследствие инерционности интеграторов требуемое для компенсации помехи напряжение будет формироваться с некоторым запаздыванием Ь т, определяемым длительностью режима адаптации, т.е. интервалом времени между моментом начала действия помехи на входе устройства и моментом появления требуемого компенсационного напряжения, Это означает, что на выходе устройства помеха в режиме адаптации в течение Ьт не компенсируется и ее мощность соответствует мощности помехи на входе. При этом компенсация помехи происходит только в течение времени сЙ(т,е. после окончания режима адаптации), начиная с момента появ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ления требуемого напряжения, Под требуемым напряжением необходимо понимать значение выходного напряжения интеграторов, при котором обеспечивается максимальное подавление узкополосной помехи на выходе первого вычитателя. уменьшить величину мощности помехи в режиме адаптации путем изменения параметров используемых функциональных элементов и пороговых напряжений в известном устройстве не представляется возможным. При этом оказывается возможным только уменьшение длительности режима адаптации за счет снижЕния компенсации помехи на выходе устройства.Цель изобретения - уменьшение мощности помехи на выходе устройства в режиме адаптации,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, включающее первый вычита-, тель, вход которого является входом устройства, а выход - выходом устройства, перестраиваемый по частоте генератор, имеющий два выхода, квадратурный фильтр, последовательно соединенные амплитудный детектор, второе вычитающее устройство, интегратор, выход которого соединен с управляющим входом аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, квадратурный фильтр два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор, перемножитель, выходы перемножителей соединены с сумматором, выход которого соединен с первым входом управляемого аттенюатора и входом амплитудного детектора, выходы перестраиваемого по частоте генератора - соответственно с вторыми входами фазовых детекторов и вторыми входами перемножителей квадратурного фильтра, нормализатор амплитуды, выход которого соединен с первыми входами фазовых детекторов квадратурного фильтра, вход нормализатора амплитуды - с выходом первого вычитающего устройства и выходом устройства компенсации узкополосной помехи, на второй вход второго вычитающего устройства поступает опорный сигнал, введены соединенные последовательно квадратор, вход которого соединен с выходом нормализатора амплитуды, первый интегратор и первый элемент дифференцирования, квадратурный фильтр, содержащий сумматор, выход которого является выходом квадратурного фильтра, и два канала, каждый из которых содержит ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом первого элемента дифференцирования, второй элемент5 10 15 20 25 дифференцирования, соединенные последова гельно фазовый детектор, вход опорного сигнала которого является соответствующим опорным входом квадратурного фильтра, а сигнальный вход является сигнальным входом квадратурного фильтра, второй интегратор, выход которого соединен с вторым элементом дифференцирования, ключ, управляющий вход которого. соединен с выходом ждущего мультивибратора, и перемножитель, другой вход которого соединен с соответствующим входом сумматора, соединенные последовательно первый пиковый детектор, первый коммутатор, другой вход которого соединен с общей шиной, и второй коммутатор, первый выход которого соединен с входом перемножителя, а управляющий вход - с выходом ждущего мультивибратора, соединенные последовательно второй пиковый детектор, вход которого соединен с выходом второго элемента дифференцирования и входом первого пикового детектора, и третий коммутатор, другой вход которого соединен с общей шиной, а выход - с входом второго коммутатора, управляющие входы первого и третьего коммутаторов соединены с вторым выходом второго коммутатора. Введение в каждый канал квадратурного фильтра ждущего мультивибратора, второго дифференцирующего устройства, первого пикового детектора, ключа, первого, второго, третьего коммутаторов, а также квадратора первого интегратора, первого дифференцирующего устрбйства позволяет мгновенно сформировать требуемое напряжение компенсации в момент начала действия помехи на входе, а не через интервал времени Ь 1, как в известном устройстве, Следовательно, средняя мощность помехи на выходе устройства в режиме адаптации уменьшается не через интервал времени Ь 1, а практически мгновенно (момент начала действия помехи), Указанное компенсационное напряжение формируется путем фиксации с помощью пиковых детекторов максимальных значений напряжений на выходе соответствующих вторых дифференцирующих устройств. Сформированные напряжения с выходов пиковых детекторов через первый или второй коммутаторы и через третий коммутатор поступают на пере- множители для формирования компенсационного напряжения. Ждущие мультивибраторы запускаются положительными импульсами с выхода первого дифференцирующего устройства и вырабатывают импульсы положительной полярности, дли 30 35 40 45 50 55 тельности которых равны приблизительно интервалу запаздывания Ьт, Сигнал с выходов ждущих мультивибраторов является управляющим для ключей, которые размыкают на интервал Лс выходы вторых интеграторов от входов перемножителей, и вторых коммутаторов.Таким образом, уменьшение средней мощности помехи в период Ь 1 на выходе устройства в режиме адаптации происходит за счет мгновенного формирования требуемого напряжения компенсации (момент начала действия помехи).На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства компенса-. ции узкополосной помехи.Устройство компенсации узкополосной помехи содержит первый вычитатель 1, нормализатор 2 амплитуды, перестраиваемый по частоте генератор 3, амплитудный детектор 4, второе вычитающее устройство 5, интегратор 6, управляемый аттенюатор 7,квадратурный фильтр 8, содержащий два канала, каждый из которых имеет фазовый детектор 9, интегратор 10, перемножитель 11, сумматор 12, ключ 13, второе дифференцирующее устройство 14, первый пиковый детектор 15, первый коммутатор 16, второй коммутатор 17, ждущий мультивибратор 18, второй пиковый детектор 19, третий коммутатор 20, кроме этого устройство компенсации узкополосной помехи содержит квадратор 21, первый интегратор 22, первое дифференцирующее устройство 23,При этом вход первого вычитающего устройства 1 является входом устройства, а выход - выходом устройства, перестраиваемый по частоте генератор 3, имеющий два выхода, квадратурный фильтр 8, последовательно соединенные амплитудный детектор 4, второе вычитающее устройство 5, интегратор 6, выход которого соединен с управ- . ляющим входом аттенюатора 7, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства 1, квадратурный фильтр 8 содержит два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные фазовый детектор 9, второй интегратор 10, ключ 13, перемножитель 11, выход которого соединен с одним из входов сумматора 12, последовательно соединенные второе дифференцирующее устройство 14, первый пиковый детектор 15, первый коммутатор 16, второй коммутатор 17, выход которого соединен с выходом ключа 13 и первым входом перемножителя 11, ждущий мультивибратор 18, выход которого соединен с управляющим (вторым) входом ключа 13 и управляющим (вторым) входом второгокоммутатора 17, последовательно соединенные второй пиковый детектор 19, третий коммутатор 20, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора 17 и выходом первого коммутатора 16, второй выход коммутатора 17 соединен с управляющими (вторыми) входами первого и третьего коммутаторов 16, 20, вход второго дифференцирующего устройства 14 - с выходом второго интегратора 10 и первым входом ключа 13, кроме того вход нормализатора 2 амплитуды соединен с выходом первого вычитывающего устройства 1 и выходом устройства, а выход нормализатора 2 амплитуды - с первыми входами фазовых детекторов 9, последовательно соединенные квадратор 21, первый интегратор 22, первое (второе) дифференцирующее устройство 23, выход которого соединен с входами ждущих мультивибраторов 18, вход квадратора 21 - с выходом нормализатора 2 амплитуды и первыми входами фазовых дет" кторов 9, выходы перестраиваемого генератора 3 по частоте соединены с вторыми входами фазовых детекторов 9 и вторыми входами перемножителей 11.Устройство компенсации узкополосной помехи работает следующим образом,Вначале производится настройка перестраиваемого по частоте генератора 3 таким образом, чтобы частота его колебаний совпадала с частотой узкополосной помехи, представляющей собой, например, гармоническое колебание. Перестраиваемый по частоте генератор 3 имеет два выхода, гармонические напряжения которых сдвинуты на 90. В общем случае ни одно из этих напряжений не совпадает по фазе с помехой, поступающей на вход вычитателя 1,В первый момент напряжение на выходе интегратора 6 равно нулю, поэтому равны нулю и выходные напряжения сумматора 12, квадратурного фильтра 8 и амплитудного детектора 4. Коэффициент передачи и выходное напряжение аттенюатора 7, управляемого выходным напряжением интегратора 6, также равны нулю. Поскольку из входного напряжения, содержащего помеху, в вычитателе 1 вычитается выходное напряжение, равное нулю, на выходе вычитателя 1 содержится только помеха. Затем помеха нормализуется по амплитуде в нормализаторе 2 амплитуды и подается на входы фазовых детекторов 9, Поскольку напряжение, поступающее с нормализатора 2 амплитуды нормализовано, а колебания генератора 3 стабильны по амплитуде, постоянные составляющие напряжений на выходах фазовых детекторов 9 при равенст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ве частот помехи и генератора имеют постоянные величины, не зависящие от амплитуды помехи, Вследствие этого выходные напряжения интеграторов 10 квадратурного фильтра 8 изменяются по линейному закону до формирования требуемого напряжения, и скорость этих изменений не зависит от амплитуды помехи, Одновременно с этим нормализованное напряжение помехи с выхода нормализатора 2 амплитуды поступает на вход квадратора 21, на выходе которого формируется положительное напряжение. Данное напряжение при поступлении на вход интегратора 22 (постоянная времени интегратора 22 выбирается равной постоянной времени интеграторов 10) вызывает на его выходе линейное изменение напряжения, Дифференцирующее устройство 23 сформирует положительный импульс, который запустит ждущие мультивибраторы 18, На выходе ждущих мультивибраторов 18 сформируются положительные импульсы, длительности которых равны времени запаздывания Лс Данные импульсы являются управляющими напряжениями для ключей 13 и коммутаторов 17, которые в момент начала действия помехи переведут ключи 13 в разомкнутое состояние, а первые входы коммутаторов 17 закоммутируются с первыми выходами коммутаторов 17 за счет действия управляющего напряжения по управляющему(второму) входу коммутатора 17,На выходах дифференцирующих устройств 14 сформируются положительные либо отрицательные импульсы в зависимости от полярности напряжения на выходах фазовых детекторов 9. Формирование на выходах дифференцирующих устройств 14 положительных импульсов и поступление их на входы пиковых детекторов 15, 19 приводит к фиксации на выходах пиковых детекторов 15 максимальных положительных значений напряжений, которые соответствуют требуемому напряжению. Сформированные положительные напряжения с выходов пиковых детекторов 15 через первые коммутаторы 16 и первые входы коммутаторов 17 поступают через первые выходы коммутаторов 17 на соответствующие пере- множители 11.При формировании на выходах дифференцирующих устройств 14 отрицательных импульсов и поступлении их на входы пиковых детекторов 19 максимальные отрицательные значения напряжений соответствуют требуемому на и ряжен и ю. Сформированные напряжения с выходов пиковых детекторов 19 через третьи коммутаторы 20 и первые входы коммутаторов 17поступают через первые выходы коммутаторов 17 на соответствующие перемножители 11. На выходах перемножителей 11 независимо от полярности напряжений на входах сформируются напряжения, которые посту пят на соответствующие входы сумматора 12 для формирования компенсационного напряжения.В момент окончания действия управляющих импульсов (длительность которых 10 равна времени запаздывания Л 1) с выходов ждущих мультивибраторов 18 произойдет переход ключей 13 в замкнутое состояние, а коммутаторы 17 закоммутируют свои первые входы с вторыми выходами. Зафиксиро ванные напряжения, соответствующие требуемому напряжению, с выходов пиковых детекторов 15 или пиковых детекторов 19 в зависимости от полярности напряжения через соответствующие коммутаторы 16 20 или 20 поступят через первые входы и вторые выходы коммутаторов 17 на управляющие входы (вторые) коммутаторов 16 либо 20, тем самым выходы пиковых детекторов 15 либо 19 подключаются к корпусу и, как 25 следствие, возвращаются в исходное состояние до появления нового скачка напряжения помехи на входе устройства.Таким образом, требуемые напряжения на входах соответствующих перемножите лей 11 квадратурного фильтра сформируются не через интервал запаздывания Лс, как в известном устройстве, а в момент 1 = 0 начала действия помехи, соответственно мощность помехи на выходе устройства в 35 режиме адаптации уменьшится в период времени Ьт.Напряжение на выходе сумматора 12 синфазно с помехой. Указанные требуемые напряжения детектируются в амплитудном 40 детекторе 4 и из результата детектирования в дополнительном вычитателе 5 вычитается постоянное опорное напряжение, причем выходное напряжение амплитудного детектора 4 равно постоянному опорному напря жению. При этом выходное напряжение интегратора 6, являясь управляющим для аттенюатора, откроет его, При этом переходный процесс закончится и помеха на выходе вычитателя 1 полностью 50 скомпенсируется, постоянные составляющие на выходах фазовых детекторов 9 равны нулю, выходные напряжения интеграторов 10 имеют постоянные значения, а выходное напряжение дополнитель ного вычитателя 5 равно нулю. Выходное напряжение интегратора 6 имеет постоянное значение.В установившемся режиме амплитуды напряжения на выходе сумматора 12 имеют постоянную величину, не зависящую от амплитуды подавляемой помехи и определяемую только величиной постоянного опорного напряжения и коэффициентом передачи амплитудного детектора 4. Амплитуды напряжений на выходах пере- множителей 11 также не зависят от амплитуды помехи. Следовательно, перемножители 11 работают в узком амплитудном диапазоне напряжений и их пороговые свойства не влияют на амплитудный диапазон подавляемых помех.Требуемая для полной компенсации помехи амплитуда компенсирующего напряжения на другом входе вычитателя 1 устанавливается управляемым аттенюатором 7, глубина регулирования коэффициента передачи которого не имеет принципиальных ограничений, Поэтому управляемый аттенюатор 7 не ограничивает амплитудный диапазон подавляемых помех.Предложенное устройство компенсации узкополосной помехи обеспечивает уменьшение средней мощности помехи в режиме адаптации.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства в сравнении с базовым объектом заключается в том, что при воздействии помехи уменьшается средняя мощность на выходе устройства практически мгновенно, т.е. в момент включения источника мешающего сигнала.Формула изобретения Устройство компенсации узкополосной помехи по авт,св, М 1019648, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения мощности помехи на выходе устройства в режиме адаптации, в него введены соединенные последовательно квадратор, вход которого соединен с выходом нормализатора амплитуды, первый интегратор и первый элемент дифференцирования, квадратурный фильтр, содержащий сумматор, выход которого является выходом квадратурного фильтра, и два канала, каждый из которых содержит ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом первого элемента дифференцирования, второй элемент дифференцирования, соединенные последовательно фазовый детектор, вход опорного сигнала которого является соответствующим опорным входом квадратурного фильтра, а сигнальный вход является сигнальным входом квадратурного фильтра, второй интегратор, выход которого соединен с вторым элементом дифференцирования, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, и перемножитель, другой,".аква 1;90 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 вход которого соединен с соответствующим опорным входом квадратурногофильтра, а выход соединен с соответствующим входом сумматора, соединенные последовательно первый пиковый детектор, первый коммутатор, другой вход которого соединен с общей шиной, и второй коммутатор, первый выход которого соединен с входом перемножителя, а управляющий вход соединен с выходом ждущего мультивибратора,соединенные последовательно второй пиковый детектор, вход которого соединен с выходом второго элемента дифференцирования и входом первого пикового детектора, 5 и третий коммутатор, другой вход которогосоединен с общей шиной, а выход соединен с входом второго коммутатора, управляющие входы первого и третьего коммутаторов соединены с вторым выходом второго ком мутатора,