Устройство для подавления помех

ОЮ 01) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДМРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЮ(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 675382, кл. Н 04 В 1/10, 1977 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИ ПОМЕХ по авт, св. В .675382, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьщения искажения полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех, в него введены блок анализа сигнала, 1 -й (1=1,2,4/),вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 1 -го самонастраивающегося фильтра, М блоков уп равления переключением, входы начальной установки которых являютсявходом начальной установки устройства, а их разрещающие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход 1-го блока управленияпереключением соединен с 1-м выходом блока анализа сигнала, входкаждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предыдущего самонастраивающегося фильтра через переключатель,другой вход которого соединенс входом предыдущего самонастраивающегося Фильтра, управляющий вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управленияпереключением.1095419 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа сигнала содержит соединенные последовательно задающий генератор и формирователь команд, последовательно соединенные первый коммутатор, входы которого являются входами блока анализа сигнала, а управляющий вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два других входа которого соединены с выходом и другим выходом задающего генератора соответственно, формирователь опорного напряжения, два других входа которого соединены с другим выходом .задающего генератора и другим выходом Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам подавления узкополосных помех и может бытьиспользовано в системах связи и навигационных системах при работе с 5 импульсными сигналами.По основному авт. св, В 675382известно устройство для подавленияпомех, содержащее г 1 последовательновключенных самонастраивающихся фидыОров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторныйфильтр, первый усилитель-ограничительфазовый детектор и интегратор, выходкоторого соединен с первым входом ре жекторного фильтра, при этом второйвход и второй выход режекторного фильтра являются соответственно входом ипервым выходом каждого иэ И самонастраивающихся Фильтров, а М -и самонастраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между вторым входом режекторногофильтра и вторым входом фазового детектора, в каждый иэ й -1 самонастра ивающихся фильтров введены последовательно включенные сумматор и вто-рой усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом Фазового детектора, а второй вход режекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выходкаждого из й самонастраивающихсяФильтров, за исключением первого,соединен с соответствующим Н -К измерителя периода соответственно,синхронный накопитель, два другихвхода которого соединены с выходомзадающего генератора и выходом первого, коммутатора соответственно, адругой выход является выходом команды окончания анализа . блока анализа сигнала, пороговый элемент,другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, и второйкоммутатор, управляющий входкоторого соединен с выходомформирователя команд, а выходЫ второго коммутатора являются выходами блока анализа сигнала. дополнительным входом всех предыдущих самонастраивающихся фильтров (где К - порядковый номер самонастраивающегося Фильтра), Й -К дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (Й-К + 1) -е входы суматора и первый выход режекторного Фильтра11.Недостатками данного устройства ,является то, что при отсутствии сосредоточенных помех происходит на" стройка подавителей помех на максимум спектра внутри полосы пропускания приемного тракта, т.е, на несущую частоту сигнала, что приводит к искажению его огибающей. (Появление сосредоточенной помехи в стороне от несущей частоты сигнала приводит к смещению максимума в спектре помех, и режекторный фильтр настраивается на частоту помехи, а.при ее пропадании происходит настройка на несущую частоту сигнала).Цель изобретения - уменьшение искажений полезного сигнала при отсутствии сосредоточенных помех.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве подавления помех, содержащем М последовательно включенных самонастраивающихся фильтров, каждый из которых содержит последовательно включенные режекторный фйльтр, первый усилитель-ограничительмфазовыи детектор и интегратор, выход которого соединен с первым входом3 10954 режекторного фильтра, при этом второй вход и второй выход режекторного . фильтра являются соответственно входом и первым выходом каждого из Ч самонастраивающихся фильтров а М-й5 самонастраивающийся фильтр содержит второй усилитель-ограничитель, включенный между .вторым входом режекторного фильтра и вторым входом фазового детектора, каждый из Й -110 самонастраивающихся фильтров содержит последовательно включенные сумматор и второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй вход режекторного фильтра соединен с первым входом сумматора, второй выход каждого из М самонастраивающихся фильтров, за исключением первого, соединен с соответствующим И- дополнительным входом .всех предыдущих самонастраивающихся фильтров (где К - порядковый номер самонастраивающегося фильтра),М-К- дополнительными входами и вторым выходом которого являются соответственно (Й-К+ 1)-е входы сумматора и первый вход режекторного фильтра, в него введены блок анализа сигнала, 1-ый .(1=1,2.., ) вход которого соединен с выходом первого усилителя-ограничителя 1-го самонастраивающегося фильтра, М блоков управления переключением, входы начальной рстановки которых являются входом начальной установки устройства, а их 35 разрешающие входы соединены с выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, информационный вход 1-го блока управления переключением соединен с 1-ым выходом блока анали за сигнала, вход каждого последующего самонастраивающегося фильтра соединен с первым выходом предыдущего самонастраивающегося фильтра через переключатель, другой вход которого соединенф 5 с входом предыдущего самонастраиваю щегося фильтра, управляющий вход каждого переключателя соединен с выходом соответствующего блока управления переключением. 50Блок анализа сигнала содержит соединенные последовательно задающий генератор и формирователь команд, последовательно соединенные первый коммута-, тор, входы которого являются входами 55 блока анализа сигнала, а управляющий вход соединен с выходом формирователя команд, измеритель периода, два дру" 19 4гих входа которого соединены с выходом и другим выходом задающего генератора соответственно, формирователь опорного напряжения, два других входа которого соединены с другим выхо" дом задающего генератора и другим выходом измерителя периода соответственно, синхронный накопитель, два других входа которого соединены с выходом задающего генератора и выходом первого коммутатора соответственно, а другой выход является выходом команды окончания анализа блока анализа сигнала, пороговый элемент, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, и второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя команд, а выходы второго коммутатора являются выходами блока анализа сигнала,На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства для .подавления помех, на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу предложенного устройства, на фиг. 3 " структурная схема блока анализа сигнала, на которой показаны примеры реализации входящих в него узлов. Устройство для подавления помех содержит режекторные фильтры 1, переключатели 2, сумматоры 3, вторые усилители-ограничители 4, интеграторы 5, первые усилители-ограничители 6, фазовые детекторы 7, самонастраивающиеся фильтры 8, блок 9 анализа сиг"нала и блоки 10 управления переключением.Блок 9 анализа сигнала содержит синхронный накопитель 11, пороговый элемент 12, второй коммутатор 13, первый коммутатор 14, задающий генератор 15, Формирователь 16 команд, измеритель 17 периода, формирова". тель 18 опорного напряжения, первый делитель 19 частоты, элемент 20, задержки, элемент И-НЕ 21, элемент ИШ 1 22, 2 -триггер 23, первый элемент И 24, второй делитель 25 частоты, второй элемент И 26, третий делитель 27 частоты, инвертор 29 сравнения кодов, формирователь 30 импульсов, четвертый делитель 31 частоты, фазовращатель на 90 32, временные дискриминаторы 33, управля - мые интеграторы 34, ключи 35, первый Й-Б -триггер 36, третий элементИ 37, пятый делитель 38 частоты, .дешифратор 39 порога, второй Р 5 -триггер 40 и эталонный генератор 41.Устройство для подавления помехработает следующим образом,В начальный момент времени после 5включения аппаратуры по сигналу начальной установки в течение некоторого времени, необходимого для настройки режекторных Фильтров 1, блоки10 находятся в состоянии, при котором переключатели 2 включают все режекторные фильтры 1. При этом работаподавителей помех происходит аналогично прототипу.Входная смесь атмосферных помех, 15синусоидальных сосредоточенных (поспектру) помех и полезного импульсного сигнала поступает на вход устройства.Каждый из режекторных фильтров 1 20настраивается на частоту наиболеемощной помехи из поступающих на еговход, Управляющим элементом является фазовый детектор 7, на вход которого поступают сигналы (через первый 6 и второй 4 усилители-ограничители с входа и инверсного полосового выхода) режекторного Фильтра. 1.При настройке режекторного фильтра 1на частоту помехи фазы сигналов на ЗОобоих входах фазового детектора 7совпадают и управляющий сигнал наего выходе исчезает. Интегратор 5служит для повышения помехоустойчивости и выполняет роль схемы памяти З 51 управляющего напряжения.После того, как произойдет настройка на помехи всех режекторных фильтров 1, на выходах сумматоров 3 останется сигнал только той помехи, кото 40рая подавляется данным режекторнымфильтром 1, так как остальные. поме-.хи входной смеси, выделенные последующими режекторными фильтрами 1,поступают на остальные входы сумматора. 3 ивычитаются из входной смеси, Благодаря этому происходит более точная настройка режекторного фильтра 1 на частоту помехи (так как на оба входа фазового детектора 7 поступают сигналы 50только одной помехи),К моменту настройки всех режекторных фильтров 1 на помехи отключаетсясигнал начальной установки.При помощи задающего генератора 15 5 Ыформирователь 16 команд устанавливается в одно нз йых состояний, благодарячему первый 14 и второй 13 коммутаторы синхронно подключаются к одномунз режекторных фильтров 1,С полосового выхода выбранногорежекторного фильтра 1 через первыйусилитель-ограничитель 6, первый коммутатор 14 выделенная режекторным .фильтром 1 помеха поступает на измеритель 17 периода (фиг. 2 ). Выходные сигналы последнего (код, определяющий измеренный период помехин сигнал окончания измерения) управляет. Формирователем 18 опорного напряжения, на выходе которого Формируется последовательность стробирующих импульсов, период которых равенпериоду помехи. Последовательностьимпульсов и усиленный ограниченныйсигнал помехи поступает на синхронныйнакопитель 11. При этом, если Фазапомехи стабильна;:на выходе синхронного накопителя 11 появляется напряжение. Если оно превышает заданнуювеличину срабатывает пороговый эле- .мент 12, команда с выхода которогопоступает через второй коммутатор13 на соответствующий блок 10, который управляет переключателем 2, включающим данный режекторный фильтр 1,Если же фаза помехи нестабильна(белый шум)то накопление на выходесинхронного накопителя 11 на превышает порогового уровня и режекторныйфильтр 1 автоматически отключается.Блок 10 .может представлять собой.,,например В -триггер, на вход которого поступает информация от порогового элемента 12, а запись информациив память блока 10 производится пофронту команды окончания анализа отсинхронного накопителя 11., Затем по команде от,формирователя16 команд происходит переключениепервого 14 и второго 13 коммутаторовна следующйй режекторный Фильтр 1и так далее. Одновременно по комендезадающего генератора 15 импульсов происходит каждый раз обнуление измерителя 17 периода синхронного накопителя 11 и порогового элемента 12, по"сле чего цикл анализа повторяется,Если в момент включения устройстваколичество сосредоточенных помех было меньше количества режекторныхфильтров 1, автоматически отключается все неработающие режекторные фильтры 1.При появлении новой помехи, одиниз режекторных фильтров 1 настраивается на нее, на его инверсном (полосовом) выходе появляется сигнал помехи и соответствующий блок 1 О включает, данный режекторный фильтр 1. 5Рассмотрим конкретные примеры вы- полнения отдельных узлов устройства при использовании его в приемоиндикаторе импульсно-фазовой радионавигационной системы (ИФРНС) тина "Лоран-Сф.Станции ИФРНС излучают пачки из восьми радиоимпульсов, идущих с периодом 30-100 тыс. мк. с. Частота заполнения радиоимпульсов 100 кГц, 15 а длительность на уровне 0,5 х-100 мкс, При такой скважностиЭполезный сигнал даже при большом его уровне не вызывает отключения режекторных Фильтров 1, хотя его фа за стабкпьна, Ведь измерение периода помехи производится непрерывно в течение достаточно длительного периода времени, а длительность сигнала мала по сравнению с временем анали за. Следовательно, в случае присутствия синхронной помехи несущая частота сигнала не внесет существенной ошибки в измерение периода помехи.При отсутствии синхронной помехи 30 фаза шумовой атмосферной помехи случайна и не дает существенного накопления в синхронном накопителе 11 (несмотря на наличие даже мощного полезного сигнала со стабильной Фа зой). В качестве эталонного генератора 41,может быть использован кварцевый гене"ратор с Е =5 ИГц с удвоением частоты,40входящий в состав приемоиндикатораИфРНС, для которого разрабатываласьзаявляемое устройство. Иеандр 10 ИГцподается на первый делитель частоты19, на выходе которого формируются.45импульсы, определяющие период переключения режекторных фильтров 1, Этиимпульсы подаются на формирователь 16команд (делитель частоты), коэффициентделения которого равен количеству;режекторных фильтров 1.Двоичный код с выхода формирователя 16 управляет коммутаторами первым14 и вторым 13, переключающими тотили ионой режекторный фильтр 1,Измерение периода помехи с выхода режекторного фильтра, 1, подключенного в данный момент, производитсяследующим образом. Р -триггер 23 устанавливается в 0 импульсами с выхода первого делителя частоты (фиг; 2 с). Импульсы поступают на Р -вход 11 -триггера 23 через элемент ИЛИ 22, Затем на счетный вход .В -триггера 23 через элемент И-НЕ 21 проходит несколько периодов ограничений реализации с выхода режекторного фильтра 1 (фнг. 2 ъ), в этот момент на второй вход элемента И-НЕ 21 поступает разрешающий. импульс с выхода элемента 20 задержки (фиг.2 Б). Э -триггер .23 перебрасывается в состояние Р -входа (т.е. в 1), в момент положительного перепада на счетный вход и на вход второго делителя 25 частоты через первый элемент И 24 поступает реализация с выхода режекторного фильтра 1 После прохождения заданного числа периодов этой реализации (например,2256) на выходе6второго делителя 25 частоты появляется импульс., который через элемент ИЛИ 22 поступает на вход Р -триггера 23 и устанавливает его в О. Первый элемент 24 запирается до переключения на следующий режекторный фильтр (пока на вход элемента И-НЕ 21 не придет следующий разрешающий импульс). Таким образом, на выходе Р -триггера 23 образуется импульс, равный по длительности, например 256-ти периодам реализации (Фиг. 2 д), Этот импульс и частота эталонного генератора 41 (фиг.2 е) поступает на вход второго элемента И 26, на выходе которого при этом образуется пачка импульсов, количество которых строго пропорционально длине импульсов (Фиг. 2 Ф). Эта пачка импульсов поступает на третий Делитель 27 частоты и запоминается на нем до еереключения на следующий режекторный фильтр 1Т.е. двоичный код на выходе третье-, го делителя 27 частоты однозначно связан с длительностью импульса на выходеР -триггера 23 (кпи с длительностью, например 256-ти периодов реадизации с выхода режекторного фильтра 1). Чтобы определить длительность одного периода помехи, нужно этот код разделить в соответствующее число раз.Для этого отбрасывают соответствующее число разрядов третьего делителя 27 частоты.формирование импульсов, следующих с периодом, равным измеренному пери" оду помехи, может производиться так.Код с выходов третьего 27 и четвертого 31 делителей частоты подаетсяна блок 29 сравнения кодов, на выходе которого появляется импульспри равенстве обоих кодов, Этот импульс через формирователь 30 поступает. на установку четвертого делителя 31 частоты в О, Четвертый делитель 31 частоты подсчитывает приходящие на его вход импульсы до равен, ства кодов с третьим делителем 27частоты и т.д.т.е, период следованиявыходных импульсов формирователя 18однозначно связан с кодом на выходетретьего делителя 27 частоты,т.е.с периодом помехи.(фиг. 2 з). Длятого, чтобы импульсы (фиг. 2 з) неформировались во время измеренияпериода помехи, на вход блока 29сравнения кодов подается запрет с вы хода В -триггера 23 (через инвертор28) .Взаимное временное положение фазы помехи и генерируемой последовательности импульсов может быть различным, так как это зависит от того какое число было записано .в четвертом делителе 31 частоты вмомент поступления разрешающего импульса на блок 29 сравнения кодов 30(хотя период их одинаков) .Поэтому приходится прибегать кквадратурному анализу синхронностипомех,Синхронный накопитель 11 можетбыть выполнен по разным алгоритмам,напримерРа к,где 121 в модуль накопления резуль 40,татов стробирования сигнала и помех;22 - то же, для стробированияреализации, сдвинутой на1/4 периода в.ч. заполнения,К - порог,45Таким образом, синхронный накопитель 11 может представлять собой двазвена из последовательно соединенныхвременного дискриминатора 33 и управляемого интегратора 34. На унравля 50ющие входы временных дискриминаторов33 подаются импульсы с выхода формирователя 18 через третий элемент И 37,на время прихода которых временныедискриминаторы 33 открываются.На сигнальный вход одного из нихприходитреализация непосредственнос выхода одного из режекторных фильтров 1, а на сигнальный вход второгочерез фазовращатель на 90 32,фЕсли синхронная помеха отсутствует, то фаза атмосферной помехи междупринимаемыми радиоимпульсами случай- .на и на выходах управляемых интеграторов 34 накопления не превышает пороговой величины,В присутствии же сосредоточеннойпо спектру помехи на выходе хотя быодного из управляемых интеграторов34 накопление превышает заданныйпорог, Если стробирующие импульсына одном из временных дискриминаторов 33 совпадут во времени с точ"кой перехода фазы помехи через О, тово втором канале они стробируют вершину полуволны помехи,Время анализа фиксировано и определяется коэффициентом деления пятого делителя 38 частоты, который формирует импульс установки после прохождения заданного числа стробирующих импульсов,Установочный импульс сбрасываетв 0 первый триггер 36, который запрещает дальнейшее прохождение стробирующих импульсов через третий элемент И 37, В момент перехода к следующему режекторному фильтру задающийгенератор 15 вырабатывает импульс,замыкающий ключи 35 (для обнуленияуправляемых интеграторов 34), одновременно сбрасывается первый й 5 -триггер Зб и обнуляется пятый делитель 38частоты. Таким образом синхронныйнакопитель 11 вновь подготовлен кследующему циклу анализа.После завершения очередного процесса измерения периода помехи импульс на выходе 3 -триггера 23 пропадает и появляются импульсы на выходе формирователя 18, Процесс повторяется.Информация с управляемых интеграторов 34 поступает на дешифратор 39 порога, который срабатывает при поступлении на его вход порогового уровня и взводит второй Й 5-триггер 40,Выходной уровень второго РЬ-триггера 40 через второй коммутатор 13 поступает на вход соответствующего блока 10, который может представлять собой ц -триггера (информация поступает на его 3) -вход). На его счетный вход поступает импульс с выхода пятого делителя 38, вырабатываемый в мо-. о мент окончания анализа. По фронту этого импульса и срабатывает блок 10,1095419ИИПИ Заказ 3635/43 Тираж 63Фщщ ППП фрод Подписное Патент, г. Узго ул.Проектная,4 ал запоминая информацию, существующую в этот момент.Таким образом, в предложенном устрбйстве по сравнению с прототипом при уменьшении уровня помех режек торные фильтры 1 автоматически отключаются. 12Положительный эффект при этом заключается в том, что благодаря схеме автоматичеекого отключения режекторных фильтров 1 удается избежать неоправданных искажений огибающей полезного сигнала.