Устройство компенсации помех при сдвоенном приеме радиосигналов

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК 119) 1111) 4 Н 04 В 7/02 1 ОПИСАН К АВТОРСКОМ ОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ кий итехни Полуши 88.8)тельстВ 7/02 СССР 984. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ ПРИ СДВОЕННОМ ПРИЕМЕ РАДИОСИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьше ние уровня остатков помех при прием аддитивной смеси многочастотных радиосигналов с относительной фазовой манипуляцией с помехами произвольно вида за исключением помех, имитирую щих полезный сигнал, а также увели1406801 чение отношения сигнал/помеха на выходе устр-ва при глубоких частотноселективных замираниях сигнала. Устрво содержит эл"ты задержки 1 и 2 полосовые фильтры (Пф) 3, блоки компенсации (БК) 9 и сумматоры 24, 25, 28и 29. Устр-во компенсации помехи присдвоенном приеме радиосигналов предназначено для подавления внешних по"мех произвольного вида, кроме сигналоподобных помех, имеющих период повторения в точности совпадающий с Т,интервалом между посылками. При этомпомехи воздействуют одновременно наобе пространственно-разнесенные антенны, которые одинаково ориентироваИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано приприеме многочастотных радиосигналовс относительной Фазовой манипуляциейпо тропосферным каналам связи в условиях воздействия внешних помех.9Цель изобретения - уменьшение уровня остатков помех при приеме аддитивной смеси многочастотных радиосигналов с относительной фазовой манипуляцией с помехами произвольного вида,за исключением помех, имитирующих полезный сигнал, а. также увеличение отношения сигнал/помеха на выходе устройства при глубоких частотно-селективных замираниях сигнала,На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема устройства компенсации помех при сдвоенном приеме 2 О.радиосигналов, на фиг.2 - графики,поясняющие принцип работы устройствакомпенсации помех при сдвоенном прие,ме радиосигналов,25 Устройство компенсации помех при сдвоенном приеме радиосигналов содержит первый 1 и второй 2 В-отводные элементы задержки, Я пар полосовых фильтров 3, первый 4 и второй 5 ам" плитудные детекторы, интегрирующий фильтр 6, блок 7 стробирования, пере- множитель 8, первый и 1-е (,1 2, 3, , И), блоки 9 компенсации, пер.вый 10 и второй 11 блоки управления ны, и относительный фазовый сдвиг по- меховых составляющих во входных разнесенных сигналах отличается от фазового сдвига сигнальных составляющих. В устр-ве осуществляется компенсация помеховых составляющих, а полезные составляющие остаются, т.е. происхо=. дит очищение полезных сигналов от помех. Устр-во по п.1 ф-лы отличается введением эл-тов -задержки 1 и 2. Пф 3, БК 9 и сумматора 25, что уменьшает уровень остатков помех. Устр-во по п.2 ф-лы отличается введением сумматоров 28 и 29, что увеличивает отно,шение сигнал/помеха. Дан пример выполнения. БК 9. 1 з.п, ф-лы, 2 ил. Ъ коэффициентами передачи усилителей, второй 12, первый 13, пятый 14, шестой 15, третий 16 и четвертый 17 элементы задержки, с первого по четвертый смесители 18-21, первый 22 и второй 23 сумматоры, первый 24 и второй 25 выходные сумматоры, с третьего по шестой сумматоры 26-29, фазовращаотель 30 на 90, опорный гетеродин 31, первый 32 и второй 33 усилители с регулируемыми коэффициентами передачи, первый 34 и второй 35 блоки фазирования, первый 36 и второй 37 коммутаторы, первый 38 и второй 39 ключи, первый 40 и второй 41 вычитатели, первый 42 и второй 43 пороговые блох ки, первый 44 и второй 45 формирователи прямоугольных импульсов, первый 46 и второй 47 Фильтры переменной составляющей сигнала и элемент И 48.,1Устройство работает следующим образом.Работа предлагаемого устройства основана на особой частотно-временной структуре спектра составных сигналов. Действительно (см. Фиг.2 а), несмотря на то, что сигнал отличен от нуля практически весь интервал Т между посылками, в течение этого интервала он в каждый момент времени занимает относительно узкую полосу спектра внутри общей полосы Г, . Действительно, в течение каждого парциальногоинтервала Т /М сигнал существуеттолько в одной из парциальных полосшириной Е = Г/М, а внутри другихполос в этот момент времени уровеньсигнала незначителен. Поэтому еслирассмотреть составной сигнал в некоторой системе координат, по осям которой отложены частота Г и время С(фиг2 а), то можно сделать вывод, чтокаждому парциальному радиоимпульсусоответствует небольшая локальнаяобласть А в этой системе координат.Совокупность всех парциальных сигналов, образующих составной сигнал,представляет собой совокупность подобных соприкасающихся локальных областей. Эта совокупность также образует некоторую область В", описывающуюсоставной сигнал в целом, Внутри частотного интервала Г, в течение периода Т, эта область занимает относительно небольшую площадь, примерно, равную 1/М.Внешние помехи, которые воздействуют на систему связи, также могутбыть представлены в подобной системекоординат. Так область, соответствующая быстродействующей импульсной помехе С, вытянута вдоль вертикальнойоси (Г). Область, соответствующаянепрерывной узкополосной помехе П,вытянута вдоль горизонтальной оси(1), Помеха произвольной структурыв подобной системе координат можетиметь область произвольной формы,Устройство предназначено для подавления внешних помех произвольноговида, кроме сигналоподобных помех,т.е. имеющих период повторения, вточности совпадающий с Т,. Кроме этого, помехи воздействуют одновременнона обе пространственно-разнесенныеантенны (не показаны), что имеет место практически во всех случаях, таккак обе пространственно-разнесенныеантенны одинаково ориентированы, относительный фазовый сдвиг помеховыхсоставляющих во входных разнесенныхсигналах отличается от фазового сдвига сигнальных составляющих,При этом помеха, занимающая ту жеобщую полосу спектра Г, что и полезный сигнал, и сосуществующая с нимво времени, может вообще не совпадатьс областью В, занимаемой полезнымикомпонентами, либо накладываться нанее лишь частично. Тем не менее такая помеха точно так же воздействуетлосовых фильтров 3 одинакового номера подключены идентичные блоки 9 компенсации. В отсутствие помехи на входы каждого блока 9 поступает последова- ЗО тельность радиоимпульсов длительностью Т,/М и периодом следования Т, (если имеет место многолучевость, то вместо каждого радиоимпульса поступает несколько) . С помощью амплитудных детекторов 4 и 5 выделяется их огибающая, представляющая собой последовательность видеоимпульсов. С ее помощью формируются две последовательности прямоугольных стробирующих 40 импульсов, совпадающие по времени спринимаемыми видеоимпульсами каждого разнесенного сигнала. Для этого, чтобы уменьшить влияние аддитивных тепловых шумов, применяется накопление в рециркуляторах, образованных сумматорами 26 и 27 и элементами 16 и 17, имеющими время задержки, равное Т.Сумматоры 26 и 27 обеспечивают сложение сигналов с такими весовыми коэффициентами, чтобы отсутствовало самовоэбуждение и, кроме того, уменьшился уровень аддитивных шумов на их выходах. Формирователи 44 и 45 из видео- импульсов формируют стробирующие прямоугольные импульсы, необходимые для вырезания помех. Фильтры 46 и 47 исключают постоянную составляющую, а также влияние на формирователи 44 и 45 непрерывной составляющей помехи 5 1 О 15 20 25 на демодуляторы приемников (не показаны) и может приводить к значительному ухудшению помехоустойчивости связи.Рассмотрим общий случай воздействия помехи (фиг,2 б). Она имеет часть Е, перекрывающуюся с областью полезного сигнала, и часть Р, лежащую вне ее.В устройстве обе части помехи по- различному нейтрализуются в полезном сигнале.Часть Г просто исключается из сигнала, Для этого в моменты, когда на данном полосовом фильтре 3 отсутствует полезный сигнал (парциальный радиоимпульс), его выход размыкается от последующих цепей, часть Е помехи компенсируется.Входные сигналы в М-отводных элементах 1 и 2 разделяются по отводам с относительными задержками Т,/М и проходят через соответствующие полосовые фильтры 3. На выходах пары поКомпенсация помеховых составляющих 55 во входных сигналах производится с по- помощью амплитудно-фазовой регулировки (таким образом, чтобы помехи в них . стали равны и противофазны) и после 5 14068постоянного уровня (если она присутствует). Ключи 38 и 39 открываются,только в моменты, когда на них приходят стробирующие импульсы с формирователей 44 и 45. В остальное времяони закрыты,Для управления компенсацией стробирующие импульсы с обоих формирователей 44 и 45 подаются на элемент И48, который вырабатывает управляющеенапряжение только тогда, когда на еговходах одновременно присутствуютстробирующие импульсы обоих формирователей 44 и 45, т,е. когда парциаль ные импульсы данной пары полосовыхфильтров 3 совпадают по времени (хотя бы частично).Задержка элементов 14 и 15 такжеравна Т,. Поэтому если нет внешнихпомех, то на выходах вычитателей 40и 41 сигналы отсутствуют. Если навход действует помеха, то (посколькуона некоррелирована с сигналом) навыходах вычитателей 40 и 41 появляется напряжение, Пороговые блоки 42 и43 фиксируют это напряжение и формируют из него импульсы, управляющиекоммутаторами 36 и 37.Ранее коммутаторы 36 и 37 подклю- З 0чили на свой выход сигналы прямогопрохождения (с выходов блоков 34 и35). После прихбда управляющего сигнала с пороговых блоков 42 и 43 обакоммутатора 36 и 37 подключают на35свои выходы сигнал с выхода смесителя 20. Это обеспечивает нейтрализациючасти Е (фиг.2 б) помехового сигнала,так как на. выходе смесителя 20 в полезном сигнале помеха уже скомпенсирована.Ключи 38 и 39 открываются соответствукщими стробирующими импульсами,которые имеют место лишь в моментыприсутствия парциальных импульсовполезного сигнала, В остальное времяони закрыты, Таким образом, на выходустройства пропускаются сигналы только из области В (фиг.2 а). Вся остальная часть вне их независимо от тогоф 50содержит она помеху (область Р,фиг,2 б) или только тепловой шум вход.ных цепей, отсекается. 01 6дующего сложения. Помеховые составляющие при этом компенсируются.Амплитудно-фазовая подстройка производится с помощью опорного гетеродина 31, Он вырабатывает синусоидальное напряжение Б с частотой Я, Бо,. == ПсозеС. В смесителе 18 образуетсянапряжение разностной частоты Б+ , (г.), где Бр(г.) и( (1) - амплитуда и фаза помеховой составляющей первого разнесенного сигнала, прошедшейданный полосовой фильтр З,Я- егоцентральная частота,В фазовращателе 30 происходит пооворот фазы на 90 , напряжение на .еговыходе Пз = Б я.ииС. Усилители 32и 33 обеспечивают коэффициенты усиления К и К (оба коэффициента могутменять знак). При этом напряжение навыходе сумматора 22 Б = К 1 БсояцС ++ КО,.яиИ,.Т = БА соя Я 1 "о7Кгде А = К + К с = агсйц-. ЭтоФК,напряжение поступает на вход смесителя 19, где образуется сигнал.разностной частотыПч = АБЛ 1 р 2 созе(СЗр Сйг)г + Чр ++ , -"где Ор (й) - амплитуда помеховой составляющей во второй ветви,- относительный фазовыйсдвиг помех между ветвя"ми разнесения.Сигналы смесителей 18 и 19 складываются в сумматоре 23, С помощью со=ответствукрцих К, и К обеспечиваютсяусловия Пр, - АПр,- о 6 = п. При .этом помеховые составляющие в разнесенных сигналах компенсируются, а полезные составляющие (поскольку онинекоррелированы с помехами) остаются.Таким образом происходит очищение по-,лезных сигналов от помех.В смесителе 20 выделяются суммарная частота И = (Ир- Ио,-) + Иог= Я, т.е. сигнал возвращается в первоначальную область спектра.Этот очищенный от помехи сигнал ииспользуется в коммутаторах 36 и 37в моменты, когда помеха и сигнал навходе накладываются друг на друга(область Е на фиг.2 б).В блоках 34 и 35 производитсясравнение фазы данного разнесенногосигнала (с выхода элемента 12 или13) с Фазой компенсационного сигнала(с выхода смесителя 20) и фаза каждого разнесенного сигнала подстраивается под фазу общего компенсационного(в котором содержится только полезнаясоставляющая). По этой причине приперекоммутации в коммутаторах 36 и 37не происходит скачков Фазы полезногосигнала, достаточно опасных для ОФТ.Управление коэффициентами К и К 10регулируемых усилителей производитсяс помощью блоков 10 и 11. В каждомиз них второй разнесенный сигнал переносится на частоту я- яо с помощью смесителя 21, далее определяется коэффициент корреляции этого сигнала с входным сигналом смесителя 20с помощью перемножителя 8. Этот сигнал интегрируется в интегрирующемфильтре 6, результатам интегрирования 20пропорциональны коэффициенты К и К.При интегрировании одновременно происходит минимизация обоих измеренныхкоэффициентов корреляции. Если устранено влияние полезного сигнала, то 25достижение коэффициентами корреляциинулей означает одновременно компенсацию помехи на входе смесителя 20,Влияние полезного сигнала устраняется блоком 7. Он управляется стро- ЗО бирующими прямоугольными импульсами с выхода элемента И 48 и размыкается при их приходе, Опасными (для измеРения параметров помех) являются только результаты перемножения полез-,35 ных составляющих обоих разнесенных сигналов. Эти моменты времени имеют место лишь при одновременном присутствии парциальных импульсов на выходе данной пары фильтров 3, но как раз в эти моменты результат перемножения исключается из накопления интегратором с помощью блока 7. Так нейтрализуется влияние полезного сигналана управление регулируемыми усили телями.Элементы 12 и 13 применяются для нейтрализации времени задержки в целях формирования стробирующих импульсов. Их величина выбирается такой, чтобы в блок 7 стробирующий импульс с элемента И 48 поступал одновременно с результатом перемножения парциальных импульсов в перемножителе 8.В результате осуществления всех , описанных операций на выходах блока 10 присутствуют те же парциальные импульсы, что и на выходах соответствующих полосовых фильтров 3, но без 01 8внешней помехи (независимо от ее положения относительно области В сигнала, фиг2 а), В других блоках 9 производятся аналогичные операции, Все парциальные импульсы поступают на сумматоры 24 и 25, где образуются короткие радиоимпульсы, которые используются в дальнейшей обработке. В условиях относительно небольшого уровня полезного сигнала и значительных селективно-частотных замираний применяется включение сумматоров 28 и 29. В таких условиях может происходить срыв правильной выработки суммирующих срыв правильной выработки стробирующих импульсов формирователями 44 и 45, так как уровень некоторых из парциальных импульсов может стать малым, недостаточным для устойчивой работы формирователей 44 и 45. В этих условиях выход сумматора 26 подключается также к одному из входов сумматора 28, к другим его входам подключаются выходы соответствующих сумматоров 26 других блоков 9. Выход сумматора 28 соединен с одним их входов суммато- ра 26 в каждом из блоков 9.Аналогично, выход сумматора 27 каждого из блоков 9 соединен с одним из входов сумматора 29, а выход сумматора 29 подключен к входу сумматора 27 в каждом блоке 9.Поскольку парциальные импульсы 1 после всех полосовых фильтров 3 уже .гсовпадают по времени, то в формировании суммарного видеоимПульса на выходах сумматоров 26 и 27, используемого в формирователях 44 и 45, теперь участвуют видеоимпульсы, образованные сразу из всех парциальных. Поэтому даже если уровень какого-либо парциального радиоимпульса становится малым (из-за селективно-частотных зами-. раний), то на работе соответствующего блока 9 это не сказывается. Формула изобретения 1, Устройство компенсации помех при сдвоенном приеме радиосигналов, содержащее первый выходной сумматор и первый блок компенсации, выход которого соединен с первым входом первого выходного сумматора, первый блок компенсации содержит первый и второй пороговые блоки, первый и второй амплитудные детекторы, первый и10 06801 9 14 второй блоки фазирования, первый и второй коммутаторы, первый элемент задержки, второй элемент задержки, элемент И, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента И, первый и второй блоки управления коэффициентами передачи усилителей, первый смеситель, соединенные последовательно опорный гетеродин, выход которого соединен с первым входом первого смесителя, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, вход регулирующего сигнала которого соединен с выходом первого блока управления коэффициентом передачи усилителя, первый сумматор, второй смеситель, второй сумматор, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков управления коэффициентами передачи усилителей, а другой вход соединен с выходом первого смесителя, и третий смеситель, выход которого соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов, соединенныео последовательно фазовращатель на 90 вход которого соединен с выходом опорного гетеродина, и второй усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с другим входом первого сумматора, а вход регулирующего сигнала соединен с выходом второго блока управления коэффициентом передачи усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня остатков помех при приеме аддитивной смеси многочастотных радиосигналов с относительной Фазовой манипуляцией с поме.хами произвольного вида, за исключением помех, имитирующих полезный сигнал, в него введены первый и второй И-отводные элементы задержки, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства, И пар полосовых фильтров. 1-е блоки компенсации Ц = 2,3, , И), идентичные первому блоку компенсации, выход каждого из которых соединен с 3-м входом первого выходного сумматора, второй выходной сумматор, каждый вход которого соединен с дополнительным выходом соответствующего блока компенсации -е ( = 1,2, Я) отводы первого и второго И-отводных элементов задержки соединены с первым и вторым входами 1-го блока компенсации соответственно через первый и второй полосовые Фильтры .-й пары полосовых фильтров, в каждый 5блок компенсации введены первый и второй ключи, выходы которых являются выходом и дополнительным выходом блока компенсации, входы соединены соответственно с выходами первого и вто рого коммутаторов, а управляющие входы соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, соединенные последовательно первый фильтр пере менной составляющей сигнала, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, третий сумматор, выход которого соединен с входом первого формирователя прямоуголь ных импульсов, и третий элемент задержки, выход которого соединен свторым входом третьего сумматора, соединенные последовательно второй Фильтр переменной составляющей сигна ла, вход которого соединен с выходомвторого амплитудного детектора, четвертый сумматор, выход которого соединен с входом второго Формирователя прямоугольных импульсов, и четвертый элемент задержки, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, соединенный последовательно пятый элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, и первый вычитатель, другой вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход соединен с входом первого порогового блока, соединенные 4 О последовательно шестой элемент задержки,. вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, и второй вычитатель, другой вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, а выход соединен с входом второго порогового бло- ка, выходы первого и второго пороговых блоков соединены соответственно с управляющими входами первого и вто" Рого коммутаторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго блоков фазирования, выход первого элемента за" держки, вход которого соединен с входом второго амплитудного детектора и является вторым входом блока компенсации, соединен с входом второго блока фазирования и другим входом второго смесителя, другой вход второго1406 801 12стробирования, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И и является четвертым входом блока управления коэффициентом передачи усилителя, и интегрирующий фильтр, выход которого является выходом блока управления коэффициентом передачи усилителя, третьи входы первого и второго блоков управления коэффициентамипередачи усилителей соединены соот"ветственно с выходом опорного гетеро- дина и выходом фазовращателя на 902. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/помеха на выходе устройства при глубоких частотно-селективных замираниях сигнала, внего введены пятый сумматор, входы которого соединены с выходами третьих сумматоров, а выход соединен с третьими входами третьих сумматоров, шестой сумматор, входы которого соединены с выходами четвертых сумматоров а выход соединен с третьими входами четвертых сумматоров. блока фазирования соединен с выходом третьего смесителя, другой вход которого соединен с выходом опорного гетеродина, первый и второй входы пер 5 вого блока фазирования соединены соответственно с выходом третьего смесителя и другим входом первого смесителя, соединенного также с выходом второго элемента задержки, входы 1 О второго элемента задержки и первого амплитудного детектора являются первым входом блока компенсации, каждый блок управления коэффициентом передачи усилителя содержит соединенные 15 последовательно четвертый смеситель, первый вход которого является вторым входом блока управления коэффициентом передачи усилителя и соединен с выходом первого элемента задержки, 20 а второй вход является третьим входом блока управления коэффициентом передачи усилителя, перемножитель, другой вход которого является первым входом соответствующего блока управления ко эффициентом передачи усилителя, блок 1 Составитель Н.Мельниковедактор А.Огар Техред М,Дидык Корректор С,Черн 209/55 В 11 ИИП по 113035, Тираж 660Государственнделам изобретосква, Ж,Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д, 4 ака ог й аушск зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4