Устройство режекции узкополосных помех

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) (11) ЗШН 04 В 11 ЖМ 1(13 П 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Куйбышевский электротехнический институт связи(56) 1. Авторское свидетельство СУ 720730, кл, Н 04 В 1/10, 1978.2. Авторское свидетельство СССпо заявке Р 3292704/18-09.,кл. Н 04 В 1/10, 1981 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО РЕЗЕКЦИИ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ, содержащее выходной сумматор и Й частотных каналов,:первый вход каждого из которых яв"ляется входом устройства, а первыйвыход соединен с соответствующимвходом выходного сумматора, каждыйчастотный канал содержит блок фильтрации, первый вход которого является первым входом частотного канала,первый ключ, вход которого соединенс первым выходом блока фильтрации,а выход является первым выходом частотного канала, последовательно соединенные первый детектор огибающей,вход которого соединен с первымвыходом блока фильтрации, делительнапряжений и пороговый элемент,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения помехоэащищенности при нестабильной частоте входного сигнала, в него введены элемент ИЛИ, входы которого соединеныс вторыми выходами соответствующихчастотных каналов, а выход соединенс вторыми входами частотных каналов,последовательно соединенные блоксуммирования, входы которого соединены с третьими выходами соответствующего частотного канала, управляющие входы соединены с четвертымивыходами соответствующего частотного канала, а выход - с третьимивходами частотных каналов, первыйфильтр нижних частот и управляемыйгенератор частот, выход опорной час.тоты которого соединен с четвертыми входами частотных каналов, авыходы переменной частоты соединены с пятыми входами соответствующего частотного канала, в каждый частотный канал введены элемент И-НЕ,первый вход которого является вторым входом частотного канала, итрехвходовой элемент И, выход которого является четвертым выходомчастотного канала, соединенные последовательно преобразователь частота-напряжение, первый вход которогосоединен с вторым выходом блокафильтрации, а второй вход - с вторым входом блока фильтрации, являющимся четвертым входом частотныхканалов, второй ключ, управляющийвход которого соединен с другим выходом преобразователя частота-напряжение, и третий ключ, выход которого является третьим выходом частотного канала, а управляющий вход сое-.динен с выходом трехвходового элемента И, между выходом второго ключа и первым входом трехвходовогоэлемента И включен элемент сравнения, другой вход которого являетсятретьим входом частотного канала,между выходом порогового элементаи управляющим входом первого ключавключен первый двухвходовой элементИ, между выходом элемента И-НЕ и69 0833вторым входом трехвходового элемента И включен второй двухвходовойэлемент И, между третьим выходом блока фильтрации и. другим входом делителя напряжений включен второйдетектор огибающей, между выходомпорогового элемента и вторым входомэлемента И-НЕ включен инвертор, другие входы двухвходовых элементов И,третьи входы элемента И-НЕ и трехвходового элемента И соединены сдругим выходом преобразователя частота-напряжение, являющимся вторымвыходом частотного канала, третийвход блока Фильтрации является пятым входом частотного канала,2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок фипьтрации содержит первый фазорасщепитель, вход которого являетсятретьим входом блока фильтрации,второй фазорасщепитель, вход которого является вторым входом блокафильтрации, соединенные последовательно первый перемножитель, входкоторого является. первым входомблока фильтрации, второй фильтр ниж"них частот, второй перемножительи первый сумматор, выход которогояяется первым выходом блока фильтрации, соединенные последовательнотретий перемножитель, вход которого соединен с первым входом блокафильтрации, третий фильтр нижнихчастот и четвертый перемножитель,выход которого соединен с другимвходом первого сумматора, последовательно соединенные четвертыйфильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом третьегоперемножителя, пятый перемножительи второй сумматор, выход которогоявляется третьим выходом блокафильтрации, последовательно соединенные пятый фильтр нижних частот,вход которого соединен с выходомтретьего перемножителя, шестой перемножитель, другой вход которогосоединен с первым выходом второгофазорасщепителя, и третий сумматор,выход которого является вторымвыходом блока фильтрации, междувыходом первого перемножителя идругим входом второго сумматоравключены последовательно шестойФильтр нижник. частот и седьмой перемножитель, между выходом первогоперемножителя и другим входом третьего сумматора включены последовательно седьмой фильтр нижних частоти восьмой перемнажитель, другойвход которого соединен с вторымвходом второго фазорасщенителя, другие входы первого, второго и седьмого перемножителей соединены спервым выходом первого фазорасщепителя, другие входы третьего, четвертого и пятого перемножителей соединены с вторым выходом первогофазорасщепителя.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи с периодическим зондированием канала связи при неопределенной передаче дискретных сигналов с высокой удельной скоростью в месте приема частоты несущего колебания..Известно устройство для режекции узкополосных помех, .состоящее иэ объединенных по входу каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и клав, соединенного с общим для всех каналов сумматором. Ключи соединены с устройствами 5 1 О 15 управления, образованными каждое последовательно соединенными узкополосным фильтром, детектором оги-. бающей и блоком сравнения 1.1;1,Однако данное устройстно облада.ет недостаточной эффективностью режекции сосредоточенных помех в условиях селективных по частоте замираний.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство режекции узкополосных помех, содержащее выходной сумматор и Б частотных каналов, первый вход каждого из которых является входом устройства, а.первый выход соединенс соответствующим входом выходногосумматора, каждый частотный каналсодержит блок фильтрации, первыйвход которого является первым входом.частотного канала, первый ключ,вход которого со .инеи с первымвыходом блока фильтрации, а выходявляется первым выходом частотногоканала, последовательно соединенныепервый детектор огибающей, вход которого соединен с первым выходомблока фильтрации, делитель напряже"ний и пороговый элемент Г 23.Однако если несущая частота сигнала в приемнике не известна, на-,пример, из"за доплеровского сдвИгачастоты при связи с движущимся объеК"том, то эффективность резекции не- .достаточна изза необходимостирасширять полосу пропускания узкополосных фильтров в измерительныхканалах до ширины полосы неопределенности по частоте входного сигнала, что вызывает понижение помехо-.защищенности вследствие проникновения помех в измерительный канал.Цель изобретения - повышение по-.;мехозащищенности при нестабильной.частоте входного сигнала.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство режекции узкополосных помех, содержащее вьпсодной сумматор и М частотных каналов,первый вход каждого из которых является входом устройства, а пер- . 35вый выход соединен с соответствующим входом вьпсодиого сумматора,каждый частотный канал еодержит блокфильтрации, первый вход которогоявляется первым входом частотного 40канала, первый ключ, вход которогосоединен с первым вьпсодом блокафильтрации, а выход является первым выходом частотного канала, пос" .ледовательно соединенные первый45детектор огибающей, вход которогосоединен с первым выходом. блокафильтрации, делитель напряжений ипороговый элемент, введены элемент,ИЛИ, входы которого соединены с ВЩ 50рыми выходами соответствующих частотных каналов а выход соединен Фвторыми входами частотных каиалоФ .иоследовавельно соединенные блоксуммирования, входы которого соединены с третьими выходами соответствующего частотного канала, управапо",щие входы соединены с четвертыми выходами соответствующего частот" ного канала, а выход - с третьими входами частотных каналов, первый фильтр нижних частот и управляемый генератор частот, выход опорной частоты которого соединен с четвертыми входами частотных каналов, а выходы переменной частоты соединены с пятыми входами соответствующего частотного канала, в каждый частотный канал введены элемент И-НЕ, первый вход которого является вторым входом частотного канала, и трехвходовой элемент И, выход которого является четвертым выходом частотного канала, соединенные последовательно преобразователь частота-напряжение, первый вход которого соединен с вторым выходом блока фильтрации, а второй вход - с вторым входом блока фильтрации, являющимся четвертым входом частотных каналов, второй ключ, управляющий вход которого соединен с другим выходом преобразователя частота-напряжение, и третий ключ, выход которого является третьим выходом частотного канала, а управляющий вход соединен с выходом трехвходового элемента И, между выходом второго ключа и первым входом трехвходового элемента И включен элемент сравнения, другой вход которого является третьим входом частотного канала, между выходом порогового элемента и управляющим входом первого ключа включен первый двухнходовой элемент И, между выходомБ элемента И"НЕ и вторым входом трехвходового элемента И включен второй двухвходовой элемент И, между третьим выходом блока фильтрации и дру" гим входом делителя напряжений включен второй детектор огибающей, между выходом порогового элемента и вторым входом элемента И-НЕ вклю" чен инвертор, другие входы двухвходовьк элементов И; третьи входы элемента И-НБ и трехвходового элемей" та И соединены с другим-. выходом преобразователя частота-напряжение, являющимся вторым выходом частотного канала,третий вход блока фильтрации является пятым входом частотного канала.Блок .фийьтрации содержит первый фазорасщепитель, вход которого яв-" ляется третьим входом блока фильтра83369 б 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 5 10ции, второй фазорасщепитель, вход которого является вторым входом блока фильтрации, соединенные последовательно первый перемножитель, вход которого является первым входом блока фильтрации второй фильтр нижних частот, второй перемножитель и первый сумматор, выход которого является первым выходом блока фильтрации, соединенные последовательно третий перемножитель, вход которого соединен с первым входом блока фильтрации, третий фильтр нижних частот и четвертый перемножитель, выход которого соединен с другимвходом первого сумматора, последовательно соединенные четвертый филвтр нижних частот, вход ко" торого соединен с выходом третьего .перемножителя, пятый перемножитель и второй сумматор, выход которого является третьим выходом блока фильтрации, последовательно соединенные пятый фильтр нижних частот, вход .которого соединен с выходом третьего перемножителя, шестой перемножитель, другой вход которого соединен с первым выходом второго фазорасщепителя, и третий сумматор, выход котор.-,го является вторым выходом блока фильтрации, между выходом первого перемножителя и другим входом второго сумматора включены Последовательно шестой фильтр нижних частот и седьмой перемножитель, между выходом первого перемножителя и другим входом третьего сумматора включены последовательно седьмой фильтр нижних частот и восьмой перемножитель, другой вход которого соединен с вторым входом второго Фазорасщепителяо другие входы первого, второго и седьмого перемножителей соединены с первым выходом первого фазорасщепителя, другие входы третьего, четвертого и пятого .перемножителей соединены с .вторым выходом первого фазорасщепи, теля,.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - то же, блока фильтрации 1 на фиг. 3 - то же, преобразователя частота-напряжение, на фиг. 4 - то же, блока суммирования; на фиг. 5 - графики работы устройства.Устройство режекции узкополосных помех содержит выходной сумматор 1, блок 2 .фильтрации, первый ключ 3, первый 4 и второй 5 детекторы огибающей, делитель 6 напряжений, пороговый элемент 7, блок 8 суммирования, первый фильтр 9 нижних частот, управляемый генератор 10 час.тот, частотные каналы 11, трехвходовой элемент И 12, элемент ИЛИ 13,первый двухвходовой элемент И 14,преобразователь 15 частота-напряжение, второй ключ 16, элемент 17 срав.нения, третий ключ 18, инвертор 19,элемент И-НЕ 20, второй двухвходовой элемент И 21.Блок 2 фильтрации содержит первый перемножитель 22, первый фазорасщепитель 23, второй фазорасщепитель 24, второй фильтр 25 нижнихчастот, второй перемножитель 26,первый сумматор 27, третий перемножитель 28, третий .фильтр 29 нижнихчастот, четвертый перемножитель 30,четвертый фильтр 31 нижних частот,пятый перемножитель 32, второй сумматор 33, пятый Фильтр 34 нижнихчастот, шестой перемножитель 35,третий сумматор 36, шестой фильтр37 нижних частот, седьмой перемножитель 38, седьмой фильтр 39 нижних частот, восьмой перемножитель 40Преобразователь 15 частота-напряжение содержит управляемый фазовращатель 41, фазовый дискриминатор42, восьмой фильтр 43 нижних частот, фильтр 44 верхних частот, выпрямитель 45, девятый Фильтр 46 нижнихчастот, пороговый блок 47,Блок 8 суммирования содержит вход.ные резисторы 48, операционный усилитель 49, выходные резисторы 50,четвертые, ключи 51.Устройство работаетследующим образом.Входная смесь сигнала и помехпоступает на блоки 2 каждого частотного канапа 11, имеющие по первомувходу - первому выходу линейные Фазовые характеристики с одинаковымнаклоном, полосы пропускания которыхравны расстоянию между ближайшимидискретными составляющими в спект"ре передаваемого сигнала, порожденны.ии периодически зондирующим сигналомбБ в, где Т 5 - период зондирова 113ния канала (фиг. 5 а), Средние частоты полос дропускания совпадают счастбтами дискретных составляющих(фиг, 56-6), число частотных каналов 11 равно числу дискретных составляющих. Закрытое состояние пер. вого ключа 3 вызывает режекцию соответствующего участка полосы входного сигнала на выходе устройства. Управление состоянием первого ключа 3 каждого канала осуществляется от первого двухвходового элемента И 14, на один из входов которого от поро" гового элемента 7 подается логический сигнал, имеющий одно иэ двух состояний: "1", соответствующее решению об отсутствии сосредоточенной помехив соответствующей полосе,и "О", являющееся командой на режекцию соответствующего участка полосы. Решение о помехе выносится по энергетическому признаку аналогично прототипу, т.е. измеряется величинагде Р- мощность процесса вполосе пропускания блока 2 по первому вхо. ду - третьему выходу (фиг, 5 Б-е, . пунктир), характеризующая оценку мощности -й дискретной составляющей спектра входного сигнала,Р . - мощность случайного процесНса, определяемого случайной модуляцией при передаче информационного сигнала в интервалах между зондирую щими сигналами,Р - мощность узкополосной поме" хи в -й полосе.Величины, пропорциональные РД 1.+ РН+ Р и ИРд;, получаются на выходах первого и второго детекторов 4 и 5 огибающей, а отношение А; вычисляется в делителе 6 Пороговый элемент 7 выносит решение о наличии сосредоточенной помехи путем сравнения с пороговой величинойРАпЕР Р, + Рн 1постоянной (с заданной точностью) для конкретной структуры сигнала. Ксли А,А и с точностью зоны йечувствительности, то на выходе по", рогового элемента 7 появляется логический "О, вызывающий закрывание первого ключа 3 (режекцию), Поскольку положение дискретных составляющих спектра на оси частот не является фиксированным, блоки 2 вы 10 полняются с управляемой среднейчастотой и управляются путем изменения значений опорных частот от управляемого генератора 10 на одинаковую величину под воздействием совокупной оценки частотного сдвига, получаемой в блоке 8 и первом фильтре 9 нижних частот, путем измерения Величин частотного сдвигакаждой дискретной составляющейспектра относительно своего номи нального значения.Измерение этих величин осуществляется с помощью преобразователя 15 40 5 20 25 30 35 45 50 55 частота-напряжение в каждом канале, представляющем собой систему фазовой автоподстройки частоты (фАПЧ) с индикацией захвата, на первый вход которого подано стабильное по частоте колебание от управляемого генератора 10, а на второй- колебания с второго .выхода блокаи2. Ширина частотной характеристики блока 2 по первому входу - второму выходу равна удвоенному значению максимального частотногб сдвига, для работы при котором система связи предназначена, и не превышает ширины частотных характеристик блоков 2 по первому входу - первому выходу. Особенностью блока 2 по пер. вому входу - второму выходу является преобразование частоты входного процесса после фильтрации к опорной частоте управляемого генератора 10. Таким образом, все преобразователи 15 частота-напряжение работают на одной частоте, что позволяет обеспечить идентичность их характерис-. тик.Система ФАПЧ может использоваться как близкий к оптимальному частотныи дискриминатор, если снимать выходное напряжение с выхода Фазового дискриминатора. Это напряжение со второго выхода преобразователя 15 частота-напояжение через второй и третий ключи 16 и 18 подается на входы блока 8, где и образуется совокупная оценка частотного сдвига. Первым выходом преобразователя 15 является выход индикатора захвата. Если система ФАПЧ отслеживает процесс, прошедший через блок по первому входу - второму выходу, то на выходе индикатора захвата имеется сигнал, соответствующий логичес- кой "1", который держит второй ключ 16 в открытом состоянии и раз83369 10 9 10решает управление первым ключом 3 через первый двухвходовой элемент И 14. Если же захват в системе отсутствует, то невозможно осуществить измерение частотного сдвига, а значит, и использовать отслеживаемый процесс для дальнейшей обработки.Логический "О" на этом выходе закрывает второй ключ 16, исключая данный частотный канал 11 из процесса оценивания совокупного частотного сдвига. Этот же "О" через первый двухвходовой элемент И 14 закрывает первый ключ 3, осуществляя режекцию соответствующего участка полосы вход.ного сигнала. В элементах 17 сравнения каждого частотного канала 1 1 осуществляется сравнение величины оценки частотного сдвига, получен ной в канале после второго ключа 16, с совокупной, полученной от всех каналов, оценкой. Если оценки совпадают (с некоторой заданной точностью), то на выходе элемента 17 имеется логическая "1", разрешающая прохождение логических сигналов через трехвходовой элемент. И 12. Если же оценка частотного сдвига в данном час" тотном канале 11 существенно отличается от совокупной оценки, то логический "О", появляюирйся Ма выходе элемента 17 сравнения, вызывает появление логического "0" на выходе трехвходового элемента И 12, который закрывает третий ключ 18, режек.тируя эту оценку, поскольку она яв. ляется оценкой частоты сосредоточенной помехи, которую отслеживает данный преобразователь 15 частота-напряжение. Цепь, образованная инвертором 19, элементом И-НЕ 20, вторым двухвходовым элементом И 21 и элементом ИЛИ 13, служит для разрушения прохождения команды на режекцию участка полосы (логического "Оф) от порогового элемента 7 для режекции оценки частотного сдвига в соот. ветствующем частотном канале 11 при, наличии логической "1" на выходе индикатора захвата преобразователя 15,частота"напряжение. Если пороговый элемент 7 выработал команду на режекцию (логического "О") на осно.ве измерения величины А , то после инвертора 19 она вызывает появление логического "О" на выходе элемента И-НЕ 20 при условии, что преобразователь 15 частота-напряжение данного частотного канала 11 иаходится в состоянии захвата, Этот "О"через второй двухвходовой элементИ 21 и трехвходовой элемент И 12режектирует оценку частотного сдвигас помощью третьего ключа 18. Еслиже захват отсутствует, то логический "О" с первого выхода преобразователя 15 частота-напряжение блокирует прохождение сигналов управления 10 ,от порогового элемента 7. ЭлементИЛИ 13 необходим для блокированиясигналов управления от пороговогоэлемента 7 в момент включения, когдапри наличии, частотного сдвига оцен ка его еще не успела выработаться,а измеренное значение А пр, еще неверно, так как в полосу пропусканияблока 2 по первому входу - третьемувыходу еще не попала дискретная сос тавляющая.Блок 2 (Фиг. 2) с требуемыми характеристиками может быть выполненв виде синхронного фильтра с преобразованием частоты по одному из вы ходов и без преобразования частотыпо двум остальным выходам, фильтруемый сигнал по первому входу поступает на общий для всех ветвей квадратурный расщепитель, образованный З 0 первыМ И третьим перемножителями22 и 28 и первым фазорасщепителем23, на вход которого подаются управляющие колебания с частотой, номинально равной частоте соответствующей дискретной составляющей. Продукты перемножения фильтруютсяс помощью второго й третьего Фильтров 25 и 29, частота среза которыхравна половине требуемой полосы пропускания, Отфильтрованные составляющие преобразуются к исходной частоте с помощью преобразователя частоты, образованного вторым и четвертым перемножителями 26 и 30 и первым сумматором 27. Аналогично это-му осуществляется Фильтрация продуктов перемножения в ветви, образованной шестым и четвертыми фильтрами 37 ни 31 нижних частот, сеДьмым и пятымперемножителями 38, 32 и вторым 50сумматором 33, Отличие ветви, образованной седьмым и пятым фильтрами39 и 34 нижних частот, восьмым ишестым церемножитепями 40 и 35 .и тре,- тьим сумматором 36, заключается.в том, что на управляющий входывосьмого и шестого перемножителей40, 35 через второй фозарасщепитель24 подаются колебания одной для всех12 1083369 11каналов частоты, в результате чего на втором выходе блока 2 колебания всех выделенных дискретных составляющих имеют одну частоту.В качестве преобразователя 15 можно использовать систему ФАПЧ с косвенным управлением. Колебание от генератора,10 (фиг. 3) через управляемый фазовращатель 41 поступает на вход фазового дискримина тора 42, на другой вход которого подается колебание с выхода блока 2. Напряжение после восьмого фильтра43 нижних частот пропорционально величине частотного сдвига входного 15 колебания относительно опорного, Цепь, образованная последовательно включенным фильтром 44, выпрямителем 45, девятым фильтром 46 нижних частот и пороговым блоком 47, пред ставляет собой индикатор захвата системы ФАПЧ. В состоянии захвата постоянное напряжение с выходавосьмого фильтра 43 нижних частот не. проходит через. фильтр 44 и на выжо де порогового блока 47 имеется логическая "1". В режиме биений колеба-. тельное напряжение выпрямляется в выпрямителе 45 усредняется в девятом фильтре 46 нижних частот, переводит зо пороговый блок 47 в состояние логического "0". Блок 8 суммирования состоит из операционного усилителя 49 с входными резисторами 48, охваченного цепью обратной связи, образованной параллельно соединенными ветвями, состоящими каждая из выходного резистора 50 обратной связи и четвертого ключа 51Одновременно с поступающим на сигнальный вход напряжением оценки частотного сдвига на управляющий вход поступает логическая "1", открывающая соответствующий четвертый ключ 51. При этом коэффициент передачи блока 8 уменьшается. Регулировка коэффициента передачи необходима для сохранения масштаба совокупного частотного сдвига при любом числе суммируемых оценок.Таким образом, благодаря частотно-разнесенному слежению за величиной сдвига частоты в канале связи при сдвигах до 100 Гц в предлагаемом устройстве по сравнению с известным эффективность режекции (вероятность обнаружения и режекции сосредоточенной помехи) увеличивается в 21-42 раза, а помехоустойчивость (вероятность ошибки) - в 30000 раз. При равном с;прототипом качестве связи эксплуатационные зат раты предлагаемого устройства снижаются в 40 раз.1 "ю д Риж 635 Подписное ИИПИ Заказ 1777/5 ШШ "Патевтфф,город, ул.Проектная,4