мультипликативное устройство защиты от узкополосных помех

Формула изобретения

Мультипликативное устройство защиты от узкополосных помех, содержащее усилитель и полосовой фильтр, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, разветвитель и блок умножения, второй выход разветвителя соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом полосового фильтра, причем в качестве полосового фильтра используется полосовой фильтр нижних частот, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого является выходом устройства, вход усилителя промежуточной частоты является входом устройства.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах.

Известны устройства подавления узкополосных помех, описанные в а.с. №1688416, Н 04 В 1/10, а также в патентах РФ №2034403, Н 04 В 1/10, №2204203, Н 04 В 1/10, недостатком которых является невысокая степень подавления узкополосных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство компенсации узкополосных помех, описанное в статье Ефимова В.П. «Оценка влияния нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях», опубликованной в журнале «Электромагнитные волны и электромагнитные системы», №1, т.3, 1998 г, стр.95, принятое за прототип.

Структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - усилитель;

2 - вычитатель;

3 - ограничитель;

4 - полосовой фильтр.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель 1 и вычитатель 2, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные ограничитель 3 и полосовой фильтр 4, выход которого соединен со вторым входом вычитателя 2, при этом входы усилителя 1 и ограничитель 3 соединены между собой и являются входом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая сигнал и N узкополосных помех, со входа устройства поступает через блок 1, где осуществляется ее усиление, на первый вход вычитателя 2, на второй вход которого поступает оценка узкополосных помех, которая формируется за счет ограничения входной смеси в блоке 3 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 4. За счет вычитания в блоке 2 из входной смеси оценки узкополосных помех на его выходе выделяется сигнал и нескомпенсированные остатки узкополосных помех.

Недостатком устройства-прототипа является низкая степень подавления помех.

Для устранения указанных недостатков в устройство подавления узкополосных помех, содержащее усилитель и полосовой фильтр, согласно изобретению введены последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, разветвитель и блок умножения, второй выход разветвителя соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом полосового фильтра нижних частот, выход полосового фильтра нижних частот соединен с входом усилителя, выход которого является выходом устройства, вход усилителя промежуточной частоты является входом устройства.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - усилитель промежуточной частоты;

2 - разветвитель;

3 - блок умножения;

4 - полосовой фильтр нижних частот;

5 - усилитель.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты 1, разветвитель 2, блок умножения 3, полосовой фильтр нижних частот 4, усилитель 5, выход которого является выходом устройства, причем второй вход блока умножения 3 соединен со вторым выходом разветвителя 2, вход усилителя промежуточной частоты 1 является входом устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Поступающая с выхода усилителя промежуточной частоты 1 аддитивная смесь сигнала и помехи разделяется на два одинаковых сигнала в разветвителе 2 и поступает на входы умножителя 3. Результат перемножения аддитивной смеси сигнала и помехи самой на себя (комбинационные составляющие) поступает на полосовой фильтр 4.

Полоса фильтра выбирается таким образом, что полосовой фильтр 4 пропускает сигнал в диапазоне частот

fв...fн:

где

В формулах (1), (2) использованы следующие обозначения:

fвс - верхняя частота сигнала;

fнс - нижняя частота сигнала;

fвп - верхняя частота помехи;

fнп - нижняя частота помехи.

То есть полосовой фильтр 4 пропускает комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частоты

и комбинационные составляющие сигнала разностной частоты

где U_С1, U_С2, U_P , _С1, _С2, _P, _С1, _С2, _P - амплитуда, частота и фаза частотных составляющих сигнала и узкополосной помехи соответственно.

Таким образом, через полосовой фильтр 4 проходят комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частоты и не проходят комбинационные составляющие помехи, поскольку они находятся вне его полосы пропускания.

В случае присутствия на входе приемника сигнала и узкополосной помехи сигнал на выходе устройства умножения 3 может быть записан следующим образом:

Предполагая для упрощения проведения анализа, что амплитуды частотных составляющих сигнала одинаковы и амплитуды частотных составляющих помехи одинаковы, учитывая, что комбинационные составляющие помехи отфильтровываются, а также проведя усреднение при условии, что фазы частотных составляющих помехи и сигнала случайны, сигнал на выходе фильтра нижних частот 4 после соответствующего преобразования выражения (5) может быть записан в виде

В средствах связи используются различные виды модуляции сигнала. Предлагаемое устройство может использоваться для обработки сигналов с амплитудной, широтно-импульсной модуляцией, с линейной частотной модуляцией и не может использоваться для обработки сигналов с частотной и фазовой модуляцией, поскольку предлагаемое нелинейное преобразование (умножение) уничтожает информационное отличие между сигналами, которое содержится в модуляции сигнала.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в случае использования амплитудной модуляции сигнала.

В качестве показателя, характеризующего степень различения двух сигналов с различными амплитудами, может использоваться отношение амплитуд этих сигналов на выходе фильтра нижних частот 4. Используя выражение (6), получаем

После несложного преобразования получим окончательное выражение для отношения амплитуд этих сигналов на выходе фильтра нижних частот 4, удобное для анализа

Из выражения (8) следует, что при стремлении мощности помехи к бесконечности отношение амплитуд этих сигналов на выходе фильтра нижних частот 4 стремится к

и не зависит от уровня помехи в пределах динамического диапазона приемника.

При наличии на входе приемника не только узкополосных помех или когда разность частот между узкополосными помехами превышает нижнее значение полосы пропускания полосового фильтра нижних частот 4, выражение для отношения амплитуд сигналов на выходе полосового фильтра нижних частот 4 может быть получено с использованием выражений (5) и (7)

То есть ничем не отличается от случая использования традиционных схем обработки сигналов (см. например Г.Ван Трис. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т.1, М.: Сов. радио, 1972, стр.39, 53).

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает нормальную работу приемника независимо от уровня помех (в пределах динамического диапазона приемника) в случае, когда ширина полосы частот узкополосных помех и «расстояние» по частоте между ними не превышает значения нижней частоты полосового фильтра нижних частот и не ухудшает работу устройства в случае, когда ширина спектра помехи превышает значения нижней частоты полосового фильтра нижних частот.