УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ АДАПТИВНЫХ РАДИОПОМЕХ

Полезная модель относиться к радиотехники и связи и может быть использована в системах передачи дискретной информации, в частности в устройствах подавления адаптивных помех.
Известны устройства компенсации адаптивных помех, а также устройства, осуществляющие нелинейную обработку (ограничение) принимаемой смеси сигнала и шума, и содержащие: коррелятор, состоящий из последовательно соединенных перемножителей, интегратора, делителя напряжения, выходного перемножителя, вычитающего устройства и линию задержки. Авторские свидетельства СССР №№369725, 617982, 617849, 543153 HO4B, а также монография - Защита от радиопомех. Под ред. М.В. Максимова, М., «Сов. радио», 1976 г. В этих устройствах производится компенсация адаптивных помех вспомогательными сигналами, формируемыми в имеющемся на приеме генераторе шума.
Известен и способ адаптивной компенсации помех в реальном времени патент РФ №2271066, HO4B 1/10. Сущность этого способа заключается в подавлении одной помехи при одном компенсационном канале или нескольких помех при соответствующем числе компенсационных каналах, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны в системах связи. Принимаемые сигналы оцифровываются и раскладываются на квадратурные составляющие в аналого-цифровых преобразователях и далее осуществляется квадратурная обработка. На время вычислений весовых коэффициентов по адаптивному алгоритму в цифровом процессоре вводится задержка отсчетов сигналов в каналах компенсатора. Цифровой процессор вычисляет оптимальные весовые коэффициенты по методу обращения выборочной корреляционной матрицы. Время вычисления по адаптивному алгоритму и время операций ввода данных в цифровой процессор и вывода весовых коэффициентов из цифрового процессора меньше времени введенной задержки, т.е. удовлетворяет требованию для вычислений в реальном времени. Таким образом, обеспечивается подавления помех в реальном времени при переходном процессе нулевой длительности.
Известен адаптивный компенсатор фазы пассивных помех. Патент РФ №2582877 от 27.04.2016.
Предназначен для повышение точности адаптивной компенсации текущего значения доплеровской фазы многочастотных пассивных помех. Адаптивный компенсатор фазы пассивных помех содержит блок оценивания фазы, блок задерживания, первый и второй блоки комплексного умножения, блок комплексного сопряжения, блок задержки, синхрогенератор, первый и дополнительный вычислитель фазы, дополнительный блок оценивания фазы, первый и второй дополнительные блоки комплексного умножения, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок задержки и дополнительный блок задерживания.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Устройство подавления адаптивных помех» по А.С. СССР №369725, 1/04 (прототип). Это устройство содержит, коррелятор, состоящий из перемножителей и интеграторов, делителя напряжения и выходного перемножителя, вычитающее устройство, реле, переключатель, инвертор полярности, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, линию задержки, блок пространственно-разнесенных антенн, коммутатор, блок управления, блок памяти и схем поиска максимума.
Однако как аналоги, так и прототип не обеспечивают высокой степени подавления помех, так как не учитывают характера реальных помех и их статистических связей, и тем самым, не позволяют повысить отношение сигнал/помеха на выходе устройства.
Также недостатком известных устройств является и низкая помехозащищенность в условиях действий адаптивных флуктуационных помех.
Целью полезной модели является повышение отношения сигнал/шум.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для компенсации адаптивных радиопомех, содержащее коррелятор, состоящий из первого и второго перемножителей, выход первого перемножителя через первый интегратор соединен с первым входом третьего перемножителя, а выход второго перемножителя через последовательно соединенные второй интегратор и делитель соединены со вторым входом третьего перемножителя, выход которого является выходом коррелятора, входы коррелятора являются соответственно сигнальными входами и входом шумов, при этом сигнальный вход через первую линию задержки соединен с первым входом вычитающего блока, вход шумов через последовательно соединенные вторую линию задержки, усилитель с регулировкой коэффициента усиления и переключатель соединен со вторым входом вычитающего блока, выход коррелятора непосредственно и через реле соединен с переключателем, выходы которого непосредственно и через инвертор полярностей соединены с входом усилителя с регулировкой коэффициента усиления, при этом дополнительно введены блок памяти, схема поиска максимума, блок управления и коммутатор, а также блок пространственно-разнесенных антенн, сигнальный выход, ориентированный на максимум диаграммы направленности, которого соединен с входом первой линии задержки, а остальные выходы блока пространственно-разнесенных антенн, являющиеся выходами шумов, соединены со входами коммутатора, коммутирующего сигналы на входы первого и второго перемножителей коррелятора, выход первого интегратора коррелятора соединен со входом блока памяти.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства. Она содержит: коррелятор 1, перемножители 2, 3 и 4, интеграторы 5, делитель 6, линию задержки 7, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 8. инвертор полярностей 9, вычитающее устройство 10, реле 11, переключатель 12, блок  пространственно-разнесенных антенн 13, коммутатор 14, Блок управления 15, блок памяти 16, схему поиска максимума 1?. Причем, первый выход блока пространственно-разнесенных антенн 13 подключен к линии задержки 7 и к перемножителю 2 коррелятора 1, а другие n-1 выходов через коммутатор 14 подключены к перемножиелю 3 и 2 и к линии задержки 7. Блок управления 15 подключен к коммутатору 14, и блоку памяти 16 и к схеме поиска максимума 17, выход которого подключен к блоку управления 15. Выход одного из интеграторов 5 подключен к блоку памяти 16, подключенному к схеме поиска максимума 17.
На фиг. 2 приведена блок - схема блока пространственно-разнесенных антенн 13. Она содержит: антенну сигналов 13-1, и антенны шумов: 13-2, 13-3, …, 13-n.
Устройство работает следующим образом.
В устройстве одна из антенн блока пространственно-разнесенных антенн 13 (состоящего, например, из 3-х взаимно-перпендикулярных рамочных или штыревых антенн) - 13-1 антенна сигнала служит для приема сигнала в смеси с шумом, а остальные 13-2, 13-3, …, 13-n антенны используются для компенсации шума в первой антенне. Таким образом, для помехоустойчивости приема используется временные статистические связи между шумами в различных пространственно-разнесенных антенных ориентированных на источник сигнала путем диаграммы направленности.
max
1
2
1
2
max
2
2
При этом уровень и полярность шума, вычитаемого из смеси сигнала и шума не остается постоянными, а автоматически изменяются пропорционально величине ρ⋅σ/σ, где σ - дисперсия шума смешенного с сигналом; σ - дисперсия шума, снимаемого с выхода одной из антенн (без сигнала); ρ - максимальный коэффициент корреляции между шумами смешанными с сигналом и шумом одной из антенны (без сигнала).
Блок блока пространственно-разнесенных антенн 13 состоит из антенн: первая антенна - антенна сигналов 13-1 ориентирована диаграммой направленности на сигнал и выход ее подключен к первому входу коррелятора 1; вторая, третья, …, n-ая - антенны - антенны шумов 13-2, 13-3, …13-n имеют выходы, которые через коммутатор 14 подключаются в разное время по второму входу коррелятора 1. В первой антенне присутствует сигнал и шум, а второй, третьей, …, n-ой антеннах - только шум.
Входной сигнал, снимаемый с антенны 13-1 блока 13 ориентированной максимумом диаграммы направленности на источник сигнала, поступает на первый вход коррелятора 1, состоящего из перемножителей 2, 3, интеграторов 5, делителя напряжения 6 и выходного перемножителя 4. На второй вход коррелятора 1 через коммутатор 14 подается последовательно во времени шум от антенн 13-2, 13-3 блока 13. Переключает коммутатор блок управления 15. Результат измерения коэффициента корреляции с выхода интегратора 5 запоминается в блоке памяти 16.
max
max
Схема поиска максимума 17 выбирает максимальное значение коэффициента корреляции ρ и подает сигнал на блок управления 15, устанавливающий коммутатор в такое положение, при котором с его выхода снимается шум с максимальным коэффициентом корреляции ρ.
1
2
max
2
2
max
1
2
2
2
Линия задержки 7 имеет величину кратную элементарной посылке. Входной сигнал в смеси с шумом перемножается с шумом в переключателе 2, произведение интегрируется в интеграторе 5 и попадает на выходной перемножитель 4. Результат перемножения равен величине σ⋅σ⋅ρ. Одновременно шум подается на оба входа переключателя 3. Произведение интегрируется в интеграторе 5. На его выходе получается величина приблизительно равная σ и подается на вход делителя 6. с выхода делителя 6 величина равная 1/σ поступает на перемножитель 4, на выходе которого образуется величина равная ρ⋅σ/σ.
0
1
2
Коэффициент усиления усилителя 8 изменяется по закону изменения абсолютной величины ρ⋅σ/σ. Это достигается сменой полярности управляющего напряжения. Оно поступает на управляющий вход усилителя 8 через инвертор полярностей 9, при этом также переключается выход, с которого сигнал от усилителя 8 поступает на вычитающее устройство 10.
Таким образом, уровень помехи на выходе вычитающего устройства существенно ниже, чем на выходе устройства, что позволяет повысить отношение сигнал/шум на его выходе и. тем самым, достичь поставленной цели.
Использование новых элементов - блока пространственно-разнесенных антенны, коммутатора, блока управления, блока памяти и схемы поиска максимума - дает возможность повысить степень подавления помехи, повысить отношение сигнал/шум на выходе устройства и его помехозащищенность.
Экономический эффект от использования устройства будет определяться ценностью передаваемой информации и потерями, вызванными действием помех.