УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ОТ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах.
Известны устройства подавления узкополосных помех, описанные в а.с. №1688416 Н04В 1/10, патентах РФ №2034403 Н04В 1/10, №2204203 Н04В 1/10, а также устройства подавления широкополосных помех, описанные в патентах RU 2115234 С1, 10.07.1998, RU 2143783 C1, 29.06.1999, RU 2190297 C2, 19.07.2000, недостатком которых является невысокая степень подавления помех.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мультипликативное устройство защиты от узкополосных помех описанное в патенте РФ №2287899 Н04В 1/10, принятое за прототип.
Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - усилитель промежуточной частоты;
2 - разветвитель;
3 - блок умножения;
4 - полосовой фильтр нижних частот;
5 - усилитель.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель 1, разветвитель 2, блок умножения 3, полосовой фильтр нижних частот 4, усилитель 5, причем второй выход разветвителя 2 соединен со вторым входом блока умножения 3, вход усилителя промежуточной частоты 1 является входом устройства, выход усилителя 5 является выходом устройства.
Устройство - прототип 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 нижних частот 4.
Полоса фильтра нижних частот 4 выбирается таким образом, что полосовой фильтр нижних частот 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
С1
С2
P
С1
С2
P
С1
С2
P
где U, U, U, ω, ω, ω, φ, φ, φ - амплитуда, частота и фаза частотных составляющих сигнала и узкополосной помехи соответственно.
Следовательно, через полосовой фильтр 4 проходят комбинационные составляющие разностной частоты узкополосной помехи и сигнала и не проходят комбинационные составляющие узкополосной помехи, поскольку они находятся вне его полосы пропускания, в случае, когда на входе приемника присутствуют только сигнал и одна узкополосная помеха, или сигнал и несколько узкополосных помех и максимальное «расстояние» по
частоте между узкополосными помехами не превосходит значения нижней частоты полосового фильтра 4.
Таким образом, устройство-прототип 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 или «расстояние» по частоте между узкополосными помехами превышает значение нижней частоты полосового фильтра нижних частот 4.
Недостатком устройства прототипа является низкая эффективность работы устройства при использовании частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, поскольку не существует устройств, эффективно осуществляющих демодуляцию ЧМ сигналов в низкочастотной области.
Для устранения указанных недостатков в устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, разветвитель, блок умножения, полосовой фильтр нижних частот, усилитель, причем второй выход разветвителя соединен со вторым входом блока умножения, а вход усилителя промежуточной частоты является входом устройства, согласно изобретению, введены последовательно соединенные смеситель, второй полосовой фильтр и частотный детектор, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, первый вход которого соединен с выходом усилителя.
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;
6 - смеситель;
7 - второй полосовой фильтр;
8 - частотный детектор;
9 - гетеродин.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты 1, разветвитель 2, блок умножения 3, полосовой фильтр нижних частот 4, усилитель 5, смеситель 6, второй полосовой фильтр 7 и частотный детектор 8, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин 9, выход которого соединен со вторым входом смесителя 6, при этом второй выход разветвителя 2 соединен со вторым входом блока умножения 3, вход усилителя промежуточной частоты 1 является входом устройства.
Предлагаемое устройство работает следующим образом для случая использования частотной модуляции сигнала.
В случае присутствия на входе приемника только частотно-модулированного сигнала и узкополосной помехи результирующий сигнал на выходе устройства умножения 3 Может быть записан следующим образом
В данном случае комбинационные составляющие сигнала отфильтровываются, так как в конкретный момент времени существует сигнал только на одной частоте.
С усилителя 5 сигнал поступает на смеситель 6, в котором осуществляется перенос комбинационных составляющих сигнала и помехи на промежуточную частоту.
С выхода смесителя 6 сигнал через второй полосовой фильтр 7 поступает на частотный детектор 8, где выделяется сигнал, амплитуда которого пропорциональна изменению частоты частотно модулированного сигнала.
Полоса второго полосового фильтра 7 выбирается равной
fвф...fнф:
где
Здесь fг - частота гетеродина.
Таким образом, на выход второго полосового фильтра 7 проходят только комбинационные составляющие сигнала и помехи.
Сигнал на выходе частотного детектора 8 в общем случае записывается в виде
вx
где U - амплитуда сигнала на входе первого частотного детектора 8;
ЧД
K - коэффициент преобразования частотного детектора 8;
Г
ω - частота гетеродина.
Учитывая, что помеха, в данном случае не является частотно модулированной, сигнал на выходе частотного детектора 8 записывается следующим образом
Из анализа выражения (9) следует, что амплитуда напряжения на выходе устройства пропорциональна изменению частоты только сигнала.
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 для случая использования сигнала с частотной модуляцией, т.е. может использоваться для передачи информации в случае воздействия мощных широкополосных помех, которые представляют собой набор узкополосных помех, разнесенных по частоте на «расстояние» равное минимальной ширине полосы частот приемных устройств радиостанций.