УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ В СИСТЕМАХ С ВНУТРИИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
APPARATUS FOR INTERFERENCE SUPPRESSION IN SYSTEMS WITH INTRAPULSE MODULATION

Предлагаемое устройство подавления помех относится к радиотехнике и предназначено для использования в приемниках радиолокационных станций, применяющих зондирующие сигналы с внутриимпульсной модуляцией (ЛЧМ и т.п.).
Современные радиолокаторы военного назначения должны обеспечивать радиоспособность в условиях интенсивных помех, в частности, импульсных. Станции импульсных помех широко применяются (AN/ALQ-41; AN/ALQ-51; AN/ALQ-15; AN/ALQ-35).
Станции импульсных помех могут работать в нескольких режимах. Наиболее эффективным является режим, когда длительность импульсов помехи устанавливают близкой к длительности импульсов подавляемой РЛС. Данные о длительности импульса РЛС получают при помощи радиотехнической разведки или иным путем. Если же таких данных нет, станция помех излучает очень короткие импульсы (позволяющие воздействовать на РЛС в широком диапазоне частот), или импульсы, длительность которых является средней по отношению к длительностям импульсов группы известных РЛС, примерно 1 мксек.
Известны устройства, подавляющие импульсные помехи. Так устройства, описанные в книге М.В. Максимова Защита от помех Сов. радио, М., 1976 г. рис. 7.6.б, и в книге А.И. Дымовой Радиотехнические системы. М., Сов. радио, 1975 г. рис.16,8, использующие принципы череспериодного перемножения сигналов, подавляют импульсные помехи произвольной длительности, но только в случае их несинхронности, хаотичности. При этом происходит некоторое (1-2 дБ) ослабление полезного сигнала.
Известны также устройства, подавляющие широкополосные импульсные помехи (короткие импульсы). Такие устройства описаны в книге М.В. Максимова «Защита от помех». М.,  Сов. радио, 1976 г. рис.8,3; в переводе №324 Автоматическое обнаружение целей с использованием нелинейных, последовательных и адаптивных процессов, М., 1972 (глава 4 из книги Ф.Е. Натанзона. Принципы построения радиолокационных станций); в патенте Франции №1584961 G01S-7/36.
Можно считать, что во всех устройствах этой группы используется один принцип подавления помех, называемый ШОУ.
Ни первая, ни вторая из упомянутых групп устройств не могут подавить помехи синхронные и имеющие длительности импульсов, близкие к длительностям импульсов РЛС.
В то же время излучение подобных помех является одним из известных режимов работы станций помех.
Частично задача защиты от таких помех решается путем введения в РЛС быстрой перестройки по частоте. Однако совершенствование станций помех, повышение их быстродействия, уже в ближайшее время создает (если не создало) возможность эффективного воздействия этих помех и на РЛС с быстрой перестройкой.
Упомянутая помеха является одной из множества помех. Однако, учитывая уязвимость по отношению к ней известных РЛС, и то, что противник это, конечно же, понимает, можно ожидать широкого применения этой помехи в ответственные моменты.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в упомянутой выше книге М.В. Максимова, рис.8,3.
Это устройство содержит широкополосный усилитель, ограничитель амплитуды, сжимающий фильтр (узкополосный фильтр)" блок выделения огибающей (детектор). Первые три блока образуют схему ШОУ (ШОС).
Эффективность таких устройств тем выше, чем больше соотношение ширины спектра поступающей на ограничитель помехи к ширине спектра сигнала.
При соотношение, близком к единице, подавления помехи нет. Другими словами, известное устройство подавляет импульсные помехи только в случае, когда длительность импульса помехи значительно меньше, чем длительность импульса сигнала. Это является существенным недостатком устройства.
Другим его недостатком является то, что оно обладает существенной нелинейностью (из-за ограничителя). При прохождении через такой тракт нескольких сигналов и помех возникает значительное влияние их друг на друга. Так при изменении уровня активной шумовой помехи может изменяться уровень пассивной помехи, происходить декорреляция ее, что снижает эффективность систем СДЦ, обычно входящих в состав РЛС.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. расширение диапазона подавляемых импульсных помех. Сопутствующей цепью является повышение линейности амплитудной характеристики.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство подавления помех, содержащее сжимающий фильтр с блоком выделения огибающей на выходе, введен растягивающий фильтр с дополнительным блоком выделения огибающей на выходе и блок вычитания, причем входы растягивающего и сжимающего фильтра соединены между собой, а входы блока вычитания соединены с выходами блоков выделения огибающей.
Существенность совокупности введенных признаков заключается в том, что они позволяют использовать следующие два явления:
Во-первых, при прохождении ЛЧМ сигнала через фильтр, с ним согласованный, и через аналогичный фильтр с обратным наклоном дисперсионной характеристики, возникает большая разница в их огибающих.
Во вторых, огибающая ЛЧМ сигнала прямоугольна и не зависит от знака изменения частоты. При прохождении через ЛЧМ фильтры с противоположными наклонами дисперсионных характеристик обычного радиоимпульса помехи огибающие сигналов помехи на выходах этих фильтров идентичны.
Совместное использование этих двух явлений позволило существенно повысить эффективность подавления помех в устройстве.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
На фиг.2 представлены сигналы и помехи в устройство:
а - на входе,
б - на выходе блока 1,
в - на выходе блока 5,
г - на выходе блока 2,
д - на выходе блока 6,
е - на выходе блока 3.
Предлагаемое устройство содержит соединенные между собой последовательно сжимающий фильтр 1, блок выделения огибающей 2, блок вычитания 3, а также содержит растягивающий фильтр 4, вход которого соединен со входом сжимающего фильтра 1, и второй блок выделения огибающей 5, вход которого соединен с выходом растягивающего фильтра 4, а выход - со вторым входом блока вычитания 3.
Сжимающий фильтр 1 - кварцевый дисперсионный фильтр, средняя частота 30 МГц, полоса пропускания 5 МГц, коэффициент наклона дисперсионной характеристики 2 мксек/МГц.
Растягивающий фильтр 4 отличается от сжимающего фильтра 1 только отрицательным знаком перед коэффициентом наклона дисперсионной характеристики.
Блок выделения огибающей 2 и 5 - амплитудные детекторы. Блок вычитания 3 - произвольного типа, в данном случае дифференциальный усилитель, вычитание с равными весами.
Работает устройство следующим образом.
Полезный ЛЧМ сигнал, имеющий длительность 10 мксек, и частоту наполнения, линейно изменяющуюся от 32,5 Мгц в начале импульса до 27,5 МГц в конце, сжимается блоком 1 до длительности 0,2 мксек (фиг.2б). Огибающая этого сжатого импульса, выделенная блоком 2, показана на фиг.2г.
При прохождении полезного ЛЧМ сигнала через блок 5 сигнал растягивается во времени до 20 мксек, скорость изменения частоты уменьшится с 0,5 МГц/мксек до 0,25 МГц/мксек, уровень упадет в 2 раза (фиг.2д). После вычитания в блоке 3 на выход поступает практически не ослабленный полезный сжатый сигнал, и слабый растянутый сигнал, который практически не будет виден на фоне шумов (фиг.2е).
В правой части графиков фиг.2 показано прохождение через устройство импульсной помехи.
Поступившая на вход импульсная помеха (фиг.2а) - обычный короткий радиоимпульс без внутриимпульсной модуляции. При воздействии такого импульса помехи на дисперсионные линии задержки (блоки 1 и 4) на выходах этих блоков образуются ЛЧМ импульсы, длительности которых составляют по 10 мксек, амплитуды равны, а вот наполнение отличается тем, что на выходе блока 1 частота его изменяется от 27,5 МГц до 32,5 МГц, а на входе блока 5 наоборот, от 32,5 до 27,5 МГц.
Но огибающие этих ЛЧМ импульсов идентичны (фиг.2г и 2д). Поэтому при прохождении помехи через блок 3 она компенсируется.
Так как уровень сигнала из-за введения блоков 3, 4, 5, практически не меняется, а уровень помехи уменьшается, по нашему мнению, более чем на 20 дБ, получаем соответственно улучшение соотношение сигнал/помеха более чем на 20 дБ. В случае введения ручной или автоматической балансировки весов вычитания подавление можно увеличить, по нашему мнению, до величины порядка 40 дБ.
При этом тракт линеен (нет ограничителя), что имеет существенное значение в ряде случаев, например, при применении систем СДЦ, при работе в режиме измерения углов и др.
Предложенное устройство, как и известное, решает задачу подавления импульсных помех. Однако введенная совокупность конструктивных признаков позволяет эффективно подавлять не только короткие (по сравнению с полезным сигналом) импульсы помехи, но и значительно более длинные, в частности, совпадающие по длительности с полезным сигналом, что расширяет область подавляемых помех и тем повышает помехоустойчивость РЛС.
Предложенное устройство подавляет отдельно каждый импульс помехи, следовательно, подавляет как хаотические, так и синхронные импульсные помехи, в частности, взаимные помехи от работающих рядом РЛС.
Предложенное устройство может использоваться совместно с известными, при этом даваемые ими эффекты подавления помех просуммируются.
Предложенное устройство может использоваться и в других радиотехнических системах, например, в линиях передачи, информации, использующих (для повышения помехоустойчивости) внутриимпульсную модуляцию.