КОМПЕНСАТОР ПОМЕХ
INTERFERENCE CANCELLER

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации. Оно может быть использовано в радиолокационных приемниках для защиты от помех.
Известен многоканальный компенсатор, содержащий основной канал, сумматор, фазовращатель, аттенюатор и n компенсационных каналов, состоящих из смесителей, сумматоров и корреляторов.
В таком устройстве возможно подавление нескольких помех, не превышающих по количеству n. Однако такой компенсатор имеет недостаток: слабое подавление широкополосных помех вследствие неидентичности амплитудно- и фазочастотных характеристик каналов РЛС. Также недостатком является снижение эффективности подавления помех при числе помех, меньшем n. Это явление возникает при изменении помеховой обстановки и объясняется появлением лишних степеней свободы системы автоматического регулирования компенсационных каналов, что приводит к возрастанию коэффициентов усиления компенсационных каналов до области нелинейных искажений и к ухудшению шумовых характеристик компенсатора (2, стр. 12).
Из известных автокомпенсаторов наиболее близким к заявляемому устройству является многоканальный компенсатор (3).
Многоканальный компенсатор содержит основной канал и n компенсационных каналов, выходы которых соединены с общим сумматором, причем каждый компенсационный канал содержит квадратурный модулятор, дополнительный квадратурный модулятор, модулятор, квадратурный коррелятор, дополнительный квадратурный коррелятор, а также дифференциатор и интегратор, выходы которых соединены с дополнительным сумматором.
Дифференциатор и интегратор в каждом компенсационном канале таким образом преобразуют спектр входных помех компенсационного канала, что на выходе дополнительного сумматора форма этого спектра соответствует форме спектра остатка широкополосных помех на выходе общего сумматора, после компенсации их модулятором и коррелятором.
Такое преобразование помех позволяет произвести дальнейшую компенсацию остатка широкополосных помех на выходе общего сумматора дополнительными модулятором и коррелятором.
Известный компенсатор позволяет подавлять таким образом до n широкополосных помех.
Однако известный компенсатор имеет недостаток: снижение эффективности подавления при количестве помех меньшем n вследствие появления лишних степеней свободы системы автоматического регулирования компенсационных каналов.
Поскольку наиболее широко применяются автокомпенсаторы с двумя компенсационными каналами, предназначенные для защиты от помех РЛС, установленных на малых носителях, в качестве прототипа выбираем известный автокомпенсатор (3) с двумя компенсационными каналами. Такое величество каналов обуславливается жесткими массо-габаритными требованиями, требованиями к простоте обслуживания, надежности и устойчивости к неблагоприятным внешним воздействиям, которые характерны для малых носителей и ограничивают дельнейшее увеличение числа компенсационных каналов автокомпенсаторов.
Экспериментальные исследования показали, что в двухканальном автокомпенсаторе при появлении лишней степени свободы подавление снижается на 2-3 дБ.
Таким образом, недостатком известного автокомпенсатора является снижение эффективности подавления помех когда, в результате изменения помеховой обстановки, число помех становится меньше количества компенсационных каналов.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение подавления помех в условиях, когда в результате изменения помеховой обстановки помех становится меньше количества компенсационных каналов, в данном случае в условиях воздействия одной помехи.
Поставленная цель достигается тем, что в автоматический компенсатор, содержащий основной канал, квадратурный модулятор и дополнительный квадратурный модулятор, выходы которых соединены в общим сумматором, причем вход квадратурного модулятора является компенсационным входом устройства, квадратурный коррелятор и дополнительный квадратурный коррелятор, первые входы которых объединены соответственно с входами квадратурного модулятора и дополнительного квадратурного модулятора, а вторые входы объединены и подключены к выходу общего сумматора, два выхода квадратурного коррелятора соединены с двумя управляющими входами квадратурного модулятора, а два выхода дополнительного квадратурного коррелятора соединены с двумя управляющими входами дополнительного квадратурного модулятора, последовательно включенные дифференциатор и дополнительный сумматор, второе вход которого через интегратор соединен со входом дифференциатора и входом квадратурного модулятора, введены последовательно включенные первый ограничитель, корреляционный обнаружитель, второй интегратор и инвертор, второй ограничитель, выход которого подключен ко второму входу корреляционного обнаружителя, а вход подключен к выходу общего сумматора, первый аттенюатор, вход которого объединен с входом первого ограничителя и подключен к выходу дополнительного сумматора, второй аттенюатор, вход которого является вторым компенсационным входом устройства, а выход объединен с выходом второго аттенюатора и подключен к входу дополнительного квадратурного коррелятора, управляющий вход первого аттенюатора подключен к выходу инвертора, а управляющий вход второго аттенюатора подключен к выходу второго интегратора.
Введенные первый и второй аттенюаторы предназначены для плавного изменения соотношения уровней помех второго компенсационного входа и помех с выхода дополнительного сумматора на входах дополнительных квадратурных модулятора и коррелятора.
Инвертор служит для обеспечения противоположного характера регулирования первого и второго аттенюаторов управляющим напряжением с выхода второго интегратора.
Первый и второй ограничители служат для амплитудной нормировки входных напряжений корреляционного обнаружителя.
Корреляционный обнаружитель служит для регистрации превышения нормированной взаимокорреляционной функцией выходных сигналов общего и дополнительного сумматоров установленного порога и выдачи соответствующих напряжений превышения порога +U и не превышения -U.
Второй интегратор служит для сглаживания выходного напряжение корреляционного обнаружителя.
В своей совокупности вое узлы предлагаемого автоматического компенсатора обеспечивают минимизацию нескомпенсированного остатка как одной, так и двух помех, что повышает эффективность АК в условиях, когда число помех меньше количества компенсационных каналов.
Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предложенного технического решения.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Автоматический компенсатор содержит основной канал 1, первый 2 и второй 3 компенсационные входы, квадратурный модулятор 4, дополнительный квадратурный модулятор 5, общий сумматор 6, квадратурный коррелятор 7, дополнительный квадратурный коррелятор 8, интегратор 9, дифференциатор 10, дополнительный сумматор 11, первый 12 и второй 13 аттенюаторы, второй интегратор 14 корреляционный ограничитель 15, и ограничители 17 и 18.
Аттенюаторы 12 и 13 могут быть выполнены на управляемых напряжением полевых транзисторах (4, стр. 36, рис. 2).
Операцию инвертирования управляющего напряжения инвертором 16 можно реализовать, выполнив аттенюаторы 12 и 13 на полевых транзисторах различной проводимости (4, стр. 36, рис. 3).
Корреляционный перемножитель 15 может быть выполнен по известной схеме (5, стр. 108, рис. 3.14) из квадратурного расщепителя, двух корреляционных перемножителей, двух интеграторов, вычислителя модуля и компаратора.
Предлагаемый автоматический компенсатор работает следующим образом.
На вход основного канала 1 поступают полезные сигналы и помехи, а на первый 2 и второй 3 компенсационный входы - преимущественно помехи. Комплексные коэффициенты передачи квадратурного модулятора 4 и дополнительного квадратурного модулятора 5 регулируются таким образом, что в общем сумматоре 6 происходит вычитание коррелированных между собой помех основного канала и входных помех квадратурного 4 и дополнительного квадратурного 5 модуляторов. Такое управление модуляторами 4 и 5 осуществляется напряжениями с выходов корреляторов 7 и 8. Сигналом ошибки для получения управляющих напряжений являются остатки помех на выходе общего сумматора 6, а опорными напряжениями - входные помехи квадратурных модуляторов 4 и 5.
Дифференциатор 9, интегратор 10 и дополнительный сумматор 11 осуществляют преобразование спектра помех первого компенсационного входа 2 таким образам, что спектр преобразованных помех соответствует по форме и фазовой структуре нескомпенсированному остатку широкополосной помехи на выходе общего сумматора 6.
Это позволяет дополнительно компенсировать преобразованными помехами остаток широкополосной помехи на выходе общего сумматора 6 при помощи дополнительных квадратурных модулятора 5 коррелятора 8.
Первый 12 и второй 13 аттенюаторы в зависимости от того, преобладает ли на выходе общего сумматора 6 нескомпенсированный остаток от одной широкополосной помехи или от двух помех, соответственно увеличивают на входах дополнительных квадратурного модулятора 5 и квадратурного коррелятора 8 уровень либо преобразованных помех первого компенсационного входа, улучшая тем самым подавление широкополосной помехи, либо уровень помех с второго компенсационного входа 3, обеспечивая подавление двух помех.
Преобладание на выходе общего сумматора 6 нескомпенсированного остатка одной широкополосной помехи регистрируется корреляционным обнаружителем 15, который вычисляет значение взаимокорреляционной функции входных напряжений и регистрирует превышение им установленного порога. Одним из входных напряжений корреляционного перемножителя 15 являются нормированные вторым ограничителем 17 помехи с выхода общего сумматора 6, а другим, опорным напряжением - нормированные первым ограничителем 18 преобразованные помехи с выхода дополнительного сумматора 11. При превышении значением взаимокорреляционной функции этих помех установленного порога, корреляционный перемножитель выдает на выходе напряжение +U, в противном случае -U. Сглаженное в интеграторе 14 выходное напряжение корреляционного обнаружителя 15 является управляющим напряжением первого 12 и второго 13 аттенюаторов. Увеличение положительного напряжения на выходе интегратора 14 вызывает увеличение затухания аттенюатора 13 и уменьшение затухания аттенюатора 12. Порог в корреляционном обнаружителе 15 устанавливается таким образом, чтобы установившееся значение регулирования аттенюаторов 12 и 13 соответствовало равенству двух рассмотренных остатков помех.
Таким образом, в зависимости от помеховой обстановки, предлагаемый автоматический компенсатор либо компенсирует две помехи, либо, при уменьшении или исчезновении одной из помех, использует появляющуюся степень свободы системы автоматического регулирования для дополнительной компенсации остатка одной помехи.
При этом в заявляемом устройстве не наблюдается возрастание коэффициентов передачи компенсационных каналов и ухудшение шумовых характеристик, присущие известному устройству при числе помех меньшем количества компенсационных каналов.
Рассмотренный принцип работы предлагаемого автоматического компенсатора с двумя компенсационными каналами может быть распространен на устройство с большим числом компенсационных каналов.
Техническая эффективность предлагаемого устройства заключается в увеличении подавления помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности РЛС. Для автоматического компенсатора с двумя компенсационными каналами в условиях воздействия двух помех при уменьшении уровня или исчезновении одной из них выигрыш в подавлении составляет 2-3 дБ по сравнению с прототипом.
Экономическая эффективность применения предлагаемого автокомпенсатора заключается в том, что для достижения такого же улучшения соотношения сигнал/активная помеха, например, путем повышения мощности передатчика, требуются гораздо большие затраты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Устройство подавления приема помех по боковым лепесткам. "Радиоэлектроника за рубежом", вып. 25, 1984 г.
2. Многоканальный автокомпенсатор. Авт. свид. №1841060 от 31.01.1985 г., H04B 1/10 (прототип.)
3. Регуляторы на полевых транзисторах "Радио" №2, 1980 г.
4. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. М., "Сов. радио", 1970 г.