RU177831U1 - Устройство некогерентного подавления узкополосных помех - Google Patents
Устройство некогерентного подавления узкополосных помех Download PDFInfo
- Publication number
- RU177831U1 RU177831U1 RU2016148341U RU2016148341U RU177831U1 RU 177831 U1 RU177831 U1 RU 177831U1 RU 2016148341 U RU2016148341 U RU 2016148341U RU 2016148341 U RU2016148341 U RU 2016148341U RU 177831 U1 RU177831 U1 RU 177831U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- interference
- amplitude
- useful signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в радиоприемных устройствах, работающих в условиях узкополосных помех.Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в обеспечении некогерентного подавления узкополосных помех вне зависимости от плотности вероятности амплитуды помехи и исключении подавления полезного сигнала на выходе устройства при воздействии помех малой мощности или полном отсутствии помех.Решение данной задачи достигается тем, что устройство содержит амплитудный детектор, на вход которого поступает смесь полезного сигнала и помехи, Q нелинейных элементов, блок ортогонализации и нормирования, Q перемножителей, Q согласованных с огибающей полезного сигнала фильтров, блок вычисления весовых коэффициентов и сумматор, при этом вход каждого нелинейного элемента соединен с выходом амплитудного детектора, выход каждого нелинейного элемента соединен с соответствующим входом блока ортогонализации и нормирования, соответствующий выход которого соединен с входом соответствующего согласованного фильтра, выход которого соединен с соответствующим входом блока вычисления весовых коэффициентов, а также с первым входом соответствующего перемножителя, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока вычисления весовых коэффициентов, а выход соединен с соответствующим входом общего сумматора, на выходе которого получаем полезный сигнал со значительно подавленной помехой.
Description
Устройство некогерентного подавления узкополосных помех относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в радиоприемных устройствах, работающих в условиях узкополосных помех.
Известны устройства подавления узкополосных помех, представленные в [1-3].
Основным недостатком рассмотренных устройств является то, что они не позволяют добиться максимальной эффективности подавления помех, поскольку не являются адаптивными относительно плотности распределения амплитуды помех.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности и принципу действия является устройство некогерентного подавления узкополосных помех, описанное в [2, стр. 309, рис. 5.21]. Это устройство содержит последовательно включенные амплитудный детектор и некогерентный накопитель. На выходе некогерентного накопителя получаем полезный сигнал с частично подавленной помехой.
Технический результат работы прототипа заключается в некогерентном обнаружении сигналов на фоне узкополосных помех при нелинейной обработке входной смеси полезного сигнала и помехи.
К недостаткам прототипа следует отнести:
- устройство рассчитано на работу в условиях малого отношения «сигнал/помеха», при большом отношении «сигнал/помеха» эффективность подавления сильно снижается, т.е. устройство реализует алгоритм подавления помехи, который не учитывает отсутствие на входе устройства помехи. При возникновении такой ситуации вместо помехи будет подавлен полезный сигнал;
- необходимо иметь априорную информацию о плотности распределения помехи, которая чаще всего неизвестна, или изменяется с течением времени, т.е. устройство не является адаптивным.
Таким образом, техническая задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в том, чтобы создать устройство некогерентного подавления узкополосных помех, которое является адаптивным относительно плотности распределения амплитуды помех, и эффективность которого не зависит от величины отношения «сигнал/помеха».
Технический результат достигается тем, что устройство некогерентного подавления узкополосных помех содержит (фиг. 1) амплитудный детектор, Q нелинейных элементов, блок ортогонализации и нормирования, Q перемножителей, Q согласованных фильтров, блок вычисления весовых коэффициентов и сумматор, при этом вход каждого нелинейного элемента 2, 3, 4 соединен с выходом амплитудного детектора 1, выход каждого нелинейного элемента 2, 3, 4 соединен с соответствующим входом блока ортогонализации и нормирования 5, соответствующий выход которого соединен с входом соответствующего согласованного фильтра 6, 7, 8, выход которого соединен с соответствующим входом блока вычисления весовых коэффициентов 12, а также с первым входом соответствующих перемножителей 9, 10, 11, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока вычисления весовых коэффициентов 12, а выход соединен с соответствующим входом общего сумматора 13.
Параметр Q может принимать любые положительные целые значения. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства некогерентного подавления узкополосных помех для случая Q=3.
Предлагаемое устройство выделяет огибающую входной смеси сигнала и помехи, делит полученный процесс на Q параллельных безынерционных нелинейных линейно-независимых каналов с последующей взаимной их ортогонализацией и нормированием по энергии, подвергает согласованной с огибающей полезного сигнала фильтрации в каждом ортонормированном канале, а также суммирует согласованные отклики каждого канала с определенным весом, причем вектор весовых коэффициентов суммирования является собственным вектором, соответствующим максимальному собственному значению матрицы взаимных ковариаций согласованных откликов.
Предлагаемое устройство не использует ограничение о слабом по сравнению с помехой полезном сигнале на входе и не требует предположений относительно вероятностных характеристик помехи. Единственное ограничение - наличие согласованной фильтрации. В силу известного факта - ее инвариантности относительно амплитуды, фазы и времени прихода полезного сигнала на входе - следует аналогичная инвариантность предлагаемого устройства.
Таким образом, техническим результатом работы устройства является отсутствие необходимости иметь априорную информацию о плотности распределения помехи, а также отсутствие ограничения о слабом по сравнению с помехой полезном сигнале на входе.
Амплитудный детектор 1 может быть выполнен на полупроводниковых диодах, как указано [4, стр. 123, рис. 7.1], или с применением операционных усилителей [5, стр. 109, рис. 5.10].
Остальные блоки устройства могут быть выполнены на микропроцессоре или сигнальном процессоре, у которого есть многоканальный АЦП, например, MultiClet R1 (см. руководство по эксплуатации) или TMS320F28335 (руководство по эксплуатации) с применением отдельного многоканального АЦП, например, AD7779 (руководство по эксплуатации).
Блок ортогонализации и нормирования может быть реализован, например, по методу Грамма-Шмидта [6, стр. 164].
Блок определения весовых коэффициентов реализуется путем решения классической задачи поиска собственного вектора, который соответствует максимальному собственному значению матрицы взаимных ковариаций откликов согласованных фильтров [7, стр. 82].
Работу устройства можно описать следующим образом.
Любой узкополосный процесс y(t) можно представить в виде:
где 
- комплексная огибающая процесса y(t), которая содержит огибающую A(t) и фазу ϕ(t).
Любое безынерционное нелинейное преобразование ƒ[y(t)] изменяет только огибающую A(t) процесса y(t):
где u[A(t)] - амплитудная характеристика нелинейного преобразователя по первой гармонике частоты ω0.
Представим амплитудную характеристику нелинейного преобразователя по первой гармонике обобщенным полиномом
где h={h1, h2…hQ}T - вектор столбец параметров настройки нелинейного преобразователя, v[A(t)]={v1[A(t)], v2[A(t)]…vQ[A(t)]}T - система линейно-независимых базисных функций.
Множитель вращения 
не несет информации и может не учитываться. Поскольку обработка ведется некогерентным способом множитель ejϕ(t), несущий фазовую информацию, также не учитывается.
Тогда
Заменим непрерывные функции времени совокупностью их дискретных отчетов в моменты времени ti=iΔt, тогда y(ti)=yi, A(ti)=Ai, где i∈[1…N] - целое число, количество отчетов сигнала.
Отчеты процессов на выходах базисных функций можно объединить в прямоугольной N×Q матрице D с элементами di,k=vk(Ai).
Если матрицу D с элементами di,k представить совокупностью векторов 
, то совокупность отчетов на выходе нелинейного преобразователя ƒ={ƒ{y1), ƒ(y2)…ƒ(yN)}T можно представить в виде ƒ=Dh, а энергию на его выходе, равную энергии на входе СФ
Примем, что согласованный фильтр имеет комплексную импульсную характеристику g(tj)=gj, где j∈[1…M] - целое число, количество отчетов импульсной характеристики.
В силу линейности u[A(t)] относительно параметров настройки h, отклик устройства подавления узкополосных помех z(ti)=zi можно представить суммой откликов, полученных от каждой базисной функции vk(Ai)
Обозначим совокупность отчетов на выходах согласованных фильтров прямоугольной матрицей R с элементами
Тогда совокупность отчетов Z={z1, z2…zM}T на выходе устройства подавления узкополосных помех может быть представлена в виде Z=Rh, а энергию на его выходе, т.е. на выходе СФ
Устройство должно адаптироваться к принимаемым помехам таким образом, чтобы обеспечить максимальное отношение энергии на выходе согласованного фильтра к энергии на его входе, если представить устройство простым эквивалентом вида нелинейный преобразователь плюс согласованный фильтр. Тогда энергия на входе согласованного фильтра есть энергия на выходе весовой суммы нелинейных преобразователей, амплитудные характеристики которых образуют систему ортонормированных функций. Таким образом, показатель эффективности KE настройки нелинейного преобразователя равен отношению энергии на выходе Евых и входе Eвх согласованного фильтра, которые определяются выражениями:
Оптимальными значениями параметров настройки нелинейного преобразователя будем считать такие hопт, при которых достигается максимум этого показателя.
Обозначим 
, 
, тогда показатель эффективности примет вид обобщенного отношения Релея:
Его максимизация эквивалентна поиску максимального собственного значения λmax и соответствующего ему собственного вектора hопт, которые являются решением уравнения
В частности, если базисные функции v(A) являются ортонормированными, то матрица В становится единичной, и поиск оптимальных параметров hотп сводится к решению классической проблемы собственных значений.
Для оценки эффективности устройства некогерентного подавления узкополосных помех проведено математическое моделирование его работы в условиях помех от взволнованной морской поверхности.
В таблице 1 приведены значения выигрыша μ для устройства некогерентного подавления узкополосных помех и максимально возможного выигрыша μmax (значения в таблице даны в скобках), рассчитанного по методике [8], для условий морской помехи с К-распределением плотности вероятности [9, стр. 113, формула 4.33], при разном отношении «помеха/шум» α (два варианта параметров помехи: v=0.5 и b=0.5, v=1 и b=0.5, базисные функции - степенной полином порядка m).
В таблице 2 приведена вероятность правильного обнаружения (Рпо) в зависимости от отношения «сигнал/(помеха+шум)» для асимптотически оптимального полиномиального нелинейного преобразователя порядка m (АС) в условиях заранее известного распределения помехи, для квадратичного нелинейного преобразователя (КВ) и предлагаемого устройства некогерентного подавления узкополосных помех (НФ, базисные функции - степенной полином порядка m), при разном отношении «помеха/шум» α (параметры модели помехи: v=0.5 и b=0.5).
По таблицам 1 и 2 можно сделать вывод, что эффективность предлагаемого устройства некогерентного подавления узкополосных помех отличается от максимально возможной эффективности на 2-5 дБ в зависимости от параметров помехи, а также не снижается при увеличении мощности полезного сигнала. Таким образом, устройство лишено существенных недостатков: необходимости априорного знания распределения амплитуды помехи и ограничения о малом по сравнению с помехой сигнале.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ № 2360360 С1, МПК Н04В 1/00, опубл. 27.06.2009.
2. П.А. Бакут. Теория обнаружения сигналов. М.: Радио и связь, 1984. 440 с. Стр. 300, рис. 5.12а. Стр. 309, рис. 5.21.
3. Патент РФ № 2352063 С1, МПК Н04В 1/10, опубл. 10.04.2009.
4. Радиоприемные устройства / Под ред. А.П. Жуковского. М.: Высшая школа, 1989. 342 с.
5. В.И. Щербаков, Г.И. Грездов. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник. К.: Техника, 1983. 213 с.
6. В.В. Воеводин, Ю.А. Кузнецов. Матрицы и вычисления. М.: Наука, 1984. 320 с.
7. Ф.Р. Гантмахер. Теория матриц. М.: Наука, 1966. 576 с.
8. В.Г. Валеев, А.А. Язовский. Адаптивные нелинейные преобразователи для подавления негауссовских помех // Киевский политехнический институт. Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 1987. №8. Том 30. С. 62-64.
9. K. Ward, R. Tough, S. Watts. Sea clutter: scattering, the K distribution and radar performance. Croydon: CPI Group Ltd, 2006. 452 p.
Claims (1)
- Устройство некогерентного подавления узкополосных помех, содержащее амплитудный детектор, отличающееся тем, что в устройство введены Q нелинейных элементов, блок ортогонализации и нормирования, Q перемножителей, Q согласованных фильтров, блок вычисления весовых коэффициентов и сумматор, при этом вход каждого нелинейного элемента соединен с выходом амплитудного детектора, выход каждого нелинейного элемента соединен с соответствующим входом блока ортогонализации и нормирования, соответствующий выход которого соединен с входом соответствующего согласованного фильтра, выход которого соединен с соответствующим входом блока вычисления весовых коэффициентов, а также с первым входом соответствующего перемножителя, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока вычисления весовых коэффициентов, а выход соединен с соответствующим входом общего сумматора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148341U RU177831U1 (ru) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Устройство некогерентного подавления узкополосных помех |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148341U RU177831U1 (ru) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Устройство некогерентного подавления узкополосных помех |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU177831U1 true RU177831U1 (ru) | 2018-03-14 |
Family
ID=61628779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148341U RU177831U1 (ru) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Устройство некогерентного подавления узкополосных помех |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU177831U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113904906A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 电子科技大学 | 一种频域非线性连续干扰抑制的实现方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1589403A1 (ru) * | 1988-11-09 | 1990-08-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Устройство подавлени помех |
| RU2115237C1 (ru) * | 1996-04-01 | 1998-07-10 | Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики | Устройство подавления узкополосных и импульсных помех |
| RU69687U1 (ru) * | 2007-08-16 | 2007-12-27 | Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Нелинейный компенсатор помех |
| RU2360360C1 (ru) * | 2007-09-24 | 2009-06-27 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Устройство нелинейного подавления ретранслированных помех |
-
2016
- 2016-12-08 RU RU2016148341U patent/RU177831U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1589403A1 (ru) * | 1988-11-09 | 1990-08-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Устройство подавлени помех |
| RU2115237C1 (ru) * | 1996-04-01 | 1998-07-10 | Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики | Устройство подавления узкополосных и импульсных помех |
| RU69687U1 (ru) * | 2007-08-16 | 2007-12-27 | Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Нелинейный компенсатор помех |
| RU2360360C1 (ru) * | 2007-09-24 | 2009-06-27 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Устройство нелинейного подавления ретранслированных помех |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВАЛЕЕВ В.Г. и др. Нелинейная обработка сигналов для подавления помех в приемном тракте радиоэлектронных систем, ж.Радиотехника, 2010, номер 6, с. 37-42. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113904906A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 电子科技大学 | 一种频域非线性连续干扰抑制的实现方法 |
| CN113904906B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-08-01 | 电子科技大学 | 一种频域非线性连续干扰抑制的实现方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Varshney et al. | Sidelobe reduction for matched filter range processing | |
| Roy et al. | Performance analysis of low pass FIR filters design using Kaiser, Gaussian and Tukey window function methods | |
| US9810771B1 (en) | Adaptive finite impulse response (FIR) filter and method | |
| US10211856B1 (en) | Hardware scalable channelizer utilizing a neuromorphic approach | |
| Soderstrand et al. | Suppression of multiple narrow-band interference using real-time adaptive notch filters | |
| Ren et al. | RFI mitigation for UWB radar via hyperparameter-free sparse SPICE methods | |
| CN107907854A (zh) | 脉冲噪声环境下的doa估计新方法 | |
| RU177831U1 (ru) | Устройство некогерентного подавления узкополосных помех | |
| Kravchenko et al. | Digital signal processing by atomic functions and wavelets | |
| Tufts et al. | Improved spectral resolution | |
| US5793323A (en) | Two signal monobit electronic warfare receiver | |
| RU178030U1 (ru) | Устройство подавления узкополосных помех | |
| RU177679U1 (ru) | Устройство некогерентного подавления узкополосных помех | |
| RU177832U1 (ru) | Устройство подавления узкополосных помех | |
| CN109188366A (zh) | 基于子带最大信噪比准则的宽带发射自适应波束形成方法 | |
| Han et al. | Optimal matrix filter design with controlled mean-square sidelobe level | |
| David | Detection of multiple sinusoids using a parallel ALE | |
| Huang et al. | Blind source separation used for radar anti-jamming | |
| RU199139U1 (ru) | Радиоприемное устройство импульсно-доплеровской РЛС с многоканальной весовой обработкой | |
| Babic et al. | Optimum low-order windows for discrete Fourier transform systems | |
| Stagner et al. | A comparison of algorithms for detecting synchronous digital devices using their unintended electromagnetic emissions | |
| RU2803416C1 (ru) | Способ формирования весовых коэффициентов в каналах обработки широкополосной адаптивной антенной решетки | |
| Charafeddine et al. | Wideband adaptive LMS beamforming using QMF subband decomposition for Sonar | |
| RU2797257C1 (ru) | Приемник радиоимпульсного сигнала | |
| Nakamoto et al. | Optimal Least-Squares Design of Sparse FIR Filters for Big-Data Signal Processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181209 |