RU2074515C1

RU2074515C1 - Radio receiving with adaptive suppression of noises

Info

Publication number: RU2074515C1
Application number: RU93052303A
Authority: RU
Inventors: С.В. Богачев
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1997-02-27

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: radio receiving device with adaptive suppression of noises includes rejection unit 1 incorporating commutators I′, rejection filters I′′ selective circuit 2, radio frequency amplifier 3 with selective load, conversion and amplification path 4, mixer 5, first band-pass filter 6, first intermediate frequency amplifier 7, forming retunable band-pass filter, adjustable minimum amplitude limiter 8, second band-pass filter 9, second intermediate frequency amplifier 10, amplitude detector 11 and D.C. amplifier 12 forming indicator of presence of noise, frequency synthesizer 13, control unit 14 incorporating control panel 15 and testing module 16 and detection path 17. Radio receiving device with adaptive suppression of noises suppresses noises concentrated in spectrum without emergence of undesirable nonlinear effects, i.e. rejection unit is placed ahead of first nonlinear element of device. EFFECT: enhanced efficiency of suppression of noises concentrated in spectrum. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах радиосвязи, радиовещания и другого назначения. The invention relates to radio engineering and can be used in radio receivers of radio communications, broadcasting and other purposes.

Большая насыщенность радиоэлектронных средств, электрических приборов и устройств вызывает взаимные помехи и усложняет работу радиоприемных устройств. При этом наибольшее влияние на условия приема оказывают, в первую очередь, сосредоточенные по спектру частот помехи, создаваемые радиопередающими устройствами, поэтому целесообразно дополнить радиоприемник, устройством подавления помех, которое необходимо включать до первого нелинейного элемента, радиоприемника, чтобы предотвратить возникновение в нем нежелательных нелинейных эффектов. The high saturation of electronic equipment, electrical appliances and devices causes mutual interference and complicates the operation of radio receivers. In this case, the greatest influence on the reception conditions is exerted, first of all, by the interference concentrated on the frequency spectrum caused by radio transmitting devices, therefore it is advisable to supplement the radio receiver with an interference suppression device that must be turned on before the first nonlinear element, the radio receiver, to prevent unwanted nonlinear effects from occurring in it .

Уже известны устройства подавления помехи, содержащие генератор с фазовой автоподстройкой частоты, два смесителя, коммутатор, режекторный фильтр, элемент задержки [1] на вход которого поступает аддитивная смесь полезного широкополосного сигнала и узкополосной помехи. В этом случае генератор осуществляет захват помехи и слежение за ней с точностью до фазы. Частота узкополосной помехи на выходе первого смесителя совпадает с частотой сигнала генератора. Частота настройки режекторного фильтра выбирается равной частоте узкополосной помехи, поэтому эта помеха подавляется режекторным фильтром. Interference suppression devices are already known, which contain a phase-locked loop oscillator, two mixers, a switch, a notch filter, a delay element [1] whose input receives an additive mixture of a useful broadband signal and narrow-band interference. In this case, the generator captures interference and monitors it with an accuracy of phase. The frequency of the narrow-band interference at the output of the first mixer coincides with the frequency of the signal of the generator. The notch filter tuning frequency is chosen to be equal to the frequency of the narrow-band interference, therefore, this interference is suppressed by the notch filter.

Устройство может использоваться для подавления только одной узкополосной помехи при приеме обязательно широкополосного сигнала, когда уровень узкополосной помехи выше уровня сигнала. Устройство не способно предотвратить нелинейные эффекты, т.к. режекторный фильтр включен после смесителя, а в смесителе возникают нелинейные эффекты, создаваемые узкополосной помехой. The device can be used to suppress only one narrowband interference when a necessarily wideband signal is received when the level of narrowband interference is higher than the signal level. The device is not able to prevent non-linear effects, as a notch filter is included after the mixer, and non-linear effects produced by narrow-band interference occur in the mixer.

Известно устройство подавления узкополосных помех, содержащее n блоков режекции, включенных последовательно, каждый из которых перестраивается по частоте [2] При поступлении на вход устройства аддитивной смеси, состоящей из n узкополосных помех и широкополосного сигнала, причем уровень помехи выше уровня принимаемого сигнала, осуществляется настройка блоков режекции на подавление узкополосных помех. Поскольку режекторные фильтры в этой устройстве включены до первого нелинейного элемента, то нелинейные эффекты не создаются, кроме того, устройство способно подавить множество помех. Устройство может использоваться только при приеме широкополосного сигнала и для каждого режекторного фильтра требуется отдельная достаточно сложная система настройки. A device for suppressing narrowband interference, containing n rejection blocks connected in series, each of which is tunable in frequency [2] When an additive mixture is received at the input of the device, consisting of n narrowband interference and a broadband signal, and the interference level is higher than the level of the received signal, the setting rejection blocks to suppress narrowband interference. Since the notch filters in this device are turned on before the first non-linear element, non-linear effects are not created, in addition, the device is able to suppress a lot of interference. The device can only be used when receiving a broadband signal, and for each notch filter, a separate rather complicated tuning system is required.

Наиболее близким к изобретению является радиоприемное устройство с адаптивным подавлением помех, содержащее последовательно соединенные избирательную цепь, усилитель радиочастоты с избирательной нагрузкой, тракт преобразования и усиления, и тракт детектирования, вход которого является выходом радиоприемного устройства с адаптивным подавлением помехи, последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя радиочастоты с избирательной нагрузкой, и индикатор наличия помехи, а также блок режекции, при этом избирательная цепь, усилитель радиочастоты с избирательной нагрузкой и источник гетеродинного напряжения тракта преобразования и усиления выполнены синхронно перестраиваемыми по частоте [3] которое подавляет помехи при приеме узкополосного сигнала. Обнаружение сигнала помехи, его оценка и включение режекторного фильтра на подавление помехи осуществляется вручную, т. е. устройство обладает малым быстродействием в обнаружении, оценке и подавлении помехи, при этом осуществляется подавление только одной помехи в принимаемом диапазоне частот, кроме того, в режекторном фильтре для его перестройки применяются нелинейные элементы варикапы, что вызывает нелинейные эффекты под воздействием сигнала и помех. Closest to the invention is a radio receiver with adaptive interference suppression, comprising a series-connected selective circuit, a radio frequency amplifier with selective load, a conversion and amplification path, and a detection path, the input of which is the output of a radio receiver with adaptive interference suppression, serially connected tunable band-pass filter, the input of which is connected to the output of the radio frequency amplifier with selective load, and an indicator of the presence of interference, as well as a notch unit, wherein the selective circuit, the radio frequency amplifier with selective load, and the local oscillation voltage source of the conversion and amplification path are made synchronously tunable in frequency [3] which suppresses interference when receiving a narrow-band signal. The detection of an interference signal, its evaluation and the inclusion of a notch filter to suppress interference is carried out manually, i.e., the device has low speed in detecting, evaluating and suppressing interference, while only one interference is suppressed in the received frequency range, in addition, in the notch filter for its adjustment, non-linear elements of varicaps are used, which causes non-linear effects under the influence of signal and interference.

Технический результат изобретения увеличение быстродействия при одновременном увеличении числа подавляемых помех и уменьшение нелинейных эффектов. The technical result of the invention is the increase in speed while increasing the number of suppressed interference and reducing non-linear effects.

Для этого в радиоприемное устройство с адаптивным подавлением помех 5, содержащее последовательно соединенные избирательную цепь, усилитель радиочастоты с избирательной нагрузкой, тракт преобразования и усиления, и тракт детектирования, выход которого является выходом радиоприемного устройства с адаптивным подавлением помех, последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя радиочастоты с избирательной нагрузкой, и индикатор наличия помехи, а также блок режекции, при этом избирательная цепь, усилитель радиочастоты с избирательной нагрузкой и источник гетеродинного напряжения тракта преобразования и усиления выполнены синхронно перестраиваемыми по частоте, введен блок управления, блок режекции выполнен в виде N, где N 1, 2 n последовательно соединенных перестраиваемых по частоте и коммутируемых режектных фильтров и подключен к входу избирательной цепи, перестраиваемый полосовой фильтр выполнен в виде последовательно соединенных смесителя, первого полосового фильтра и первого усилителя промежуточной частоты, индикатор, наличия помехи выполнен в виде последовательно соединенных регулируемого амплитудного ограничителя по минимуму, второго полосового фильтра, второй усилителя промежуточной частоты, амплитудного детектора и усилителя постоянного тока, тракт преобразования и усиления выполнен с двойным преобразователем частоты, источник гетеродинного напряжения выполнен в виде синтезатора частот с тремя выходами сигналов разных частот, первый из которых подключен к гетеродинному входу смесителя, второй и третий подключены к гетеродинным входам первого и второго смесителей тракта преобразования и усиления с двойным преобразованием частота, при этом вход блока управления подключен к входу усилителя постоянного тока, первая выходная шина блока управления подключена к управляющему входу регулируемого амплитудного ограничителя минимуму, вторая выходная шина подключена к входу синтезатора частот, третья и четвертая выходные шины блока управления подключены к входу управления частотой и входу коммутации блока режекции соответственно, пятая выходная шина к входам перестройки по частоте избирательной цепи и усилителя частоты с избирательной нагрузкой. To do this, into a radio receiver with adaptive interference suppression 5, containing a series-connected selective circuit, a radio frequency amplifier with selective load, a conversion and amplification path, and a detection path, the output of which is the output of a radio receiver with adaptive interference suppression, a tunable band-pass filter connected in series, input which is connected to the output of the radio frequency amplifier with selective load, and an indicator of the presence of interference, as well as a notch block, while The output circuit, the radio frequency amplifier with selective load, and the heterodyne voltage source of the conversion and amplification path are synchronously tunable in frequency, a control unit is introduced, the notch unit is made in the form N, where N 1, 2 n are in series connected frequency-tunable and switched notch filters and connected to the input of the selective circuit, tunable bandpass filter is made in the form of a series-connected mixer, the first bandpass filter and the first intermediate frequency amplifier , the indicator of the presence of interference is made in the form of a series of adjustable minimum amplitude limiter, a second band-pass filter, a second intermediate frequency amplifier, an amplitude detector and a DC amplifier, the conversion and amplification path is made with a double frequency converter, the heterodyne voltage source is made in the form of a frequency synthesizer with three outputs of signals of different frequencies, the first of which is connected to the heterodyne input of the mixer, the second and third are connected to the heterodyne the frequencies of the first and second mixers of the conversion and amplification path with double conversion, while the input of the control unit is connected to the input of the DC amplifier, the first output bus of the control unit is connected to the control input of the adjustable amplitude limiter to the minimum, the second output bus is connected to the input of the frequency synthesizer, the third and the fourth output bus of the control unit is connected to the input of the frequency control and the input of the switching unit of the notch, respectively, the fifth output bus to the inputs yki on the frequency of the selective circuit and the frequency amplifier with selective load.

На чертеже представлена структурная электрическая схема радиоприемного устройства с адаптивным подавлением помехи. The drawing shows a structural electrical diagram of a radio receiving device with adaptive interference suppression.

Радиоприемное устройство с адаптивным подавлением помехи содержит блок режекции 1, избирательную цепь 2, усилитель радиочастоты 3 с избирательной нагрузкой, тракт преобразования и усиления 4, а также смеситель 5, первый полосовой фильтр 6 и первый усилитель промежуточной частоты 7, образующие перестраиваемый полосовой фильтр, регулируемый амплитудный ограничитель 8 по минимуму, второй полосовой фильтр 9, второй усилитель промежуточной частоты 10, амплитудный детектор 11 и усилитель постоянного тока 12, образующие индикатор наличия помехи, синтезатор частот 13, блок управления 14, включающий панель управления 15 и контрольный модуль 16 и тракт детектирования 17, 6 при этом блок режекции включает в себя коммутаторы 11 режекторные фильтры 1. The adaptive interference suppressing radio receiver comprises a rejection unit 1, a selective circuit 2, a radio frequency amplifier 3 with a selective load, a conversion and gain path 4, and a mixer 5, a first bandpass filter 6 and a first intermediate frequency amplifier 7, forming a tunable bandpass filter, adjustable an amplitude limiter 8 to a minimum, a second band-pass filter 9, a second intermediate frequency amplifier 10, an amplitude detector 11 and a DC amplifier 12, forming an indicator of the presence of interference, syn a frequency tesator 13, a control unit 14, including a control panel 15 and a control module 16 and a detection path 17, 6 wherein the notch unit includes switches 11 notch filters 1.

Радиоприемное устройство с адаптивным подавлением помех работает следующим образом. A radio device with adaptive noise reduction operates as follows.

Настройка радиоприемного устройства с адаптивным подавлением помех на частоту желательного сигнала осуществляется ручным способом или автоматически по заданной программе путем подачи команд с блока управления 14 на вход синтезатора частот 13 и на входы перестройки по частоте избирательной цепи 2 и усилителя радиочастоты 2 с избирательной нагрузкой. Во время настройки радиоприемного устройства не желательный сигнал изменение частот на выходах синтезатора частот 13 эквивалентно изменению частотных гетеродинного напряжения на входах первого, а при необходимости, и второго смесителей тракта преобразования и усиления 4. The radio receiver with adaptive interference suppression is tuned to the frequency of the desired signal either manually or automatically according to the specified program by sending commands from the control unit 14 to the input of the frequency synthesizer 13 and to the frequency tuning inputs of the selective circuit 2 and the radio frequency amplifier 2 with selective load. When tuning the radio receiver, an undesired signal, a change in the frequencies at the outputs of the frequency synthesizer 13 is equivalent to a change in the frequency heterodyne voltage at the inputs of the first, and, if necessary, second mixers of the conversion and amplification path 4.

По окончании настройки радиоприемного устройства на частоту желательного сигнала из блока управления 14 на вход синтезатора частот 13 поступает команда о начале автоматического сканирования гетеродинного напряжения смесителя 5 перестраиваемого полосового фильтра, в диапазоне частот равном полосе пропускания фильтров избирательной цепи 2 и усилителя радиочастоты 2 с избирательной нагрузкой и в котором находится желательный сигнал, путем подачи кодовых команд одновременно с третьего выхода блока управления 14 подаются команды на перестройку блока режекции 1 по частоте. При этом происходит сканирование всего этого диапазона частот с заданным шагом за исключением частот, входящих в полосу

, где f_o центральная частота желательного сигнала, ΔF ширина полос желательного сигнала, Δf_зад ширина полосы частот задержания блока режекции.Upon completion of tuning the radio receiver to the frequency of the desired signal from the control unit 14, the input of the frequency synthesizer 13 receives a command to start automatic scanning of the local oscillator voltage of the tunable band-pass filter mixer 5, in the frequency range equal to the passband of the filters of the selective circuit 2 and the radio frequency amplifier 2 with selective load and in which the desired signal is located, by sending code commands simultaneously from the third output of the control unit 14, commands to stop oyku unit 1 stopband frequency. In this case, a scan of this entire frequency range with a given step occurs, with the exception of the frequencies included in the band

Where f _o center frequency of the desired signal, ΔF width of the strips of the desired signal, Δf _backside bandwidth detention notch frequency block.

Рассмотрим один цикл обнаружения помехи в диапазоне частот принимаемого сигнала. Consider a single interference detection cycle in the frequency range of the received signal.

При первом периоде сканирования величина порога ограничения регулируемого амплитудного ограничителя 8 по минимуму задаваемая вручную или по сигналу первой выходной шины блока управления, максимальна. In the first period of scanning, the limit threshold value of the adjustable amplitude limiter 8 is set to a minimum manually or by the signal of the first output bus of the control unit, is maximum.

По окончании первого периода сканирования величина порога ограничения автоматически понижается на шаг, затем начинается второй период сканирования и т.д. Шаг понижения величины порога ограничения задается блоком управления 14 или же зафиксирован в самом регулируемом амплитудном ограничителе 8. At the end of the first scanning period, the limit threshold value automatically decreases by a step, then the second scanning period begins, etc. The step of lowering the limit threshold value is set by the control unit 14 or is fixed in the most adjustable amplitude limiter 8.

Если помеха отсутствует, то на выходе регулируемого амплитудного ограничителя 8 сигнал отсутствует и сканирование продолжается до тех пор, пока величина порога ограничения регулируемого амплитудного ограничителя 8 не достигнет определенной минимальной величины, которая устанавливается при разработке устройства или задается из блока управления 14. If there is no interference, then the signal is absent at the output of the adjustable amplitude limiter 8 and scanning continues until the limit threshold value of the adjustable amplitude limiter 8 reaches a certain minimum value, which is set when the device is developed or set from the control unit 14.

При достижении минимальной величины порога ограничения поступает команда на синтезатор частот 13 об остановке изменения гетеродинного напряжения на смесителе и прекращении перестройки по частоте блока режекции 1, цикл обнаружения помех завершился. When the minimum limit threshold value is reached, a command is sent to the frequency synthesizer 13 to stop the change in the local oscillator voltage at the mixer and to stop the frequency tuning of the notch unit 1, the noise detection cycle has ended.

Повторный цикл обнаружения помех в этом диапазоне может начаться по командам с блока управления 14 через определенное время, которое также задается. A second cycle of interference detection in this range can begin by commands from the control unit 14 after a certain time, which is also set.

Если присутствует помеха, превышающая по уровню одну из величин порога ограничения регулируемого амплитудного ограничителя 8, то во время сканирования при некоторой величине порога ограничения на выходе регулируемого амплитудного ограничителя 8, и следовательно, на входе БУ 14. Этот сигнал является командой на остановку сканирования частот в синтезаторе частот 13 и перестройку по частоте блока режекции 17. Командой на четвертой выходной шине блока управления 14 осуществляется включение в цепь прохождения сигнала одного из режекторных фильтров 1, входящих в блок режекции 1, который и настроен на частоту помехи. Помеха при этом подавляется и на выходе регулируемого амплитудного ограничителя 8, а следовательно, и на входе блоке управления 14 сигнал исчезает, а сканирование частот и перестройка по частоте блока режекции 1 продолжается и цикл обнаружения помех продолжается до его завершения. If there is interference exceeding in level one of the threshold values of the adjustable amplitude limiter 8, then during scanning with a certain threshold value at the output of the adjustable amplitude limiter 8, and therefore, at the input of the control unit 14. This signal is a command to stop the frequency scanning at frequency synthesizer 13 and frequency tuning of the notch block 17. The command on the fourth output bus of the control unit 14 enables the inclusion of one of the notch filters in the signal path 1, included in the notch block 1, which is tuned to the interference frequency. The interference is suppressed at the output of the adjustable amplitude limiter 8, and hence at the input of the control unit 14, the signal disappears, and the frequency scanning and frequency tuning of the notch unit 1 continues and the interference detection cycle continues until it is completed.

При перестройке радиоприемного устройства на другую частоту необходимо произвести сброс с блока управления 14, при этом блок режекции и синтезатор частот приводятся в начальное состояние. When the radio receiver is tuned to a different frequency, it is necessary to reset from the control unit 14, while the notch unit and the frequency synthesizer are initialized.

Таким образом происходит обнаружение помех, их оценка и подавление. В результате подавления сосредоточенных по спектру помех блоком режекции 1 до первого нелинейного элемента радиоприемного устройства, который находится в усилителе радиочастоты с избирательной нагрузкой, нелинейные эффекты предотвращаются и, следовательно, не влияют на качество желательного сигнала, снимаемого с выхода тракта детектирования 1. Смеситель 5 преобразует сигналы диапазона частот, в котором находится частота желательного сигнала, в сигнал постоянной промежуточной частоты. Этот сигнал выделяется первым полосовым фильтром 6 и усиливается в первом усилителе промежуточной частоты и поступает далее на регулируемый амплитудный ограничитель 8. Сигнал с выхода регулируемого амплитудного ограничителя 8 выделяется во втором полосовом фильтре 9, усиливается во втором усилителе промежуточной частоты 10, детектируется амплитудным детектором 11 и усиливается в усилителе постоянного тока 12, с выхода которого поступает на вход блока управления 4. Thus, interference detection, evaluation and suppression occurs. As a result of suppressing the interference spectrum concentrated by the notch unit 1 to the first non-linear element of the radio receiver, which is located in the radio frequency amplifier with selective load, non-linear effects are prevented and, therefore, do not affect the quality of the desired signal from the output of detection path 1. Mixer 5 converts signals of the frequency range in which the frequency of the desired signal is located in a constant intermediate frequency signal. This signal is extracted by the first bandpass filter 6 and amplified in the first intermediate frequency amplifier and then fed to the adjustable amplitude limiter 8. The signal from the output of the adjustable amplitude limiter 8 is extracted in the second bandpass filter 9, amplified in the second intermediate frequency amplifier 10, and detected by the amplitude detector 11 and amplified in a DC amplifier 12, the output of which is fed to the input of the control unit 4.

Claims

An adaptive interference suppression radio receiver comprising a series-connected selective circuit, a radio frequency amplifier with selective load, a conversion and amplification path and a detection path, the output of which is the output of an adaptive noise suppression radio receiver, a tunable band-pass filter connected in series to the amplifier output radio frequencies with selective load, and an indicator of the presence of interference, as well as a notch unit, while the selective circuit b, a radio frequency amplifier with selective load and a heterodyne voltage source of the conversion and amplification path are made synchronously tunable in frequency, characterized in that a control unit is inserted into it, a notch unit is made in the form N, where N 1, 2 n, connected in series with frequency tunable and switched notch filters and connected to the input of the selective circuit, the tunable bandpass filter is made in the form of a series-connected mixer, the first bandpass filter and the first amplifier daily frequency, the indicator of the presence of interference is made in the form of series-connected adjustable amplitude limiter to a minimum, a second bandpass filter, a second intermediate frequency amplifier, an amplitude detector and a DC amplifier, the conversion and amplification path is made with double frequency conversion, the heterodyne voltage source is made in the form of a synthesizer frequencies with three outputs of signals of different frequencies, the first of which is connected to the heterodyne input of the mixer, the second and third are connected s to the heterodyne inputs of the first and second mixers of the conversion and amplification path with double frequency conversion, while the input of the control unit is connected to the output of the DC amplifier, the first output bus of the control unit is connected to the control input of the adjustable amplitude limiter to a minimum, the second output bus is connected to the input frequency synthesizer, the third and fourth output buses of the control unit are connected to the input of the frequency control and the switching input of the notch unit, respectively, the fifth output bus on the frequency tuning outputs of the selective circuit and the radio frequency amplifier with selective load.