RU2138119C1

RU2138119C1 - Noise rejection device

Info

Publication number: RU2138119C1
Application number: RU95119978A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Волошин; Ю.И. Гришкин; В.И. Чугаева
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: broad-band signal communication systems. SUBSTANCE: with combination of useful signal U_s and noise U_n, where U_n ≫ U_s, arriving at device input, AGC controls noise with the result that constant- amplitude noise is applied to reference input of synchronous phase filter shaping noise estimate across output of this filter, its signal input being supplied with voltage from subtracter output. Noise estimate is passed through second amplifier and arrives at one of subtracter inputs to reject noise in useful signal and noise combination arriving at other input of subtracter. Analyzer whose inputs are respectively connected to subtracter output and to device input functions to detect its input across which useful signal is much higher than noise. Upon arrival of useful signal and noise combination in which U_s≫ U_n, input signal of device is passed to its output. EFFECT: improved noise immunity. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. The invention relates to the field of radio engineering and may find application in communication systems with broadband signals.

Известно многоканальное устройство защиты от узкополосных помех (см. О. Ф. Бокк "Оптимальные характеристики фильтров БЗ от сосредоточенных по спектру помех", "Техника средств связи", серия ТРС, 1987, вып.4, стр,81), в котором борьба с узкополосными помехами ведется методом стирания каналов, пораженных помехами. Known multi-channel device for protection against narrow-band interference (see O. F. Bokk "Optimal characteristics of the filters BZ from concentrated on the spectrum of interference", "Technique of communications", series TRS, 1987, issue 4, p. 81), in which the struggle with narrow-band interference is conducted by erasing channels affected by interference.

Недостатком этого устройства является аппаратурная сложность, возрастающая с увеличением базы ШПС, а также невозможность его включения на выходе приемника, обусловленная необходимостью использования в нем фильтров высокого порядка в тракте прохождения сигнала. При использовании таких устройств входной тракт приемника остается незащищенным от узкополосной помехи. The disadvantage of this device is the hardware complexity, which increases with an increase in the base of the BSS, as well as the impossibility of its inclusion at the output of the receiver, due to the need to use high-order filters in it in the signal path. When using such devices, the input path of the receiver remains unprotected from narrowband interference.

Известны также автокомпенсаторы узкополосных помех, описанные в а.с. NN 438126, 1095419, 734681 СССР, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам. Narrowband jammers are also known, as described in A.S. USSR NN 438126, 1095419, 734681, the disadvantage of which is low noise immunity to narrowband interference.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по а.с. 1338078, структурная схема которого представлена на фиг. 1, где обозначено:
1 - перемножитель,
2 - генератор копии сигнала (ГКС),
3 - интегратор,
4 - ключ сброса,
5 - схема сравнения с порогом,
6 - формирователь порога,
7 - режекторный фильтр,
8 - дополнительный перемножитель,
9 - вычитающее устройство,
10 - элемент задержки,
11 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.The closest in technical essence to the proposed one is a device for AS 1338078, the block diagram of which is shown in FIG. 1, where indicated:
1 - multiplier,
2 - signal copy generator (GCS),
3 - integrator
4 - reset key,
5 is a comparison diagram with a threshold,
6 - threshold shaper,
7 - notch filter,
8 - additional multiplier,
9 - subtractive device,
10 - element delay
11 - amplifier with adjustable gain.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные вычитающее устройство 9, перемножитель 1, интегратор 3, ключ сброса 4, схему сравнения с порогом 5, второй вход которой соединен с выходом формирователя порога 6. Один выход ГКС 2 одновременно соединен с перемножителем 1 и через элемент 10 - с дополнительным перемножителем 8, выход которого через усилитель 11 соединен с другим входом вычитающего устройства 9. Другой выход ГКС соединен с одним из входов ключа сброса 4. Общая точка выхода перемножителя 1 и входа интегратора 3 через режекторный фильтр 7 соединена с одним из входов дополнительного перемножителя 8. Вход вычитающего устройства является входом всего устройства. The prototype device comprises a subtractor 9 connected in series, a multiplier 1, an integrator 3, a reset key 4, a comparison circuit with a threshold 5, the second input of which is connected to the output of the threshold shaper 6. One GCS 2 output is simultaneously connected to the multiplier 1 and through element 10 with an additional multiplier 8, the output of which through the amplifier 11 is connected to another input of the subtracting device 9. The other output of the GCS is connected to one of the inputs of the reset key 4. The common output point of the multiplier 1 and the input of the integrator 3 through the notch the filter 7 is connected to one of the inputs of the additional multiplier 8. The input of the subtractor is the input of the entire device.

Работает устройство-прототип следующим образом. The device prototype works as follows.

Входной сигнал, представляющий собой смесь полезного широкополосного сигнала и помех, поступает на вход вычитателя 9, где у него вычитается сигнал, сформированный в кольце обратной связи и поступающий с выхода усилителя 11. С выхода вычитателя 9 сигнал поступает на перемножитель 1, где перемножается с опорным сигналом, формируемым ГКС 2. Результат перемножения накапливается в интеграторе 3 и через ключ 4, управляемый ГКС 2, подается на блок сравнения 5, где сравнивается с пороговым сигналом, сформированным в формирователе 6. The input signal, which is a mixture of useful broadband signal and noise, is fed to the input of the subtractor 9, where it subtracts the signal generated in the feedback ring and received from the output of the amplifier 11. From the output of the subtractor 9, the signal goes to the multiplier 1, where it is multiplied with the reference the signal generated by the GCS 2. The result of multiplication is accumulated in the integrator 3 and through the key 4, controlled by the GCS 2, is fed to the comparison unit 5, where it is compared with a threshold signal generated in the shaper 6.

Одновременно сигнал с выхода перемножителя 1 поступает в кольцо обратной связи, содержащее режекторный фильтр 7, перемножитель 8 и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 11. В результате перемножения с копией сигнала полезный сигнал (ШПС) на выходе перемножителя 1 сворачивается в узкополосный сигнал, а узкополосные помехи превращаются в широкополосные помехи с базой Б, равной базе полезного ШПС. В режекторном фильтре 7 режектируется свернутый полезный сигнал и часть спектра помех, подпадающего в его полосу. At the same time, the signal from the output of multiplier 1 enters a feedback ring containing a notch filter 7, multiplier 8, and an amplifier with an adjustable gain 11. As a result of multiplication with a copy of the signal, the useful signal (BSS) at the output of multiplier 1 is turned into a narrow-band signal, and narrow-band interference turn into broadband interference with base B equal to the base of the useful SHPS. In the notch filter 7, the coiled useful signal and part of the interference spectrum falling into its band are rejected.

Таким образом, на выход режекторного фильтра 7 полезный сигнал не проходит. С выхода режекторного фильтра 7 помехи поступают на перемножитель 8, где путем перемножения с той же копией сигнала, задержанной в элементе задержки 10 на величину задержки τ, равную задержке помех в режекторном фильтре 7, сворачивается в узкополосные помехи, т.е. приводятся к своему первоначальному виду. С выхода перемножителя 8 помехи через усилитель 11 подаются на выход вычитателя 9. На первом входе вычитателя 9 присутствует полезный сигнал и помехи, а на втором его входе - только помехи. В вычитателе 9 обеспечивается противофазность сигналов, поступающих на его входы. В процессе настройки коэффициент усиления усилителя 11 выбирается таким, чтобы обеспечивалось равенство амплитуд сигналов на его выходе. Поскольку полезный сигнал поступает только на первый вход вычитателя 9, а помехи как на первый, так и на второй входы, то сигнал на его выход проходит без искажений, а помехи компенсируются. Thus, the output of the notch filter 7, the useful signal does not pass. From the output of the notch filter 7, the interference goes to the multiplier 8, where by multiplying with the same copy of the signal delayed in the delay element 10 by the delay value τ equal to the delay of the interference in the notch filter 7, it is folded into narrow-band interference, i.e. are brought back to their original form. From the output of the multiplier 8, the noise through the amplifier 11 is fed to the output of the subtractor 9. At the first input of the subtractor 9, there is a useful signal and noise, and at its second input, only interference. In the subtractor 9, the antiphase of the signals arriving at its inputs is ensured. In the process of tuning, the gain of the amplifier 11 is selected so as to ensure equal amplitudes of the signals at its output. Since the useful signal is supplied only to the first input of the subtractor 9, and the interference to both the first and second inputs, the signal to its output passes without distortion, and the interference is compensated.

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость к узкополосным помехам. The disadvantage of the prototype device is the low noise immunity to narrowband interference.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее элемент задержки и последовательно соединенные усилитель и вычитатель, введены второй усилитель, синхронно-фазовый фильтр (СФФ), анализатор, коммутатор и детектор АРУ. При этом входы элемента задержки, второго усилителя и одного из входов анализатора объединены и являются входом всего устройства. Выход второго усилителя соединен одновременно с соответствующим входом коммутатора, через СФФ - со входом первого усилителя и через детектор АРУ - с другим входом второго усилителя. Выход элемента задержки соединен с одним из входов вычитателя, выход которого одновременно соединен с соответствующими входами СФФ, анализатора и коммутатора. Выход анализатора соединен с одним из входов коммутатора, выход которого является выходом всего устройства. To eliminate this drawback, a second amplifier, a synchronous-phase filter (SFF), an analyzer, a switch, and an AGC detector are introduced into the device containing the delay element and the amplifier and subtractor connected in series. The inputs of the delay element, the second amplifier and one of the analyzer inputs are combined and are the input of the entire device. The output of the second amplifier is connected simultaneously with the corresponding input of the switch, through the SFF - with the input of the first amplifier and through the AGC detector - with the other input of the second amplifier. The output of the delay element is connected to one of the inputs of the subtractor, the output of which is simultaneously connected to the corresponding inputs of the SFF, analyzer, and switch. The analyzer output is connected to one of the inputs of the switch, the output of which is the output of the entire device.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено:
1 - синхронно-фазовый фильтр (СФФ);
2 - первый усилитель;
3 - вычитатель,
4 - элемент задержки;
5 - анализатор;
6 - коммутатор;
7 - второй усилитель;
8 - детектор АРУ.The structural diagram of the inventive device is shown in FIG. 2, where indicated:
1 - synchronous phase filter (SFF);
2 - the first amplifier;
3 - subtractor,
4 - delay element;
5 - analyzer;
6 - switch;
7 - second amplifier;
8 - AGC detector.

Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные элемент задержки 4, вычитатель 3, анализатор 5 и коммутатор 6, другой вход которого соединен с выходом вычитателя 3, а выход коммутатора 6 является выходом всего устройства. Выход усилителя 7 через последовательно соединенные СФФ 1, первый усилитель 2 соединен с другим входом вычитателя 3. Кроме того, выход усилителя 7 соединен с соответствующим входом коммутатора 6 и через детектор АРУ 8 - с другим входом усилителя 7. Входы элемента задержки 4, второго усилителя 7 и другой вход анализатора 5 объединены и являются входом всего устройства. Выход вычитателя 3 соединен с одним из входов СФФ 1. The inventive device contains a series-connected delay element 4, a subtractor 3, an analyzer 5 and a switch 6, the other input of which is connected to the output of the subtractor 3, and the output of the switch 6 is the output of the entire device. The output of the amplifier 7 through series-connected SFF 1, the first amplifier 2 is connected to another input of the subtractor 3. In addition, the output of the amplifier 7 is connected to the corresponding input of the switch 6 and through the AGC detector 8 to the other input of the amplifier 7. The inputs of the delay element 4, the second amplifier 7 and the other input of the analyzer 5 are combined and are the input of the entire device. The output of the subtractor 3 is connected to one of the inputs of the SFF 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

Входная смесь, содержащая полезный сигнал и помеху, подается на первый вход вычитателя 3 через элемент задержки 4, а на второй вход - через последовательно соединенные усилитель 7, охваченный АРУ (блок 8), СФФ 1 и усилитель 2. The input mixture containing the useful signal and interference is fed to the first input of the subtractor 3 through the delay element 4, and to the second input through the series-connected amplifier 7, covered by the AGC (block 8), SFF 1 and amplifier 2.

При U_п>U_с АРУ будет работать по помехе. В этом случае помеха постоянной амплитуды U_o подается на опорный вход СФФ 1, на сигнальный вход которого подается напряжение ΔU_п с выхода вычитателя 3.When U _p > U _with AGC will work by interference. In this case, the constant amplitude interference U _o is supplied to the reference input of the SFF 1, the signal input of which is supplied with voltage ΔU _p from the output of the subtractor 3.

На выходе СФФ 1 формируется оценка помехи вида:

(см. монографию В.И. Свистова "Радиолокационные системы и их обработка", Москва, "Сов.радио", 1977 г., стр. 124).At the output of SFF 1, an interference estimate of the form is formed:

(see the monograph by VI Svistov "Radar systems and their processing", Moscow, Sov.radio, 1977, p. 124).

После изменения коэффициента передачи в усилителе 2 оценка помехи поступает на второй вход вычитателя 3, где компенсирует помеху, поступающую на его первый вход. After changing the transfer coefficient in the amplifier 2, the interference estimate is fed to the second input of the subtractor 3, where it compensates for the interference received at its first input.

Сигнал подается на опорный вход СФФ 1, ослабленный в усилителе 7 за счет действия АРУ по помехе, его уровень на втором входе вычитателя 3 будет значительно меньше, чем на первом входе вычитателя 3, в результате чего сигнал проходит на выход вычитателя 3 практически без искажения, а помеха подавляется. The signal is fed to the reference input of the SFF 1, attenuated in the amplifier 7 due to the action of the AGC by interference, its level at the second input of the subtractor 3 will be much lower than at the first input of the subtractor 3, as a result of which the signal passes to the output of the subtractor 3 with almost no distortion, and interference is suppressed.

Таким образом, если на выходе усилителя 7 U_п>>U_с, то на выходе вычитателя 3 U_с>>U_п.Thus, if at the output of the amplifier 7 U _p >> U _s , then at the output of the subtractor 3 U _s >> U _p .

Если на входе устройства U_с>>U_п, то на выходе вычитателя 3 сигнал будет подавлен. Анализатор 5 выносит решение о том, где выполняется условие U_с>>U_п, и подключает с помощью коммутатора 6 выход блока 3 или вход устройства.If at the input of the device U _with >> U _p , then at the output of the subtractor 3 the signal will be suppressed. The analyzer 5 makes a decision on where the condition U _with >> U _p is satisfied, and connects the output of block 3 or the input of the device using the switch 6.

Ниже приводятся соотношения, доказывающие возможность компенсации помехи на выходе вычитателя 3, при которой обеспечивается неискаженное прохождение сигнала через вычитатель 3. Below are the ratios that prove the possibility of compensating for interference at the output of the subtractor 3, in which the undistorted signal passage through the subtractor 3 is ensured.

Пусть на вход устройства поступает помеха вида
U_п(t) = U_п•cos(ω_пt+φ_п)
и сигнал вида
U_c(t) = U_c•cos(ω_ct+φ_c),
при этом U_п>U_с.Let the input of the device receive a noise of the form
U _p (t) = U _p • cos (ω _p t + φ _p )
and a signal of the form
U _c (t) = U _c • cos (ω _c t + φ _c ),
wherein U _p > U _s .

На выходе СФФ 1 для напряжения помехи (в соответствии с монографией В.М. Свистова "Радиолокационные сигналы и их обработка", Москва, "Сов.радио", 1977 г. стр. 124) можно записать:

где U_o, ΔU_п - амплитуда напряжения помехи на первом и втором входах СФФ 1;
φ_п2 - фаза помехи на втором входе СФФ 1, отличающаяся от φ_n за счет прохождения помехи через элемент задержки 4.At the output of the SFF 1 for the interference voltage (in accordance with the monograph by V. M. Svistov “Radar signals and their processing”, Moscow, Sov.radio, 1977, p. 124), one can write:

where U _o , ΔU _p is the amplitude of the interference voltage at the first and second inputs of the SFF 1;
φ _p2 - phase interference at the second input of the SFF 1, which differs from φ _n due to the passage of interference through the delay element 4.

Выберем коэффициент передачи усилителя 2 (К) на основании соотношений

при этом ΔU_п= μU_п, где μ - коэффициент подавления помехи в устройстве, U_o - постоянный уровень напряжения на выходе усилителя 7, охваченного АРУ.Choose the gain of the amplifier 2 (K) based on the ratios

wherein ΔU _p = μU _p , where μ is the interference suppression coefficient in the device, U _o is the constant voltage level at the output of the amplifier 7 covered by the AGC.

Выражение (1) можно привести к виду:

Отсюда для К получаем

Определим напряжение сигнала ΔU_c на выходе вычитателя 3. Напряжение сигнала на опорных входах СФФ 1 запишем как U_c•ζ. ζ - коэффициент, учитывающий уменьшение амплитуды сигнала на входе СФФ 1 за счет действия АРУ, ζ ≪ 1.
Для полезного сигнала U_с2 на выходе усилителя 2 имеем:

С учетом К для U_с2 получаем

Запишем очевидное соотношение
U_c-U_c2= ΔU_c. (5)
Подставляя (4) в (5), после преобразования получим при

где

Учитывая, что α ≪ 1, ζ ≪ 1, μ ≪ 1, получим ΔU_c≈ U_c.
Из (6) видно, что на выход вычитателя 3 сигнал проходит практически без искажения, а помеха в нем подавляется.Expression (1) can be reduced to the form:

Hence for K we get

We define the signal voltage ΔU _c at the output of the subtractor 3. We write the signal voltage at the reference inputs of the SFF 1 as U _c • ζ. ζ - coefficient taking into account the decrease in the amplitude of the signal at the input of SFF 1 due to the action of the AGC, ζ ≪ 1.
For a useful signal U _c2 at the output of amplifier 2 we have:

Given K for U _c2 we get

We write the obvious relation
U _c -U _c2 = ΔU _c . (5)
Substituting (4) into (5), after the transformation, we obtain

Where

Given that α ≪ 1, ζ ≪ 1, μ ≪ 1, we obtain ΔU _c ≈ U _c .
From (6) it is seen that the signal passes almost without distortion to the output of subtractor 3, and the noise in it is suppressed.

В случае U_с>>U_п на выходе вычитателя 3 будет подавлен сигнал.In the case of U _with >> U _{p, the} signal will be suppressed at the output of subtractor 3.

Использование СФФ 1 обеспечивает возможность не только формирования оценки большего из сигналов на входе вычитателя 3, а также автоматическую регулировку амплитуды и фазы оценки. Действительно, при увеличении ΔU_n на выходе вычитателя 3 увеличивается амплитуда оценки помехи, в результате чего ΔU_n возвращается к первоначальному значению.Using SFF 1 provides the opportunity not only to form an estimate of the larger of the signals at the input of subtractor 3, but also to automatically adjust the amplitude and phase of the estimate. Indeed, with an increase in ΔU _n at the output of the subtractor 3, the amplitude of the interference estimate increases, as a result of which ΔU _n returns to its original value.

СФФ 1 может быть выполнен так, как это показано в упомянутой монографии В.М.Свистова на стр. 124, рис. 3.6. SFF 1 can be performed as shown in the aforementioned monograph by V.M.Svistov on page 124, Fig. 3.6.

Анализатор 5 может быть выполнен, например, так, как показан на фиг. 3, где обозначено:
31 - усилитель; 32 - детектор, 33 - дешифратор адреса.The analyzer 5 can be performed, for example, as shown in FIG. 3, where indicated:
31 - amplifier; 32 - detector, 33 - address decoder.

Дешифратор 33 может быть выполнен как согласованный фильтр на заданную кодограмму, соответствующую адресу абонента. The decoder 33 can be performed as a matched filter for a given codogram corresponding to the subscriber's address.

При выполнении условия U_с>>U_п блок 33 формирует команду "1", которая подается на управляющий вход коммутатора 6 и подключает к его выходу выход вычитателя 3 или вход устройства.When the condition U _c >> U _p is met, block 33 generates a “1” command, which is fed to the control input of switch 6 and connects the output of subtractor 3 or the input of the device to its output.

Коммутатор 6 может быть выполнен на микросхеме 564ПП1. The switch 6 can be performed on the chip 564PP1.

Таким образом, устройство-прототип может быть использовано для подавления помех только для приемников широкополосных сигналов, а заявляемое устройство может быть использовано для приемников как широкополосных, так и узкополосных сигналов при любых видах модуляции, т.е. имеет значительно большую область применения, чем устройство-прототип. Thus, the prototype device can be used to suppress interference only for receivers of broadband signals, and the inventive device can be used for receivers of both broadband and narrowband signals for any type of modulation, i.e. has a much larger scope than the prototype device.

Claims

An interference suppression device containing a delay element, a first amplifier with a variable transmission coefficient and a subtractor connected in series, characterized in that a second amplifier, an AGC detector for interference, a phase-synchronous filter (SFF), an analyzer for deciding which of its inputs are inserted the useful signal is much larger than the interference signal, the switch whose output is the output of the device, the inputs of the delay element, the second amplifier and one of the inputs of the analyzer are combined and are the input of the device, the output of the second about the amplifier is connected simultaneously with the input of the switch, through the SFF - with the input of the first amplifier, through the AGC detector by interference - with the other input of the second amplifier, the output of the delay element is connected to another input of the subtractor, the output of which is connected respectively to the input of the SFF, to the other input of the analyzer and another input of the switch, the control input of which is connected to the output of the analyzer.