RU2205507C1

RU2205507C1 - Noise suppressing device

Info

Publication number: RU2205507C1
Application number: RU2002110468/09A
Authority: RU
Inventors: В.И. Чугаева
Original assignee: Федеральное Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: device designed for suppressing broadband phase-keyed noise is provided with newly introduced two multipliers, adjustable rejection filter, phase demodulator, switch, commutator, and threshold comparison unit which makes it possible to eliminates influence of such factors as multiplicity of channel beams and variations in phase-keyed noise carrier frequency. EFFECT: enhanced degree of noise suppression. 1 cl, 4 dwg

Description

Устройство относится к радиотехнике и может найти применение в приемных устройствах. The device relates to radio engineering and may find application in receiving devices.

Известны устройства подавления помех, описанные в монографии "Теория обнаружения сигналов" под ред. Л. А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984, с. 294-297, а также в журнале "Радиотехника", 8, 1984, с.33-35. Known interference suppression devices described in the monograph "Theory of signal detection", ed. L.A. Bakuta. M .: Radio and communications, 1984, p. 294-297, as well as in the journal "Radio Engineering", 8, 1984, pp. 33-35.

Недостатком устройств является малая степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех. The disadvantage of the device is the low degree of suppression of broadband phase-shift interference.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в статье В.П. Ефимова "Оценка нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях", опубликованной в журнале "Электромагнитные волны и электромагнитные системы", 1, т.3, 1998, с.95, принятое за прототип, структурная схема которого приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - усилитель;
2 - вычитатель;
3 - ограничитель;
4 - полосовой фильтр.The closest in technical essence to the proposed is the device described in the article V.P. Efimova "Assessment of nonlinear conversion to noise immunity of reception in satellite networks", published in the journal "Electromagnetic waves and electromagnetic systems", 1, v.3, 1998, p.95, adopted as a prototype, the structural diagram of which is shown in figure 1, where indicated by:
1 - amplifier;
2 - subtractor;
3 - limiter;
4 - band-pass filter.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель 1 и вычитатель 2, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные ограничитель 3 и полосовой фильтр 4, выход которого соединен с вторым входом вычитателя 2, при этом входы усилителя 1 и ограничителя 3 объединены и являются входом устройства. The prototype device contains a series-connected amplifier 1 and a subtractor 2, the output of which is the output of the device, as well as a series-connected limiter 3 and a bandpass filter 4, the output of which is connected to the second input of the subtractor 2, while the inputs of the amplifier 1 and limiter 3 are combined and are the input devices.

Устройство-прототип работает следующим образом. The prototype device operates as follows.

Входная смесь, содержащая сигнал и широкополосную помеху, с входа устройства поступает через блок 1, где осуществляется ее усиление, на первый вход вычитателя 2, на второй вход которого поступает оценка широкополосной помехи, которая формируется за счет ограничения входной смеси в блоке 3 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 4. За счет вычитания в блоке 2 из входной смеси оценки широкополосной помехи на его выходе выделяется сигнал и нескомпенсированный остаток широкополосной помехи. The input mixture containing the signal and the broadband noise from the input of the device passes through block 1, where it is amplified, to the first input of the subtractor 2, the second input of which receives the estimate of the broadband interference, which is formed by restricting the input mixture in block 3 with subsequent filtering the result of the restriction in block 4. By subtracting the estimate of broadband interference from the input mixture in block 2, the signal and the uncompensated remainder of the broadband interference are extracted at its output.

Недостатком прототипа является малая степень подавления широкополосных помех. The disadvantage of the prototype is the low degree of suppression of broadband interference.

Для устранения указанного недостатка в устройство подавления помех, содержащее последовательно соединенные ограничитель, вход которого является входом устройства, и полосовой фильтр, введены последовательно соединенные первый перемножитель, перестраиваемый режекторный фильтр, второй перемножитель и коммутатор, выход которого является выходом устройства, а также фазовый демодулятор, ключ и блок сравнения с порогом, выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора и вторым управляющим входом ключа, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого режекторного фильтра. При этом выход полосового фильтра соединен с сигнальным входом фазового демодулятора, второй сигнальный выход которого соединен с вторыми опорными входами первого и второго перемножителей и с входом блока сравнения с порогом, а первый управляющий выход фазового демодулятора соединен с первым сигнальным входом ключа. Кроме того, первый сигнальный вход первого перемножителя и второй сигнальный вход коммутатора соединены с входом устройства. To eliminate this drawback, an interference suppression device containing a series-connected limiter, the input of which is the input of the device and a bandpass filter, introduces series-connected first multiplier, tunable notch filter, second multiplier and switch, the output of which is the output of the device, as well as a phase demodulator, a key and a comparison unit with a threshold, the output of which is connected to the third control input of the switch and the second control input of the key, the output of which is Inonii with a second control input of the tunable notch filter. The output of the bandpass filter is connected to the signal input of the phase demodulator, the second signal output of which is connected to the second reference inputs of the first and second multipliers and to the input of the comparison unit with a threshold, and the first control output of the phase demodulator is connected to the first signal input of the key. In addition, the first signal input of the first multiplier and the second signal input of the switch are connected to the input of the device.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где приведены следующие обозначения:
1, 3 - первый и второй перемножители;
2 - перестраиваемый режекторный фильтр;
4 - коммутатор;
5 - ограничитель;
6 - полосовой фильтр;
7 - фазовый демодулятор;
8 - блок сравнения с порогом;
9 - ключ.The structural diagram of the proposed device is shown in figure 2, which shows the following notation:
1, 3 - the first and second multipliers;
2 - tunable notch filter;
4 - switch;
5 - limiter;
6 - band-pass filter;
7 - phase demodulator;
8 is a comparison block with a threshold;
9 is the key.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи: последовательно соединенные первый перемножитель 1, перестраиваемый режекторный фильтр 2 и второй перемножитель 3, выход которого соединен с первым сигнальным входом коммутатора 4, выход которого является выходом устройства; последовательно соединенные ограничитель 5, полосовой фильтр 6 и фазовый демодулятор 7, первый управляющий выход которого соединен с первым сигнальным входом ключа 9, второй управляющий вход ключа 9 соединен с выходом блока сравнения с порогом 8 и с третьим управляющим входом коммутатора 4, второй сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным входом первого перемножителя 1, с входом ограничителя 5 и является входом устройства; кроме того, второй сигнальный выход фазового демодулятора 7 соединен с вторыми опорными входами первого 1 и второго 3 перемножителей и с входом блока сравнения с порогом 8, а выход ключа 9 соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого режекторного фильтра 2. The proposed device has the following functional relationships: sequentially connected the first multiplier 1, tunable notch filter 2 and the second multiplier 3, the output of which is connected to the first signal input of the switch 4, the output of which is the output of the device; a series-connected limiter 5, a band-pass filter 6 and a phase demodulator 7, the first control output of which is connected to the first signal input of the key 9, the second control input of the key 9 is connected to the output of the comparison unit with a threshold 8 and to the third control input of the switch 4, the second signal input of which connected to the first signal input of the first multiplier 1, with the input of the limiter 5 and is the input of the device; in addition, the second signal output of the phase demodulator 7 is connected to the second reference inputs of the first 1 and second 3 multipliers and to the input of the comparison unit with threshold 8, and the output of the key 9 is connected to the second control input of the tunable notch filter 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Входная смесь, содержащая сигнал и широкополосную фазоманипулированную помеху, с входа устройства подается на последовательно соединенные блоки 5 и 6, где за счет ограничения в блоке 5 с последующей фильтрацией результата ограничения в блоке 6 происходит подавление мощной фазоманипулированной помехой более слабого сигнала. С выхода блока 6 входная смесь, в которой подавлен сигнал, поступает на сигнальный вход блока 7, где за счет ее демодуляции на втором сигнальном выходе блока 7 выделяется псевдослучайная последовательность помехи, которая подается на вторые, опорные, входы блоков 1 и 3. В блоке 1 за счет перемножения входной смеси с псевдослучайной последовательностью помехи осуществляется свертка широкополосной фазоманицулированной помехи на ее несущую частоту, которая режектируется блоком 2. В то же время на полезный сигнал в блоке 1 накладывается манипуляция псевдослучайной последовательностью помехи, которая затем снимается в блоке 3 за счет перемножения с той же псевдослучайной последовательностью. Таким образом, на выходе блока 3 выделяется только сигнал, который подается на выход устройства через блок 4 при условии подачи на его третий управляющий вход команды "1", свидетельствующей об обнаружении широкополосной фазоманипулированной помехи. The input mixture containing the signal and the broadband phase-shifted noise from the device input is fed to blocks 5 and 6 connected in series, where due to the restriction in block 5 and the subsequent filtering of the restriction result in block 6, the weaker phase-signal is suppressed by the powerful phase-manipulated noise. From the output of block 6, the input mixture, in which the signal is suppressed, goes to the signal input of block 7, where due to its demodulation, a pseudo-random interference sequence is allocated at the second signal output of block 7, which is fed to the second, reference, inputs of blocks 1 and 3. In the block 1, by multiplying the input mixture with a pseudo-random interference sequence, the broadband phase-manipulated interference is convolved to its carrier frequency, which is rejected by block 2. At the same time, manipulation is superimposed on the useful signal in block 1 A pseudo-random interference sequence, which is then removed in block 3 due to multiplication with the same pseudo-random sequence. Thus, at the output of block 3, only the signal is allocated, which is fed to the output of the device through block 4 provided that a command “1” is sent to its third control input, indicating the detection of a broadband phase-shifted interference.

Обнаружение широкополосной фазоманипулированной помехи осуществляется в блоке 8, на вход которого со второго сигнального выхода блока 7 подается ее псевдослучайная последовательность. Одновременно команда об обнаружении помехи ("1") с выхода блока 8 подается на второй управляющий вход блока 9, отпирая его и обеспечивая прохождение через него напряжения, формируемого блоком 7 на его первом управляющем выходе. Это напряжение через открытый блок 9 подается на второй управляющий вход блока 2, обеспечивая настройку блока 2 на частоту несущей широкополосной фазоманипулированной помехи, за счет чего обеспечивается режекция несущей широкополосной фазоманипулированной помехи не только в случае совпадения ее частоты с частотой несущей сигнала, но и в случаях ее отличия. The detection of broadband phase-manipulated interference is carried out in block 8, the input of which from the second signal output of block 7 is its pseudo-random sequence. At the same time, a command to detect interference ("1") from the output of block 8 is sent to the second control input of block 9, unlocking it and ensuring the passage of voltage through it generated by block 7 at its first control output. This voltage, through open block 9, is supplied to the second control input of block 2, providing tuning of block 2 to the carrier frequency of the broadband phase-manipulated noise, which ensures that the carrier of the broadband phase-manipulated noise is cut off not only if its frequency coincides with the carrier signal frequency, but also in cases her differences.

Таким образом, за счет подачи управляющего напряжения с первого, управляющего, выхода блока 7 через блок 9 на управляющий выход блока 2, обеспечивается изменение частоты настройки блока 2 в соответствии с изменением частоты несущей широкополосной фазоманипулированной помехи в случае ее обнаружения в блоке 8. Thus, by supplying a control voltage from the first, control, output of block 7 through block 9 to the control output of block 2, a change in the tuning frequency of block 2 is provided in accordance with a change in the frequency of the carrier of the broadband phase-shifted interference if it is detected in block 8.

При отсутствии превышения порога в блоке 8 на его выходе формируется команда "0", которая запирает блок 9, запрещая прохождение напряжения на управляющий вход блока 2, при отсутствии которого блок 2 настроен на частоту несущей сигнала. Одновременно команда "0", подаваемая на третий управляющий вход блока 4, подключает через блок 4 вход устройства на его выход. В этом случае компенсация широкополосной фазоманипулированной помехи не осуществляется. In the absence of exceeding the threshold in block 8, an “0” command is generated at its output, which blocks block 9, prohibiting the passage of voltage to the control input of block 2, in the absence of which block 2 is tuned to the carrier frequency of the signal. At the same time, the command "0", applied to the third control input of block 4, connects the input of the device to its output through block 4. In this case, the compensation of the broadband phase-shifted interference is not performed.

Обнаружение фазоманипулированной помехи в блоке 8 выполняется за счет сравнения его входного напряжения с порогом. The detection of phase-manipulated interference in block 8 is performed by comparing its input voltage with a threshold.

В случае превышения порога на выходе блока 8 формируется команда "1". In case of exceeding the threshold at the output of block 8, the command "1" is generated.

Вариант структурной схемы блока 7 приведен на фиг.3, где обозначено:
71, 73 и 76 - первый, второй и третий перемножители;
72, 74 и 77 - первый, второй и третий фильтры нижних частот;
75 - перестраиваемый генератор;
78 - фазовращатель на 90^o.A variant of the structural diagram of block 7 is shown in figure 3, where it is indicated:
71, 73 and 76 - the first, second and third multipliers;
72, 74 and 77 - the first, second and third low-pass filters;
75 - tunable generator;
78 - phase shifter 90 ^o .

Блок 7 содержит последовательно соединенные первый перемножитель 71 и первый фильтр нижних частот 72, выход которого соединен с первым сигнальным входом второго перемножителя 73, являющимся сигнальным выходом блока 7; последовательно соединенные третий перемножитель 76 и третий фильтр нижних частот 77, выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго перемножителя 73, выход которого соединен с последовательно соединенными вторым фильтром нижних частот 74 и перестраиваемым генератором 75, выход которого соединен с вторым опорным входом первого перемножителя 71 непосредственно, а через фазовращатель на 90^o - с вторым опорным входом третьего перемножителя 76, первый сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным входом первого перемножителя 71, который является входом устройства; кроме того, выход второго фильтра нижних частот 74 соединен с вторым управляющим выходом блока 7.Block 7 contains a series-connected first multiplier 71 and a first low-pass filter 72, the output of which is connected to the first signal input of the second multiplier 73, which is the signal output of block 7; the third multiplier 76 and the third low-pass filter 77 connected in series, the output of which is connected to the second signal input of the second multiplier 73, the output of which is connected to the second low-pass filter 74 in series and the tunable generator 75, the output of which is directly connected to the second reference input of the first multiplier 71 and through the phase shifter 90 ^o with the second reference input of the third multiplier 76, the first signal input of which is connected to the first signal input of the first multiplier 71, which is the input of the device; in addition, the output of the second low-pass filter 74 is connected to the second control output of block 7.

Блок 7 представляет собой известный демодулятор Костаса (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. М.: Связь, 1979, с.149, рис.5.20, где приведено описание его работы. Block 7 is a well-known costas demodulator (see Dixon R.K. Broadband systems. M: Communication, 1979, p.149, Fig.5.20, for a description of its operation.

Отличие фиг.3 от упомянутого демодулятора Костаса заключается в том, что выход блока 74 подается не только на вход перестраиваемого генератора 75, но и на выход блока 7. The difference between FIG. 3 and said Costas demodulator is that the output of block 74 is supplied not only to the input of the tunable generator 75, but also to the output of block 7.

Управляющее напряжение, используемое для изменения частоты перестраиваемого генератора 75, одновременно используется для синхронного изменения частоты настройки блока 2. The control voltage used to change the frequency of the tunable generator 75 is simultaneously used to synchronously change the tuning frequency of block 2.

Блок 2 может быть выполнен так, как это представлено на фиг.4:
21 - перестраиваемый полосовой фильтр;
22 - вычитатель.Block 2 can be performed as shown in figure 4:
21 - tunable band-pass filter;
22 is a subtractor.

Блок 2 содержит последовательно соединенные перестраиваемый полосовой фильтр 21 и вычитатель 22, при этом вход блока 2 соединен с первым входом блока 22 непосредственно, а с вторым его входом - через блок 21, выход блока 22 является выходом блока 2. Block 2 contains a tunable band-pass filter 21 and a subtractor 22 connected in series, while the input of block 2 is connected directly to the first input of block 22, and through its second input through block 21, the output of block 22 is the output of block 2.

Блок 21 может быть выполнен в виде параллельного контура, в котором емкость выполнена в виде конденсатора, параллельно которому включен варикап, на который подается управляющее напряжение с второго выхода блока 7. В соответствии с этим управляющим напряжением изменяется емкость варикапа, за счет чего изменяется частота настройки блока 21 и, следовательно, блока 2. Block 21 can be made in the form of a parallel circuit in which the capacitance is made in the form of a capacitor, in parallel with which a varicap is connected, to which a control voltage is supplied from the second output of block 7. In accordance with this control voltage, the capacitance of the varicap changes, due to which the tuning frequency changes block 21 and, therefore, block 2.

Полоса пропускания блока 6 выбирается больше полосы спектра широкополосной фазоманипулированной помехи на величину, определяемую диапазоном возможного изменения частоты ее несущей. The bandwidth of block 6 is selected more than the bandwidth of the spectrum of the broadband phase-shift interference by an amount determined by the range of possible changes in the frequency of its carrier.

В прототипе наибольшая степень подавления широкополосной фазоманипулированной помехи достигается в том случае, когда ее амплитуда равна уровню ограничения ограничителя. In the prototype, the greatest degree of suppression of the broadband phase-shift interference is achieved when its amplitude is equal to the limit level of the limiter.

В случае воздействия на устройство-прототип помех с разными амплитудами степень их подавления будет снижаться по мере отличия их амплитуды от уровня ограничения ограничителя. Кроме того, в условиях многолучевости появляется паразитная амплитудная модуляция помех. В то же время амплитуды оценок помех остаются постоянными, равными уровню ограничения. Поэтому в условиях многолучевости степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех снижается. In the case of interference with different amplitudes on a prototype device, the degree of their suppression will decrease as their amplitude differs from the limiter limit level. In addition, in multipath conditions, spurious amplitude modulation of interference appears. At the same time, the amplitudes of the interference estimates remain constant, equal to the level of limitation. Therefore, in the conditions of multipath, the degree of suppression of broadband phase-shift interference is reduced.

При воздействии амплитудно-модулированных сигналов на ограничитель паразитная амплитудная модуляция переходит в паразитную фазовую модуляцию, что также снижает степень подавления широкополосных фазоманипулированных помех в прототипе. When the amplitude-modulated signals act on the limiter, spurious amplitude modulation goes into spurious phase modulation, which also reduces the degree of suppression of broadband phase-shifted interference in the prototype.

Кроме того, степень подавления помех за счет их компенсации лежит в пределах 20÷40 дБ. In addition, the degree of interference suppression due to their compensation lies in the range of 20–40 dB.

В заявляемом устройстве используется режекция широкополосной фазоманипулированной помехи с использованием выделенной псевдослучайной последовательности помехи и обеспечением изменения частоты настройки режекторного фильтра в соответствии с изменением частоты несущей помехи. За счет этого обеспечивается не только повышение степени подавления широкополосных фазоманипулированных помех до величин порядка 60-80 дБ, но и независимость ее от таких факторов, как многолучевость тракта и изменение частоты несущей. The inventive device uses rejection of a broadband phase-manipulated interference using a dedicated pseudo-random interference sequence and providing a change in the tuning frequency of the notch filter in accordance with a change in the frequency of the carrier interference. This ensures not only an increase in the degree of suppression of broadband phase-shifted interference to values of about 60-80 dB, but also its independence from such factors as multipath path and the change in carrier frequency.

Claims

An interference suppression device comprising a series-connected limiter whose input is the input of the device and a band-pass filter, characterized in that the first multiplier, a tunable notch filter, a second multiplier and a switch, the output of which is the output of the device, and a phase demodulator are introduced, a key and a comparison unit with a threshold, the output of which is connected to the third control input of the switch and the second control input of the key, the output of which is connected to the second control input of the tunable filter, while the output of the bandpass filter is connected to the signal input of the phase demodulator, the second signal output of which is connected to the second reference inputs of the first and second multipliers and to the input of the comparison unit with a threshold, and the first control output of the phase demodulator is connected to the first signal input key, in addition, the first signal input of the first multiplier and the second signal input of the switch are connected to the input of the device.