Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиопомехи и помехоустойчивый прием. Методы повышения помехозащищенности. Учебное пособие
.pdf
Для компенсации помехи адаптивный фильтр (см. рис. 6.9) должен
сформировать сигнал, инверсный сигналу помехи, поступающему
по каналу
В. В этом случае сигнал помехи на выходе сумматора будет
подавлен, а дисперсия остатка (т. е. полезного сигнала) будет минимальна.
А
Входной
Говорящий
сигнал
E
B
F
C
Адаптивный
фильтр
Помеха
D
Адаптивное устройство подавления помех
Эталонный
сигнал
Рис. 6.9. Подавление шума в речевых сигналах [10]
Слушающий
6.6.5. Подавление помех, принимаемых боковыми
лепестками диаграммы направленности антенны
(пример использования адаптивного компенсатора помех)
Устройство предназначено для подавления радиопомех, принимаемых боковыми лепестками антенны. Широко применяется в радиолокации для борьбы с организованными шумовыми помехами.
Обобщенная структура устройства показана на рис. 6.10. Во многом она напоминает устройства, рассмотренные в подразделах 6.6.3
и 6.6.4. Отличие состоит в том, что это радиочастотное устройство.
Поэтому сигнал помехи снимается с дополнительной
щей нуль в направлении оси диаграммы направленности основного
61
антенны, имею-
приемного канала. В остальном работа устройства во многом анало-
s
гична работе рассмотренных ранее компенсаторов.
k
k
Выходной
сигнал
системы
Источник
сигнала
Источник
помех
Входной
сигнал
Эталонный
сигнал
n
0
n
Адаптивный
1
фильтр
Сигнал ошибки
Адаптивное устройство
подавления помех
y
Рис. 6.10. Компенсатор радиопомех [10]
6.6.6. Подавление периодических помех
(пример использования адаптивных систем
линейного предсказания)
Данное техническое решение предназначено для решения одной из
двух задач:
подавления непериодических помех и выделения периодическо-
го полезного сигнала (выход 1);
подавления периодических помех и выделения непериодическо-
го сигнала (выход 2).
Его укрупненная структура представлена на рис. 6.11.
По сути рассматриваемое устройство представляет собой адаптивное устройство линейного предсказания. Как уже отмечалось (см. подраздел 0), в этом случае выходной сигнал адаптивного фильтра будет
стремиться к периодической компоненте (рис. 6.11, б, выход 1), вхо-
в состав входного сигнала всего устройства.
дящей
Соответственно если помеха не периодична, а сигнал периодичен,
то помеха будет подавляться, а сигнал выделяться.
62
Если же в качестве выходного сигнала выбрать выходной сигнал
сумматора (т. е. сигнал ошибки ε, рис. 6.11, а, выход 2), то получим
выделение непериодической компоненты входной смеси и подавление
периодической.
Периодическая
помеха
Широкополосный
сигнал
Входной сигнал
Эталонный сигнал
Широкополосный
выходной сигнал
Выход 2
z
Адаптивный
фильтр
Сигнал ошибки
Адаптивное устройство
подавления помех
а
Широкополосная
помеха
Периодический
сигнал
Входной сигнал
Эталонный сигнал
z
Адаптивный
фильтр
Сигнал ошибки
Адаптивное устройство
подавления помех
б
Рис. 6.11. Адаптивное устройство подавления периодических (а)
и непериодических (б) помех [10]
Периодический
выходной сигнал
Выход 1
63
6.6.7. Адаптивные антенные решетки
В заключение рассмотрим несколько примеров построения еще одного типа адаптивных устройств обработки, так называемых
ных антенных решеток
. При этом ограничимся лишь одним видом –
решетками, адаптация которых основана на использовании пилотсигнала [10].
Данный вид адаптивных устройств построен на основе многовходового адаптивного линейного сумматора, рассмотренного в подразделе 6.2.1. Его структура представлена на рис. 6.4. Он представляет собой антенную решетку, выходной сигнал которой формируется
в результате суммирования сигналов излучателей,
взвешенных управ-
ляемыми весовыми коэффициентами.
На эту решетку одновременно падают как минимум две электромагнитных волны. Первая обусловлена излучением источника полезного сигнала; вторая и возможно последующие – излучениями источников помех. Они имеют различающиеся пространственное положение
и спектральные характеристики.
Цель адаптации – найти значения весовых коэффициентов, при которых соотношение сигнал/помеха
мальным.
Примечание. Эта задача имеет несколько решений. Мы рассмотрим
только те, которые основаны на использовании пилот-сигнала. Наряду с ними
известны и используются алгоритмы, не требующие дополнительных источников. Например, алгоритмы Гриффитса [14], Фроста [15] и другие [10] аналогичны алгоритму с пилот-сигналом, но являются более простыми с точки
зрения практической реализации и в
теристиками.
на выходе решетки будет макси-
ряде случаев обладают лучшими харак-
Одна из основных проблем, возникающих при синтезе адаптивных
антенных решеток, заключается в том, как ввести в контур адаптации
эталонный сигнал. Ведь в данном случае он должен представлять собой электромагнитную волну, имеющую заданную ориентацию нормали к фазовому фронту (заданное направление прихода).
В простейшем случае это достигается за счет введения дополни
тельного излучателя, к которому подводится пилот-сигнал (рис. 6.12).
Этот дополнительный излучатель располагается в дальней зоне
адаптив-
-
64
антенной решетки в направлении, с которого должен приниматься
полезный сигнал. По сути, на время адаптации излучатель и имитирует этот сигнал.
Передатчик
Элементы
решетки
Выходной
сигнал
Режим P
Режим A
Устройство
адаптивной
обработки
сигнала
Пилот-сигнал
Рис. 6.12. Схема адаптации с использованием внешнего
пилот-сигнала [10]
Режим P
Режим A
k
d
k
y
k
Работа устройства осуществляется в одном из двух режимов.
В первом (коммутируемые ключи в положении
А-адаптация) ре-
шетка принимает пилот-сигнал и помехи. За счет адаптации помехи
максимально подавляются (максимально по критерию минимума рабочей функции).
Во втором режиме (ключи в положении
Р-работа) генератор пилот-
сигнала выключается, и решетка ведет прием полезного сигнала и подавление помех. При этом используются значения весовых коэффициентов, полученные в режиме
А. Адаптация в этом режиме не ведется.
Отключение генератора пилот-сигнала необходимо для того, чтобы не
мешать приему полезного сигнала.
Однако это техническое решение имеет недостатки:
прерывистость процессов адаптации (что не позволяет осу-
ществлять качественное подавление нестационарных помех) и приема
сигналов, одновременно осуществлять прием и адаптироваться данное
устройство не может;
65
изменение направления приема полезного сигнала требует меха-
P
K
нического перемещения вспомогательного излучателя, что исключает
оперативную перестройку.
От второго недостатка избавляются относительно просто – переходят от физического вспомогательного излучателя пилот-сигнала к его
модели (рис. 6.13). Требуемое направление прихода электромагнитной
волны задается путем введения соответствующих задержек (на рисунке их величины обозначены как
пилот-сигнала, поступающего на
)
i
входы линейного сумматора – антенной решетки. При этом указанные
два режима работы и обусловленные этим проблемы сохраняются.
Элементы решетки
1
Режим P
1
Режим A
k
y
k
Выходной
Пилот-сигнал
Режим P
2
2
Режим A
Режим P
K
Режим A
Устройство
адаптивной
обработки
сигнала
d
Режим A
Режим
Рис. 6.13. Схема адаптации с использованием
внутреннего пилот-сигнала [10]
k
И, наконец, третье решение (рис. 6.14), свободное от недостатков
двух первых.
66
сигнал
Элементы решетки
y
1
2
1
Устройство
адаптивной
обработки
сигнала
2
K
Пилот-сигнал
K
Вспомогательное
устройство
обработки сигналов
k
k
d
k
Выходной
сигнал
Рис. 6.14. Схема адаптации с использованием
внутреннего пилот-сигнала [10]
В нем используются две решетки. Одна непрерывно работает в режиме адаптации (режиме
А). Вторая осуществляет прием полезного
сигнала и подавление помех с использованием значения весовых коэффициентов, полученных при работе первой решетки.
67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При подготовке данного учебного пособия авторы ставили перед
собой следующую задачу: представить читателю наиболее распространенные эвристические методы подавления помех. При этом они лишь
затронули основные моменты, связанные с рассматриваемыми методами и техническими решениями, стремясь дать материал в простой
и понятной форме, позволяющей получить общее представление об
одной из наиболее
Авторы надеются, что объем приведенных сведений будет вполне
достаточен для дальнейшего самостоятельного изучения методов
и средств обеспечения помехозащищенности.
сложных областей радиотехники.
68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Киселев А. В. Радиопомехи и помехоустойчивый прием : учебное посо-
бие / А.В. Киселев, И.С. Савиных. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2019. – 88 с.
2. Защита от радиопомех / под. ред. М. В. Максимова. – Москва : Сов. ра-
дио, 1976. 496 с.
3. Справочник по радиоэлектронным системам: в 2-х томах. Т. 2 /
И. А. Болошин, В
Москва : Энергия, 1979. – 368 с.
4. Теоретические основы радиолокации : учебное пособие для вузов /
А. А. Коростелев, Н. Ф. Клюев, Ю. А. Мельник и др.; под ред. В. Е. Дулевича. –
2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Сов. радио, 1978. – 608 с.
5. Буга Н
Н. Н. Буга, А. И. Фалько, Н. И. Чистяков; под ред. Н. И. Чистякова. – Москва :
Радио и связь, 1986. – 320 с.
6. Лепин В. Н. и др. Помехозащита радиоэлектронных систем управления
летательными аппаратами и оружием : монография / В. Н. Лепин, В. Н. Анти-
. Ю. Викентьев, Е. Е. Колтышев и др.; под ред. В. Н. Лепина. – Москва :
пов, А
Радиотехника, 2017. – 416 с.
7. Теория электрической связи : учебное пособие / К. К. Васильев,
В. А. Глушков, А. В. Дормидонтов, А. Г. Нестеренко; под общ. ред. К. К. Васильева. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 452 с.
8. Справочник по радиолокации / под ред. М. И.
под общей ред. В. С. Вербы. – В 2 кн. Книга 2. – Москва : Техносфера, 2014. –
680 с.
9. Бакулев П. А. Методы и устройства селекции движущихся целей /
П. А. Бакулев, В. М. Степин. – Москва : Радио и связь, 1986. – 288 с.
10. Уиндроу Б. Адаптивная обработка сигналов / Б. Уиндроу, С. Стирнз;
пер. с англ., под
440 с.
. В. Быков, В. В. Васин и др.; под ред. Б. Х. Кривицкого. –
. Н. и др. Радиоприёмные устройства : учебник для вузов /
Сколника; пер. с англ.;
ред. В. В. Шахгильдяна. – Москва : Радио и связь, 1989. –
69
11. Джиган В. И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы /
В. И. Джиган. – Москва : Техносфера, 2013. – 528 с.
12. Sayed A. H. Adaptive filters / A. H. Sayed // NJ, Hoboken: John Wiley and
Sons, Inc. 2008.
13. Габасов Р. Методы оптимизации / Р. Габасов, Ф. М. Кириллова,
В. В. Альсевич. – Минск : Из-во «Четыре четверти», 2011. – 472 с.
14. Griffiths L. J. A simple adaptive algorithm for real-time processing in antenna arrays, in Proceedings of the IEEE, vol. 57, no. 10, pp. 1696–1704, Oct. 1969,
DOI: 10.1109/PROC.1969.7385.
15. Frost O. L. An algorithm for linearly constrained adaptive array processing,
in Proceedings of the IEEE / O. L. Frost. – Vol. 60. – no. 8. – Рp. 926–935, Aug.
1972, DOI: 10.1109/PROC.1972.8817.
16. Бакулин М. Г.
Технология MIMO: принципы и алгоритмы / М. Г. Баку-
лин, Л. А. Варукина, В. Б. Крейнделин. – Москва : Горячая линия – Телеком,
2014. – 244 с.
17. Федосов В. П. Сети связи для многопользовательских систем в усло-
виях канала с переотражениями на основе OFDM-MIMO-принципов : монография / В. П. Федосов, В. В. Воронин, С. В. Кучерявенко и др.;
под ред.
В. П. Федосова. – Ростов-на-Дону; Таганрог : Изд-во Южного федерального
университета, 2019. – 165 с.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]