Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Чтобы оценить степень подавления помех когерентным компенсатором с квадратурными преобразователями, сравним отношения эффективных мощностей полезного сигнала и помехи на выходе УПЧ устройств с компенсатором и без компенсатора. Прн этом работу устройства с компенсатором будем определять на основе соотношений (5.2.38) и (5.2.39). Если компеисатор отсутствует, то напряжения исо (1) и и„(1) полезного сигнала и помех на выходе УПЧ прием.
ника равны и„(!) = (7„соз (м.,!+ Ь,), и„ (!) = (l „ (1) соз ((го,р! + ср, (!)1, тичности фазово-частотных характеристик основного и компенсационного приемников, и,х (!) = 0 в любой момент времени и, следовательно, обеспечивается идеальная компенсация помех. Если помехи в основном и компенсационном приемниках не коррелированы (р = О), устройство компенсации практически не влияет на напряжение помех. Когда антенна А„принимает полезный сигнал (Ь ~ О), то даже при полной идентичности фззово-частотных характеристик основного и компенсационного приемников (Лф(1) = = О, сро = 0 и р = 1), происходит уменьшение интенсивности полезного сигнала и производится неполная компенсация помех.
Действительно, полагая Ь ~ О, ф„= О, Лср = О, р = 1 и Лф = 0,5п, на основе соотношений (5.2.34) — (5.2.37) находим а их эффективные мощности соответственно пропорциональны дисперсиям нх напряжений о,', = 0,50,", и о'„. Отношение о,', к о,'„обозначим символом й)б„, При наличии компенсатора эффективная мощность полезного сигнала пропорциональна среднему значению о,'— квадрата напряжения и, (!), которое, как это следует из формулы (5.2.38), равно а' (а — Ь)' а' й й па йгс = !!со (Ь' ай +а ай ) Эффективная мощность помех в устройстве с компенсатором пропорциональна дисперсии о„'х напряжения и,х (!). На основании формулы (5.2.39) находим Ьй га — Ь)й ай Сййа = Ойо Поэтому а аса й й й ') «в й й й ое Ь са Ь'рбк рсн (5.2.40) Ран Ь Рбн Расчет зависимостей д от Ь и дб„при а = 1, выполненный в соответствии с формулой (5.2.40), позволяет получить графики, показанные на рис.
5.21. Из формулы (5.2.40) и ьи рис. 5.21 вытекает, что с увеличением 1/й!б„и уменьшением Ь отноц!енией! воз- 3 растает и может достигать а =пГ нескольких десятков тыьй сяч. Возможность значи- тельного уменьшения Ь 1 связана с созданием таких г антенн А„у которых уровень боковых лепестков существенно меньше, чем интенсивность главного пер ь)1 ь)г ь)т ь пестка В ряде случаев длитель- ность тн сигнала может Рнс.
5.2! 230 ! !,!ть намного меньше продолжительности действия помехи, постоянные времени усредняющих фильтров, которые нходят в состав корреляторов Кор, и Коро (рис. 5.20), в несколько раз превышают т„. При таком условии Ь'о,', <-т о,',„и на основе соотношений (5.2.34), (5.2,36) и (5.2.37) для и, (!) и и,х (!) получим ис (!) = (!со ~1 Ь р зп! Мк+ Лй[й)1соз(о!ар!+ с«о) апк (5.2.41) ипх (!) (~ па (!) Р(Упк (!) зп! [М (!) + М~ соз [ойп " + а„ +ср,(!)[+ — "' р(l,„(!)сох[Лог(!)+Лйр) з(и[ай, г+ апк + сро (!)) Ь р(!са соз (сук + Лй[й) з!п (ойпр г + с!йо). Сйнк (5.2.42) Соотношение (5.2.42) показывает, что при малом уровне боковых лепестков у антенны Ао основного приемника, когда Ь = 0,01 — 0,001, и примерно одинаковых мощностях помех на выходах УПЧ основного и компенсационного приемников уменыпение амплитуды полезного сигнала помехами пренебрежимо мало.
Оно составляет Ь (о„!о,„)з!и !йр„+ Лф) и не превышает величины Йезначительным оказывается и уровень напряжения помех иса 1!), особенно пРи идентичных фазово-частотных харак:еристиках основного и компенс-цпонного приемников, когда Лйр (!) = йр„= О. В этих условиях при У„(!) = =У„„(г) и Ь «1 и х (!) = (! — р 3!и Лйр)Ц«н (й) соз [ойййрй + то (!)) + + Р(7пн (!) соз Лй[! ып [ой«Р! ! йуо (!)). (5.2,43) Кот а р = ! и Лй[й =- я,'2, получается полная компенсация помех. Таким образом, высокое качество подавления помех и незначительное ослабление детерминированного полезнрго сигнала в устройствах когерентной компенсации с квадратурнымн преобразователями обеспечиваются при следующих условиях: малой мощности полезного сигнала, посту- 93! пающего в компенсационный приемник, идентичных амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристиках УПЧ основного и компенсационного приемников, хорошем согласовании диаграммы направленности антенны А„компенсационного приемника с боковыми лепестками антенны 4, основного приемника и равенстве единице коэффициента взаимной корреляции помеховых сигналов, действующих на выходах УПЧ основного и компенсационного приемников.
При этом с уменьшением Ь' степень подавления помех возрастает, а количество воспроизведения полезного сигнала улучшается. Если полезный сигнал изменяется во времени случайным образом и не корреклирован с помехами, то можно получить соотношения, аналогичные (5.2.34) — (5.2.42), т. е. в отношении компенсации помех и воспроизведения полезного сигнала прийти к тем же выводам, что н при рассмотрении вопроса о действии радиопомех совместно с детерминированным полезным сигналом.
В заключение отметим, что на величину коэффициента взаимной корреляции р влияют не только параметры основного и компенсационного приемников, но и разность хода электромагнитной волны от источника помех до антенн основного и компенсационного приемников. Устройство компенсации помех с системами АРУ и ФАПЧ. Функциональная схема этого устройства представлена на рис. 5.22 1971. Она содержит основной приемник и устройство компенсации. В состав основного приемника входят антенна А„смсситель См„гетеродин Г, и усилитель промежуточной частоты УПЧ,с системой АРУ„поддержива- 4к Рис. 5.22. 232 ющей неизменным уровень напряжения яа его выходе.
Основными элементами устройства компенсации являются антенна А„, усилитель промежуточной частоты УПЧ„, система АРУ„, смеситель См„, гетеродин Г„, управитель Упр и фазовый детектор ФД. В сумматоре Х осуществляется сложение напряжений, формируемых в УПЧ, и УПЧ„.
Система АРУ„работает под действием сигнала, равного разности выходных напряжений УПЧ, и УПЧ„, обеспечивая равенство мгновенных значений помеховых сигналов на входах сумматора Х. Систему ФАПЧ образуют фазовый детектор ФД, управитель Упр, гетеродин Г„, смеситель См„и усилитель промежуточной частоты УПЧ„. Напряжение иэ„, вырабатываемоеФДизависящеелишь от разности фаз р, поступающих на него сигналов и, (г) и и„(1), подается на управитель. Последний изменяет частоту и однозначно связанную с ним фазу колебаний гетеродина ф„„, вместе с которой меняется фаза напряжения, формируемого смесителем См„и усилителем промежуточной частоты УПЧ„.
Когда фазы напряжений, поступающих на ФД, становятся одннаковымп, величина цех не изменяется во времени и пропорциональна ~р= ~Льи41, где Ла = а,р, — гэар„, о а а„, и и, „— частоты напряжений и, (1) и и„(1).Вместе с иэх постояйной будет и частота колебаний гетеродина. Благодаря этому возникает возможность снимать с УПЧ„ напряжение, противоположное по фазе сигналу и, (1). Данная возможность легко реализуется с помощью, например, инвертора, подключаемого между УПЧ„и фазовым детектором. Совместная работа систем АРУ„и ФАПЧ обеспечивает необходимые фазовые и амплитудные соотношения между помеховыми сигналами, поступающими в сумматор 2. с УПЧ, и УПЧ„. При идеальной работе этих систем и приеме антеннами А, н А„только помеховых сигналов последние на выход сумматора не проходят.
В реальных условиях полная компенсация помех не достигается, что связано с несовершенством работы систем АРУ и ФАПЧ. Расчет этих систем в соответствии с заданными требованиями можно произвести с помощью имеющихся в настоящее время учебников и учебных пособий (например, 131, 86, 1551).
Системы АРУ„и ФАПЧ, используемые в устройствах компенсации помех, должны быть весьма быстродействующими. Быстродействие системы АРУ должно быть таким, чтобы ее выходное напряжение достигало нужной величины за время, значительно меньшее, чем время корреляции для огибающей помехового сигнала, а система ФАПЧ должна успевать следить за всеми изменениями фазы помех, действующих в УПЧ,. Помимо сказанного выше, необходимо, чтобы система АРУ„не изменяла коэффициент усиления компенсационного приемника при действии на нее полезного сигнала.
Для этого постоянная времени Т,„ системы АРУ„ должна удовлетворять неравенству Т,„ ':-> т„, где т„— длительность импульса полезного сигнала. Завершая рассмотрение когерентного метода компенсации помех, при реализации которого используются квадратурные преобразователи или системы АРУ и ФАПЧ, необходимо отметить, что как и при амплитудном методе, в этом случае уменьшается чувствительность радиотехнического устройства. Зто объясняется увеличением дисперсии флуктуаций на выходе сумматора У. (рис. 5.20 и 5.22) за счет внутренних шумов компенсационного приемника. Для борьбы с этим явлением используются те же меры, что и при амплитудном методе компенсации помех. Если при использовании квадратурных компенсаторов необходимо осуществлять подавление помех, поступающих по боковым лепесткам основного приемника не с одного, а с п„(лл ) 1) направлений, то следует применять п„компенсаторов, выполненных по схеме, изображенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
