RU1840983C - Apparatus for interference suppression in systems with intrapulse modulation - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: apparatus comprises a compressing filter with an envelope selection unit at the output, a stretching filter with an additional envelope selection unit at the output and a subtractor unit, wherein outputs of the stretching and compression filters are connected to each other and inputs of the subtractor unit are connected to the outputs of the envelope selection units.

EFFECT: wider range of suppressed pulse interference.

2 dwg

Description

Предлагаемое устройство подавления помех относится к радиотехнике и предназначено для использования в приемниках радиолокационных станций, применяющих зондирующие сигналы с внутриимпульсной модуляцией (ЛЧМ и т.п.).The proposed interference suppression device relates to radio engineering and is intended for use in radar receivers using probing signals with intrapulse modulation (LFM, etc.).

Современные радиолокаторы военного назначения должны обеспечивать радиоспособность в условиях интенсивных помех, в частности, импульсных. Станции импульсных помех широко применяются (AN/ALQ-41; AN/ALQ-51; AN/ALQ-15; AN/ALQ-35).Modern military radars should provide radio capability in conditions of intense interference, in particular pulsed. Pulse jamming stations are widely used (AN / ALQ-41; AN / ALQ-51; AN / ALQ-15; AN / ALQ-35).

Станции импульсных помех могут работать в нескольких режимах. Наиболее эффективным является режим, когда длительность импульсов помехи устанавливают близкой к длительности импульсов подавляемой РЛС. Данные о длительности импульса РЛС получают при помощи радиотехнической разведки или иным путем. Если же таких данных нет, станция помех излучает очень короткие импульсы (позволяющие воздействовать на РЛС в широком диапазоне частот), или импульсы, длительность которых является средней по отношению к длительностям импульсов группы известных РЛС, примерно 1 мксек.Pulse jam stations can operate in several modes. The most effective mode is when the duration of the interference pulses is set close to the pulse duration of the suppressed radar. Radar pulse duration data is obtained using electronic intelligence or other means. If there is no such data, the jamming station emits very short pulses (allowing to act on the radar in a wide frequency range), or pulses whose duration is average with respect to the pulse durations of the group of known radars, about 1 μs.

Известны устройства, подавляющие импульсные помехи. Так устройства, описанные в книге М.В. Максимова Защита от помех Сов. радио, М., 1976 г. рис. 7.6.б, и в книге А.И. Дымовой Радиотехнические системы. М., Сов. радио, 1975 г. рис.16,8, использующие принципы череспериодного перемножения сигналов, подавляют импульсные помехи произвольной длительности, но только в случае их несинхронности, хаотичности. При этом происходит некоторое (1-2 дБ) ослабление полезного сигнала.Known devices that suppress impulse noise. So the devices described in the book of M.V. Maksimova Protection against interference Sov. Radio, M., 1976 7.6.b, and in the book of A.I. Smoke Radio Engineering Systems. M., Sov. Radio, 1975, Fig. 16.8, using the principles of periodically multiplying signals, suppresses impulse noise of arbitrary duration, but only in the case of their non-synchronism, randomness. In this case, some (1-2 dB) attenuation of the useful signal occurs.

Известны также устройства, подавляющие широкополосные импульсные помехи (короткие импульсы). Такие устройства описаны в книге М.В. Максимова «Защита от помех». М., Сов. радио, 1976 г. рис.8,3; в переводе №324 Автоматическое обнаружение целей с использованием нелинейных, последовательных и адаптивных процессов, М., 1972 (глава 4 из книги Ф.Е. Натанзона. Принципы построения радиолокационных станций); в патенте Франции №1584961 G01S-7/36.Also known devices that suppress broadband impulse noise (short pulses). Such devices are described in the book of M.V. Maksimova "Protection against interference." M., Sov. Radio, 1976 Fig. 8.3; in translation No. 324 Automatic target detection using non-linear, sequential and adaptive processes, M., 1972 (chapter 4 from the book of F.E. Natanzon. Principles of building radar stations); in French patent No. 1584961 G01S-7/36.

Можно считать, что во всех устройствах этой группы используется один принцип подавления помех, называемый ШОУ.We can assume that all devices of this group use one principle of noise suppression, called SHOW.

Ни первая, ни вторая из упомянутых групп устройств не могут подавить помехи синхронные и имеющие длительности импульсов, близкие к длительностям импульсов РЛС.Neither the first nor the second of the mentioned groups of devices can suppress synchronous interference and having pulse durations close to the radar pulse durations.

В то же время излучение подобных помех является одним из известных режимов работы станций помех.At the same time, the emission of such interference is one of the known modes of operation of interference stations.

Частично задача защиты от таких помех решается путем введения в РЛС быстрой перестройки по частоте. Однако совершенствование станций помех, повышение их быстродействия, уже в ближайшее время создает (если не создало) возможность эффективного воздействия этих помех и на РЛС с быстрой перестройкой.Partially, the task of protection against such interference is solved by introducing a quick frequency tuning into the radar. However, improving jamming stations, increasing their speed, in the near future creates (if not created) the possibility of the effective impact of these noise on radars with fast tuning.

Упомянутая помеха является одной из множества помех. Однако, учитывая уязвимость по отношению к ней известных РЛС, и то, что противник это, конечно же, понимает, можно ожидать широкого применения этой помехи в ответственные моменты.Mentioned interference is one of many obstacles. However, given the vulnerability of known radars to it, and the fact that the enemy understands this, of course, one can expect widespread use of this interference at crucial moments.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в упомянутой выше книге М.В. Максимова, рис.8,3.Of the known devices, the closest in technical essence is the device described in the aforementioned book of M.V. Maximov, Fig. 8.3.

Это устройство содержит широкополосный усилитель, ограничитель амплитуды, сжимающий фильтр (узкополосный фильтр)" блок выделения огибающей (детектор). Первые три блока образуют схему ШОУ (ШОС).This device contains a broadband amplifier, an amplitude limiter, a compression filter (narrow-band filter), an envelope extraction unit (detector). The first three blocks form an SHO (SCO) circuit.

Эффективность таких устройств тем выше, чем больше соотношение ширины спектра поступающей на ограничитель помехи к ширине спектра сигнала.The efficiency of such devices is higher, the greater is the ratio of the spectral width of the noise coming to the limiter to the spectral width of the signal.

При соотношение, близком к единице, подавления помехи нет. Другими словами, известное устройство подавляет импульсные помехи только в случае, когда длительность импульса помехи значительно меньше, чем длительность импульса сигнала. Это является существенным недостатком устройства.With a ratio close to unity, there is no interference suppression. In other words, the known device suppresses impulse noise only when the duration of the interference pulse is much less than the duration of the signal pulse. This is a significant drawback of the device.

Другим его недостатком является то, что оно обладает существенной нелинейностью (из-за ограничителя). При прохождении через такой тракт нескольких сигналов и помех возникает значительное влияние их друг на друга. Так при изменении уровня активной шумовой помехи может изменяться уровень пассивной помехи, происходить декорреляция ее, что снижает эффективность систем СДЦ, обычно входящих в состав РЛС.Another disadvantage is that it has significant non-linearity (due to the limiter). When several signals and interference pass through such a path, a significant influence arises on each other. So when the level of active noise interference changes, the level of passive interference can change, its decorrelation takes place, which reduces the efficiency of SDS systems, usually included in the radar.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. расширение диапазона подавляемых импульсных помех. Сопутствующей цепью является повышение линейности амплитудной характеристики.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages, i.e. expanding the range of suppressed impulse noise. A companion circuit is to increase the linearity of the amplitude response.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство подавления помех, содержащее сжимающий фильтр с блоком выделения огибающей на выходе, введен растягивающий фильтр с дополнительным блоком выделения огибающей на выходе и блок вычитания, причем входы растягивающего и сжимающего фильтра соединены между собой, а входы блока вычитания соединены с выходами блоков выделения огибающей.This goal is achieved by the fact that in the noise suppression device containing a compression filter with an envelope extraction unit at the output, a tensile filter is introduced with an additional envelope extraction unit at the output and a subtraction unit, the inputs of the tensile and compression filter are interconnected, and the inputs of the subtraction unit are connected with the outputs of the envelope selection blocks.

Существенность совокупности введенных признаков заключается в том, что они позволяют использовать следующие два явления:The materiality of the totality of the introduced features is that they allow you to use the following two phenomena:

Во-первых, при прохождении ЛЧМ сигнала через фильтр, с ним согласованный, и через аналогичный фильтр с обратным наклоном дисперсионной характеристики, возникает большая разница в их огибающих.Firstly, when the LFM signal passes through a filter matched with it, and through a similar filter with a reverse slope of the dispersion characteristic, a large difference arises in their envelopes.

Во вторых, огибающая ЛЧМ сигнала прямоугольна и не зависит от знака изменения частоты. При прохождении через ЛЧМ фильтры с противоположными наклонами дисперсионных характеристик обычного радиоимпульса помехи огибающие сигналов помехи на выходах этих фильтров идентичны.Secondly, the envelope of the LFM signal is rectangular and does not depend on the sign of the frequency change. When passing through the LFM filters with opposite slopes of the dispersion characteristics of a conventional radio pulse, the interference envelopes of the interference signals at the outputs of these filters are identical.

Совместное использование этих двух явлений позволило существенно повысить эффективность подавления помех в устройстве.The combined use of these two phenomena has significantly improved the efficiency of noise suppression in the device.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Figure 1 presents the functional diagram of the proposed device.

На фиг.2 представлены сигналы и помехи в устройство:Figure 2 presents the signals and interference to the device:

а - на входе,a - at the entrance

б - на выходе блока 1,b - at the output of block 1,

в - на выходе блока 5,in - at the output of block 5,

г - на выходе блока 2,g - at the output of block 2,

д - на выходе блока 6,d - at the output of block 6,

е - на выходе блока 3.e - at the output of block 3.

Предлагаемое устройство содержит соединенные между собой последовательно сжимающий фильтр 1, блок выделения огибающей 2, блок вычитания 3, а также содержит растягивающий фильтр 4, вход которого соединен со входом сжимающего фильтра 1, и второй блок выделения огибающей 5, вход которого соединен с выходом растягивающего фильтра 4, а выход - со вторым входом блока вычитания 3.The proposed device comprises a series-compressing filter 1, an envelope extraction unit 2, a subtraction unit 3, and also contains a tensile filter 4, the input of which is connected to the input of the compression filter 1, and a second envelope extraction unit 5, whose input is connected to the output of the tensile filter 4, and the output is with the second input of the subtraction block 3.

Сжимающий фильтр 1 - кварцевый дисперсионный фильтр, средняя частота 30 МГц, полоса пропускания 5 МГц, коэффициент наклона дисперсионной характеристики 2 мксек/МГц.Compression filter 1 — quartz dispersion filter, average frequency 30 MHz, bandwidth 5 MHz, slope of the dispersion characteristic 2 μs / MHz.

Растягивающий фильтр 4 отличается от сжимающего фильтра 1 только отрицательным знаком перед коэффициентом наклона дисперсионной характеристики.The tensile filter 4 differs from the compression filter 1 only in a negative sign before the slope of the dispersion characteristic.

Блок выделения огибающей 2 и 5 - амплитудные детекторы. Блок вычитания 3 - произвольного типа, в данном случае дифференциальный усилитель, вычитание с равными весами.Envelope extraction unit 2 and 5 — amplitude detectors. Subtraction block 3 is an arbitrary type, in this case a differential amplifier, subtraction with equal weights.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Полезный ЛЧМ сигнал, имеющий длительность 10 мксек, и частоту наполнения, линейно изменяющуюся от 32,5 Мгц в начале импульса до 27,5 МГц в конце, сжимается блоком 1 до длительности 0,2 мксек (фиг.2б). Огибающая этого сжатого импульса, выделенная блоком 2, показана на фиг.2г.A useful LFM signal having a duration of 10 μs, and a filling frequency that varies linearly from 32.5 MHz at the beginning of the pulse to 27.5 MHz at the end, is compressed by block 1 to a duration of 0.2 μs (Fig.2b). The envelope of this compressed pulse, selected by block 2, is shown in FIG.

При прохождении полезного ЛЧМ сигнала через блок 5 сигнал растягивается во времени до 20 мксек, скорость изменения частоты уменьшится с 0,5 МГц/мксек до 0,25 МГц/мксек, уровень упадет в 2 раза (фиг.2д). После вычитания в блоке 3 на выход поступает практически не ослабленный полезный сжатый сигнал, и слабый растянутый сигнал, который практически не будет виден на фоне шумов (фиг.2е).When a useful LFM signal passes through block 5, the signal is stretched in time to 20 μs, the rate of change of frequency decreases from 0.5 MHz / μs to 0.25 MHz / μs, the level drops by 2 times (Fig.2d). After subtraction in block 3, the output receives an almost undeturbed useful compressed signal, and a weak stretched signal, which will be practically not visible against the background of noise (Fig. 2e).

В правой части графиков фиг.2 показано прохождение через устройство импульсной помехи.On the right side of the graphs of figure 2 shows the passage through the device of impulse noise.

Поступившая на вход импульсная помеха (фиг.2а) - обычный короткий радиоимпульс без внутриимпульсной модуляции. При воздействии такого импульса помехи на дисперсионные линии задержки (блоки 1 и 4) на выходах этих блоков образуются ЛЧМ импульсы, длительности которых составляют по 10 мксек, амплитуды равны, а вот наполнение отличается тем, что на выходе блока 1 частота его изменяется от 27,5 МГц до 32,5 МГц, а на входе блока 5 наоборот, от 32,5 до 27,5 МГц.The impulse noise received at the input (Fig. 2a) is an ordinary short radio pulse without intrapulse modulation. When such an interference pulse affects the dispersion delay lines (blocks 1 and 4), LFM pulses are generated at the outputs of these blocks, the durations of which are 10 μsec each, the amplitudes are equal, but the filling is different in that at the output of block 1 its frequency changes from 27, 5 MHz to 32.5 MHz, and at the input of block 5, on the contrary, from 32.5 to 27.5 MHz.

Но огибающие этих ЛЧМ импульсов идентичны (фиг.2г и 2д). Поэтому при прохождении помехи через блок 3 она компенсируется.But the envelopes of these LFM pulses are identical (Figs. 2d and 2e). Therefore, when the interference passes through block 3, it is compensated.

Так как уровень сигнала из-за введения блоков 3, 4, 5, практически не меняется, а уровень помехи уменьшается, по нашему мнению, более чем на 20 дБ, получаем соответственно улучшение соотношение сигнал/помеха более чем на 20 дБ. В случае введения ручной или автоматической балансировки весов вычитания подавление можно увеличить, по нашему мнению, до величины порядка 40 дБ.Since the signal level due to the introduction of blocks 3, 4, 5, practically does not change, and the noise level decreases, in our opinion, by more than 20 dB, we get a corresponding improvement in the signal-to-noise ratio by more than 20 dB. In the case of the introduction of manual or automatic balancing of the subtraction weights, the suppression can be increased, in our opinion, to a value of the order of 40 dB.

При этом тракт линеен (нет ограничителя), что имеет существенное значение в ряде случаев, например, при применении систем СДЦ, при работе в режиме измерения углов и др.In this case, the path is linear (there is no limiter), which is essential in some cases, for example, when using SDS systems, when working in the angle measurement mode, etc.

Предложенное устройство, как и известное, решает задачу подавления импульсных помех. Однако введенная совокупность конструктивных признаков позволяет эффективно подавлять не только короткие (по сравнению с полезным сигналом) импульсы помехи, но и значительно более длинные, в частности, совпадающие по длительности с полезным сигналом, что расширяет область подавляемых помех и тем повышает помехоустойчивость РЛС.The proposed device, as well as the known one, solves the problem of suppressing impulse noise. However, the introduced set of design features makes it possible to effectively suppress not only short (compared to the useful signal) interference pulses, but also significantly longer ones, in particular, coinciding in duration with the useful signal, which expands the area of suppressed interference and thereby increases the radar noise immunity.

Предложенное устройство подавляет отдельно каждый импульс помехи, следовательно, подавляет как хаотические, так и синхронные импульсные помехи, в частности, взаимные помехи от работающих рядом РЛС.The proposed device separately suppresses each interference pulse, therefore, suppresses both chaotic and synchronous pulse interference, in particular, mutual interference from nearby radars.

Предложенное устройство может использоваться совместно с известными, при этом даваемые ими эффекты подавления помех просуммируются.The proposed device can be used in conjunction with the well-known, while the interference suppression effects they provide are summed up.

Предложенное устройство может использоваться и в других радиотехнических системах, например, в линиях передачи, информации, использующих (для повышения помехоустойчивости) внутриимпульсную модуляцию.The proposed device can be used in other radio engineering systems, for example, in transmission lines, information using (to increase noise immunity) intrapulse modulation.

Claims (1)

Устройство для подавления помех в системах с внутриимпульсной модуляцией, содержащее сжимающий фильтр с блоком выделения огибающей на выходе, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены растягивающий фильтр с дополнительным блоком выделения огибающей на выходе и блок вычитания, причем входы растягивающего и сжимающего фильтров соединены между собой, а входы блока вычитания соединены с выходами блоков выделения огибающей. A device for suppressing interference in systems with intrapulse modulation, comprising a compression filter with an envelope extraction unit at the output, characterized in that, in order to increase noise immunity, a tensile filter with an additional envelope isolation unit at the output and a subtraction unit are introduced into it, and the inputs of the tensile and compressive filters are interconnected, and the inputs of the subtraction unit are connected to the outputs of the envelope extraction units.

Images