Компенсация помех в случае значительной разницы помех в разнесенных сигналах

Лекция 31. Компенсация помех в случае значительной разницы помех в разнесенных сигналах

Избыточность, имеющая место при разнесенном приеме, в наибольшей степени реализуется при пространственном (угловом) разнесении в условиях, когда составляющие внешних помех сильно коррелированны в разнесенных сигналах. При этом отличия наблюдаются только в амплитудах и относительном фазовом сдвиге помеховых составляющих, в этом случае достаточно эффективна обработка в виде объединения с определенными комплексными весовыми коэффициентами.

В то же время во многих случаях помеховая обстановка такова, что структура помеховых составляющих в разнесенных сигналах усложняется, уменьшая степень их взаимной коррелированности. Одна из причин этого заключается в том, что ширина полосы помехи, попадающая в полосу тракта обработки каналов разнесения достаточно велика. Это может привести к тому, что амплитудно-фазовые соотношения между помеховыми составляющими в разных каналах разнесения различаются в разных участках полосы частот спектра. Поэтому весовые коэффициенты, оптимальные для какой-то конкретной узкой области в спектре помехи, (и убирающие в результате объединения помеху из этой узкой области) для других областей спектра помехи оптимальными не являются. В результате этого, объединение составляющих из других областей спектра с теми же весовыми коэффициентами не приведет к компенсации помех.

Одним из характерных случаев помеховой обстановки является ситуация, когда при воздействии  внешних помех от единственного источника помеховые компоненты различаются в полосе канала разнесения лишь относительным фазовым сдвигом на различных частотах. Амплитудные же различия между помеховыми составляющими различных ветвей разнесения от частоты при этом не зависят.

Ситуация имеет место в случае, если в каналах передачи от источника помехи до разнесенных приемников не происходит искажении спектра помехового сигнала или искажения одинаковы во всех каналах передачи. При этом разница времени распространения помехового сигнала t до разных разнесенных приемников различается настолько, что это приводит к большому различию относительного фазового сдвига помеховых компонент на различных частотах спектра помехи. Это имеет место, если выполняется условие tП_П >> 1. В этом случае требуемая частотно-зависимая весовая обработка разнесенных сигналов может быть осуществлена достаточно простым путем.

Вектор комплексных коэффициентов передачи помехи будет  характеризоваться набором коэффициентов  c_i и временных задержек t_i  и имеет вид . Оптимальный по критерию минимума мощности помехи вектор ВК (ортогональный вектору ) при этом определяется, как 

, где  - некоторая общая задержка по времени при условии, что вектор , составленный из элементов  opтoгонален вектору , составленному из элементов .

Подобная обработка реализуется управляемыми линиями задержки (УЛЗ) c регулировкой времени задержки и усилителями с регулируемыми коэффициентами передачи в каждой ветви перед сложением. Основная трудность при использовании временной регулировки вместо ранее рассматриваемой фазовой - аппаратурное определение не полностью подстроенной временной задержки , либо знака напряжения, задающего направление перестройки УЛЗ. Использование автокорреляционных функций помехи в общем случае затруднительно, так как предполагает знание их вида и параметров.

Общим подходом для определения временного сдвига помеховых составляющих в разнесенных сигналах может служить метод, основанный на измерении и сравнении фазового сдвига между помеховыми компонентами на различных частотах с учетом их расположения на частотной оси. Действительно, если спектр помехового сигнала в первом канале определяется функцией , а сигнал второго канала сдвинут на величину t_ОСТ,  его спектр равен G₂(w)=k₀G₁(w)exp{-jwt_ОСТ}, где k₀ - некоторый безразмерный коэффициент. При положительной величине t_ОСТ фазовый сдвиг с ростом частоты увеличивается, при отрицательной - уменьшается. Следовательно

sign{t_ОСТ} = sign{arg[G₂(w₂)/G₁(w₂)]-arg[G₂(w₁)/G₁(w₁)]},   w₂>w₁.

Равенство справедливо для любых частот, отстоящих одна относительно другой на величину интервала, в котором выходное напряжение фазометрических блоков монотонно зависит от измеряемой разности фаз. В случае использования фазовых детекторов эта величина равна , где  - максимально возможная временная задержка между помеховыми компонентами (для  систем с пространственным разнесением не превышающая времени распространения радиоволны между двумя пространственно разнесенными антеннами).

Метод может быть использован, если имеется возможность при измерении фазового сдвига отделить результат измерения помеховых компонент от сигнальных компонент. Примером реализации метода может служить устройство измерения временного сдвига, структурная схема которого приведена на рис. 31.1.