Пристрій перетворення простору сигналів

Пристрій перетворення простору сигналів, що містить спрямовану антену, приймач основного каналу, всеспрямовану антену, приймач додаткового каналу, причому виходи спрямованої і всеспрямованої антен з'єднані із входами приймачів основного і додаткового каналів відповідно, який відрізняється тим, що додатково містить блок перетворення, який містить блок формування коефіцієнтів, блок формування модуля зваженої різниці, блок формування верхньої грані, блок формування нижньої грані, причому перший вхід блока перетворення є одночасно першим входом блока формування коефіцієнтів і першим входом блока формування модуля зваженої різниці, а другий вхід блока перетворення є одночасно другим входом блока формування коефіцієнтів і другим U 1 3 них функцій корисного сигналу і завади в основному і додатковому каналах і внесення відповідних змін у конструкцію пристрою, а саме, додаткового включення блока перетворення і створення, таким чином, технічної можливості здійснення обробки сигналів у просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки, забезпечити підвищення ефективності вирішення основних завдань обробки сигналів (у тому числі виявлення, розрізнення, фільтрації сигналів і оцінювання їх параметрів) у порівнянні з відомими потенційними показниками ефективності обробки сигналів у лінійному просторі сигналів, що дозволяє усунути недоліки прототипу. Суть корисної моделі в пристрої перетворення простору сигналів, що містить спрямовану антену, приймач основного каналу, всеспрямовану антену, приймач додаткового каналу, причому виходи спрямованої і всеспрямованої антен з'єднані із входами приймачів основного і додаткового каналів відповідно, досягається тим, що додатково містить блок перетворення, який містить блок формування коефіцієнтів, блок формування модуля зваженої різниці, блок формування верхньої грані, блок формування нижньої грані, причому перший вхід блока перетворення є одночасно першим входом блока формування коефіцієнтів і першим входом блока формування модуля зваженої різниці, а другий вхід блока перетворення є одночасно другим входом блока формування коефіцієнтів і другим входом блока формування модуля зваженої різниці, при цьому перший вхід блока перетворення з'єднаний з виходом приймача основного каналу, а другий вхід блока перетворення з'єднаний з виходом приймача додаткового каналу, причому перший вихід блока формування коефіцієнтів з'єднаний із третім входом блока формування модуля зваженої різниці, а другий вихід блока формування коефіцієнтів з'єднаний із четвертим входом блока формування модуля зваженої різниці, при цьому вихід блока формування модуля зваженої різниці з'єднаний із другим входом блока формування верхньої грані і другим входом блока формування нижньої грані, причому перший вхід блока формування верхньої грані і перший вхід блока формування нижньої грані з'єднані з виходом приймача додаткового каналу, при цьому вихід блока формування верхньої грані є першим виходом блока перетворення, який є одночасно першим виходом пристрою, а вихід блока формування нижньої грані є другим виходом блока перетворення, який є одночасно другим виходом пристрою. Порівняльний аналіз технічного рішення, яке заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що пристрій перетворення простору сигналів, який заявляється, відрізняється тим, що додатково містить блок перетворення, який містить блок формування коефіцієнтів, блок формування модуля зваженої різниці, блок формування верхньої грані, блок формування нижньої грані, причому перший вхід блока перетворення є одночасно першим входом блока формування коефіцієнтів і першим входом блока формування модуля зваженої різниці, а другий вхід блока пере 56926 4 творення є одночасно другим входом блока формування коефіцієнтів і другим входом блока формування модуля зваженої різниці, при цьому перший вхід блока перетворення з'єднаний з виходом приймача основного каналу, а другий вхід блока перетворення з'єднаний з виходом приймача додаткового каналу, причому перший вихід блока формування коефіцієнтів з'єднаний із третім входом блока формування модуля зваженої різниці, а другий вихід блока формування коефіцієнтів з'єднаний із четвертим входом блока формування модуля зваженої різниці, при цьому вихід блока формування модуля зваженої різниці з'єднаний із другим входом блока формування верхньої грані і другим входом блока формування нижньої грані, причому перший вхід блока формування верхньої грані і перший вхід блока формування нижньої грані з'єднані з виходом приймача додаткового каналу, при цьому вихід блока формування верхньої грані є першим виходом блока перетворення, який є одночасно першим виходом пристрою, а вихід блока формування нижньої грані є другим виходом блока перетворення, який є одночасно другим виходом пристрою. Суть запропонованого пристрою перетворення простору сигналів полягає в наступному. ~ Відомо, що результат взаємодії x(t), x( t ) сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L (,) з операціями верхньої і нижньої граней , здійснюється відповідно до співвідношень (див. Биркгоф Г. Теория решеток. М.: Наука, 1984): x(t)=s(t)n{t)={[s(t)+n(t)]+ | s(t)-n(t)|}/2; (1a) ~( t ) x =s(t)n(t)={[s(t)+n(t)]- | s(t)-n(t)|}/2, (1б) де , - операції верхньої і нижньої граней решітки L (,) відповідно: s(t)n(t)=supL{s(t),n(t)}, s(t)n(t)=infL{s(t),n(t)}. Тотожності (1а,б) визначають перетворення лінійного простору сигналів LS(+) у простір сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,):T: LS(+)£(,). Як випливає з співвідношень (1а,б), для формування результатів взаємодії сигналу s(t) і завади n(t) у просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,) необхідно мати принаймні два лінійно незалежні рівняння відносно s(t) і n(t). Тому для формування двох лінійно незалежних функцій сигналу s(t) і завади n(t), пристрій перетворення простору сигналів (див. фіг. 1) повинен містити два канали прийому сигналів - основний і додатковий, виходи яких з'єднані із двома входами блока перетворення 5, при цьому основний канал містить послідовно включені спрямовану антену 1 і приймач основного каналу 3, а додатковий канал містить послідовно включені всеспрямовану антену 2 і приймач додаткового каналу 4. З виходу спрямованої антени 1 на вхід приймача основного каналу надходить функція A(t) від корисного сигналу s(t) і завади n(t), рівна A(t)=Gs(t)+gn(t), де G, g - деякі коефіцієнти. З виходу всеспрямованої антени 2 на вхід приймача додаткового каналу надходить функція B(t) від корисного сигналу s(t) і завади n(t), рівна 5 B(t)=s(t)+n(t). На два входи блока перетворення 5 надходять посилені в К раз приймачами основного і додаткового каналів лінійно незалежні функції a(t), b(t) від корисного сигналу s(t) і завади n(t), рівні a(t)=KA(t), b(t)=KB(t) (див. фіг. 1). Із двох виходів блока перетворення 5 знімаються сигнали: ~( t ) x =s(t)n(t), x(t)=s(t)n(t); обумовлені співвідношеннями (1а,б). Корисний сигнал s(t) і завада n(t) надходять на входи антен двох каналів 1 і 2 (див. фіг. 2), таких, що, по-перше, антени 1, 2 мають загальний фазовий центр; по-друге, антени 1, 2 характеризуються діаграмами спрямованості (по напрузі) FA(), FB() відповідно, причому коефіцієнт підсилення антен з напрямку приходу сигналу s і завади n рівні: FA(s)=G; FA(n)=g; G>g, G>1; Fв()=1; комплексні амплітудно-частотні ха  рактеристики K A ( ) , K B () основного і додатко  вого каналів ідентичні: K A ( ) = K B ( ) , так що у двох каналах обробки (на вході блока перетворення 7) спостерігаються сигнали a(t), b(t) відповідно: at   K  G  st   g  nt ; ( 2a)  ( 2б)  bt   K  st   nt , (2) де G=FA(s) - коефіцієнт підсилення антени 1 з напрямку приходу сигналу s; g=FA(n) - коефіцієнт підсилення антени 1 у напрямку приходу завади n; К - коефіцієнт підсилення приймачів основного і додаткового каналу. Будемо вважати, що напрямок приходу сигналу s відомо, а напрямок приходу завади n невідомо. Вважатиме також, що завада n(t) являє собою квазібілий гаусовський шум з незалежними відліками {n(tj)}, j=0,1,2,..., що відстоять друг від друга через часовий інтервал t=|tj-tj±l|=1/(2Fn), де Fn - верхня частота спектральної щільності потужності завади n(t), а корисний сигнал s(t) через інтервал t змінюється повільно, тобто: s(t)=s(t±t). Розв'язати систему рівнянь (2) відносно s(t) і n(t) не представляється можливим у силу присутності в ній додаткового невідомого g. Для її розв'язання, на додаток до системи (2), можна використовувати ще одну систему рівнянь, на основі затриманих на інтервал t спостережень a(t), b(t), враховуючи останнє припущення про повільний, у порівнянні з t, зміною сигналу (s(t)=s(t±t)): at'  K  G  st   g  nt'; (3a)  (3б)  bt'  K  st   nt'; (3) де t'=t-t, t=1/(2Fn). Визначивши значення суми s(t)+n(t) та різниці s(t)-n(t) із системи (2), підставляючи їх у тотожності (1а,б), отримаємо шукані співвідношення, що визначають алгоритм роботи блока перетворення 5 ~ при перетворенні Т: a(t),b(t)→x(t), x( t ) ; сигналів ~ a(t),b(t) лінійного простору LS(+) у сигнали x(t), x( t ) простору сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,): 56926 6      x t   bt   q at   k  bt  / 2; ( 4a); ~  x t   bt   q at   k  bt  / 2; ( 4б);  ( 4в); T   k  G  g / 2 ( 4г );  q  2 / K  G  g;  at   at' ( 4 д),  g bt   bt'  (4) ~ де x(t)=s(t)n(t), x( t ) =s(t)n(t) - результати взаємодії сигналу і завади у вигляді верхньої і нижньої граней простору сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,) відповідно; a(t),b(t) - сигнали, що знімаються з виходу антен основного і додаткового каналів, які визначаються співвідношеннями (2а), (2б) відповідно; a(t'),b(t') - затримані на інтервал t сигнали a(t),b(t), які визначаються співвідношеннями (3а), (3б) відповідно; к, q - коефіцієнти, необхідні для визначення модуля зваженої різниці q|a(t)-kb(t)|; G=FA(s) - коефіцієнт підсилення антени основного каналу з напрямку приходу сигналу s; g=FA(n) - коефіцієнт підсилення антени основного каналу в напрямку приходу завади n; К - коефіцієнт підсилення приймачів основного й додаткового каналу; t'=t-t, t=1/(2Fn) - інтервал часової затримки; Fn - верхня частота спектральної щільності потужності завади n(t). Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 представлена структурна схема запропонованого пристрою; на фіг. 2 показані основні співвідношення між діаграмами спрямованості FA(), FB() спрямованої антени 1 і всеспрямованної антени 2 відповідно; на фіг. 3 наведена функціональна схема запропонованого пристрою. Пристрій перетворення простору сигналів конструктивно містить (див. фіг. 1, 3): спрямовану антену - 1; всеспрямовану антену - 2; приймач основного каналу - 3; приймач додаткового каналу - 4; блок перетворення - 5; блок формування коефіцієнтів - 6; блок формування модуля зваженої різниці - 7; блок формування верхньої грані - 8; блок формування нижньої грані - 9. Пристрій перетворення простору сигналів працює таким чином (див. фіг. 3). За допомогою спрямованої антени 1 і всеспрямованої антени 2 формуються лінійно незалежні функції A(t), B(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) наступного виду – в основному каналі: A(t)=Gs(t)+gn(t); у додатковому каналі: B(t)=s(t)+n(t), де G, g - коефіцієнти підсилення антени 1 основного каналу з напрямків приходу сигналу та завади відповідно. На перший і другий входи блока формування коефіцієнтів 6 з виходу приймачів 3, 4 основного і додаткового каналів відповідно надходять лінійно незалежні функції a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t), які визначаються рівняннями (2а),(2б) системі (2) відповідно. У блоці формування коефіцієнтів 6 формуються сигнали a(t'), b(t') шляхом здійснення затримки сигналів a(t), b(t) на за 7 даний інтервал t, які визначаються відповідними рівняннями (3а),(3б) системі (3). Відповідно до формули (4д), у блоці формування коефіцієнтів 6 обчислюється коефіцієнт підсилення g антени основного каналу 1 у напрямку приходу завади. Відповідно до формул (4в), (4г), блок формування коефіцієнтів 6 обчислює коефіцієнти k,q, значення яких з першого і другого виходів блока формування коефіцієнтів 6 надходять на третій і четвертий входи блока формування модуля зваженої різниці 7. На перший і другий входи блока формування модуля зваженої різниці 7 надходять лінійно незалежні функції a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) з виходу приймачів 3, 4 основного і додаткового каналів відповідно. У блоці формування модуля зваженої різниці 7 обчислюється модуль зваженої різниці q|a(t)-kb(t)| сигналів A(t) і B(t) на виході антен 1, 2 в основному і додатковому каналах. З виходу блока формування модуля зваженої різниці 7 значення модуля зваженої різниці q|a(t)-kb(t)| надходить на другий вхід блока формування верхньої грані 8 і на другий вхід блока формування нижньої грані 9. На перший вхід блока формування верхньої грані 8 і на перший вхід блока формування нижньої грані 9 з виходу приймача додаткового каналу 4 надходить сигнал b(t). Відповідно до формули (4а), блок формування верхньої грані 8 формує на першому виході обладнання перетворення простору сигналів сигнал x(t), що дорівнює значенню верхньої s(t)n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,). Відповідно до формули (4б), блок форму 56926 8 вання нижньої грані 9 формує на другому виході пристрою перетворення простору сигналів сигнал ~( t ) x , що дорівнює значенню нижньої s(t)n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L(,). Підвищення ефективності застосування пристрою перетворення простору сигналів, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом зміни алгоритму обробки лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади в основному і додатковому каналах та додаткового включення у конструкцію пристрою блока перетворення і створення, таким чином, технічної можливості здійснення обробки сигналів у просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки, за рахунок чого підвищується ефективність вирішення основних завдань обробки сигналів (у тому числі виявлення, розрізнення, фільтрації сигналів і оцінювання їх параметрів) у порівнянні з відомими потенційними показниками якості обробки сигналів у лінійному просторі сигналів. Джерела інформації: 1. Howells P.W. Intermediate frequency side-lobe canceller// US patent 3202990, 1965, p.7, fig. 1aаналог. 2. Беляев Б.Г., Соколова Э.М. Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора и устройство для его реализации // А.с. СССР № 1840239, кл. G 01 S 7/36, 1990, стр. 3, фиг. 4 - прототип. 9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 56926 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601