Самонастраивающийся амплитудный селектор

 

САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ -АМПЛИТУДНЫЙ СЕЛЕКТОР, содержащий два пороговых элемента верхнего и нижнего уровней срабатьгоания, соединенных информационными входами с шиной входных сигналов и подключенных своими выходами к входам элемента антисовпадения , выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, и выходную шину, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности вьщеления импульсной последовательности из потоков импульсов большой плотности и повышения помехозащищенности, дополнительно введены соединенные последовательно элемент выборки и хранения, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, усилитель тока и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу делителя напряжения, выходами подключенного к пороговым входам пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатьтания, первый ключ, первый вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу фильтра нижних частот, соединенные последовательно формирователь тактового импульса , программный обнаружитель пачки , элемент И и второй ключ, и кроме того, соединенные последова-тельно формирователь запускающего импульса и третий ключ, при этом информационные входы пороговых элемен (Л тов нижнего и верхнего уровней срабатьшания, входы формирователей тактового и запускающего импульсов, вторые входы элемента выборки и хранения и второго ключа соединены между собой, а выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам программного обнаружителя пачки и элемента И, первый вход которого подклюел чен к второму входу первого ключа, второй выход программного обнаружителя пачки подключен к второму вход 00 третьего ключа, выход которого под1C ключен к второму входу элемента ИЛИ, при этом выход второго ключа подключен к выходной шине.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (}9) (} }}

4(g}) Н 03 K 5/22

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3669889/24-21 (22) 29.11.83 (46) 23.04.85. Бюл. У 15 (72) К.К. Мочалов (53) 681.374.33 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1.Авторское свидетельство СССР

}(- 580637, кл. Н 03 К 5/20, 08.10. 74, 2. Авторское свидетельство СССР

У 531271, кл. Н 03 К 5/20, 28.07.74 (прототип) . (54) (57) САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ АМПЛИТУДНЫЙ СЕЛЕКТОР, содержащий два пороговых элемента верхнего и нижнего уровней срабатывания, соединенных информационными входами с шиной входных сигналов и подключенных своими выходами к входам элемента анти-, совпадения, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, и выходную шину, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения возможности вьщеления импульсной последовательности из потоков импульсов большой плотности и повышения помехозащищенности, дополнительно введены соединенные последовательно элемент выборки и хранения, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, усилитель тока и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу делителя напряжения, выходами подключенного к пороговым входам пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, первый ключ, первый вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу фильтра нижних частот, соединенные последовательно формирователь тактового импульса, йрограммный обнаружитель пачки, элемент И и второй ключ, и кроме того, соединенные последова-. тельно формирователь запускающего импульса и третий ключ, при этом информационные входы пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, входы формирователей тактового и запускающего импульсов, вторые входы элемента выборки и хранения и второго ключа соединены между собой, а выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам программного обнаружителя пачки и элемента И, первый вход которого подключен к второму входу первого ключа, второй выход программного обнаружителя пачки подключен к второму вход> третьего ключа, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, при этом выход второго ключа подключен к выходной шине.

1i 52

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использонано при построении устройств анапиза импульсных последовательностей.

Известны устройства селекции, содержащие последовательно соединенные усилитель, мультивибратор, счетчик, токовый переключатель на двух транзисторах, туннельный диод, конденсатор, дoIIQJIHHTpJIhHbIA транзис- 10 тор и резисторы (1) .

Недостатком этих устройств является отсутствие автоматической установки окна относительно селектируемой последовательности, что делает не- 15 возможным их применение в самонастраивающихся или адаптивных селекторах, где требуется автоматический поиск и сопровождение амплитуды этой последовательности на фоне хаотичес- 20 ких импульсных помех (ХИП).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является амплитудный селектор, содержащий линейный усилитель, пороговые эле- 25 менты верхнего и нижнего уровней, элемент антисовпадения, причем выход линейного усилителя подключен к входам пороговых устройств верхнего и нижнего уровней, а один 30 вход элемента антисовпадений соединен с выходом порогового устройства нижнего уровня, и введенные в него преобразователь частоты следования импульсов в управляющий сигнал, триггер Шмитта, устройство задержки, устройство разряда, элемент ИЛИ, причем выход порогового элемента нижнего уровня через последовательно соединенные преобразователь мгно- 40 венной частоты следования импульсов в управляющий сигнал триггер Шмитта соединен с одним входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с другим входом элемента антисовпадений, другой вход элемента ИЛИ подключен к выходу порогового элемента верхнего уровня., вход преобразователя мгновенной частоты следования импульсов в управляющий сигнал подключен к выходу устройства разряда, один вход которого подключен через устройство задержки к.выходу порогового элемента нижнего уровня, а дРугой вход соединен 55 с выходом -триггера Шмитта f2) .

Недостатком известного устройства является невозможность испольэоО8." вания их в селекторах, осуществляющих поиск и сопровождение импульсных последовательностей с неизвестной заранее амплитудой. Кроме того, определение наличия помехи в тракте по частоте следования не позволяет использовать селектор для выделения импульсных последовательностей из потоков большой плотности вследствие низкой помехозащищенности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности выделения импульсной последовательности из потоков импульсов большой плотности и повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающийся амплитудный селектор, содержащий два пороговых элемента нижнего и верхнего уровней срабатывания, соединенных информационными входами с шиной входных сигналов и подключенных своими выходами к входам элемента антисовпадения, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, и выходную шину, дополнительно введены соединенные последовательно элемент выборки и хранения, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, усилитель тока и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу делителя напряжения, выходами подключенного к пороговым входам пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, первый ключ, первый вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу фильтра нижних частот, соединенные последовательно формирователь тактового импульса, программный обнаружитель пачки, элемент И и второй ключ, и кроме того, соединенные последовательно формирователь запускающего импульса и третий ключ, при этом информационные входы пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, входы формирователей тактового и запускающего импульсов, вторые входы элемента выборки и хранения и второго ключа соединены между собой, а выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам программного обнаружителя пачки и элемента И, первый вход которого подключен к второму входу первого

f152082

1О

50

3 ключа, второй выход программного ! обнаружителя пачки подключен к второму входу третьего ключа, выход которого присоединен к второму входу элемейта ИЛИ, при этом выход второго ключа подключен к выходной шине.

На фиг.1 дана структурная схема самонастраивающегося амплитудного селектора на фиг.2 — временная диаграмма работы.

Самонастраивающийся амплитудный селектор включает два пороговых элемента верхнего 1 и нижнего 2 уровней срабатывания, выполненных, например, на операционных усилителях и подключенных своими выходами к входам элемента 3 антисовпадения, выхо. дом подсоединенного с первым входом элемента ИЛИ 4, выход которого подключен через последовательно соеди- 2щ ненные элемент 5 выборки и хранения, усилитель 6 тока, фильтр 7 нижних частот к входу делителя 8 напряжения и к выходу .первого ключа 9, при этом второй вход второго 25 ключа 10 подключен к информационным входам пороговых элементов верхнего 1 и нижнего 2 уровней срабатывания, выход третьего ключа 11 соединен с вторым входом элемента ИЛИ

4, а вход формирователя 12 тактового импульса, выход которого через программный обнаружитель пачки 13 подключен к первому входу элемента И 14, подключен к входу

35 формирователя 15 запускающих импульсов, причем выход второго ключа

10 соединен с выходной шиной 16, а вход формирователя 12 тактового импульса соединен с шиной 17 входных сигналов.

Самонастраивающийся амплитудный селектор работает следующим образом.

Программный обнаружитель пачки

13 работает по логике К/L-S u построен по известной схеме. В исходном положении íà его втором выходе имеется логическая команда исходного положения, которая замыкает третий ключ 11 и обеспечивает . тем самым прохождение запускающего импульса с выхода формирователя

15 запускающего импульса через элемент ИЛИ 4 на первый вход элемента 5 выборки и хранения, второй вход которого соединен с шиной входных сигналов.

После прихода первого импульса запускается формирователь 15 запускающего импульса и элемент 5 выборки и хранения, в котором запоминается амплитудное значение этого импульса в виде напряжения и подается через замкнутый ключ 9 на вход делителя 8 напряжения. Одновременно формируется тактовый импульс в формирователе t2 тактового импульса, который выводит программный обнару житель пачки 13 из исходного положения, и команда исходного поло,жения с ключа 11 снимается.

Каждый последующий входной им- . пульс может осуществить перезапись амплитуды в элементе 5 выборки и хра/ нения только в том случае, если его амплитуда попала в створ коридора, образованного пороговыми элементами 1 и 2, которые устанавливают свои пороги симметрично относительно запомненной амплитуды предыдуще- . го импульса. Всякое попадание импульса в коридор фиксируется как появление события и ему приписывается единица. Всякий импульс, запустивший формирователь 12 тактового импульса и не попавший в створ коридора, не вызывает события и ему приписывается ноль. Нули и единицы фиксируются программным обнаружителем пачки 13.

При появлении не менее К событий попадания в створ коридора амплитуд импульсов на L смежных интервалах наблюдения программный обнаружитель пачки 13 формирует команду "Захват" и выдает ее в виде логической единицы на вход первого ключа 9 и первый вход элемента И 14.

Второй ключ 10, на второй вход которого поступают входные импульсы, замыкается и на выходную шину 16 проходят только те импульсы, которые имеют амплитуду импульса, попадающую в створ коридора, образованного порогами пороговых элементов 1 и 2. Происходит это следующим образом. Если амплитуда входного импульса вызвала срабатывание порогового элемента 2 нижнего уровня и при этом не сработал пороговый элемент 1 верхнего уровня, то на выходе элемента 3 антисовпадения появится импульс нормированной амплитуды, временное положение которого будет совпадать с временным положе1152082 нием входного импульса. Этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 4, вызовет фиксацию события "единица" в программном обнаружителе пачки

13 и через подготовленный к пропусканию командой "Захват" элемент И 14 замкнет на время своей длительности второй ключ 10. Входной импульс, совпадающий с ним по времени (амплитуда которого прошла в статор ворот), пройдет на выходную шину 16 неизмененной амплитуды.

Одновременно команда "Захват" размыкает первый ключ 9, находившийся до этого в замкнутом состоянии и подключает к выходу усилителя тока б фильтр 7 нижних частот. В результате чего на делитель 8 напряжения будет подаваться запомненное напряжение, пропорциональное не амплитуде одного предыдущего импульса, а усредненное значение амплитуд (фильтрованное) нескольких последующих импульсов.

Если же после выхода программного обнаружителя пачки 13 иэ исходного состояния, а также если он находится в состоянии захвата, подряд на S смежных интервалах не зафиксировано ни одного попадания в створ коридора, то программный обнаружитель пачки 13 переходит в исходное состояние и своими командами замыкает первый ключ 9 и размыкает второй ключ 10, а также выдает разрешение на запоминание очередного импульса элементом 5 выборки и хранения, замыкая третнй ключ 11.

На диаграмме 18 (фиг.2) изображен входной поток импульсных последовательностей at, Ь, с который в общем случае может иметь любую плотность неперекрывающихся во времени импульсов и .любую частоту следования. Последовательности ц и b промодулированы по амплитуде случайным или детерменированным образом. Последовательность с не изменяет совсем амплитуды импульсов или изменения ее происходят значительно медленнее, чем последовательностей.а и Ь Предлагаемый самонастраивающийся амплитудный селектор с течением времени захватывает последовательность, амплитуда огибающей которой удовлетворяет условию где U(t) — текущее значение амплитуды импульсов, 0,(t)+ U,иi х. °

2 где U1, U< — величины порогов нижнего и верхнего уровней срабатывагия двухпорогового дискриминатора (элементы 1 и 2).

Процесс захвата иллюстрируется

15 следующими диаграммами.

На диаграмме 19 изображена нормированная входная последовательность импульсов на выходе формирователя 12 тактового импульса, кото20 рая необходима программному обнаружителю пачки 13 в качестве опорной.

На диаграмме 20 изображена последовательность импульсов, проходящих на вход элемента 5 выборки и хранения. Крестиками обозначены моменты времени, соответствующие импульсам, не попадающим в створ ворот пороговых элементов 1 и 2, 3Q . цифрами 1-5 обозначены первые пять . смежных реализаций, на которых произошло три перезаписи амплитуды в элементе 5 выборки и хранения.

На диаграмме 21 изображена команда "Захват" последовательности.

Интервал времени С -t .На диаграмме

22 изображены моменты формирования команды исходного положения импульсной последовательности t0-tt, 4р 4 t tg tg > t !о ° Ha диаграмме

23 изображена последовательность импульсов, прошедшая названный селектор.

Действия селектора по моментам времени описываются следующим образом:

t р — включение, tt — запись импульса последовательности Ъ; t — сброс и переход в исходное положение, t — запись импульса последовательности Ь, t — сброс и переход в исходное положейие, t — запись импульса последовательности g t — наличие трех перезаписей на пяТи смежных позициях и переход в состояние захвата; t< — отсутствие трех перезаписей подряд, всеобщий сброс и переход в исходное состоя1152082 ние, t — запись импульса последовательности с . t — сброс и переход

) 3 в исходное состояние, t > — запись импульса последовательности

Программный обнаружитель пачки

13, который управляет работой всего селектора, является известным устройством,и содержит в качестве элементов памяти последовательно соединенные триггеры, образующие сдвиговый регистр.

Первый вход сдвигового регистра является входом первого триггера, который запоминает по приходу тактового импульса "0" или "1" и переписывает в соседний триггер свое предьдущее состояние. Логика захвата и сброса сопровождения последовательности реализуется набором логических элементов И, ИЛИ и выходным триггером.

Для осуществления процесса,запоминания в сдвиговом регистре фактов попадания в створ ворот или непопадания амплитуд входных импульсов требуется нормировка входных импульсов по амплитуде, которую осуществляет формирователь 12 тактового импульса (диаграмма 20, фиг.2).

Тактовые импульсы играют роль опорной последовательности, относительно которой строится логика работы программного обнаружителя пачки 13. Если с L смежными тактовыми, импульсами совпало по времени при любой расстановке не менее К импульсов, то программный обнаружитель и, следовательно, селектор переходит в состояние захвата.

Если же при формировании подряд S тактовых импульсов не прошло ни одного импульса с выхода элемента 3 антисовпадений, происходит сброс и программный обнаружитель пачки 13 возвращается в исходное положение.

В результате описанных действий селектор настраивается автоматичес5 ки на последовательность медленно или совсем не изменяющих свою амплитуду импульсов. Ширина коридора и критерий захвата определяются из условия недостижения состояния

10 захвата по одним только ХИП, когда полезная последовательность отсутствует во входном потоке. Критерии на сброс определяются из условия максимально допустимого отношения полезного сигнала к помехе.

При отсутствии фильтра 7 нижних частот в составе такого селектора в

Р случае кратковременного попадания импульсов помехи в створ коридора увеличивается вероятность срыва сопровождения, поскольку элемент 5 рыборки и хранения запоминает амплитуду только предыдущего импульса. изменяя постоянную времени фильтра нижних частот можно изменять степень доверия импульсам, попавшим в створ коридора после захвата.

Однако включение фильтра 7 нижних частот в режиме поиска, т.е. до

30 "Захвата", нецелесообразно,,так как общее время настройки сильно возрастает. Поэтому фильтр 7 нижних частот подключается первым ключом 9 только после захвата последовательности на сопровождение.

Таким образом, вновь введенные элементы позволяют выделять импульсную последовательность из пото40 КОВ импульсОВ бОльшОЙ плОтнОсти повьипдет в целом помехозащищенность предлагаемого устройства по сравнению с известным.

1 152082

1152082

/ (/ г, /

>

1 )

/ /

1 ч

1 (/

/

)/

1 с У

В

Филиал ППП Патаит, r. Уигород, ул.Проектная,4

ВНИИПИ Заиаа 2340/43 Тиоаи 872 Подписное