Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК!

9) (1!) (51)4 G 06 F 15/353

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gggPQ з г

9d ла

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 982012 (2!) 3671870/24-09 . (22) 08.12.83 (46) 07.07.86. Бюл. li". 25 (71) Рязанский. радиотехнический институт (72) А.И.Беркутов, С.Г.Гуржин, Л.С.Кочетова, Е.N.Ïðoøèí и H.À.Óëàåâ (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 982012, кл. G 06 F 15/353, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПЕ—

РИОДИЧЕСКИХ СЛУЧАЙНЫХ СИ. НАЛОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и является усовершенствованием устройства по авт.св.

М 982012. Повышается точность регист рации и качество подавления помехи.

«Устройство содержит блок 1 управления, состоящий из дешифратора !8, двух триггеров 19 и 20, элемента

ИЛИ 21, формирователя импульсов

° .. (ФИ) 22 и счетчика 23, четыре триггера 2, 30 — 32; пять счетчиков 3, 14, 17, 28 и 29, четыре коммутатора

4, 34-36, три регистра 5, 6 и 39, три сумматора 7> 37 и 38, усилитель

8, АЦП 9, блок 10 памяти, блок 11 деления, преобразователь !2 двоичного кода в десятичный,1, блок 13 индикации, генератор 15 перестраиваемой частоты, ФИ 16, три элемента

И 24 — 26, элемент ИЛИ 27, блок 33 дешифраторов, блок 40 инверторов и блок 41 элементов ИЛИ. За счет использования специальных средств следящей синхронизации частоты fp развертки внутреннего генератора эа частотой f входного сигнала при действии на сигнал разного рода помех, в устройстве достаточно точно фикси- . руются отсчеты из разных периодов сигнала, расположенных эквидистантно с интервалом одного или нескольких периодов входного сигнала, и сводятся к минимуму искажения формы сигнала, возникающие в результате несинхронности накопления. 1 ил.

1242987 .

Изобретение относится к вычислительной технике, м<3жет использоваться при исследовании периодических сигналов, принимаемых в смеси с шумом и является усовер3!3е33ствова33ием 5 устройства по авт.св. )" 982012.

Цель изобретения — повышение точности регистрации и качества подавJ3eIIIIn ПОМЕХИ.

Па чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, триггер 2, первый счетчик 3, коммутатор 4„ первый 5 и второй 6 ре- 15 гистры, сумматор 7, усилитель 8, аналого--ц33<1>рово3< преобразователь (AIg))

9, блок 10 памяти, блок 11 деления, преобразователь 12 двоичного кода в десят33ч33ь333, блок 1 "индикац,ии,,вто- 20 рой счетчик !4, генератор 15 перес тp;If

23, первый 2 <, второй 25, 3 ретий 26, э3<ементы И, дополнительный элемент

П))!1 27, четвертый 28 и" пятый ?9 счет- 30 чик33, первый 30, второй 31 и третий

32 дополнительные тр333 герь3, блок 33 дешифраторов, первый 34, второй 35 и третий 36 дополнительные коммутаторы, первый 37 и ьторой 38 до33о333333те3<ь33ь3е,..) сумматоры, третий регистр 39, блок

40 3и верторов, блок 41 элементов ИЛИ. .Устройство работает следующим образом.

Бход33о33 периодический сигнал U(t), 40 принимаerflllf 33 смеси с шумом, поступа1 ет па усилитель 8, где нормируется до необходимой величины н передается на ,.палого-цифровой преобразователь 9.

rg . десь производится преобразование If<3

45 прерывного сигнала в цифро33ой код, Дискретизация уже преобразованного сигнала осуществляется на регистре

6, где запоминаются мгновегн3ые зцаченил сигнала с частото33 f p (pBç33ертки). Зта частота вырабатыгзается геиераторо33 15 перестраиваемой частоты II сформированная в блоке 1. управления, подается на регистр 6.

11 33ача33ь33ьп3 момент регистрации устройство работает в режиме "11ез

3<а3;о33ле33ил". Зследств33е этого триггер 19 переключается в единичное состояние. Формирователь 22 импуль— сов вырабатывает из перепада импульс и устанавливает триггер 20 в нулевое состояние. Нулевой поте33циал дает разрешение дешифратору 18 на прохож,цение импульсов записи на первый 5 и второй 6 регистры и через третий счетчик 17 — на блок 10 памяти, а также держит один из входов элемента

ИЛИ 21 "-:àêðûòüf33. Третий счетчик 17 задает режим работы блока 10 памяти

"Запись — считъ333аниеи . II<3 ñòóïàþùèé по другому входу потенциал единицы с выхода триггера 19 передается элеме.итом ИЛИ 20 на счетчик 3 и триггер 2. Зтот потенциал запрещает считать счетчику 3 и, переключая триггер 2, держит закрытым коммутатор 4.

11 этом случае на выходе коммутатора

4 присутствует код нуля. 11олученный код обеспечивает прохождение дискрет. ных oòñ÷åòoâ через сумматор 7 непосредстьенно на блок 10 памяти. Здесь происходит запись 33ccх отсчетов II Ifx поочередное с 3нтыианпе соответственно по в< ем позициям. Считываемая информация о сигнале переписьп3ается в регистр 5 и подается на блок 11 деления. Поскольку режим регистрации яв-. ляется начальным, то с выхода счетчика 3 снимается код еди3шцы, т.е. деления II< происходит.

Дйскретные отсчеты сигнала поступан>т на первый вход сумматора 37 и складываются с логической единицей в те моменты времени, когда формируется строб. Зто необходимо для 33blделения местоположения строба на отображаемой форме сигнала. С выхода сумматора 38 информация о с3ггнале подается на преобразователь 12> где двоичный код преобразуется в двоично-десятичный и в таком виде подается на вертикальные шины блока !3 индикации. Гор3<зо33таль3<ь3е ш3333ь3 его подключены к счетчику 14, в результате чего на экране блока 13 индикации формируется изображение формы сигнала. Счетчик 14 работает с постоянной частотой f)3 (воспроизнедепия), поступающей с генератора !5 перестраиваемой частоты через формировате3<ь 16 импульсов.

B начальном режиме частота развертки fp, поступающая с выхода генератора 5 иерестра3пзаемой частоты, распределяется с помощью счетчика 23 и дешифратора 18 на четыре такта, 1242987 ф первый из которых осуществляет считывание информации из ячеек блока !О . памяти, второй — перезапись 1пнформа— ции в регистр 5 для вывода на блок

13 индикации, третий — запись входной информации, поступающей с аналого- цифрового преобразователя 9, в регистр 6 и четвертый — запись этой информации в блок 10 памяти.

Таким образом, в начальном режи- !О ме работы устройства преобразованный сигнал записывается в виде дискретных значений и следом считывается, при этом на экране блока 13 индикации наблюдается осциллограмма бегущего сигнала.

Для получения неподвижного, устойчивого изображения на экране оператор вначале осуществляет грубую подстройку частоты развертки к частоте gp исследуемого сигнала, добиваясь их приближеш1ого равенства или кратности. В этом случае оператор с rro»orrrr:ro кнопки управления управляющггй вход) через блок 4! элементов ИПИ воздейст-2 вует на вход генератора 15 перестраиваемой частоты и изменяет частоту 1п до получспия на экране видимого изображения формы периодического сигнала.

Но это изобрах ение еще медпенно передвигается rr для его точной установки с помощью да1Шой регулировки потре. буется очень много времени, к тому же оператор должен постоя1шо отслеживать гпобые возможные изменения fc

Если же условие кратности точно не выполняется, то при последующем режиме наког1ления возникнут существенные искажения формы исследуемого сигнала.

В соответ-.твин с установленным кодом длительности строба коммутатор

pr1 34 выб11р нет тот или иной Выход блока 33 дешифраторов и тем самым пропускает нужный импульс середины строба. Этим импульсом переключается 11 нулевое состояние триггер 31 и переходит в едишгчное состояние триггер 3?. Код в пятом счетчике 29 продолжает уменьшаться и как только он достигнет нулевого значения, íà его выходе и ер е но с а по я шп ся имп ул ь с, который одновременно переключит триггеры 30 и 32 в нулевое состояние.

Потенциал с выхода триггера 30 закроет элемент И 26 и установит на втором входе сую;QTopB 37 код нуля.

Таким образом, с приходом каждого импульса переполнения с выхода счетчика 28 будет формироваться на выходе триггера 30 временной интервал, равный длительности строба, а на выходах триггеров 31 и 32 — временные интервалы, равные первой и второй половинам строба соответственно.

Для перемещения строба в устроиство введены элемент ИЛИ 27 и элементы И 24 и 25, которые позволяют получить рассшгхронпзацию счетчика

28 относительно счетчиков 14 и 17.

Такая возможность достигается увеличешгем или уменьшением основной частоты fp, поступающей непрерывно на вход счетчика 28, па определенное значение, заданное постоянной часто. той перемещения frr, взятой с внешне

Для точнои привязки f и к f r. стройство имеет ряд элементов и бло. ков, обеспечивающих автоматическую следящую синхронизацию этих частот.

С этом целью над изображением формы сигнала дополнительно формируется строб, длительность и местоположение которого можно задавать.

Рассмотрим подробнее узел формпрования строба и автоматической подстройки развертки.

Выходная частота генератора 15 поступает на первый вход элемента

ИЛИ 27 и беспрепятственно проходит на вход счетчика 28. Емкость счетчика 28 равна емкости счетчика 17 и емкости счетчика 14, при этом частота света у них также одшгаковая.

Счетчик 28 начинает последовательно просчитывать все значения и в заключении вырабатывает импульс переполнения, который переключает триггеры

30 и 3 в едини шое состояние, а в счетчик 29 записывает выставленный па ьходе код длительности строба.

Единичный потенциал с выхода триггера 30 открывает элемент И 26 и одновременно устанавливает логическую единицу в младшем рГгзряде сумматоргг 37. Через открытый элемент И 26 частота с выхода генератора 15 поступает на счетный вход счетчика 29 и записанньпг в него код длительнос ти строба начинает уменьшаться с каждым тактом на единицу. Код с выхода

jcчетчика 29 далее подается на вход блока 33 дешифраторов, где выделяются импульсы середин стробов, заданных целым 1габором кодовых комбинаций.

5 124298 го входа. Управление перемещением осуществляется внешними кнопками . движение строба влево / - / и движение строба вправо /- /. При этом частота fi» либо складывается с основной частотой fc, .пибо вычитается из нее, а счетчик 28 в данном случае или раньше кончает счет или позже его заканчивает по отношению к счетчикам 14 и 17. 10

Следующим этапом работы устройства является установка необходимого кода длительности строба в счетчике 29 и перемещение строба на участок одного из экстремумов сигнала с помощью кнопок управления /<- / и

/-+/. После этого единичным потенциалом с переключателя автоматической подстройки развертки открывают коммутатор 35 и осуществляют следую- 2О щую синхронизацию частоты fp за частотой входного сигнала f» . Для реализации данного режима работы устройства на коммутатор 35 подают два разрешающих импульса с выходов тригге- 25 ров 31 и 32, которые равны по длительности и являются двумя половинными строба. На время первой половины строба коммутатор 35 открывается по входу приема мгновен»»ых значений З1 сигнала, поступающих в прямом коде с выхода регистра 6. Эти значения проходят на один из входов сумматора 38 и далее следуют на регистр 39. Здесь они запоминаются с частотой регистра-з,, ции и хранятся от такта к такту этой частоты. Выходные значения с регистра 39 вновь поступают на сумматор 38 и складываются со следующими мгновенными значениями. Такое суммирование производится в течение времени всей первой половины строба.

В момент появления разрешающего импульса второй половины строба с

45 выхода триггера 32, коммутатор 35 открывается по входу приема мгновенных

E значений сигнала, поступающих в инверсном коде с выхода блока 40 ииверторов. При этом на входе "Заем сумматора 38 устанавливается потенциал

50 единицы выходным импульсом триггера

32 и выбирается, тем самым, дпя сумматора 38 режим вычитания. Теперь следующие мгновенные значения сигнала только вычитаются из полученной суммы за первую половину строба до прихода конца строба..В момент его поступления на выходе регистра 39 опре7 б деляется разность суммарных значений двух половин строба, которая подается на вход коммутатора 36. Последний, до этого закрытый »»мпульсом строба с выхода триггера 30, открывается и пропускает разностное значение на блок 41 элементов ИЛИ, который, в свою очередь, передает его на вход генератора 15., Автомат»»чески происходит необходимое изменение частоты регистрац»ли, исходя из условия, что если сумма мгновенных значений за время первой половины строба / K»/ меньше суммы мгновенных значений за время второй половины строба / g т. е. получения на выходе регистра 39 кода нуля. Последнее св-»детельствует о выполнении условия то »ной синхронизации между Iacтота»»»» Гр и f», достижении на бпоке 13 индикации FIPIIojJi3»»»KIIoi изображения формь» сигнала.

Й последующий момент времени оператор с помощью задатчика кода устанавливает чиспо циклов накопления на входах предварительной уста»»овки первого счетчика 3 и переключает устройство в режим "C накоплением". Триггер 19 переходит в нулевое состояние и закрывает этим потенциалом первый вход элемента ИЛИ 21. В результате на выходе элемента ИЛИ 21 образуется нулевой потенциал, который сникает за. прет с первого счетчика 3 и триггера

2. Импульсы конца каждого периода накопления, поступающие с первого выхода генератора 15, проходят иа счет пый вход первого счетчика 3 и устанавливают триггер 2 по выходу в единичное состояние. Коммутатор 4 открывается и счит»»ваеиь»е цифровые отсчеты сигнала, запомненные при FIG чальном режиме регистрации, с выхода первого регистра 5 памяти проходят на сумматор 7. Здесь они складываются с вновь поступа»ощиии отсчетами, разнесенными относительно предыдущих ровно на один или несколько периодов входного сигнала. Суммарные значения заиисыва»Отсл В бло»с 10 измят»» FIG нов зицни считываемой информации и хранятся до конца периода накопления.

1242987

Далее процецура суммирования цифровых отсчетов повторяется и код в счетчике 3 растет.

После того, как код в счетчике 3 достигнет числа периодов накопления, 5 заранее записанного по установочным входам счетчика 3, с выхода переполнения его вырабатывается импульс, который поступает в блок 1 управления на триггер 20. Этот импульс переключает триггер 20 в единичное состояние. При этом единичный потенциал передается на выход элемента

ИЛИ ?1 и блокирует счетчик 3 и триггер 2, а также запрещает прохождение импульсов записи на дешифраторе 18, поступающих на вход счетчика 17 и регистр б. Нулевой потенциал с выхода триггера 2 закрывает коммутатор 4.

Поступление импульсов конца периодов накопления на счетный вход первого счетчика 3 прекращается и устройство автоматпческ11 переходит в рсжнм периодического 1зывода на экран отфильтрованного сигнала. При !Ieooxopl!-25 мости 1зозобновить процесс фзвзътрацпи следует переклю шть блок 1 управления lз режим "Без пакоплетт". Таким образом,,за счет использо, вания в устройстве регистрации спе†ЗО циапьных средств следящей синхроппза цип частоты внутреннего генератора

fp; за частотой входного сигнала f< при действии на сигнал разного рода помех удалось достаточно точно фик- З5 сировать отсчеты из разных периодов сигнала, расположенных экззидистBIIT но с интервалом одного или нескольких периодов 1гс, и свести к минимуму искажения формы сигнала, возни- 46 кающие в результате несинхронности накопления.

Формула изобретения, 45

Устройство для сглаживания периодических случашзых сигналов по .авт.св. N - 982012, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности регистрации и качества 50 подаззления помехи, в него введены первый, второй и третий элементы И, . дополнительный элемент ИП1, четвертый и пятый счетчики, первый, второй и третий дополнительные триггеры, 55 блок дешифраторов, первый, второй и третий дополнительные коммутаторы, первый и второй дополнительные сумматоры, третий регистр, блок инверторов, блок элементов ИПИ, при этом выход блока деления соединен с входом преобразователя двоичного кода в десяти.-зньп", через первь1й дополнительный суж1атор, причем второй вь1ход генератора перестраиваемой частоты дополнительно подключен к первым входам дополнительного элемента ИЛИ, третьего элемента И и к входу третьего регистра, первые входы первого и второго элементов И являются входами постоянной частоты перемещения стробй, вторые входы которых являются входами управления перемещения строба, а выходы соединены с вторым входом дополнительного элемента

ИЛП и управляющим входом четвертого счетчика соответственно, счетный вход четвертого счетчика подключен к выходу дополнительного элемента

ПЛ11, а выход 1етиертого счетчика соедпне I с едшш 111ымп входами первого и второго дополнительных триггеров и устаноззо тым входом пятого счетчика, нулевой вход пер1зого дополнительного триггера подключен к выходу переноса пятого счетчика и пулевому входу третьего дополнительного триггера, выход первого дополнительного триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, первым входом третьего дополнительного коммутатора и вторым входом первого дополнительнога сумматора, выход третьего элемента И подключен к с .етному входу пятого счетчика, вход записи которого соединен с первым входом первого дополнительного коммутатора и является управляющим входом для задания кода длительности строба, выход пятого советчика через блок дешифраторов подключен к второму входу первого до,полни1ельного коммутатора, выход которого соединен с нулевым и едшшчным входами второго и третьего дополнительных триггеров соответственно, выход второго дополнительного триггера подклзочен к первому входу второго дополнительного коммутатора, второй вход которого соединен с выходом .

;третьего дополнительного триггера и первым входом второго дополнительного сумматора, третий вход второго дополнительного коммутатора и вход блока инверторов объединены и подключены к выходу второго регистра, выход блока ьппзерторов соединен с

Со ставит ель А. 0 сипо вич

Редактор А.Шандор Техред И.Гайдош

Корректор И.Муска

Заказ 3708/50 Тираж 671

BHHHlIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4, 9, 1242987 10 четвертым входом второго дополнител .- третьим входом второго дополнитель1, ного коммутатора, пятый вход которо ного сумматора и первым входом треть;

ro является входом автоматической его дополнительного коммутатора, выподстройки развертки, второй вход ход третьего дополнительного комвторого дополнительного сумматора . 5 мутатора подключен к первому входу соединен с выходом второго дополни- блока эпементов ИЛИ, второй вход ко тельного коммутатора, а выход подклю- торого является входом управления, чен к управляющему входу третьего, а выход подключен к входу генераторегистра, выход которого соединен с ра переатраиваемой частоты.