Селектор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения импульсных периодических сигналов из помех Селектор импульсов содержит аналого-цифровой преобразователь 1 коммутаторы 2 5 и 10, блок 3 выбора наименьшего значения, ключевой блок 4, блок б задержки таймер 7 источник 8 регулируемого опорного уровня, компаратор 9, шину 11 установки количества импульсных последовательностей , шину 12 установки времени задержки шину 13 тактовых импульсов, шину 14 запуска устройства, шину 15 запуска АЦП сигнальную шину 16 выходную шину 17 Уменьшение искажений формы импульсов позволяет повысить точность селекции 5 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социллистических

РЕСПУБЛИК (st)s Н 03 К 5/26

Госудюственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

P1 ) 05) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«4 (Я

С)

C) фь ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4826194/21 (22) 15.05.90 (461 23.07.92, Бюл, ¹ 27 (71) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт (72) В, В, Малыгин и В. С, Мозохин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 778855998866, кл. Н 03 К 5/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1598140, кл. Н 03 К 5/26, 1988. (54) СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения импульсных периодических сигна„„. Ю„„1750044 А1 лов из помех. Селектор импульсов содержит аналого-цифровой преобразователь 1, коммутаторы 2, 5 и 10, блок 3 вь1бора наименьшего значения, ключевой блок 4, блок 6 задержки, таймер 7,.источник 8 регулируемого опорного уровня;. компаратор 9, шину

11 установки количества импульсных последовательностей, шину 12 установки времени задержки, шину 13 тактовых импульсов, шину 14 запуска устройства, шину 15 запуска АЦП. сигнальную шину 16, выходную шину 17. Уменьшение искажений формы импульсов позволяет повысить точностьселекции. 5 ил, 1750044

Изобретение относится к импульсной которого соединен с выходом блока задертехникеиможетбытьиспользованодля вы- жки, а выход — с первым входом второго деления импульсных периодических сигна- коммутатора, второй вход которого соедилов из помех, нен с вторым выходом первого коммутатоИзвестно устройство селекции импуль- 5 ра, причем первый вход таймера соединен с сов, состоящее из и параллельно соединен- шиной запуска устройства. второй вход — с ных линий задержки и схемы совпадения и шиной установки количества импульсных импульсов, последовательностей, третий вход — с шиОсновным недостатком данного устрой- ной тактовых импульсов, четвертый вход — c ства является ограничение, накладываемое 10 шиной установки времени задержки и перна форму входных сигналов схемой совпа- вым входом блока задержки, второй вход которого соединен с входом запуска аналоИзвестно также устройство накопления го-цифрового преобразователя и шиной засигнала(рециркулятор), содержащее сумма- пуска аналого-цифрового преобразователя, mp, устройство согласования козффициен- 15 причем второй вход таймера соединен с упта передачи и устройство задержки. равляющим входом ключевого блока, выход

Основными недостатками зтогоустрой- которого соединен с выходной шиной, доства являются длительность процесса уст- полнительно введены компаратор, третий

Ранения помех из-за необходимости коммутатор и источник регулируемого опорпроведения многих циклов суммирования 20 ного уровня, выход которого соединен с сигналов для достижения приемлимого от- первым входом компаратора, второй вход ношения между уровнями полезных сигна- которого соединен с выходом второго комлов и помех, а также невозмо>кность работы мутатора и первым входом третьего комму- устройства при изменении периода следо- таторэ. а выход — с первым управляющим вания сигнала. 25 входом третьего коммутатора, второй упНаиболее близким к предлагаемому по равляющий вход которого соединен с пертехнической сущности является селектор ob M выходом таймера, второй вход — C импульсов, содержащий АЦП, два коммута- первым выходом первого коммутатора, а тора, устройство выбора наименьшего зна- выход — с сигнальными входами блока зачения сйгнала, ключевое устройство, 30 держки и ключевого блока. устройство задер>кки, таймер, На фиг. 1 приведена структурная схема

Основным недостатком известного уст- устройства; на фиг. 2 — структурная схема ройства является высокое требование к ста- таймера; на фиг. 3 — 5 — структурная схема бильности временного расположения блока выбора наименьшего значения. импульсов в последовательностях. Даже не- 35 Селектор импульсов содержит последобольшие временные смещения импульсов вательно соединенные АЦП-1, первый комдруг относительно друга в импульсных по- мутатор 2, блок 3 выбора наименьшего следовательностях(что имеетместо, напри- значения, второй коммутатор 5. а также мер, в радиолокации, когда интервалы ключевой блок4,блокбзадержки,таймер7, времени между периодическими посылками 40 источник 8 регулируемого опорного уровня, сигнала в направлении быстро движущейся компаратор 9,. третий коммутатор 10, шину цели и откликами от нее изменяются) или 11 установки количества импульсных посленезначительные вариации периода Т(в пре- довательностей, шину 12 установки времеделах нескольких процентов от Т) повторе- ни задержки, шину 13 тактовых импульсов, ния принимаемого сигнала приводят к 45 сигнальную шину16, шину 15 запуска АЦП, искажению формы компонент принимэемо- шину 14 запуска устройства и выходную шиго сигнала. ну 17.

Цель изобретения — повышение точно-. Выход блока 6 задержки соединен с втости селекции путем. уменьшения искажений рым выходом блока выбора наименьшего формы импульсов. 50 значения, сигнальный вход соединен с сигСущность изобретения заключается в нальным входом ключевого блока 4, управтом, что в селектор импульсов, содержащий ляющий вход которого соединен с вторым аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выходом таймера 7, первый выход которого сигнальный вход которого соединен с сиг- соединенсуправляющимивходамипервого нальной шиной, а выход — с входом первого 55 коммутатора 2 и второго коммутатора 5, втокоммутатора, управляющий вход которого рой вход которого соединен с вторым выхоСоединен с управляющим входом второго дом первогокоммутатора. Выходисточника коммутатора и первым выходом таймера, а 8 регулируемого опорного уровня соединен первый выход — с первым входом блока вы- с первым входом компаратора 9, второй бора наименьшего значения, второй вход вход которого соединен с выходом второго

1750044

25

40

50 коммутатора 5 и первым входом третьего коммутатора 10, первый управляющий вход которого соединен с выходом компаратора

9, второй управляющий вход соединен с первым выходом таймера 7, второй вход соединен с первым выходом первого коммутатора 2, а выход соединен с сигнальным входом ключевого блока 4. Первый и второй входы таймера 7 соединены с шинами 14 и

11 соответственно, третий — соединен с шиной 13, четвертый вход — с шиной 12 и первым входом блока 6 задержки, второй вход которого соединен с входом запуска АЦП 1 и шиной 1 5, а вход АЦП 1 соединен с шиной

16, Выход ключевого блока соединен с шин".é 17. Таймер 7 (фиг. 2) содержит первый

18 и второй 19 триггеры, первый 20 и второй

21 счетчики импульсов, первый и второй цифровые компэраторы 22 и 23 кодов, элемент 2И24, одновибратор 25; Первый вход элемента 2И 24 является первым входом таймера и соединен с входами сброса триггеров 18 и 19 и второго счетчика 21, Второй вход элемента 2И 24 соединен с выходом одновибратора 25, входом установки первого триггера 18 и счетным входом второго счетчика 21. Выход элемента 2И 24 соединен с входом сброса первого счетчика 20, счетный вход которого является третьим входом таймера 7, а выход соединен с первым входом первого компаратора 22, вто.Рой вход которого является четвертым входом таймера 7, а выход соединен с входом одновибратора 25, Выход второго счетчика 21 соединен с первым входом второго компаратора 23, второй вход которого является вторым входом таймера 7, а выход соединен с тактовым входом триггера 19.

Блок 6 задержки (фиг. 3) в случае, когда реализуется переменная задержка, может быть выполнен по одной из известных схем управляемой цифровой задержки, например, на основе интегральных схем типа 4557 (США), представляющих собой сдвиговой регистр переменной длины, Блок 3 содержит компаратор 26 кодов, элемент ИЛИ 27 и коммутатор 28, выход которого является выходом блока 3, первый и второй вход являются первым и вторым входами блока 3 и соединены соответственно, с первым и вторым входами компэратора 26 и коммутатора 28, первым и вторым входами компаратора 26, первый и второй выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 27, выход которого соединен с входом управления коммутатора 28.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства задаются, например, тумблерами на шине 11 значения количества импульсных последовательностей и, необходимого для предварительной селекции сигнала перед его выдачей, а на шине 12 — времени задержки г, равные периоду повторения последовательностей импульсов.

Работа устройства начинается по сигна10 лу запуска на шине 14, по которому таймер

7 вырабатывает сигналы управления переключением коммутаторов 2, 5 и 10 в положение замыкания контактов 1-и и размыкания ключа 4, Сигнал с входа устройства через коммутаторы 2, 5 и 10 поступает на блок 6 задержки через время т, равное заданному времени задержки, таймер 7 по первому выходу формирует сигнал управления, который переключает коммутаторы 2 и 5 в положение l-lll и разрешает переключение коммутатора 10 по первому управляющему входу. Коммутатор 10 пропускает на свой выход или текущие значения сигнала, или результат амплитудной селекции наименьших значений в зависимости от результата сравнения опорного уровня с результатом амплитудной селекции. Таким образом, через время т на оба входа блока 3 выбора наименьшего значения синхронно и синфазно будут поступать сигналы со входа устройства и с выхода блока 6 задержки.

Блок 3 производит селекцию полезных сигналов, пропуская на свой выход общую часть из двух сигналов, поступающих одновременно на его входы, и устраняя несовпадающие по фазе помехи, присутствующие в смеси с сигналом. Результат сравнения прямого и задержанного сигнала поступает на компаратор 9 и коммутатор 10 для дополнительного преобразования (в результате сравнения с опорным уровнем) и затем поступает через блок 6 на выход блока 3 для последующей селекции, При этом с каждым циклом сравнения, по времени,. равным периоду повторения импульсных последовательностей сигнала, количество помех, прошедших на выход блока 3 в результате случайного временного (фазового) их совпадения на его входах, будет неуклонно уменьшаться.

За счет того; что вместо выделения минимальных значений из полезных сигналов выделяются сами эти полезные сигналы, удается существенно уменьшить искажения их формы и полностью избежать уменьшения их амплитуды и, следовательно, сохранить возможность точного ее измерения.

1750044

Через (и — 1) циклов сравнения, соответствующих времени (n — 1) г, таймер 7 по второму выходу выдает управляющий сигнал, замыкающий контакты ключа 4, и обработанный сигнал будет поступать на выход устройства. Количество циклов предварительной селекции сигналов (ll — 1) вырабатывается исходя из конкретной помеховой обстановки путем компромисса между минимальным временем обработки сигнала и достижением приемлемого результата в по-. давлении помех.

Таймер 7 работает следующим образом.

По сигналу запуска сбрасываются в нулевое состояние счетчики 20 и 21 и триггеры 18 и

19. При этом на прямых выходах триггеров

18 и 19 будут нулевые потенциалы, что соответствует коммутации 1 — и коммутаторов 2 и

5 и разомкнутым контактам ключа 4. По окончании сигнала запуска счетчик 20 начинает подсчет импульсов тактовой частоты

fT, Как только количество сосчитанных импульсов К будет соответствовать г(п= z f>«), компаратор 22, производящий сравнение

f>< и N, выдает сигнал равенства кодов, иэ которого одновибратор 25 формирует короткий импульс установки в нулевое состояние счетчика 20 и в единичное состояние триггера 18. Это состояние триггера 18, которое соответствует коммутации контактов

1-III коммутаторов 2 и 5, останется неизменным до прихода нового импульса запуска.

Счетчик 20 будет непрерывно продолжать счет импульсов f>< от 0 до N. Формируемый одновибратором 25 импульс является также тактирующим для счетчика 21, который подсчитывает количество циклов счета счетчика

20, каждый из которых по длительности равен r. Компаратор 22 отмечает момент времени, когда подсчитанное счетчиком 21 количество циклов станет равным заданному (и — 1). Сигнал совпадения кодов компаратора 22 переводит триггер 21 в единичное состояние, что приводит к замыканию контактов ключа 4, Цикл работы таймера 7 завершается, Введение в устройство аналого-цифрового преобразователя 1 продиктовано необходимостью обработки сигналов с различным периодом следования, что в свою очередь требует использования блока

6 задержки с варьируемым временем задержки, что для аналоговых сигналов представляет собой достаточно сложную задачу, е то время как преобразованный же в цифровую форму сигнал может быть задержан на любое время.

Для обеспечения синхронизации работы таймера 7 и блока 6 частоты импульсов на шине 15 (faan) и тактовых импульсов на шине 13 (fw) должны быть кратными один другому, т, е. 1ти=К узап К «1 (К вЂ” целые значения).

5 Повышение точности селекции путем уменьшения искажений формы импульсов достигается реализацией иного принципа обработки сигналов в процессе амплитудной селекции; вместо амплитудной селек10 ции наименьших значений, проводимой для всех (без исключения) компонент обрабатываемых импульсных последовательностей (как это имело место в прототипе), предлагается проводить выборочную амплитудную

15 селекцию, когда операции по выделению наименьшего результата (по данным всех обрабатываемых последовательностей) подвергаются только помехи, а полезные . сигналы этой операции не подвергаются.

20 Таким образом полезные сигналы не искажаются при одновременном устранении помех.

Критерием отличия полезных сигналов от помех является результат сравнения их

25 уровней с выбранным опорным уровнем, который устанавливается (задается) посредством датчика регулируемого опорного уровня. Отделение полезных сигналов от помех основывается на положении, что ам30 плитуда полезных компонент сигнала всегда превышает амплитуды случайных импульсных помех.

Установка опорного уровня производится оператором на основании визуальной

35 оценки результатов регистрации сигналов (помех), например, с помощью осциллографического индикатора, Формула изобретения

Селектор импульсов, содержащий ана40 лого-цифровой преобразователь, сигнальный вход которого соединен с сигнальной шиной, а выход — с входом первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго

45 коммутатора и первым выходом таймера, а первый выход — с первым входом блока выбора наименьшего значения, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, а выход — с первым входом второго

50 коммутатора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, причем, первый вход таймера соединен с шиной запуска устройства, второй вход— с шиной установки количества импульсных

55 последовательностей, третий вход — с шиной тактовых импульсов, четвертый вход — с шиной установки времени задержки и первым входом блока задержки, второй вход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя и шиной за1750044

Ьым пуска аналого-.цифрового преобраэователя, причем второй выход таймера соединен с управляющим входом ключевого блока, выход которого соединен с выходной шиной, о т д и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности повышения точности селекции путем уменьшения искажения формы импульсов, в него введены компаратор, третий коммутатор и датчик регулируемого опорного уровня, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора и первым входом третьего коммутатора, а выход — с первым

5 управляющим входом коммутатора. второй управляющий вход которого соединен с йервйм выходом таймера, второй вход — с первым выходом первого коммутатора, а выход — с сигнальными входами блока эа10 держки и ключевого блока.

1750044

1,А 6

0,.4 Б

Д,еии

j» =0

Б, если

Уф.= l

Составитель А.Соколов

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э,Лончакова а

Заказ 2604 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина. 101