Устройство обнаружения сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>883830

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 02. 80 (21) 2882217/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки №

6 01 S 7/28 еооударетвениый коиитет

СССР (23)Приоритет по делаи иэабретений и открытий

Опубликовано 23. 11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 25. 11.8! (53) УДК621. 371. .332.3(088.8) (72) Авторы изобретения

М.К. Жандаров, К.К. Рябков, В.И. Грига и В. б(-<СОЮЗНАЯ

1„

° ""-" 10 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радио-. техническим устройствам, которые Mo— гут быть использованы в астрономии, светолокации и сцинтилляционной технике и предназначено для выделения сигналов на фоне изменяющегося шума, например для выделения видеосигнала из шума, обусловленного изменяющейся фоновой засветкой в оптико-электронных системах.

Известно устройство обнаружения сигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства и к сиг- нальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подключен . к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памятик первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства jig.

Однако при выборе порога срабатывания учитывается только переменная составляющая шума (фона), а постоян-ная составляющая при этом не принимается во внимание. Это обстоятельство не позволяет отслеживать медленно изменяющийся фон.

Кроме того, при наличии на входе

5 устройства высокочастотных помех, например дробового шума, устройство

° воспринимает их.как полезный сигнал, TBE K&K H3-3a IIOCTO HHOH 1>eMeHH KG нала, формирующего пороговый уровень, 10 он не успевает отреагировать на быстро меняющийся шум. При этом на выходе устройства формируются ложные импульсы, что значительно ухудшает обнару>KHTBIIbH cIIoco6HocTE> УстРойства.

Целью изобретения является повьепе- ние эффективности обнаружения сигнала.

Для достижения цели в устройство обнаружения сигналов, содер>кащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства

: и к сигнальному входу аналогового клю..> ча, управляющий вход которого подклю88383О

35 чен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памяти — к первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства, введены дополнительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти и элемент сравнения, включенный между выходом усилителя и вторым входом сумматора, при этом ко второму выходу .синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнительный аналоговый ключ, первая дополнительная ячейка памяти и второй дополнительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключены последовательно соединенные третий дополнительный аналоговый ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговой памяти и четвертый дополнительный аналоговый ключ, причем сигнальные входы первого и третьего дополнительных аналоговых ключей соединены с выходом усилителя, управляющие входы второго и четвертого дополнительных аналоговых ключей, выходы которых подключены ко второму входу элемента сравнения соответственно с третьим и .вторым выходами.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства обнару жения сигналов; на фиг. 2 — временные диаграммы," поясняющие работу устройства.

Устройство содержит усилитель 1, элемент 2 сравнения, пороговое устройство 3, аналоговый ключ 4, ячейку аналоговой памяти 5,, дополнительные аналоговые ключи 6-9, дополнительные ячейки аналоговой памяти 10 и 11, синхронизатор 12, сумматор 13,, Входная цепь подключена ко входу усилителя 1, выход которого подключен к сигнальным входам аналоговых ключей 4, 6 и 8 элемента 2 сравнения и порогового устройства 3. Управляющие входы аналоговых ключей 4, 6 и

8 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами синхронизатора 12. Кроме. того, управляющие входы аналоговых ключей 7 и 9 соединены соответственно с третьим и вторым выходами синхронизатора. 12. Выход ключа 4 через ячейку аналоговой памяти 5 соединен с одним из входов сумматора 13,-выход которого подключен ко второму. входу порогового устройства 3. Выход аналогового ключа

6 через ячейку аналоговой памяти 10 соединен со вторым входом аналогового. ключа 7, а выход аналогового ключа

8 через ячейку аналоговой памяти 11 со вторым входом аналогового ключа

9. Выходы аналоговых ключей 7 и 9 подключены ко второму входу элемента

2 сравнения, выход которого соединен со вторым входом сумматора 13.

Устройство работает следующим об10 разом

Входная смесь сигнал плюс шум (фиг. 2а) поступает на вход усилителя 1, где она линейно усиливается.

Затем эта смесь одновременно поступает на входы аналоговых ключей 4, - 6 и 8, элемента 2 сравнения и порогового устройства 3. Управление всеми аналоговыми ключами осуществляется синхронизатором 12, имеющим три выхода. Первый выход синхронизатора 12 управляет аналогoBbpf ключом 4, т.е. открывает или закрывает его (фиг. 2c).

Второй выход управляет аналоговыми ключами 6 и 9 (фиг. 2у), а третий выход — аналоговыми ключами 7 и 8 (фиг. 2р). Согласно временной диаграмме (фиг. 2) процесс работы устройства может быть разделен на два периода.

В течение первого периода производится только измерение интенсивности фона. Напряжение, пропорциональное интенсивности фона, запоминается ячейкой аналоговой. памяти 5 на весь период обнаружения.

В течение второго периода осуще-. ствляется выделение сигнала и слежение за изменяющейся интенсивностью фона.

Для изменения интенсивности фона

40 напряжение, пропорциональное его интенсивности, с выхода усилителя 1 через открытый аналоговый ключ 4 подается в ячейку аналоговой памяти 5.

Это напряжение поступает на первый

45 вход сумматора )3. Так как аналоговые ключи 7 и 9 на период измерения интен сивности фона закрыты, то на выходе элемента 2 сравнения присутствует также сигнал с выхода усилителя 1, 50 который поступает на второй вход сумматора 13, где производится суммирование аналоговых входных сигналов.

Выходное напряжение сумматора 13, яв" .ляющееся пороговым уровнем устройст55 ва 3, на данный период соответствует двойной величине входного сигнала.

Поэтому на выходе порогового устройства 3 отсутствует какой-либо сигнал.

883830 ся.

Положительный импульс с третьего выхода синхронизатора 12 открывает аналоговые ключи 7 и 8, которые под35 ключают выход усилителя 1 ко входу . ячейки аналоговой памяти ll и выход ячейки аналогоной памяти 10 — ко входу элемента 2 сравнения. По окончании управляющего сигнала с третьего выхода

40 синхронизатора 12 на втором его выходе появляется следующий положительный сигнал и процесс повторяется вновь.

В результате таких действий в ячейках аналоговой памяти 10 и 11 хранят45 ся некоторые усредненные значения входного сигнала, накопленнь1е за вре— мя действия управляющих сигналов соответственно со второго и третьего выходов синхронизатора 12. Затем поочередно накопленная аналоговая информация сравнивается в элементе 2 сравнения с выходным сигналом усилителя I. Это сравнение осуществляется путем сопоставления сигналов, дейст-. вующих в настоящее время, с предыдущими е

На выходе элемента 2 сравнения появляется положительное или отрица50

В течение второго периода производится обнаружение сигнала. Аналоговый ключ 4 заперт, а аналоговые ключи 6-9 работают согласно временной диаграмме (фиг. 2g,ä). Напряжение, на5 копленное в ячейке аналоговои памяти 5, соответствующее интенсивности фона в момент начала периода обнаружения и закрытия аналогового ключа 4, поступает на первый вход сумматора 13 и в дальнейшем используется в качест!

О ве некоторого исходного порогового уровня.

На втором и третьем выходах синхронизатора 12 формируются противо15 фазные сигналы прямоугольной формы.

При появлении первого положительного импульса, например на втором выходе синхронизатора 12, открываются аналоговые .ключи 6 и 9. Выходное напряже20 ние усилителя 1 через аналоговый ключ

6 поступает на вход ячейки аналоговой памяти 10, где происходит накопление заряда эа время действия управ- 1 ляющего сигнала синхронизатора 12.

Открытый аналоговый ключ 9 подключает выход ячейки аналоговой памяти 11 ко входу элемента 2 сравнения. По окончании действия управлящего импульса со второго выхода синхронизатора

12 аналоговые ключи 6 и 9 закрывают— тельное приращение напряжения .,5U (фиг. 2 ), которое затем алгебраически складывается в сумматоре 13 с напряжением накопленной н ячейке аналоговой памяти 5. Выходное напряжение

Ч„др сумматора 13, являющееся пороговым уровнем устройства 3, представляет собой изменяющееся напряжение, причем это изменение в точности совпадает с изменением входного сигнала (фиг. 2 ). Пороговое устройство 3 срабатывает только тогда, когда после нарастания входного сигнала (передний фронт) или его спада (задний фронт ) появится неизменяющееся в течение времени, равного двум длительностям управляющих сигналов синхронизатора 12, напряжение. Длительность управляющих сигналов синхронизатора

12 выбирается таким образом, чтобы пороговое устройство 3 не реагировало на случайные выбросы шума как н сторону увеличения, так и в сторону его уменьшения (фиг. 2а)

Сформированный выходной сигнап (фиг. 2)при этом смещен во времени йа величину длительности Аранта входного сигнала. Этот сдвиг можно учесть при дальнейшей обработке информаци::.

Таким образом, устройство обнаружения сигналов позволяет повысить эфАективность обнаружения сигнала на фоне случайных помех.

Формула изобретения

Устройство обнаружения сигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства и к сигнальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памяти — к перному входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогоного устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения сигнала, н него введены дополнительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти и элемент сравнения, включенный между выходом усилителя и вторым входом сумматора, при этом ко второму выходу синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнительный аналоговый ключ, первая дополнительная ячейка аналоговой

883830 памяти и второй дополнительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключены последовательно соединенные третий дополнительный аналоговый ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговой памяти и четвертый дополнительный аналоговый ключ, причем сигнальные входы первого и третьего дополнительных аналоговых ключей соединены с выходом усилителя, а управляющие входы второго и четвертого дополнительных аналоговых ключей, выходы которых подключены ко второму входу элемента .сравнения, соответственно с третьим и вторым входами синхронизатора.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. )Кандаров И.Е. и др. Устройство формирования сигналов в оптикоэлейтронной системе. Сб. Теория и

)о проектирование высокоточных систем управления. Л, "Наука", 1973, с. 51 (прототип).

Г1„

Мфме тенси рона

Составитель В. Чернышев

Редактор О. Половка Texpeg Э.Фечо Корректор Г. Назарова

Заказ 10224/70 Тираж 735 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Ироектная, 4