Устройство для выделения сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

ОП КСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)938380

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.03.80 (21) 2891505/18-21 (51)М. Кл.

Н 03 К 5/153 с присоединением заявки М

9еударстюай канвтет

СССР ко йвлаи взобрвтеннй н откатна (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06,82 (53) УДК 621. .374(088.8) (72) Автор изобретения

Л. В. Мовчан (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к передаче данных и к обработке информации и предназначено для выделения импульсных сигналов из помех и контроля достоверности принятого сообщения.

Известны устройства, выделяющие импульсные сигналы на фоне помех, которые позволяют избежать воздействия импульсных помех путем запирания >трнемного тракта на время их действия, и содержащие усилитель- огршюичнтепь, включенный между входом элемента задеркки и входом иытульсного детектора, подключенного к прерывателю через формироватепь уровня Г1 ) °

Недостатками таких устройств явпяется невозможность подавления нетрерывных помех н шумов, эамешавшихся в полезный сигнал прн прохождении через радиолтшню, и низкая помехоустойчивость к воздействию импульсов помех прн наличии шумов, что объясняется увеличением среднего уровня сигнала и, в связи с этим, понижением чувстви2 тепьностй схемы выделения импульсов помех к воздействию последних.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство дпя выделения импульсных сигна.лов, содержащее последовательно соединенные усилитель, линию задержки, инвертор, сумматор, амплитудный различитепь, вторую пинию задержки и второй сумматор, второй вход сумматора соединен со входом линии эадеркки, второй выход амплитудного раэличнтеля подключен ко второму входу второго сумматора, первый 6ПОк дифференпирования э выхОд которого соединен со входом первого, порогового блока, н 6пок формирования импульсов стандартной длительности f2 g .

Недостаток устройства заключается щ в подавлении всех импульсов, длительность которых отличается от некоторого, наперед заданного значения, что равносильно ухудшению помехоустойчивости устройства.

3 М838

Кроме того, устройство не позволяет щкжэводнть текущую опенку достоверности выделенного импульсного сообщ -; нияе

Цель изобретения - повышение помеS хоустойчивостИ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель, линию задержки, инвертор, сумматор, амплитуд;ный различитець, Вторую taaaao задержки и второй сумматор, второй вход сумМатора соединен со входом линии задержки, второй выход амплитудного различителя подключен ко второму входу

36 четвертую линию задерккн соединен с первым входом триггера и входом блока формирования импульсов стандартной длительности, выход которого подключен ко второму входу третьего блока вычн= тания, а первый вход которого соединен с выходом триггера, второй вход которогз через Ьлемент ИЛИ соединен с выхо- дом первого порогового блока, первый

ВыхОд Второго амплитудного разлнчителя 49 соединен со вторым входом первого. блока вычитания, второй выход второго амплитудного различителя непосредственНО н через пятую линию эадефйккн сое динен со входами второго блока вычпта4S ния, выход которого через последовательно соединенные второй блок дифференцирования, второй пороговый блок и шестую линию задержки соещйнен с первым еходом элемента ИЛИ, а вход второго аьаиитудиого раэличнтеля подключен к выходу

50 второго сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для выделения сигнвлощ на фп. 2 — врем нные диаграммы, пояснякмйие работу устройся ва.

Устройство содеркит усзпитель 1, вход которого является входом устройст ва, а выход соединен со входом линии 2

О ф задержки, выход линии 2 задержки через инвертор 3 соединен со вторым входом сумматора 4, выход которого соединен со входом амплитудного различнтеля 5, первый выход которого через.вторую линию 6 задержки соединен со входом второго сумматора 7, второй вход которого соединен со вторым выходом амплитудного различителя 5. Выход второго сумматора 7 соединен со входом второго амплитудного различителя 8, выход которого непосредственно и через третью аинию 9 задержки соединен со входами первого блока 10 вычитания, выход кото рого через первый блок 11 дифференциро вания и первый пороговый блок 12 соеди». нен с четвертой линией 13 задержки, второй выход второго, амплитудного различителя 8 непосредств жно и через пятую линию 14 задержки соединен со входами второго блока 15 вычитания, выход которого через второй блок 16 дифференцирования, второй пороговый блок 17, шестую линию 18 задержки и элемент ИЛИ 19 соединен со вторым входом триггера 20, выход которого является первым выходом устройства, выход линии 13 задержки соединен с первым входом триггера 20 и входом блока 21 формирования импульсов стандартной длительности, третий блок 22 вычитания соединен со вторым выходом устройства, второй вход третьего блока

22 вычитания соединен с выходом блока 21 . формирования импульсов стандарт ной длительности, выход первого порогового блока 12 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 19. Позициями с

23 по 46 обозначепы связи между блоками устройства и соответствукацие нм временные диаграммы.

На вход устройства поступает импульсный сигнал в смеси с импульсами помех

А, В и С (фп . 2) и фп уитуапионнымшумом, под воздействием которого длительность информационных импульсов от импульса к импульсу изменяется. Аьшлнтуда импульсов прынимаемой смеси изменяется в небольшнх пределах вследствие недостаточно эффекжвной работы системы автоматического регулирования усйленин (АРУ) приемного устройства.

Усзшнтель 1 с АРУ обеспечивает постоянство амплитуд импульсов смеси, поступакицей на его выход(фп . 2 диаграмма 24). Для этого коэффициент передачи усюжтеля 1 с АРУ, изменяется обратно пропорционально величине, выделяемой в нем огибакяцей снап нала на диаграмме

5 М

23. Выходное напряжение усилителя 1 с АРУ поступает на вход линии 2 за держки, которая осуществляет задержку этого процесса ís время bÑ, равное половине длительности наиболее короч кого информационного импульса Ks диаграмме 24, При приеме импульсных сппналов постоянной длительности время задержки определяется исходя из априор ных данных и флуктуациях длительности информационных импульсов, прошедших радиолинию. 3s значение длительности наиболее короткого информационного импульса может бы гь принята длительность ожидаемого информационного импульса, уменьшенная на величину среднего абсолютного значения флуктуаций длитепьности импульсов в данном радиоканале.

В зависимости от решаемых устройством задач критеркй выбора времени задержки может быть иным (нащимер, при выделении части импульсов, длительность которых превосходит определенное значение, время ь ь должно быть равным половине длитепьности наименьшего выделяемого импульса) .

Рассмотрим процесс выделения инфо мационных импульсов с априорно постоянными и равными длительностями. Полевным импульсом наименьшей длительности будем считать импульс D (фиг. 2), а импульсы с длительностями, превосходшцими длительность этого импульса,информационными импульсами, в результате воздействия шумов длительность которых neperepnens искажения.

Задержанный линией 2 задержки на половину дпительности импульса 9(ьС) процесс на диаграмме 25 инвертируется. инвертором 3 и складывается в сумматоре 4 с незадержанным процессом на диаграмме 24 (фиг. 2).

В результате первой операции сумьц рования вычитаются перекрывющиеся части информационного сигнала и та часть шумов, время корреляции спектральных составляквцих которых больше половины дпительности информационного импульса (иг. 2, диаграммы 27). Иьшульсная уничтожается. Для дальнейшей обработки сигнал с частично подавленными шумами поступает на амплитудный раз айнтель 5, производящий разделение canisла на диаграмме 27 на положительные и отрщательные импульсы по нулевому уровню. Сигнал сгрицательной полярности с выхода ампллитудного различителя подается непосредственно на второй вход

8380 6

sToporo сумматора 7, а сигнал попожи гепьной полярности проходит вторую линию 6 задержки, которая также, как и первая, осуществляет задержку входного сигнала на половину длительно ти информационного импульса (на время b i ) и поступает на первый вход второго сумматора. 7. B результате второго суммирования происходит полное подавление шу1д мовых составляющих (фиг. 2, шюаграмма

30), а также импульсных помех ДВ s С), так как коэффициент корреляции сигналов на диаграммах 28 и 29 равен -1, т.е. импульсные помехи и шумы полностью совпадают по временному положению и противоположны по знаку. В выходном cRv нале на диаграмме 30 не подавляются лишь те импульсные помехи, которые оч стоят от информационного импульса на щ время, равное половине длительности полезного импульса D как со стороны переднего, так и со стороны заднего фронтов импульсов, а также импульсы помех А с длительностями, большими рЬ времени задержки b в линиях 2 и 6 задщжки.

Положительные импульсы на диаграмме 27 сформированы передними фронтами а отрицательные импульсы -этой последовательности — задними фронтами . импульсов незадержанного и задержанно го процессов и имеют длительности 67 .

) (На диаграммах 24, 25, 27, ЗЗ. -39 буквами и и З обозначены фронты импульсов, соответствукмцие передним и задним фронтам входной последовательности на диаграмме 24). Длительности

- положительных н отрицательных импульсов на диаграммах 27 и 30, следовательно, постоянны дпя всех информаштонных импульсов, превышакшшх и равных по дшггельности наиболее коротким инфор мационным импульсам (фиг. 2, импуит

CbI Di )е

Последовательноть импульсов на диаграмме 30 разделяется во втором амплитудном различителе 8 на импульсы поло жятепъкоя и отрщатежной полярностей по нулевому урсиипо.

Данные последовательности проходя ь обработку в двух паралленьных ветвях, состоящих из линий 9 и 13 задержки блоков 10-12 для положительных, и из линий 14 и 18 задержки блоков 15-17 для импульсов на диаграмме 30. Целью обработки является поьнщоустойчнвое формирование импульcas, сосггветствукмиих моментам nspscra-.

9383

7 ння и спада фронтов информационных импульсов на диаграмме 24.

Для этого положительные импульсы (диаграмма 3 1) исходной последовательности (днаграмма 30) задерживаются третьей линией 9 задержки на величину их длительности дС, вычитаются в первом блоке 10 вычитания из незадержанной последовательности на диаграмме 31.

Результатом вычитания является импульс-Iy ная последовательность (диаграмма 33, фиг. 2) с перепадами нщтряжений от . псаожнтельных до отрицательных значений импульсов.

Сформированные перепады напряжений с точностью до постоянного временного сдвига 2 Ьс соответствуют моментам нарастания передних фрсжтов импульсной последовательности на диаграмме 24.

Дифференцирование напряжения ía диаграмме 33 первым блоком 11 дн рференцирования дает удвоенный по амплитуде выброс напряжения. Первыи пороговый блок 12 пропускает на свой выход ре- зультаты дифференцирования котОрые -2 превышают (по абсолютному значению) порог ограничения (фиг. 2, диаграмма34).

B результате операции ограничения по амплитуде осуществляется окончательная р иульсов оМ . Д форрo- „ вяпи импульсов, соответствующих, с точнс - до некоторой постоянной задермжи, моментам спада импульсов на диаграмме 24„отрицательные импульсы поступех г на пятую линию 14 задержки, 35 производную mz задержку на время д ь .

Задержанные импульсы вычитаются нз незадержанных во втором блоке 15 вычитания. Результатом вычитания является импульсная последовательность на дяаграъале 39 (фнг. 2). Сформированные лерепа ъ напряжений задержаны на время д Т относительно задних фронтов импульсной последовательности на диаграмме 24. Дифференцирование этих перепадов, 45 во втором блоке 16 дифференцирования е посчедуБмцая амплитудная селекция импульсов во втором пороговом блоке 17 позволяют осуществить выдитение импульсов, задержанных на время д относительно момен гов спада информационных импульсов.

Для формирования восстановленных

t иых от импульсов помех и шумов, повто3мпашнх по рлит иьностк исходную импульсную последовательность, импульсы передних фронтов задерживаются че вертой линией 13 задержки на время д

80 8 и запускают триггер 20. Задержанные в шестой линии 18 задержки на время

2 д импульсы задних- фронтов информационных импульсов поступают на первый вход элемента ИЛИ 19 и далее на вход триттера 20 для сброса его в нуль. На выходе триггера 20 формируется восстановленная импульсная, последовательность, повторяющая по длительности импульсов исходную импульсную последовательность, но задержанная относительно нее на время ЗДТ.

В процессе приема и обработки сигнала могут оказаться не выделенными по ка-. ким-либо причинам некоторые импульсы на диаграмме 41, определяющие моменты формирования задних фронтов информационных импульсов. Это приводит к отсутствию соответствуюцкх импульсов сброса триггера 20 s нуль и, как след-. ствие, к потере подряд двух информационных импульсов после отсутствующего импульса на диаграмме 43. Чтобы избежать таких потерь информационных импульсов, в импульсную последовательность сброса триггера 20 в нудь заме ,шиваются с помощью элемента ИЛИ 19, импульсы, опережающие момент очередного запуска триггера 20 на время ю С.

Сброс тргпгера 20 в нудь при этом осуществляется не положительным импульсом, который отсутствует, а отришм тельным импульсом этои последовательности, следующим за невыделенным импульсом в этой последовательности (фиг. 2, диаграмма 45). При таком формировании восстановленного импульса теряегся только истинная длительность этого информационного импульса. Поскольку скважиость информационных импульсов, как правило, больше кпи равна двум, отрицательные импульсы, осуществляя повторный сброс триггера 20 в нуль, воздействия На работу устройства в обычном режиме не оказывают.

Импульсы на диаграмме 36 одновременно с запуском трптера 20 запускают блок 21 формирования импульсов стандартной длительности, который формирует импульсы с длительностями, соответствующими ащворко ожидаемой длительности принимаемых импульсов.

В третьем блоке 22 вычитания определяются абсолютные ражости между длительностями восстановл нных устройся вом импульсов на диаграмме 45 и сформированными блоком 21 формирования импульсов сгандартной длительности zuпульсами на диаграмме 4-4.

9 9383

Значения напученных разностей поступают на второй выход устройства н несут ннформашпо о достоверности щ ннимаемых сообшеннй. При щжеме досто) верной ннформацнн с апяио жо постоян (,нымн длитетьностямн импульсов на выходе третьего блока 22 вычитания импульсы отсутствуют или имеют постоянную н нюэмюную дпнтельность. При наличии флуктуаций длительностей прнщ маемой импульсной смеси количество и длительность импульсов на диаграмме

46 возрастают пропорционально степени искажения информации, что свидетельствует о снижен щ достоверности принимаемой информации. В процессе дальнейшей обработки данные о достоверности пранятой информации могут быть использованы для повышения точности восстановлеыя результатов обработки (нащж- 20 мер, точности определения момента прихода им ульсов во времюных системах) и для других целей анааюа.

2$

Ф о р м у л а и з о б р е т.е д и яУстройство для выделення сигналов, содержащее последовательно соединенные л)пщю aageymat, инвертор сумматщ, 30 ампжтуднын раэиичитель, вторую линию эадерккн и второй сумматор, второй вход сумматора соединен со входам лнщщ задеркки, второи выход амв итудного различителя подключен ко второму входу второго сумматора, первый бйок

Й днню со входом первого порогового блока, и блок формирования импульсов ш е е с я тем, что, с целью повышения

10 помехоустойчивости, в него введены последовательно соединенные второй амплитудный различитель, третья линия эадерж ки, первый блок вычитания, выход которого соединю со входом первого блока

Дифференцирования, а также четвертая, пятая н шестая лнннн эадержкп, т щггер, цемент ИЛИ, второй н третий блоки

М юж ния и второй, пороговь@ блок, причем вы ход первого порогового блока через четвертую пинию задеркки соединен с пер вым входом трвггера и входом блока формирования импульсов стандартной дли Гельностну Выход которого подключю ко. втсуому входу третьего блока вычн таяня, а первый вход которого соединен с выходом. траггера, второй вход которсм го через элемент ИЛИ соединен с выходом первого порогового блока, первый соединю со вторым входом первого бло ка вычитания, второй выход второго ами через пятую линию задержкн соединен со входами второго блока вычитаем, Н валия, второй пороговый блок и шестую

ttttmo задериски соединен с первым входом элемента ИЛИ, вход второго амплитудного различитеия подипочен к выходу второго сумматора.

Источники информации, щжнятые во внимание xrys экспертнзе

1. Авторское,фнидетейьство СССР

l4 418984, wt. Н 04 В 1/10, 13.03.72.

2. Аварское сщщетеп.ство СССР

Ж 658784, кл. Н 03 К 19/00, 08.06.77.