СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1994 года по МПК H03K5/26 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения импульсных периодических сигналов из помех.

Известно устройство селекции импульсов, состоящее из n параллельно соединенных линий задержки и схемы совпадения n импульсов. Недостатком данного устройства является ограничение, накладываемое на форму входных сигналов схемой совпадения.

Известно другое устройство накопления сигнала (рециркулятор), содержащее сумматор, устройство согласования коэффициента передачи и устройство задержки.

Недостатками этого устройства являются длительность процесса устранения помех из-за необходимости проведения многих циклов суммирования сигналов для достижения приемлемого соотношения между уровнями полезных сигналов и помех, а также невозможность работы устройства при изменении периода следования сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является селектор импульсов, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), два коммутатора, устройство выбора наименьшего значения сигнала, ключевое устройство, устройство задержки, таймер.

Недостатком данного устройства является задержка обнаружения момента изменения временного положения импульсов в селектируемой импульсной последовательности.

Специфической особенностью данного устройства является универсальность его работы в различной помеховой обстановке, что достигается возможностью варьирования количества обрабатываемых импульсных последовательностей. При легкой помеховой обстановке, характеризуемой малым количеством помех, результирующий (отселектированный) сигнал формируется по данным двух последовательностей. Таким образом, минимальный период обновления информации на выходе устройства составляет 2Т, где Т - период следования импульсной последовательности. В условиях стабильного временного положения сигналов в последовательностях такая задержка в обновлении информации на выходе устройства не имеет существенного значения (ввиду идентичности получаемых осциллограмм). В условиях скачкообразного изменения временного положения сигналов в последовательностях задержка в обновлении результата означает задержку (запаздывание) в обнаружении момента изменения принимаемого сигнала, что является недостатком в тех случаях, когда необходимо как можно быстрее выявить момент изменения сигнала, получить информацию о новом положении импульсов в последовательности.

Рассмотрим частный случай решения задачи селекции периодических импульсных последовательностей из случайных помех, когда дополнительными условиями являются легкая помеховая обстановка, позволяющая получить удовлетворительные (хорошие) результаты селекции при обработке только двух импульсных последовательностей, изменение временного положения импульсов в последовательностях без изменения самого периода их следования.

При решении этой задачи известными средствами, а именно путем применения селектора импульсов-прототипа, возникает задержка (Т_з) в обнаружении изменения сигнала вследствие того, что результат селекции формируется каждый раз по данным двух последовательностей (обновление результата на выходе устройства происходит с периодом 2Т).

Время задержки (Т_з) зависит от момента изменения положения сигнала в последовательности, а также частоты этих изменений. Временные диаграммы, иллюстрирующие эти зависимости применительно к устройству-прототипу, приведены на фиг. 1. Для простоты здесь импульсные последовательности представлены одним импульсом. Следовательно, результат селекции формируется каждый раз по двум последовательно принимаемым импульсам (на диаграммах каждая последовательная пара импульсов имеет нумерацию 1 и 2). Первая диаграмма каждого варианта (помеченного буквами а, б, в), иллюстрирует изменения сигналов на входе устройства, вторая диаграмма иллюстрирует результат обработки, фиксируемый на выходе устройства в течение каждого цикла (равного периоду повторения сигнала Т) работы устройства.

На фиг. 1а показано изменение положения сигнала, которое произошло в течение первого периода его обработки. Изменение положения сигнала фиксируется на выходе устройства, спустя один период повторения сигнала Т. На фигурах изменение положения сигнала для большей наглядности показано на величину, превышающую длительность самого сигнала (в противном случае, когда смещение сигнала не превышает величины длительности сигнала, происходит искажение формы и уменьшение амплитуды сигнала, что не может являться достоверной и достаточной информацией о смещении сигнала).

При изменении сигнала в течение второго периода (цикла) работы устройства (фиг. 1б) задержка составляет Т_з = 2 Т.

В первом и втором вариантах изменение положения сигнала происходит с периодом, большим или равным 2Т. Если смена положения сигнала происходит чаще (< 2Т), то никакой полезной информации не выходе устройства не получают (фиг. 1в).

Из анализа рассмотренных диаграмм можно заключить, что в зависимости от момента изменения положения сигнала время задержки Т_з обнаружения этого момента или Т, или 2Т. Кроме того, минимальный период изменения положения сигналов в последовательностях, при котором устройство гарантированно выполняет свои функции по селекции сигналов и выдаче информации о их положении, будет 3Т (в течение одного цикла селекции, равного по длительности 2Т, сигнал не должен изменяться, а с учетом произвольного характера разделения на циклы последовательности обрабатываемых сигналов получают 3Т).

Технической задачей, решение которой осуществляется предлагаемым устройством, является минимизация времени обнаружения моментов изменения временных положений импульсов в импульсных последовательностях и времени получения информации о их новом положении, а также расширение пределов функционирования за счет уменьшения периода изменения положения импульсов в последовательностях.

Предлагаемый селектор импульсов позволяет исключить зависимость Т_з от момента изменения положения сигнала (в течение первого или второго периода обработки сигнала), тем самым минимизируя Т_з до значения Т. Вместе с тем обеспечивается функционирование устройства при уменьшении периода изменения положений импульсов в импульсных последовательностей с 3Т (в устройстве-прототипе) до 2Т, т. е. имеет место расширение пределов функционирования.

Сущность изобретения состоит в том, что в селектор импульсов, содержащий АЦП, последовательно включенные блок выбора наименьшего значения сигнала и ключ, выход которого соединен с выходной шиной, блок задержки, первый вход которого соединен с входом запуска АЦП и шиной синхронизации, выход соединен с вторым входом блока выбора наименьшего значения, таймер, первый вход которого соединен с шиной запуска, второй вход - с шиной тактовых импульсов, третий вход - с шиной установки времени задержки и вторым входом блока задержки, а выход - с входом управления ключа, введена связь выхода АЦП с третьим входом блока задержки и входом блока выбора наименьшего значения, т. е. АЦП одновременно соединен с блоком выбора наименьшего значения и с блоком задержки. При этом запоминается каждая последовательность и формирование результата селекции идет по данным предыдущей (запомненной) и текущей последовательности, данные о которой заносятся в блок задержки по мере его освобождения от данных предыдущей последовательности.

На фиг. 2 изображена структурная схема селектора импульсов, на фиг . 3 - вариант реализации таймера; на фиг. 4 - осциллограммы, поясняющие работу селектора импульсов, где скобками обозначены осциллограммы сигналов, по данным которых формируется результирующий сигнал (остальные обозначения аналогичны фиг. 1). На диаграмме отчетливо просматриваются уменьшение времени реакции селектора (до Т на изменение положения сигнала, а также возможность уменьшения периода изменения положения сигнала (до 2Т), при котором селектор продолжает функционировать (производит селекцию и выдает достоверную и оперативную информацию о новых положениях сигнала).

Селектор импульсов содержит (фиг. 2) последовательно включенные АЦП1, блок 2 выбора наименьшего значения и ключ 3, блок 4 задержки, выходом подключенный к второму входу блока 2, и таймер 5, выходом подключенный к управляющему входу ключа 3. Вход АЦП 1 соединен с входной шиной 6, а вход запуска АЦП 1 подключен к шине 7 синхронизации и к первому входу блока 4, второй вход которого соединен с шиной 8 установки времени задержки и соответствующим входом таймера 5, третий вход - с выходом АЦП 1. К шине 9 тактовых импульсов и шине 10 запуска подключены соответствующие входы таймера 5. Таймер состоит из счетчика, цифрового компаратора и триггера. В качестве компаратора может быть использование ИС типа СП1 (различных серий) с инвертором по выходу совпадения кодов.

Селектор импульсов работает следующим образом.

Перед началом работы селектора задается (на шине 8) значение времени задержки τ, равного периоду повторения последовательностей импульсов, определяющего параметры работы таймера и блока задержки. Работа устройства начинается по сигналу запуска (по шине 10), по которому таймер вырабатывает сигнал управления ключевым устройством, приводящий к размыканию его контактов.

Сигнал с входа селектора преобразуется в АЦП в цифровую форму и поступает на вход блока задержки на τ. Импульсы запуска АЦП синхронизируют работу АЦП и блока задержки. Через время τ таймер формирует сигнал, замыкающий контакты ключевого устройства, а на оба входа блока выбора наименьшего значения сигнала синхронно начинают поступать данные о текущих (с АЦП) и задержанных (с устройства задержки) значениях сигнала, приведенных путем задержки на τ к одному масштабу времени. Блок выбора наименьшего значения сигнала выделяет совпадающие во времени полезный компоненты сигнала и отсеивает несовпадающие во времени случайные импульсные помехи. Результат селекции поступает на выход 11 устройства. Текущие значения сигнала одновременно с поступлением на один из входов блока выбора наименьшего значения заносятся в блок задержки, занимая место освобождаемых данных о предыдущем сигнале, поступающих на другой вход блока выбора наименьшего значения, по мере сравнения двух сигналов.

Таймер 5 работает следующим образом. По сигналу запуска обнуляется содержимое счетчика и триггера. При этом на выходе триггера будет логический "0" (что соответствует размыканию контактов ключевого устройства). По достижении счетчиком соответствующего значения компаратор выдает сигнал совпадения кодов, который устанавливает триггер в состояние логической "1". Состояние выхода таймера остается неизменным до нового сигнала запуска устройства.

Таким образом, информация на выходе устройства меняется в течение каждого цикла сравнения с периодом Т, что позволяет более оперативно получить информацию об изменении положения сигнала, чем в устройстве-прототипе, где в аналогичных условиях его работы (сходная помеховая обстановка) это время может достигать 2Т. По той же причине устройство может выдавать информацию об изменении положения сигнала (при сохранении функции селектирования) с меньшим периодом изменений положений сигналов в последовательностях, а именно 2Т вместо 3Т в устройстве-прототипе. (56) Защита от радиопомех. /Под ред. Н. В. Максимова, М. : Сов. радио, 1976, с. 496.

Авторское свидетельство СССР N 1598140, кл. H 03 K 5/26, 1988.

Селектор импульсов относится к импульсной технике и может быть использован для выделения периодических импульсных сигналов из помех, обеспечивает уменьшение времени селекции, момента обнаружения изменения принимаемого сигнала. Селектор содержит АЦП 1, блок 2 выбора наименьшего значения, ключ 3, блок 4 задержки, таймер 5, шину 6 входного сигнала, шину 7 синхронизации, шину 8 установки времени задержки, шину 9 тактовых импульсов, шину 10 запуска и выходную шину 11. Выход АЦП 1 одновременно подключен к блоку 2 выбора наименьшего значения и блоку 4 задержки. Запоминается каждая последовательность, и формирование результата селекции идет по данным предыдущей (запомненной) и текущей последовательности, данные о которой заносятся в блок 4 задержки по мере его освобождения от данных предыдущей последовательности. 4 ил.

СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ , содеpжащий аналого-цифpовой пpеобpазователь, вход котоpого соединен с входной шиной, последовательно соединенные блок выбоpа наименьшего значения и ключ, выход котоpого соединен с выходной шиной, блок задеpжки, пеpвый вход котоpого соединен с входом запуска аналого-цифpового пpеобpазователя и шиной синхpонизации, выход соединен с пеpвым входом блока выбоpа наименьшего значения, таймеp, пеpвый вход котоpого соединен с шиной запуска, втоpой вход - с шиной тактовых импульсов, тpетий вход - с шиной, установки вpемени задеpжки и втоpым входом блока задеpжки, а выход таймеpа соединен с входом упpавления ключа, отличающийся тем, что выход цифpоаналогового пpеобpазователя соединен с втоpым входом блока выбоpа наименьшего значения и с тpетьим входом блока задеpжки.