УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА КАНАЛА Российский патент 1994 года по МПК H04J3/22 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при обработке импульсных сигналов для определения номера канала в пределах заданной группы.

Известно устройство, которое может быть использовано для определения номера канала (авт. св. N 1264360, кл. H 04 j 7/00; авт. св. N 1201846, кл. G 06 F 15/336).

Устройство по авт. св. N 1264360 содержит коммутатор, первый и второй блоки памяти, автогенератор, счетчик, блок сравнения, причем выход коммутатора соединен с входами первого блока памяти и блока сравнения, выход которого соединен с входом второго блока памяти и вторым входом первого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, второй вход второго блока памяти соединен с входом коммутатора и выходом счетчика, вход которого соединен с выходом автогенератора.

Однако это устройство обладает низкой достоверностью в определении номера канала при обработке импульсных сигналов, в которых возможны пропадания отдельных импульсов.

Устройство по авт. св. N 1201846 содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи, генератор тактовых импульсов, три делителя частоты, ключ, счетчик, триггер, блок памяти, блок задержки, n блоков умножения, n ключей первой группы, n блоков усреднения, m ключей второй группы и элемент ИЛИ.

Однако такое устройство может быть использовано для определения номера канала посредством измерения с высокой точностью функции взаимной корреляции только при наличии опорных сигналов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные первый усилитель, перемножитель, интегратор и второй усилитель, а также линию задержки, вход которой подключен к выходу первого усилителя, а выход соединен с вторым входом перемножителя. В этом устройстве при обработке импульсных сигналов в качестве перемножителя может быть использована схема И, в качестве интегратора - счетчик импульсов. При наличии в устройстве регулируемой линии задержки оно может быть использовано для определения номера канала в пределах заданной группы при обработке импульсных сигналов, описываемых моделью наблюдения
Y(t)= S(t)+n(t), (1) где S(t)= U_oΣ∞k

_=-∞f(t-t_k); t_k= kT_i; k = 1,2,3, . . . . ;
T_i - период повторения импульсов; i= 1, 2, 3, . . . , n; T₁= T; T₂= 2T; T₃= 3T; . . . , T_n= nT; n(t)- флуктуационный шум.

Причем в импульсной последовательности S(t) возможно пропадание одного или нескольких подряд. Вероятность появления в соответствующий момент времени (т. е. с началом следующего периода) нуля или единицы (т. е. импульса или его отсутствия) равна 0,5. При этом скважность импульсов, равная отношению Ti/ Δti, много больше единицы ( Δti - длительность импульсов). Под действием n(t) в сигнале S(t) период представляет собой случайную величину, распределенную по нормальному закону:
f(T) = 1/e, (2) где m - математическое ожидание; σ - среднее квадратическое отклонение. При эом в принимаемом колебании может быть только один из сигналов, например сигнал с периодом Ti. Примерами таких сигналов в определенной степени могут служить многие телеграфные сигналы, сигналы передачи данных и т. д.

Для определения номера канала из группы, равной n, могут быть использованы также n соединенных параллельно таких устройств, содержащих различные линии задержки. Однако в любом случае указанные устройства будут обладать низкой помехоустойчивостью по отношению к взаимным помехам.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

Для этого в устройство для выбора канала, содержащее n параллельно соединенных каналов обработки, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные усилитель, элемент И, счетчик, пороговый блок и линию задержки, вход которой подключен к первому входу элемента И, а выход линии задержки соединен с вторым входом элемента И, введен блок управления с (n+1) входами и (n+1) выходами, а в каждый из n каналов обработки введены ключ и триггер, причем первый вход ключа является входом канала обработки, выход которого является выходом триггера, выход ключа соединен с входом усилителя, а выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с (n+1)-м выходом блока управления, при этом объединенные входы каналов являются входом устройства, который подключен к (n+1)-му входу блока управления, первые (n-1)-е входы которого соединены соответственно с выходами первых (n-1)-x каналов обработки, а выходы каждого канала обработки являются выходами устройства, при этом n-й вход блока управления является входом сигнала "Пуск", а второй вход ключа соединен соответственно с выходом блока управления.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема узла 1; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для выбора канала содержит n каналов обработки сигналов (1, 2, 3, . . . , n), схему управления 1. При этом число каналов определяется числом импульсных сигналов в пределах заданной группы.

Каждый канал включает в себя последовательно соединенные ключ (1-1, 2-1, . . . , n-1), усилитель (1-2, 2-2, . . . , n-2), 2-3, . . . , n-3), счетчик (1-4, 2-4, . . . , n-4), пороговое устройство (1-5, 2-5, . . . , n-5), триггер (1-6, 2-6, . . . , n-6), а также линию задержки (1-7, 2-7, . . . , n-7), вход которой подключен к выходу усилителя (1-2, 2-2, . . . , n-2), а выход соединен с вторым входом схемы И (1-3, 2-3, . . . , n-3; входом устройства являются соединенные между собой первые входы ключей (1-1, 2-1, . . . , n-1 и n+1 входы схемы управления 1) выходами устройства служат выходы триггеров (1-6, 2-6, . . . , n-6), причем выходы триггеров 1-6, 2-6 . . . (n-1) - 6 соединены соответственно с 1, 2 . . . n-1 входами схемы управления 1).

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала "Пуск" устройство приводится в готовность для приема и обработки импульсных сигналов. В этом случае триггеры каналов (1-6, 2-6, . . . , n-6) устанавливаются в "0". Если теперь на вход устройства начнут поступать импульсы, описываемые моделью наблюдения (1), то от воздействия первого входного импульса на выходах 1, 2, . . . , n схемы управления 1 появляются потенциалы, которые открывают ключи каналов (1-1, 2-1, . . . , n-1). При этом эти ключи оказываются открытыми соответственно в течение промежутков времени NT1NT2, . . . , NTn, где N - целое число, значительно большее единицы; T1, T2, . . . , Tn - соответственно периоды сигнала первого, второго . . . n-го канала обработки. В этом случае анализируемый импульсный сигнал с выходов ключей (1-1, 2-1, . . . , n-1) через усилители (1-2, 2-2, . . . , n-2) начинает поступать одновременно на входы схем И (1-3, 2-3, . . . , n-3) и входы линий задержек (1-7, 2-7, . . . , n-7). Причем время задержки сигнала в первом, втором n-м каналах определяется соответственно как T1, T2, . . . , Tn, где T1, T2, . . . , Tn - соответственно периоды сигналов первого, второго . . . n-го каналов обработки.

Задержанный импульс поступает на схему И (1-3, 2-3, . . . , n-3) каждого канала, на другой вход которого поступает незадержанная последовательность импульсов. При этом на выходах схем И появятся импульсы лишь в том случае, когда спустя соответствующее время задержки придет очередной импульс. В общем случае такое совпадение импульсов может обеспечиваться сразу для нескольких каналов. Число импульсов на выходе каждой схемы И подсчитывается счетчиками (1-4, 2-4, . . . , n-4), выходы которых подключены к пороговым устройствам (1-5, 2-5, . . . , n-5).

Отклики на выходах пороговых устройств будут появляться в том случае, если соответствующие счетчики за время, равное соответственно NT₁, NT₂, . . . , NT_n, подсчитывают количество импульсов, равное N-M_ζ , где M_ζ - математическое ожидание количества пропавших импульсов. Величина M может быть определена как
M_ζ= ΣNk

₌₁a_kP_k (3)
В выражении (3) a_k- интенсивность потока (количество импульсов в секунду); P_k= (at)^k·e^-at/K! - вероятность появления k импульсов в интервале времени (0, t) (Седякин Н. М. Элементы теории случайных импульсных потоков. М. : Сов. радио, 1965, с. 59).

При этом, если импульсы будут следовать с i-м исходным периодом, отклик появится на выходе порогового устройства i-го канала. В каналах более высоких номеров отклики на выходах пороговых устройств будут отсутствовать, так как ключи (i+1)-1, (i+2)-1, . . . , n-1 закроются быстрее, чем ключ i-1 за счет наличия схемы управления 1.

Откликом на выходе порогового устройства i-5 триггер i-6 устанавливается в "1". При этом срабатывает схема управления 1 и на ее выходах 1, 2, . . . , (i-1)-1 пропадают потенциалы, что приводит к закрытию ключей 1-1, 2-1, . . . , (i-1)-1. В связи с этим отклики на выходах пороговых устройств 1-6, 2-6, . . . , (i-1)-6 не успевают появиться.

Установка триггера i-6 в "1" сигнализирует о принадлежности анализируемой импульсной последовательности к i-му каналу.

Таким образом, за счет введения в устройство для выбора канала n ключей, n триггеров и схемы управления повышается помехоустойчивость устройства по отношению к взаимным помехам.

Все узлы схемы на фиг. 1, кроме узла 1, представляют собой стандартные, широко известные устройства.

На фиг. 2 приведена структурная электрическая схема узла 1. Узел содержит схему ИЛИ 1, триггер готовности 2, триггер запуска 3, генератор тактовых импульсов 4, схему И5, схему И6, формирователь импульсов 7, схему ИЛИ 8, формирователь импульсов 9, счетчик интервалов анализа 10, схему ИЛИ 11 и каналов управления ключами, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные схему ИЛИ (1-1, 1-2, . . . , 1-n), формирователь импульсов (2-1, 2-2, . . . , 2-n) и триггер интервалов (3-1, 3-2, . . . , 3-n). При этом на вход S триггера 2 и первые входы схемы ИЛИ 1, схемы ИЛИ 8, а также вторые входы схем ИЛИ (1-1, 1-2, . . . , 1-n) подается сигнал "Пуск". Вход R триггера 2 соединен со вторым входом схемы ИЛИ 1 и выходом схемы ИЛИ 11, а также с третьими входами схем ИЛИ (1-1, 1-2, . . . , 1-n) всех каналов, и вторым входом схемы ИЛИ 8, выход схемы ИЛИ 1 соединен со входом R триггера 3, вход S триггера 3 соединен с выходом схемы И5, на первый вход которой подается анализируемая импульсная последовательность АИП, а второй вход соединен с выходом триггера 2, выход генератора 4 счетных импульсов соединен со вторым входом схемы И6, первый вход которой соединен с выходом триггера 3 и через формирователь импульсов 7 со входами S всех триггеров интервалов (3-1, 3-2, . . . , 3-n), выход схемы И6 соединен со вторым входом счетчика 10, первый вход которого через формирователь импульсов 9 соединен с выходом схемы ИЛИ 8, первый выход счетчика 10 соединен с первым входом схемы ИЛИ 1-1, второй выход счетчика 10 соединен с первым входом схемы ИЛИ 1-2, третий выход счетчика 10 соединен с первым входом схемы ИЛИ 1-3, и т. д. , n-ый выход счетчика 10 соединен с первым входом схемы ИЛИ 1-n, выходы схем ИЛИ (1-1, 1-2, . . . , 1-n) соответственно через формирователи импульсов (2-1, 2-2, . . . , 2-n) соединены со входами R триггеров (3-1, 3-2, . . . , 3-n), выходы триггеров 3-1, 3-2, . . . , 3-n служат для управления соответственно ключами 1-1, 2-1, . . . , n-1 в схеме на фиг. 1, первый вход схемы ИЛИ 11 соединен с выходом триггера 1-6 схемы на фиг. 1, второй вход схемы ИЛИ 11 соединен с выходом триггера 2-6 схемы на фиг. 1 и т. д. , n-1 вход схемы ИЛИ 11 соединен с выходом триггера (n= = 1)-6 схемы на фиг. 1, n выход счетчика 10 соединен с входом схемы ИЛИ 11, формирователи 7, 2-1, 2-2, . . . , 2-n предназначены для преобразования отрицательных (обратных) фронтов поступающих на их вход сигналов в отрицательные короткие импульсы положительной логики для асинхронного управления триггеров каналов (3-1, 2-2, . . . , 3-n), формирователь 9 вырабатывает короткие положительные импульсы обнуления счетчика интервала по поступающему на вход формирователя положительному фронту сигнала.

Схема управления работает следующим образом.

С поступлением сигнала "Пуск" (короткого отрицательного импульса положительной логики) в схему управления триггер готовности 2 устанавливается в "1", и триггер запуска 3- в "0", триггеры интервалов (3-1, 3-2, . . . , 3-n) - в "0", счетчик интервалов анализа - в "0", триггеры каналов (1-6, 2-6, . . . , n-6) в схеме на фиг. 1 - в "0".

С приходом ближайшего импульса анализируемой импульсной последовательности триггер запуска 3 устанавливается в "1". Сигнал с выхода триггера запуска 3 разрешает прохождение через элемент И6 импульсов генератора 4 на счетчик интервалов анализа, устанавливает в "1" триггеры 3-1, 3-2, . . . , 3-n интервалов каждого канала. Триггеры 3-1, 3-2, 3-n управляют прохождением через ключи 1-1, 2-1, . . . , n-1 анализируемой импульсной последовательности на входы усилителей 1-2, 2-2, . . . , n-2 каналов обработки в схеме на фиг. 1. В результате обработки анализируемой импульсной последовательности соответствующий i-й триггер канала i-6 устанавливается в "1", что означает о наличие на входе устройства сигнала i-го канала, сигнал с выхода этого триггера через элемент ИЛИ 11, другие входы которого соединены с выходами триггеров 1-6, 2-6, . . . , (n-1)-60 (n+1)-6, . . . . , (n-1)-6, поступают на триггер готовности 2, триггер запуска 3, счетчик интервалов анализа 8, и обнуляет их. Таким образом подготавливается следующий цикл работы устройства.

На фиг. 2 схема ИЛИ 11 имеет n входов, из которых n-1 входов подключены соответственно к выходам триггеров 1-6, 2-6, . . . , (n-1)-6 каналов схемы 1, а n-ый вход схемы ИЛИ 11 подключен к старшему, n-му выходу счетчика интервала 10.

В процессе анализа, после выработки всего интервала анализа и отсутствии на входе устройства сигнала любого канала из данной группы, сигнал со старшего выхода счетчика интервала 10 пройдя через схему ИЛИ 11, установит схему управления устройства выбора канала в исходное состояние.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы работы устройства для выбора канала. На этом рисунке обозначено: АИП - анализируемая импульсная последовательность; ПУСК - сигнал пуска; Tg ГОТ - триггер готовности в схеме на фиг. 2; TgЗАП - триггер запуска схемы рис. 2; TgИНТi - триггер интервала i-того канала в схеме на фиг. 2; RgКАН - триггер канала в схеме на фиг. 1; Вых Клi - ключ i - того канала в схеме на фиг. 1.

В качестве базового объекта выбран автокорреляционный приемник (см. Ланге Ф. Корреляционная электроника. Судпромгиз, 1963 г. ).

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого устройства получается за счет возможности достижения большей помехоустойчивости.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах приема и обработки информации. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Устройство содержит: блок управления 1, n каналов обработки, каждый из которых содержит: ключ n₁ , усилитель n₂ , элемент И n₃ , счетчик n₄ , пороговый блок n₅ , триггер n₆ , линию задержки n₇ . Устройство может быть использовано для определения номера канала с высокой помехоустойчивостью в пределах заданной группы при обработке импульсных сигналов. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА КАНАЛА, содержащее n параллельно соединенных каналов обработки, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные усилитель, элемент И, счетчик, пороговый блок и линию задержки, вход которой подключен к первому входу элемента И, а выход линии задержки соединен с вторым входом элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в устройство введен блок управления с n + 1 входами и n + 1 выходами, а в каждый из n каналов обработки введены ключ и триггер, причем первый вход ключа является входом канала обработки, выход которого является выходом триггера, причем выход ключа соединен с входом усилителя, а выход порогового блока подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с (n + 1)-м выходом блока управления, причем объединенные входы каналов являются входом устройства, который подключен к (n + 1)-му входу блока управления, первые (n - 1)-е входы которого соединены соответственно с выходами первых (n - 1)-х каналов обработки, а выходы каждого канала обработки являются выходами устройства, при этом n-й вход блока управления является входом сигнала "Пуск", а второй вход ключа соединен соответственно с выходом блока управления.