МНОГОКАНАЛЬНОЕ ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к технике приема и обработки сигналов и может быть использовано в устройствах для выделения слабых сигналов на фоне помех.

Известно многоканальное приемное устройство (см. авт. св. СССР N 1619415, H 04 B 1/10, 1989), содержащее первый и второй блоки компенсации, входы которых являются первым и вторым входами многоканального устройства, а выходы соединены с первым и вторым входами блока фазирования и с первым и вторым входами классификатора сигнал-помеха соответственно. Первый и второй выходы блока фазирования соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, а выход сумматора через усилитель -ограничитель подключен к первому входу коммутатора, выход которого является выходом многоканального приемного устройства. Управляющий вход коммутатора соединен с выходом классификатора сигнал -помеха, а выход усилителя-ограничителя соединен с третьим входом классификатора сигнал-помеха. Устройство содержит также блок селекции сигнала с минимальной энтропией, первый и второй входы которого соединены с входами первого и второго блоков компенсации соответственно, выход сигнала с минимальной энтропией соединен с входами опорного сигнала первого и второго блоков компенсации и вторым входом коммутатора, а выход сигнала оценки энтропии соединен с входом сигнала оценки энтропии классификатора сигнал -помеха.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно имеет ограниченную область использования, а именно: для приема сигналов в условиях, когда закон распределения плотности вероятности полезного сигнала и помехи совпадают или при равенстве соотношения между вторым и четвертыми моментами распределения полезного сигнала и помехи. Кроме того, известное устройство имеет сложную конструкцию.

Известно также многоканальное приемное устройство (см. Н.С.Шестов. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех. М. Сов. радио, 1967, с. 178-179, рис. 3.15), содержащее N одновходовых преобразователей, и один N -входовый преобразователь, причем входы, одновходовых преобразователей являются входами многоканального устройства, каждый вход многовходового преобразователя соединен с выходом соответствующего одновходового преобразователя, а выход многовходового преобразователя является выходом многоканального устройства.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивает существенного повышения отношения сигнала к шуму при полностью некоррелированных шумах в различных каналах устройства. Кроме того, устройство имеет сложную конструкцию: N -преобразователей сигналов, многовходовый сумматор.

В основу изобретения поставлена задача разработать многоканальное приемное устройство с такими преобразователями входных сигналов, конструктивное выполнение которых обеспечило бы при упрощении устройства повышение отношения сигнала к шуму при полностью некоррелированных шумах в различных каналах устройства.

По первому варианту решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в многоканальном приемном устройстве, содержащем входные преобразователи и выходной преобразователь, причем выход каждого входного преобразователя соединен с соответствующим входом выходного преобразователя, а входы входных преобразователей и выход выходного преобразователя являются соответственно входами и выходом многоканального приемного устройства, входные преобразователи выполнены в виде многовходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения входных сигналов, а выходной преобразователь выполнен в виде многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов.

По второму варианту поставленная задача решена тем, что в многоканальном приемном устройстве, содержащем входные преобразователи и выходной преобразователь, причем выход каждого входного преобразователя соединен с соответствующим входом выходного преобразователя, а входы входных преобразователей и выход выходного преобразователя являются соответственно входами и выходом многоканального приемного устройства, входные преобразователи выполнены в виде многовходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения входных сигналов, а выходной преобразователь в виде многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов, при этом многовходовый дискриминатор максимального мгновенного значения входных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по K двухвходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения сигналов в каждом каскаде, входы дискриминаторов первого каскада являлись входами многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминаторов i-го каскада, где i=2, 3, N-2, был соединен с выходом соответствующего дискриминатора i-1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j= 1, 2, N-2, был соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j+1 каскада, выходы дискриминаторов N-1 каскада были соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого являлся выходом многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения входных сигналов, при этом число N его каскадов и число K двухвходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения сигналов удовлетворяли следующим соотношениям:
N-1<log₂n_вх≅N,

K_N-1=2, K_N=1,
где n_вх число многовходового дискриминатора, а двухвходовый дискриминатор максимального мгновенного значения сигналов выполнен в виде трех схем вычитания, при этом первые входы первой и второй схем вычитания являлись соответственно первым и вторым входами дискриминатора, вторые входы схем вычитания подключены к источнику опорного напряжения, выходы первой и второй схем вычитания подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, один из входов которого соединен с первым входом третьей схемы вычитания, выход которой является выходом дискриминатора, прямой выход блока сравнения через первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляемого нагрузочного сопротивления, включенного параллельно первому входу блока сравнения, инверсный выход которого через второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляемого нагрузочного сопротивления, включенного параллельно второму входу блока сравнения, а характеристика управляемых нагрузочных сопротивлений имеет вид:
R=R₀, при U_упр<0
R=R₀(1-SU_упр), при U_упр>0,
где S параметр характеристики [В^-1]
U_упр управляющее напряжение [В]
Многовходовый дискриминатор минимального мгновенного значения входных сигналов при этом выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по K двухвходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов в каждом каскаде, выходы дискриминаторов первого каскада являлись входами многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминатора i-го каскада, где i=2, 3, N-2, был соединен с выходом соответствующего дискриминатора i-1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j=1, 2, 3, N-2, был соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j+1 каскада, выходы дискриминаторов N-1 каскада были соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого являлся выходом многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения входных сигналов, при этом число N его каскадов и число K двухвходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов удовлетворяли следующим соотношениям:
N-1<log₂n_вх≅N

K_N-1=2, K_N=1,
где n_вх число входов многовходового дискриминатора.

При этом двухвходовый дискриминатор минимального мгновенного значения сигналов выполнен в виде двух управляемых нагрузочных сопротивлений, включенных параллельно соответственно первому и второму входам блока сравнения, которые являются входами дискриминатора, а один из входов является также и выходом дискриминатора, прямой выход блока сравнения через первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляемого нагрузочного сопротивления, а инверсный выход через второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляемого сопротивления, при этом характеристики сопротивления имеют вид:
R=R₀, при U_упр<0
R=R₀(1-SU_упр), при U_упр>0,
где S параметр характеристики [В^-1]
U_упр управляющее напряжение [В]
Такое выполнение устройства обеспечивает существенное повышение отношения сигнал/шум за счет параллельно последовательной попарной обработки входных сигналов, при которой параметры полезного сигнала не меняются, а диапазон изменения напряжения шумов монотонно уменьшается. В устройстве отсутствуют сложные конструктивные узлы электрические фильтры со строго заданными амплитудно-частотными характеристиками.

На фиг. 1 изображена блок-схема многоканального приемного устройства (первый вариант); на фиг. 2 блок-схема многоканального приемного устройства (второй вариант); на фиг. 3 блок-схема многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения входных сигналов; на фиг. 4 блок-схема двухвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов; на фиг. 5 блок-схема двухвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов; на фиг. 6 временные зависимости входных и выходных сигналов трехвходовых дискриминаторов максимального и минимального мгновенного значения сигналов.

Многоканальное приемное устройство (первый вариант, фиг. 1) содержит входные преобразователи, выполненные в виде многовходовых дискриминаторов 1', 1'', 1^m максимального мгновенного значения входных сигналов, и выходной преобразователь, выполненный в виде многовходового дискриминатора 2 минимального мгновенного значения входных сигналов. Входы дискриминаторов 1', 1'', 1^m являются входами многоканального приемного устройства, Выходы 4', 4'', 4^m дискриминаторов 1', 1'', 1^m подключены к соответствующим входам 5₁, 5₂, 5_m дискриминатора 2, выход 6 которого является выходом многоканального приемного устройства.

Многоканальное приемное устройство (второй вариант, фиг. 2) содержит входные преобразователи, выполненные в виде многовходовых дискриминаторов 2', 2'', 2^m минимального мгновенного значения входных сигналов, и выходной преобразователь выполненный в виде многовходового дискриминатора 1 максимального мгновенного значения входных сигналов. Входы дискриминаторов 2', 2'', 2^m являются входами многоканального приемного устройства. Выходы 6', 6'', 6^m дискриминаторов 2', 2'', 2^m подключены к соответствующим входам 3', 3'', 3^m дискриминатора 1, выход 4 которого является выходом многоканального приемного устройства.

В обоих вариантах выполнения многоканального приемного устройства используются одни и те же дискриминаторы 1 максимального мгновенного значения входных сигналов и дискриминаторы 2 минимального мгновенного значения входных сигналов.

Многовходовый дискриминатор 1 максимального мгновенного значения входных сигналов (фиг. 3) содержит четыре каскада двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов, причем первый каскад включает шесть двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов, второй каскад три дискриминатора 7, третий 2 дискриминатора 7, а четвертый один дискриминатор 7. В общем случае число дискриминаторов 7 первого каскада можно определить по следующей зависимости

где K₁ число двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов;
n_вх число входов многовходового дискриминатора 1 максимального мгновенного значения сигналов.

Входы двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов являются входами 3₁, 3₂, 3₃, 3₄, 3₅, 3₆, 3₇, 3₈, 3₉, 3₁₀, 3₁₁, 3₁₂ многовходового дискриминатора 1 максимального мгновенного значения входных сигналов. Выходы дискриминаторов 7 первого каскада соединены с соответствующими входами дискриминаторов 7 второго каскада. Выходы дискриминаторов 7 второго каскада соединены с входами дискриминаторов 7 третьего каскада, а их выходы соединены с входами дискриминатора 7 четвертого каскада, выход которого является выходом 4 многовходового дискриминатора 1 максимального мгновенного значения входных сигналов.

В общем случае число дискриминаторов в i-каскаде, где i=2, 3, N-2, определяется по зависимости

а общее число N каскадов удовлетворяет следующему соотношению
(N-1)<log₂n_вх≅N
Из этого соотношения следует, что при n_вх=3, 4, N=2; при 5≅n_вх≅8, N=3; при 9≅n_вх≅16, N=4; при 17≅n_вх≅32, N=5; при 33≅n_вх≅64, N=6 и т.д.

Число дискриминаторов 7 в предпоследнем каскаде (N-1) и в последнем каскаде (N) не зависит от n_вх и равно соответственно двум и одному.

Здесь следует отметить, что в случае, когда число выходов дискриминаторов 7 меньше на единицу числа входов дискриминаторов 7 последующего каскада, то выход одного из дискриминаторов 7 подключается к входам двух дискриминаторов 7 последующего каскада. Так, на фиг. 3 число выходов второго каскада равно трем, а число входов третьего каскада равно четырем. Поэтому выход второго дискриминатора 7 второго каскада соединен с входом первого и входом второго дискриминаторов 7 третьего каскада. Аналогично осуществляется подключение входов дискриминаторов 7 первого каскада, когда n_вх нечетная величина.

Многовходовый дискриминатор 2 минимального мгновенного значения входных сигналов также имеет структурную схему, изображенную на фиг. 3. Отличие заключается лишь в том, что вместо двухвходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения сигналов используются двухвходовые дискриминаторы минимального мгновенного значения сигналов. В связи с вышесказанным на отдельном чертеже многовходовый дискриминатор 2 минимального мгновенного значения входных сигналов не представлен.

Двухвходовый дискриминатор 7 максимального мгновенного значения сигналов содержит первую 8 (фиг. 4) и вторую 9 схемы вычитания, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами дискриминатора 7. Источник 10 опорного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами первой 8 и второй 9 схем вычитания. Токовый выход 11 первой схемы 8 вычитания соединен с первым входом блока 12 сравнения, параллельно которому включено первое управляемое нагрузочное сопротивление 13. Токовый выход 14 второй схемы 9 вычитания соединен со вторым входом блока 12 сравнения, параллельно которому включено второе управляемое нагрузочное сопротивление 15, и к первому входу третьей схемы вычитания 16, второй вход которого соединен с выходом источника 10 опорного напряжения. Прямой выход 17 блока 12 сравнения через первый усилитель 18 соединен с управляющим входом 19 первого управляемого нагрузочного сопротивления 13, а инверсный выход 20 блока 12 сравнения через второй усилитель 21 соединен с управляющим входом 22 второго управляемого нагрузочного сопротивления 15. Выход третьей схемы вычитания 16 является выходом двухвходового дискриминатора 7 максимального мгновенного значения сигнала. Управляемые нагрузочные сопротивления 13 и 15 могут быть выполнены в виде резистора R₀, параллельно которому своими эмиттерным и коллекторными выводами подключен транзистор, база которого соединена с коллектором через дополнительный резистор и является управляющим входом управляемого нагрузочного сопротивления. В качестве управляемых нагрузочных сопротивлений 13 и 15 могут быть использованы и другие схемы, характеристика которых имеет вид
R=R₀, при U_упр<0
R=R₀(1-SU_упр), при U_упр>0,
где S параметр характеристики [В^-1]
В качестве блока сравнения могут быть использованы дифференциальные усилители.

Двухвходовый дискриминатор минимального мгновенного значения сигналов (фиг. 5) содержит первый 23 и второй 24 преобразователи напряжение -ток, входы которых являются первым и вторым входами дискриминатора. Выход 25 первого преобразователя 23 соединен с первым входом блока 26 сравнения, параллельно которому включено первое управляемое нагрузочное сопротивление 27. Выход 28 второго преобразователя 24 соединен со вторым входом блока 26 сравнения, параллельно которому включено второе управляемое нагрузочное сопротивление 29, и к входу выходного блока 30, выход которого является выходом дискриминатора. Прямой выход 31 блока 26 сравнения через усилитель 32 соединен с управляющим входом 33 управляемого нагрузочного сопротивления 27, а инверсный выход 34 блока 26 сравнения через усилитель 35 соединен с управляющим входом 36 управляемого нагрузочного сопротивления. В двухвходовых дискриминаторах минимального мгновенного значения сигналов использованы такие же управляемые нагрузочные сопротивления, что и в двухвходовых дискриминаторах 7 максимального мгновенного значения сигнала, т.е. имеющие следующую характеристику
R=R₀, при U_упр<0
R=R₀(1-SU_упр), при U_упр>0,
На фиг. 6 изображены временные зависимости трех шумовых входных сигналов 37, 38 и 39, выходного сигнала 40 трехвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов и выходного сигнала 41 трехвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов, имеющих размах (диапазон изменения напряжения) соответственно равный A₁ и A₂.

Многоканальное приемное устройство работает следующим образом.

Согласно первому варианту выполнения устройства на его входы подаются сигналы, представляющие собой алгебраическую сумму напряжения полезного сигнала и напряжения шума, при этом напряжения полезного сигнала должны быть синфазны. В многовходовых дискриминаторах 1 максимального мгновенного значения сигнала осуществляется параллельно -последовательная попарная обработка входных сигналов с помощью двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов, принцип действия которых сводится к следующему. Аддитивные смеси напряжения полезного сигнала и напряжений шумов подаются на вход 1 и вход 2 двухвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов (фиг. 4). На вторые входы первой 8 и второй 9 схем вычитания подается опорное напряжение от источника 10, величина которого должны превышать максимальное значение входных сигналов. Разностные сигналы с токовых выходов 11 и 14 первой 8 и второй 9 схем вычитания подаются соответственно на первый и второй входы блока 12 сравнения, при этом величина напряжения на первом и втором входах блока 12 сравнения зависит как от величины токового разностного сигнала, так и от величины управляемого нагрузочного сопротивления 13 и 15, включенных параллельно соответствующим входам блока 12 сравнения. В частном случае, когда на вход 1 и вход 2 подаются равные входные сигналы, то токовые разностные сигналы также будут равны между собой. При равенстве токовых разностных сигналов на выходах 11 и 14 падение напряжения на первом управляемом нагрузочном сопротивлении 13 равно падению напряжения на втором управляемом нагрузочном сопротивлении 15, а следовательно на прямом 17 и инверсном 20 выходах блока 12 сравнения сигналы будут равны нулю. Нулевое значение будут иметь и управляющие напряжения на входах 19 и 22, а следовательно, величина управляемых нагрузочных сопротивлений 13 и 15 будет равна R₀. В соответствии с вышесказанным на первый вход третьей схемы 16 вычитания будет подан сигнал, равный разностному сигналу между опорным и входным напряжением, на второй ее вход опорное напряжение от источника 10, а на выходе схемы 16 будет сигнал, равный входным сигналам. Иными словами при синфазных сигналах одинаковой амплитуды и формы на выходе дискриминатора имеет место сигнал той же амплитуды и формы.

В случае неравенства сигналов на входах двухвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов величина разностного токового сигнала на выходе 11 первой схемы 8 вычитания не равна величине разностного токового сигнала на выходе 14 второй схемы 9 вычитания. Пусть для определенности входной сигнал, поданный на вход 1, больше входного сигнала, поданного на вход 2. Тогда разностный токовый сигнал на выходе 11 первой схемы 8 вычитания будет меньше разностного токового сигнала на выходе 14 второй схемы 9 вычитания, а следовательно, падение напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 13 будет меньше, чем падение напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 15. В соответствии с изложенным напряжение на первом входе блока 12 сравнения не будет равно напряжению на его втором входе. На прямом выходе 17 блока 12 сравнения появится сигнал отрицательной полярности, равный разности его входных сигналов, а на инверсном выходе 20 сигнал той же величины, но положительной полярности. Усиленные соответственно усилителями 18 и 21 эти сигналы подаются на управляющий вход 19 управляемого нагрузочного сопротивления 13 и на управляющий вход 22 управляемого нагрузочного сопротивления 15. При отрицательных управляющих напряжениях U_упр (см. (1) величина управляемого нагрузочного сопротивления остается неизменной и равной R₀. Следовательно, величина управляемого нагрузочного сопротивления 13 не изменяется. При положительных управляющих напряжениях величина управляемых нагрузочных сопротивлений уменьшается (см. (1)). Следовательно, величина управляемого нагрузочного сопротивления 15 уменьшится до величины, при которой падение напряжения на нем будет равно падению напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 13.

Если же сигнал, поданный на вход 1, будет меньше сигнала, поданного на вход 2, то разностный токовый сигнал на выходе 11 схемы 8 вычитания будет больше разностного токового сигнала на выходе 14 схемы 9 вычитания. В этом случае на прямом выходе 17 блока 12 сравнения разностный управляющий сигнал будет положительной полярности, а на инверсном выходе 20 отрицательной полярности. Таким образом, при этом соотношении входных сигналов будет происходить изменение величины сопротивления 13, но в обоих случаях сигнал, подаваемый на первый вход третьей схемы 16 вычитания, будет соответствовать минимальному значению разностного токового сигнала, а следовательно, на выходе схемы 16 вычитания сигнал будет равен максимальному входному сигналу.

Если на вход 1 и вход 2 подаются напряжения шума, то на выходе двухвходового дискриминатора 7 максимального мгновенного значения сигналов будет иметь место также шумовой сигнал, мгновенное значение напряжения которого соответствует мгновенному значению напряжения того входного сигнала, который имеет в данный момент времени наибольшее значение напряжения. В результате диапазон изменения напряжения шума (размах) уменьшается, так как вероятность того, что временные зависимости сравниваемых шумовых сигналов будут одинаковыми, практически равна нулю. На фиг. 6 показан результат обработки трех входных шумовых сигналов с помощью трехвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов (кривая 40). Из приведенных на фиг. 6 временных зависимостей следует, что размах напряжения шума A₁ на выходе трехвходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов существенно (более чем в два раза) меньше размаха напряжений каждого входного шумового сигнала. Увеличение же числа входных шумовых сигналов позволит при соответствующем увеличении числа входов многовходового дискриминатора 7 еще больше уменьшить размах результирующего выходного шумового сигнала.

Учитывая свойство аддитивности полезного сигнала и шума можно из вышесказанного сделать вывод о том, что прохождение через многовходовый дискриминатор максимального мгновенного значения сигналов полезного сигнала не сопровождается изменением его амплитуды и формы, а размах напряжения шума существенно уменьшается. Иными словами улучшается отношение сигнал/шум на выходах дискриминаторов 1', 1'', 1^m.

С выходов 4', 4'', 4^m дискриминаторов 1', 1'', 1^m сигналы подаются на входы 5₁, 5₂, 5_m многовходового дискриминатора 2 минимального мгновенного значения сигналов, структурная схема которого ничем не отличается от структурной схемы, приведенной на фиг. 3, только в этом случае вместо двухвходовых дискриминаторов 7 максимального мгновенного значения сигналов используются двухвходовые дискриминаторы минимального мгновенного значения сигналов, блок схема которых приведена на фиг. 5.

Принцип действия двухвходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов сводится к следующему. Аддитивные смеси напряжения полезного сигнала и напряжений шумов подаются на вход 1 и вход 2 двухвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов (фиг. 5). С помощью преобразователей 23 и 24 осуществляется преобразование входных напряжений в токовые сигналы. При равенстве токовых сигналов на выходах 25 и 28 падение напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 27 равно падению напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 29, а следовательно, на прямом 31 и инверсном 34 выходах блока 26 сравнения сигналы будут равны нулю. Нулевые значения будут иметь и управляющие напряжения на входах 33 и 36. Следовательно, величина управляемых перегрузочных сопротивлений 27 и 29 будет равна R₀ (см. (1)), а на входе выходного блока 30, выполняющего роль согласующего каскада, будет иметь место сигнал, равный входным сигналам. Иными словами, при синфазных сигналах одинаковой амплитуды и формы на выходе двухвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов будет иметь место сигнал той же амплитуды и формы.

В случае неравенства сигналов на входах двухвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов величина токового сигнала на выходе 25 преобразователя 23 не равна величине токового сигнала на выходе 28 преобразователя 24. Пусть для определенности сигнал, поданный на вход 1, больше сигнала, поданного на вход 2. Тогда токовый сигнал на выходе 25 будет больше токового сигнала на выходе 28, а следовательно, падение напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 27 будет больше падения напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 29. Так как напряжение на первом входе блока 26 сравнения больше напряжения на втором входе блока 26 сравнения, то на прямом выходе 31 блока 26 сравнения будет разностный сигнал положительной полярности, а на инверсном выходе 34 сигнал той же величины, но отрицательной полярности. Усиленные соответственно усилителями 32 и 33 эти сигналы подаются на управляющий вход 33 управляемого нагрузочного сопротивления 27 и на управляющий вход 36 управляемого нагрузочного сопротивления 29. При отрицательных управляющих напряжениях U_упр (см. (1)) величина управляемого нагрузочного сопротивления остается неизменной и равной R₀, а при положительных U_упр уменьшается. Следовательно, величина сопротивления 29 остается неизменной, а величина управляемого нагрузочного сопротивления 27 уменьшается до величины, при которой падение напряжения на нем не будет равно падению напряжения на управляемом нагрузочном сопротивлении 29.

Если же сигнал, поданный на вход 1, будет меньше сигнала, поданного на вход 2, то токовый сигнал на выходе 25 будет меньше токового сигнала на выходе 28. В этом случае на прямом выходе 31 блока 26 сравнения разностный управляющий сигнал будет отрицательной полярности, а на инверсном выходе 34
положительной полярности. При этом соотношении величин входных сигналов будет происходить уменьшение (под действием управляющего напряжения) величины сопротивления 29, однако в обоих случаях сигнал на выходе дискриминатора будет равен минимальному значению сравниваемых сигналов.

Таким образом, при подаче на вход 1 и вход 2 аддитивной смеси напряжения полезного сигнала и напряжения шума на выходе двухвходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов будет аддитивная смесь напряжения полезного сигнала той же величины, что и на входах, и напряжение шума с существенно меньшим размахом (фиг. 6 поз. 41). Параллельно -последовательная попарная обработка сигналов, поступающих на входы 5₁, 5₂, 5_m многовходового дискриминатора 2 минимального мгновенного значения входных сигналов обеспечит существенное подавление шумовой компоненты при сохранении параметров полезного сигнала, иными словами существенное улучшение отношения сигнал/шум.

Согласно второму варианту выполнения устройства на его входы также подаются сигналы, представляющие собой алгебраическую сумму напряжений полезного сигнала и напряжения шума. В включенных на входе устройства многовходовых дискриминаторах 2', 2'', 2^m осуществляется параллельно -последовательная попарная обработка входных сигналов с помощью двухвходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов. В результате на выходах 6', 6'', 6^m имеют место сигналы, представляющие собой также алгебраическую сумму напряжений полезного сигнала и напряжения шума, но размах напряжения шума имеет существенно меньшее значение, чем во входных сигналах.

Сигналы с выходов 6', 6'', 6^m подаются на входы 3₁, 3₂, 3_m многовходового дискриминатора 1 максимального мгновенного значения входных сигналов. В результате параллельно-последовательной попарной обработки этих сигналов уже "по максимальному уровню" обеспечивается эффективное подавление шумовой компоненты в сигнале.

Таким образом, изобретение при его использовании позволяет повысить отношение сигнал/шум.

Изобретение относится к технике приема и обработки сигналов и может быть использовано в устройствах для выделения слабых сигналов на фоне помех. Использование изобретения позволяет повысить отношение сигнала к шуму при одновременном упрощении устройства. Многоканальное приемное устройство содержит входные преобразователи и выходной преобразователь, причем выход каждого входного преобразователя соединен с соответствующим входом выходного преобразователя, а входы входных преобразователей и выход выходного преобразователя являются соответственно входами и выходом устройства. Входные преобразователи выполнены в виде многовходовых дискриминаторов максимального или минимального мгновенного значения сигналов, а выходной преобразователь выполнен в виде многовходового дискриминатора минимального или максимального мгновенного значения входных сигналов. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Многоканальное приемное устройство, содержащее входные преобразователи и выходной преобразователь, причем выход каждого входного преобразователя соединен с соответствующим входом выходного преобразователя, а выходы входных преобразователей и выход выходного преобразователя являются соответственно входами и выходом многоканального приемного устройства, отличающееся тем, что входные преобразователи выполнены в виде многовходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения входных сигналов, а выходной преобразователь выполнен в виде многовходового минимального мгновенного значения сигналов, причем каждый многовходовый дискриминатор максимального мгновенного значения входных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по К двухвходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения сигналов в каждом каскаде, входы дискриминаторов первого каскада являются входами многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминаторов i-го каскада, где i 2, 3, N 2, соединен с выходом соответствующего дискриминатора i 1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j 1, 2, N 2, соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j + 1 каскада, выходы дискриминаторов N 1 каскада соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого является выходом многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов, а многовходовой дискриминатор минимального мгновенного значения входных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по К двухвходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов в каждом каскаде, входы дискриминаторов первого каскада являются входами многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминатора i-го каскада, где i 2, 3, N 2, соединен с выходом соответствующего дискриминатора i 1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j 1, 2, N 2, соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j + 1 каскада, выходы дискриминаторов N 1 каскада соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого является выходом многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов, при этом число N его каскадов и число К двухвходовых дискриминаторов максимального и минимального мгновенного значения сигналов удовлетворяет следующим соотношениям
N 1 < log₂ n_вx ≅ N


где n_вx число входов многовходового дискриминатора. 2. Многоканальное приемное устройство, содержащее входные преобразователи и выходной преобразователь, причем выход каждого входного преобразователя соединен с соответствующим входом выходного преобразователя, а входы входных преобразователей и выход выходного преобразователя являются соответственно входами и выходами многоканального приемного устройства, отличающееся тем, что входные преобразователи выполнены в виде многовходовых дискриминаторов минимального мгновенного значения сигналов, а выходной преобразователь в виде многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов, причем каждый многовходовой дискриминатор минимального мгновенного значения входных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по К двухходовых дискриминаторов минимального значения сигналов в каждом каскаде, входы дискриминаторов первого каскада являются входами многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминатора i-го каскада, где i 2, 3, N 2 соединен с выходом соответствующего дискриминатора i 1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j 1, 2, N 2, соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j + 1 каскада, выходы дискриминаторов N 1 каскада соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого является выходом многовходового дискриминатора минимального мгновенного значения сигналов, и многовходовой дискриминатор максимального мгновенного значения входных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных N каскадов по К двухвходовых дискриминаторов максимального мгновенного значения сигналов в каждом каскаде, входы дискриминаторов первого каскада являются входами многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения входных сигналов, каждый вход дискриминаторов i- го каскада, где i 2, 3, N 2, соединен с выходом соответствующего дискриминатора i 1 каскада, а выход каждого дискриминатора j-го каскада, где j 1, 2, N 2, соединен с входом не более чем двух дискриминаторов j 1 каскада, выходы дискриминаторов N 1 каскада соединены с соответствующими входами дискриминатора N каскада, выход которого является выходом многовходового дискриминатора максимального мгновенного значения сигналов, при этом число N его каскадов и число К двухвходовых дискриминаторов минимального и максимального мгновенного значения входных сигналов удовлетворяет следующим соотношениям
N 1 < log₂ n_вx < N


K_N-1 2, K_N 1,
где n_вx число входов многовходового дискриминатора. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что двухвходовой дискриминатор максимального мгновенного значения сигналов выполнен в виде трех блоков вычитания, первые входы первого и второго блоков вычитания являются соответственно первым и вторым входами дискриминатора, вторые входы блоков вычитания подключены к источнику напорного напряжения, выходы первого и второго блоков вычитания подключены соответственно к первому и вторым входам блока сравнения, один из входов которого соединен с первым входом третьего блока вычитания, выход которого является выходом дискриминатора, прямой выход блока сравнения через первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляемого нагрузочного сопротивления, включенным параллельно первому входу блока сравнения, инверсный выход которого через второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляемого нагрузочного сопротивления, включенного параллельно второму входу блока сравнения, а характеристика управляемых нагрузочных сопротивлений имеет вид
R R_о при V_у п р < 0
R R_о (1 SV_у п р) при V_у п р > 0
где S' параметр характеристики [В^- 1]
V_у п р управляющее напряжение [В]
4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что двухвходовый дискриминатор минимального мгновенного значения сигналов выполнен в виде двух управляемых нагрузочных сопротивлений, включенных параллельно соответственно первому и второму входам блока сравнения, которые являются входами дискриминатора, а один из входов является также и выходом дискриминатора, прямой выход блока сравнений через первый усилитель соединен с управляющим входом первого управляющего нагрузочного сопротивления, а инверсный выход через второй усилитель соединен с управляющим входом второго управляющего нагрузочного сопротивления, при этом характеристики сопротивлений имеют вид
R R_о при V_у п р < 0;
R R_о (1 SV_у п р) при V_у п р > 0
где S параметр характеристики [В^- 1]
V_у п р управляющее напряжение [В]