Устройство для выделения двухтональных сигналов Советский патент 1983 года по МПК H04Q1/50 

ного дифференцирования и вторым входом второго вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего вычитателя,второй вход которого соединен с выходом первого вычитателя и с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого соединен с выходом третьего вычитателя, а второй вход блока двойного дифференцирования

соединен с входом блока управления, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов .Выборка-запоминание , третьи входы которых соединены с третьим входом блока двойного дифференцирования, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента Выборка-запоминание .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ дВУХТОНАЛЬПЫХ СИГНАЛОВ, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения и пороговый блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вьщеления двухтональных сигналов с неизвестными параметрами , в него введены первый и второй блоки памяти, блок двойного дифференцирования, второй делитель напряжения, электронный ключ, ждущий мультивибратор, первый, второй и третий элементы И, триггер и формирователь импульсов, первый вход которого соединен с управляющим входом электронного ключа и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к первому входу второго элемента И, установочному входу триггера и выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, вход которого соединен с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого подключен к первому входу первого делителя на.пряжения, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти и первым входом второго делителя напряжения, выход которого соединен с входом электронного ключа, выход которого подключен к входу порогового блока, а второй вход второго делителя напряжения соединен с выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, причем второй вход первого делителя напряжения соединен с первь 4 выходе блока двойного дифференцирования, четвертый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а первый вход блока двойного дифференцирования соединен с выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с вторым входом § блока двойного дифференцирования и выходом регистратора моментов / экстремумов сигналов, вход которого является первым входом устройства и подключен к первому входу первого блока памяти, вход сброса которо& го соединен с третьим входом блока двойного дифференцирования, входами сброса триггера, второго

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемниках мно1гочастотного кода для повышения достоверности приема двухтональных сигналов, параметры, которых неизвестны.

При приеме двухтональных сигналов для повышения достоверности, приема дополнительно осуществляют различение двухтональных от дру гих видов сигналов, при этом результаты измерения частот тональных сигналов считаются достоверными, если в результате различения выносится решение, что входной сигнал является, двухтональным. Различени.е двухтональиых сигналов известными устройствами сводится к определению одновременного наличия двух из известных на приемной стороне частот параметрического ряда, при этом результаты различения достоверны TorfbKO при допустимых (и известных на приемной стороне) соотношениях частот и амплитуд тональных сигналов .

Известно устройство для выделения двухтональных сигналов, содержащее выделители первого и второго сигналов в первом и втором диапазонах частот, делитель напряжения первого сигнала на второй, схему сравнения результата с порогом, второй делитель напряжения (втрого сигнала на первый) и другую схему сравнения с другим порогом l

I

Недостатком устройства является низкая достоверность различения двухтояальных сигналов, частоты котрых неизвестны на приемной стороне. Это объясняется тем, что устройство осуществляет различение двухтональных сигналов по одновременному присутствию в каждом из двух частотных диапазонов соответственно сигналов первой и второй тональных частот. При наличии на входе устройства двутонального сигнала, частоты которого попадают в один из диапазонов,

принимаются ложные решения об отсутствии двухтональногб сигнала. наличии в первом и втором диапазонах помех, отношения которых удовлет5 воряют пороговым, принимаются ложные решения о наличии двухтонального сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

0 устройство 1а.ля выделения двухтональных сигналов, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения, пороговый блок, а также формирователь 5 строб-импульса и аналого-цифровой преобразователь. Известное устройство позволяет осуществлять прием двухтональных сигналов без использования отдельных каналов для выделе„ ния каждой из возможных частот 2 .

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью различения двухтональных сигналов, частоты которых неизвестны на прием5 ной стороне. Это объясняется тем, что различение двухтональных сигналов осуществляется путем измерения суммарной и разностной частот тональных сигналов с последующим срав0 нением результатов измерения с эталонными значениями. При этом входной сигнал (двухтональный), частоты которого..не входят в известный на приемной стороне ряд, может класси5 Фидироваться как недвухтональный, если его суммарная и разностные частоты отличаются от эталонных на величину, превышающую допустимую.. Кроме того, результаты оценки суммарной и разностных частот двух-г тональных сигналов зависят от соотношения их амплитуд, поэтому вход.ной двухтональный сигнал может классифицироваться как недвухтональный, если соотнесение амплитуд .тональных

сигналов превышает допустимое значение. Воздействие кратковременных (импульсных) помех на устройство приводит к ошибкам в регистрации

оментов экстремумов разностной астоты тональных сигналов и, следовательно, к ошибкам различения вухтональных сигналов.

Цель изобретения - повышэние точности выделения двухтональных сигНёшов с неизвестными паргииетрами. 1

Поставленная цель достигается ем, что в устройство для выделения вухтональных сигналов, содержащее егистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения пороговый блок, введены первый второй блоки памяти, блок двойного дифференцирования, второй делитель напряжения, электронный ключ, дущий мультивибратор, первый, второй и третий элементы И, триггер формирователь импульсов, первый вход которого соединен с управляюим входом электронного ключа и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к первому входу второго элемента И, установочному входу триггера и выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом ждущего ультивибратора, вход которого соединён с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого подключен к первому входу первого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти и первым входом второго делителя напряжения, выход которого соединен с входом электронного ключа, выход которого подключен к входу порогового блока, а второй вход второго делителя напряжения соединен с выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, причем второй вход первого делителя напряжения соединён с первым выходом блока двойного дифференцирования, четвертый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а первый вход блока двойного дифференцирования соединен с выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с вторым входом блока двойного дифференцирования и выходом регистратора моментов экстремумов сигналов, вход которого является первым входом устройства и подключен к первому входу первого блока памяти, вход сброса которого соединен с третьим входом блока двойного дифференцирования, входами сброса триггера, второго блока Пс1мяти и формирователя-импульсов и является вторым входом устройства.

При этом блок двойного дифференцирования содержит первый второй и третий элементы . Шборка-запоминание, блок управления, лервый, второй и третий вьгчитатели, причем выход первого элемента Выборказапоминание соединен с первыми входами первого вычитателя и второго элемента Выборка-запоминание, выход которого соединен с первым выходом

0 блока двойного дифференцирования, с вторым входом первого вычитателя и первыми входами второго вычитателя и третьего элемента Шборказапоминание, выход которого соединен с четвертым выходом блока двой5ного дифференцирования и вторым входом второго вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего вычитателя, второй вход которого соединен с выходом первого

0 вычитателя и с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого соединен.с выходом третьего вычитателя, а второй вход блока двойного дифференцирования

5 соединен с входом блока управления, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов Выборка-запоминание третьи входы которых соединены с третьим входом

0 блока двойного дифференцирования, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента , Выборка-запоминание .

Изобретение основано на формирова5нии ступенчатого напряжения огибающей входного сигнала, напряжения второй производной огибающей входного сигнала и опорного напряжения, равного отношению напряжения второй,

0 производной огибающего сигнала к напряжению огибающей сигнала. При этом фиксируют первое и второе значения опорного напряжения, измеренные соответственно в моменты первого и второго положительных

5 экстремумов огибающей сигнала, определяют их отношение, которое сравнивают с пороговым значением, и по результатам сравнения принимают решение, является ли входной сиг0нал двухтональным. Для двухтонального сигнала указанное отношение равно 1.

I

На фиг. 1 приведена структурная

5 схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Устройство содержит первый блок 1 памяти, регистратор 2 моментов экстремумов сигналов, блок 3 двой0ного дифференцирования, первый,

второй и третий элементы 4 - 6 Выборка-запоминание, блок 7 управления, второй и третий вычитатели 8 - 10, первый делитель 11 напряже: ия, второй блок 12 памяти, второй

5 делитель 13 напряжения, электронны ключ 14, ждущий мультивибратор 15, первый элемент И 16, триггер 17, второй элемент И 18, третий эле(мент И 19, пороговый блок 20, формирователь 21 импульсов, первый вход 22 устройства, второй вход 23 устройства, первый и второй выходы 24 и 25 устройства. Устройство для выделения двухтональных сигналов работает следующим образом. Различение входного сигнала осу ществляется в .интервалах времени Т от появления импульса на втором входе 23 устройства до появления импульса на втором выходе 25 устройства. Поступающий на второй вхо 23 устройства импульс (фиг. 2а) устанавливд ет первый и второй блок 1 и 12 памяти, элементы 4-6 Еыбор ка-запоминание и TpHrfep 17 в нулевое состояние. При наличии на входе 22 устройства двухтонального сигнала (фиг.2 COi -Wl, . ГСОдЮОо COS - r- l-5i« I-1,-ч-qU j - где . а иЬ , G}| и Со„, tl (t) - соответственно амплитуды, круговые частоты и разность фаз первого и второго тональных сигналов. С помощью первого блока 1 памят представляющего собой элемент Выборка-запоминание, и регистраTofia 2 моментов экстремумов сигналов, формирующего импульсы (фиг.2в в момент положительных экстремумов входного сигнала, на первом вх де блока 3 двойного дифференциро,вания формируется ступенчатое напряжение (фиг.2г). и 14 WH-W -). где tjt моменты положительных экстремумов входного сиг нала. поступлении каждого из импульсов (фиг.2в) на вход блока 7 управления на его первом, втором и третьем выходах последовательно через интервалы времени 2 формируются импульсы (соответственно фиг. 2д, е, ж). этом на выхода первого, второго и третьего элемен тов Выборка-запоми нание устанавливаются напряжения II (и ОЭл-Ыо , с- Тйц-у ° -Т- Ч, U,(,:5. ,-.7l I, (tэJ.,V равные значениям входного сигнала в моменты его i -го, (i-l) и (Г-2)го положительных экстремумов. совпадении (-1)-го экстремума входного сигнала с моментом времени t положительного экстремума его огибающей tfttol O-, coscfUo)-, г-to-Tj:, -t.,-to , I4;...., где Tg - д.пительность интервала времени между экстремумами сигнала. Тогда Mt)Ka.b).co5 2{to-Tj,, U,W4oub).coe- i.t : ЩНЧ Ьусов.о-Гз:.., На выходах первого, второго и третьего вычитателей 8 - 10 в качестве которых используются дифференциальные усилители с коэффициентами передс1чи k, К ( и К , формируются соответственно напряжения . r(2l, TsYI Uj-KAUj-UiVaa b) -;2-Г5-5ш - (to-2-)J Q.-o. . rwrWi/, Y л s il-2-i o-Q slJ br 21и5-иб)к,,(о.ъ)(.r cos io. Поскольку первые входы вычитателей 8-10 являются инвертирующими, а вторые - неинвертирующими, имеюти,; 0 при (Jj и Ь 0 ПР 4 U7 О при U6 U5 Первый делитель 11 напряжения формирует на своем выходе напряжение Причем в моменты положительных экстремумов огибающей входного сигнала, : u,K,v,,,.,,,,l На выходе второго блока 12 .памяти аналогично первому блоку 1 памяти формируется-напряжение Ug , равное значению напряжения Ug в момент наличия положительного импульса на ее втором входе. . Моменты to, положительных экстремумов огибающей входного сигнала (напряжения (i ) определяются путем регистрах ии моментов изменения знака напряжения Uj , пропорционального первой производной напряжения U( , с положительного на отрицательный. В моменты отрицательных перепадов, напряжения Uj на выходе ждущего мультивибратора 15 формируютс импульсы длительностью 2, (фиг.2), которые для исключения ложных регистрсщий моментов экстремумов напряжения Ц, в начале интервалов анализа проходят на выход пер-вого элемента И 16 только при нали чии положительного потенциала на е втором входе. Цэи установке тригге ра 17 в нулевое состояние на его первом и втором выходах соответств но формируются положительный и нул вой потенциалы (фиг. 2и,к). Первый в интервале анализа импульс с выхода первого элемента И (в момент времени IQ, первого положи тельного экстремума напряжения U поступает на первый рход второго э мента И 18, на выходе которого фор мируется импульс (фиг. 2л). Л|ри это на выходе второго блока 12 памяти устанавливается напряжение (J , рав ное значений напряжения Ug в моме времени o II 1 f 2У ivf7)Напряжение определяет коэффициент деления второго делителя 1 напряжения, на выходе которого фор мируется напряжение, поступающее на вход электронного ключа 14 -ёЗадним фронтом первого в интерв ле анализа импульса с выхода первого элемента И 16 триггер 17 уста навливается в единичное состояние, при этом на его втором выходе формируется положительный потенциал. В момент времени to2 второго в ин тервале анализа положительного экстремума напряжения Ui на выходе ждущего мультивибратора 15 формиру ется импульс, который через открытые по вторым входам первый и третий элемент И 16 и 19 поступает на управляющий вход электронного ключа 14 (фиг. 2 м), на выход которог в течение интервала 12- приходит напряжение , ,,.Mt. o -aga,),, „ wi.-f7 ( i,-{2 Выходное напряжение электронног ключа 14 поступает на вход порогового блока 20, верхний и нижний по роги которого выбираются симметричными относительно напряжения Uj , соответствующего напряжению ( при равенстве напряжений на входах второго делителя 13 напряжения. Цзи значениях входного напряжения порогового блока 20, выходящих за пределы пороговых, в том числе и нулевых, на его выходах формируется положительный потенциал, а при UgU,) ида - нулевой ( ЕПМ верхний и нижний пороговые уровни). в интервале времени ti2+1 4 на первом выходе 24 устройства присутствует нулевой потенциал, при котором входной сигнал классифицируется как двухтональный. Импульсы на вйходе рагистратора 2 времени формируются при поступлении на его первый вход импульсов или при отсутствии импульса на его первом входе через интервал времени ь j после начала интервала анализа, причем выбирают t , где Тщак - максимальный расчетный интервал анализа. Формирователь 21 имп льсов может состоять, например, из двух последовательно соединенных ждущих мультивибраторов,, первый из которых запускается импульсом с второго входа формирователя 21 импульсов, формирует импульс длительностью tj и устанавливается в начальное состояние в момент поступления импульса на первый вход. Задним фронтом с выхода первого мультивибратора запускается второй мультивибратор, с выхода которого на выход формирователя 21 импульсов и на второй вход 25 устройства поступает импульс, регистрируюсдий окончание интервала анализа. Этот импульс может служить командой внешнему стройству на регистрацию и обработку результата оценки. фи поступлении на первый вход 22 устройства It -тонального сигнала (где L 2 ) его работа происходит аналогичным образом. Однако значение отношения Ug(t,, на входе порогового .блока 20 вькодит за пределы пороговых уровней, т.е. tlgUo) 118(41 UeHoa) первом выходе 24 устройства присутствует положительный потенциал (в интервале времени при котором входной сигнал классифицируется как недвухтональный.

фи отсутствии сигнала или наличии гармонического сигнала на первом входе 22 устройства на выходах элементов 4 - .6 выборка-запоминание устанавливаются равные напряжения, при этом на выходах вычитателей 8-10 устанавливаются нулевые напряжения, ГЬрепады напряжения Uj отсутствуют, импульс на выходе ждущего мультивибратора 15 не формируется, электронный ключ 14 закрыт, на входе порогового блока 20 присутствует нулевой потенциал, а на его выходе - положительный.

Импульс на втором выходе 25 устройства формируется через время з после начала интервала анализа, при этом принимается решение, что входной сигнал не является двухтональным. Следовательно, предлагаемое строй тво позволяет выделить двухтональные из других видов сигналов при априорной неопределенности параметров этих сигналов на приемной стороне, так как результат различения не зависит от параметров входного двухтонального сигнала.

Кроме того, возможные нестабильности первого блока 1 памяти, блока 3 двойного дифференцирования и первого делителя 11 напряжения компенсируются при делении напряжения lit) на напряжение (Jg ,

Предлагаемое .устройство для различения двухтональных сигналов относится к изобретениям, не создающим прямого экономического эффекта

Однако его техническое преимущейтво по сравнению с прототипом - более высокая достоверность различения двухтональных сигналов.

использовании известного 5 устройства вероятность (Рош.проп). классификации двухтонального сигнала как недвухтонального равна

2

р Sn м-(1-)-ип-Ст--)

10 ° проп- -(S 5 -

где tn и л - соответственно число

известных и возможных тональных

частот;

С п - соответственно число

возможных сочетаний из hi по 2

и из It по 2 (в данном случае , и Рош.проп 0,737).

В предлагаемом устройстве осуществляется различение двухтональ0 ных сигналов при любых возможных комбинациях тональных частот (напряжение Цад не зависит от значений I и f тональных частот). В этом случаеm n, при этом Рош..

5 федлагаемое устройство позволя. ет повысить достоверность различения априорно неизвестных на приемной стороне двухтональных сигналов, что, в свою очередь, 0 повысит достоверность их приема.

Пря этом сокращается объем дублированной информации., а следовательно, сокращается время ее передачи и повышается пропускная способность

5 линии связи.

23

аLT

е тмим