Самонастраивающийся амплитудный селектор Советский патент 1985 года по МПК H03K5/22 

1 Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано при построении устройств анал за импульсных последовательнестей. Известны устройства селекции, содержащие последовательно соединен ные усилитель, мультивибратор, счет чик, токовый переключатель на двух транзисторах, туннельный диод, конденсатор,, дополнительный транзис тор и резисторы l . Недостатком этих устройств является отсутствие автоматической уста новки окна относительно селектируем последовательности, что делает невозможным их применение в самонастр ивающихся или адаптивных селекторах где требуется автоматический поиск и сопровождение амплитуды этой последовательности на фоне хаотичес ких импульсньгх помех (ХИП) . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является амплитудный селектор, содержащий линейный усилитель, пороговые элементы верхнего и нижнего уровней, элемент антисовпадения, причем выход линейного усилителя подключен к входам пороговых устройств верхнего и нижнего уровней, а один вход элемента антисовпадений соединен с выходом порогового устройства нижнего уровня, н введенные в него преобразователь частоты следования импульсов в управляющий сигнал. триггер Шмитта, устройство задержки устройство разряда, элемент ИЛИ, причем выход порогового элемента нижнего уровня через последовательно соединенные преобразователь мгно венной частоты следования импульсов в управляющий сигнал триггер Шмитта соединен с одним входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с другим входом элемента антисовпадений, другой вход элемента ИЛИ подключен к выходу порогового элемента верхнего уровня., вход преобразователя мгновенной частоты следования импульсов в управляющий сиг нал подключен к выходу устройства разряда, один вход которого подключен через устройство задержки к.выходу порогового элемента нижнего уровня, а другой вход соединен с выходом «триггера ПЫитта 2j . Недостатком известного устройства является невозможность использо82вания их в селекторах, осуществляюпшх поиск и сопровождение импульсных последовательностей с неизвестной заранее амплитудой. Кроме того, определение наличия помехи в тракте по частоте следования не позволяет использовать селектор для выделения импульсных последовательностей из потоков большой плотности вследствие низкой помехоза15 щенности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности выделения импульсной последовательности из потоков импульсов большой плотности и повышение помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающийся амплитудньй селектор, содержащий два пороговых элемента нижнего и верхнего уровней срабатывания, соединенных информационными входами с шиной входных сигналов и подключенных своими выходами к входам элемента антисовпадения, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, и выходную шину, дополнительно введены соединенные последовательно элемент выборки и хранения , первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ,усилитель тока и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу делителя напряжения, выходами подключенного к пороговым входам пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, первый ключ, первый вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу фильтра нижних частот, соединенные последовательно формирователь тактового импульса, программный обнаружитель пачки, элемент И и второй ключ, и кроме того, соединенные последовательно формирователь запускающего импульса и третий ключ, при этом информационные входы пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатывания, входы формирователей тактового и запускающего импульсов, вторые входы элемента выборки и хранения и второго ключа соединены между собой, а выход элемента Шта подключен к вторым входам программного обнаружителя пачки и элемента И, первьй вход которого подключен к второму входу первого 3 ключа, второй выход программного . обнаружителя пачки подключен к второму входу третьего ключа, выход ко торого присоединен к второму входу элемента ИЛИ, при этом выход второ ключа подключен к выходной шине. На фиг.1 дана структурная схема самонастраивающегося амплитудного селектора,; на фиг,2 - временная диаграмма работы. Самонастраиваю1цийся амплитудный селектор включает два пороговых эле мента верхнего 1 и нижнего 2 уровней срабатывания, выполненных, например, на операционных усилителях подключенных своими выходами к входам элемента 3 антйсовпадения, выхо . дом подсоединенного с первым входом элемента И.Т1И 4, выход которого подключен через последовательно соединенные элемент 5 выборки и хранения, усилитель 6 тока, фильтр 7 нижних частот к входу д;елителя 8 напряжения и к выходу .первого ключа 9, при этом второй вход второго ключа 10 подключен к информационным входам пороговых элементов верхне го 1 и нижнего 2 уровней срабатывания, выход третьего ключа 11 сое динен с вторым входом элемента ИЛИ 4, а вход формирователя 12 тактового импульса, выход которого через программный обнаружитель пачки 13 подключен к первому входу , элемента И 14, подключен к входу формирователя 15 запускающих импульсов, причем выход второго ключ 10 соединен с выходной шиной 16, а вход формирователя 12 тактового импульса соединен с шиной 17 входных си налов. Самонастраивающийся амплитудньш селектор работает следующим образом. Программный обнаружитель пачки 13 работает по логике K/L-S и Построен по известной схеме. В исходном положении на его втором выходе имеется логическая команда ис ходного положения, которая замыкает третий ключ 11 и обеспечивает тем самым прохождение запускающего импульса с выхода формирователя 15 запускающего импульса через элемент ИЛИ 4 на первый вход элемента 5 выборки и хранения, второй вход которого соединен с шиной входных сигналов. 824i После прихода,первого импульса запускается формиоователь 15 запускающего импульса и элемент 5 выборки и хранения, в котором запоминается амплитудное значение этого импульса в виде напряжения и подается через замкнутый ключ 9 на вход делителя 8 напряжения. Одновременно формируется тактовый импульс в формирователе 12 тактового импульса, который выводит программный обнаружитель пачки 13 из исходного положения, и команда исходного поло жения с ключа 11 снимается. Каждый последующий входной им- . пульс может осуществить перезапись амплитуды в элементе 5 выборки и хранения только в том случае, если его амплитуда попала в створ коридора, образованного пороговыми элементами 1 и 2, которые устанавливают свои пороги симметрично относительно запомненной амплитуды предыдущего импульса. Всякое попадание импульса в коридор фиксируется как появление события и ему приписывается единица. Всякий импульс, запустивший формирователь 12 тактового импульса и не попавший в створ коридора, не вызывает события и ему приписывается ноль. Нули и единицы фиксируются программньм обнаружителем пачки 13. При появлении не менее К событий попадания в створ коридора амплитуд импульсов на L смежных интервалах наблюдения программный обнаружитель пачки 13 формирует .команду Захват и вьщает ее в виде логической единицы на вход первого ключа.9 и первый вход элемента И 14. Второй ключ 10, на второй вход которого поступают входные импульсы, замыкается и на выходную шину 16 проходят только те импульсы, которые имеют амплитуду импульса, попадающую в створ коридора, образованного порогами пороговых элементов 1 и 2. Происходит это следующим образом. Если амплитуда входного импульса вызвала срабатывание порогового элемента 2 нижнего уровня и при эт.ом не сработал пороговый элемент 1 верхнего уровня, то на выходе элемента 3 антисовпадения появится импульс нормированной амплитуды, временное положение которого будет совпадать с временным положаS

нием входного импульса. Этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 4, вызовет фиксацию события единица в программном обнаружителе пачки 13 и через подготовленный к пропусканию командой Захват элемент И 1 замкнет на время своей длительности второй ключ 10. Входной импульс, совпадающий с ним по времени (амплитуда которого прошла в статор ворот пройдет на выходную шину 16 неизмененной амплитуды.

Одновременно команда Захват размыкает первьй ключ 9, находившийся до этого в замкнутом состоянии и подключает к выходу усилителя тока 6 фильтр 7 нижних частот. В результате чего на делитель 8 напряжения будет подаваться запомненное напряжение, пропорциональное не амплитуде одного предьщущего импульса, а усредненное значение амплитуд (фильтрованное) нескольких последующих импульсов.

Если же после выхода программного обнаружителя пачки 13 из исходного состояния, а также если он находится в состоянии захвата, подряд на S смежных интервалах не зафиксировано ни одного попадания в створ коридора, то программный обнаружитель пачки 13 переходит в исходное состояние и своими командами замыкает первый ключ 9 и размыкает второй ключ 10, а также вьщает разрешение на запоминание очередного импульса элементом 5 выборки и хранения, замыкая третий ключ 11.

На диаграмме 18 (фиг.2) изображен входной поток импульсных последовательностей я, Ь,с который в общем случае может иметь любую плотность неперекрывающихся во времени импульсов и -любую частоту следования. Последовательности q и Ь промодулированы по амплитуд случайным или детерменированным образом. Последовательность с не изменяет совсем амплитуды импульсов или изменения ее происходят значительно медпеннее, чем последовательностей Q и b Предлагаемый самонастраивающийся амплитудный селектор с течением времени захватьгоает юследовательиость, амплитуда огибающей которой удовлетворяет условию

52082

dLi

luW-XoUll, dt

1f

5 где U(t) - текущее значение амплитуды импульсов.

U,(t)+UzU)

Хо

где и, и 2 величины порогов нижнего и верхнего уровней срабатывагия двухпорогового дискриминатора (элементы 1 и 2).

Процесс захвата иллюстрируется

следующими диаграммами.

На диаграмме 19 изображена нормированная входная последовательность импульсов на выходе формирователя 12 тактового импульса, которая необходима программному обнаружителю пачки 13 в качестве опорной.

На диаграмме 20 изображена последовательность импульсов, проходяпщх на вход элемента 5 выборки и хранения. Крестиками обозначены моменты времени, соответствующие импульсам, не попадающим в створ ворот пороговых элементов 1 и 2,

цифрами 1-5 обозначены первые пять . смежных реализаций, на которых произошло три перезаписи амплитуды в элементе 5 выборки и хранения. На диаграмме 21 изображена команда Захват последовательности. Интервал времени tg-t.H-a диаграмме

22изображены моменты формирования команды исходного положения импульсной последовательности , ,

4 t,-t,(, .На диаграмме

23изображена последовательность импульсов, прошедшая названный селёктор.

Действия селектора по моментам времени описьтаются следующим образом:

t - включение, t, - запись импульса последовательности Ь; tg сброс и переход в исходное положение, t - запись импульса последовательности Ь , tfl- сброс и переход в исходное положение t - запись импульса последовательности а ; t наличие трех перезаписей на пяги смежных позициях и переход в состояние захвата; t - отсутствие трех перезаписей подряд, всеобщий сброс и переход в исходное состояние, tj - запись импульса последовательности С - tj - сброс и переход в исходное состояние, t|o - запись импульса последовательности , .

Программный обнаружитель пачки 13, которьш управляет работой всего селектора, является известным устройством, и содержит в качестве элементов памяти последовательно соединенные триггеры, образующие сдвиговый регистр.

Первый вход сдвигового регистра является входом первого триггера, который запоминает по приходу тактового импульса О или 1 и, переписывает в соседний триггер сво предьщущее состояние. Логика захвата и сброса сопровождения последовательности реализуется набором логических элементов И, ИЛИ и выходным триггером.

Для осуществления процесса,запоминания в сдвиговом регистре фактов попадания в створ ворот или непопадания амплитуд входных импульсов требуется нормировка входных импульсов по амплитуде, которую осуществляет формирователь 12 тактового импульса (диаграмма 20, фиг.2).

Тактовые импульсы играют роль опорной последовательности, относительно которой строится логика работы программного обнаружителя пачки 13. Если с L смежными тактовьми импульсами совпало .по времени при любой расстановке не менее К импульсов, то программный обнаружитель и, следовательно, селектор переходитв состояние захвата. Если же при формировании подряд S тактовых импульсов не прошло ни . одного импульса с выхода элемента антисовпадений, происходит сброс и

программный обнаружитель пачки 13 возвращается в исходное положение, В результате описанных действий селектор настраивается автоматически на последовательность медленно или совсем не изменяющих свою амплитуду импульсов. Ширина коридора . и критерий захвата определяются из условия недостижения состояния

захвата по одним только ХИЛ, когда полезная последовательность отсутствует во входном потоке. Критерии на сброс определяются из условия максимально допустимого отношения

полезного сигнала к помехе.

При отсутствии фильтра.7 нижних частот в составе такого селектора в случае кратковременного попадания импульсов помехи в створ коридора

увеличивается вероятность срыва сопровождения, поскольку элемент 5 выборки и хранения запоминает амплитуду только предьщущего импульса. 1зменяя постоянную времени фильтра

- f нижних частот можно изменять степень доверия импульсам, попавшим в створ коридора после захвата. Однако включение фильтра 7 нижних частот в режиме поиска, т.е. до

Захвата, нецелесообразно,.так как общее время настройки сильно возрастает. Поэтому фильтр 7 нижних частот подключается первым ключом 9 только после захвата последовательности на сопровождение. 1

Таким образом, вновь введенные элементы позволяют выделять импульсную последовательность из потоков импульсов большой плотности, повьш1дет в целом помехозащищенность предлагаемого устройства по сравнению с известным.

САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ -АМПЛИТУДНЫЙ СЕЛЕКТОР, содержащий два пороговых элемента верхнего и нижнего уровней срабатьгоания, соединенных информационными входами с шиной входных сигналов и подключенных своими выходами к входам элемента антисовпадения , выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, и выходную шину, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности вьщеления импульсной последовательности из потоков импульсов большой плотности и повышения помехозащищенности, дополнительно введены соединенные последовательно элемент выборки и хранения, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, усилитель тока и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу делителя напряжения, выходами подключенного к пороговым входам пороговых элементов нижнего и верхнего уровней срабатьтания, первый ключ, первый вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу фильтра нижних частот, соединенные последовательно формирователь тактового импульса, программный обнаружитель пачки, элемент И и второй ключ, и кроме того, соединенные последова-тельно формирователь запускающего импульса и третий ключ, при этом информационные входы пороговых элемен(Л тов нижнего и верхнего уровней срабатьшания, входы формирователей тактового и запускающего импульсов, вторые входы элемента выборки и хранения и второго ключа соединены между собой, а выход элемента ИЛИ подключен к вторым входам программного обнаружителя пачки и элемента И, первый вход которого подклюел чен к второму входу первого ключа, второй выход программного обнаружителя пачки подключен к второму вход 00 третьего ключа, выход которого под1C ключен к второму входу элемента ИЛИ, при этом выход второго ключа подключен к выходной шине.