Устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем Советский патент 1985 года по МПК H04B1/10 

1 Изобретение относится к радиоте нике и может быть использовано в а паратуре различного назначения, гд требуется стабилизировать среднее число шумовых выбросов над порогов уровнем. Известно устройство стабилизаци среднего количества шумовых выброс под пороговым уровнем, содержащее усилитель с регулируемым коэффицие том усиления, квантователь, порого вьй блок, реверсивный счетчик с шиной начального ввода числа, инвертор и преобразователь код напряжение 1 . Недостатком данного устройства является низкая точность работы, обусловленная зависимостью вероятности шумовых выбросов от закона распределения шумового сигнала, чт.о,.в свою очередь, является след вием установки в устройстве двух постоянных порогов, один из кото рьк является медианой закона распределения, а второй - порогом,соо ветствующим определенному значению интегрального закона распределения Соотношение между указанными порогами не одинаковое для различных законов распределения. Кроме того, время компенсации одинаковых относительных изменений мощности входного шумового сигнала не является постоянной величиной, а зависит от абсолютного значения исходной мощности шума, так как исходное состоя ние счетчика (число N в счетчике) пряно зависит от исходной мощности шума и для увеличения или уменьшения этого числа в р раз необходимо добавить или вычесть из него р N единиц, для чего постоянной частоте поступления импульсов на счетчик требуется время, пропорциональное исходному числу N в счетчике,.т.е пропорциональное исходной мощности шума.- Указанный недостаток создает дополнительный фактор нестабильности динамических характеристик регулятора в виде их зависимости от мощности входного шума, являющей ся случайным параметром, и тем самым снижает точность регулирования порога квантования при изменениях входного шума по мощности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техничес сому решению является устройство 712 стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умноженин на постоянный множитель, инвертор, элемент сравнения и датчик уровня стабилизации 2 . Однако при использовании известного устройства для стабилизации среднего числа шумовых выбросов над порогом квантования оно не обеспечивает достаточной точности работы, что обусловлено зависимостью вероятности шумовых выбросов от закона распределения входного шумового сигнала, так как это устройство, по существу, стабилизирует сигнал,соответствуюш й медиане закона распределения входного сигнала и не гарантирует стабилизации его мощности и других статистических параметров. Цель изобретения - повьш5ение точности при изменении закона распределения плотности вероятности шумового сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умножения на постоянный множитель и инвертор, введены генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом инвертора, D-триггер, вход и синхронизирующий вход которого соединены соответственно с выходом входного порогового элемента и выходом генератора тактовых импульсов, а инверсный выход соединен с входом переноса в младший разряд сумматора, блок инвертирования кода, вькод которого соединен с входом первого блока умножения на постоянный множитель, соединенные последовательно регистр, вход и синхронизирующий вход которого соединены соответственно с выходом сумматора и выходом инвертора, вход начальной установки является входом начальной установки устройства, а выходсоединен с управляющим входом входного порогового элемента, первым входом сумматора и входом блока инвертирования кода, второй блок умножения на постоянный множитель и коммутатор, другой вход которого соединен с выходом первого блока умножения на постоянный множитель, выход соединен с вторым входам сумматора, а управляющие входы соединены соответственно с выходом и инверсным выходом В-триггера.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговьгм уровнем содержит входной пороговьш элемент 1, D-триггер 2, генератор 3 тактовых импульсов, коммутатор 4, первый блок 5 умножения на постоянный множитель, второй блок 6 умножения на постоянный множитель, сумматор 7, регистр 8,«блок 9 инвертирования кода, инвертор 10.

Устройство работает следующим образам.

Перед началом работы регистр 8 устанавливается в исходное состояние, представляющее собой положительное число в середине динамического диапазона сигнала регистра 8.

Сигнал с выхода регистра 8 поступает на управляющий вход входного пороговога элемента 1. Входной шумовой сигнал поступает на сигнальный вход входного пороговога элемента 1, где сравнивается с пороговым сигналом. При этом на выходе входного порогового элемента 1 формируется логический сигнал единицы Б случае превьшения входного сигнал над пороговым, и логический сигнал нуля в противном случае. Этот сигнал записывается в D-триггер 2 с частотой импульсов дискретизации, поступающих на синхронизирующий вход D-триггера 2 от генератора 3. Выходные сигналы D-триггера 2 (прямой и инверсный) поступают соответственно на первьй и второй управляющие входы коммутатора 4, а импульсы дискретизации сигнала от генератора 3 через инвертор 10 поступают также на синхронизирукяций вход регистра 8 и своим задним фронтом записывают в нега число с выхода сумматора 7. На входы сумматора 7 в каждом такте дискретизации сигнала поступает два cлaгae aJDc, одним из которых является число Aj регистра 8, а другим - число с выхода коммутатора 4.

В случае, когда в D-триггер 2 записывается единичный сигнал,

коммутатор 4 пропускает на выход число А| с вьЬсода регистра 8, умноженное во втором блоке 6 умножения на установленный в нем коэффициент К, меньший единицы. При этом выходной сигнал ,сумматора 7, который записывается в регистр 8, определяется выражением

A:(I + к.)

(1)

А;

1+1

в случае, когда в D-триггер 2 записывается нулевой сигнал, коммутатор 4 пропускает на выход число А| с выхода регистра 8j проинвертированное в блоке 9 и умноженнае в первом блоке 5 на установленный в нем коэффициент Kj, меньший единищ 1, например, путем сдвига кода в сторону младших разрядов. Одновременно на вход переноса в младший разряд сумматора 7 подается единичный сигнал с инверсного выхода D-триггера 2. При этом вькодной сигнал AVti сумматора 7, который записывается в регистр 8, определяется вьфажением

(2)

Aid - к.)

А;

If1

Поочередная работа устройства в соответствии с выражениями (1) и (2) приводит к стабилизации порог квантования.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства -по сравнению с известным является то, что оно обеспечивает повьш1ение точности работы путем обеспечения независимости вероятности шумовых выбросов сигнала над порогом квантования от параметров сигнала при одновремекном обеспечении постоянства

времени стабилизации при одинаковых относительных изменениях уровня входного сигнала. Указанное техническое преимущество достигается за счет Того что при случайном увеличении или уменьшении мощности входного сигнала содержимое регистра 8 изменяется за один такт квантования на различную велшчину, что и позволяет при различной частоте появления противоположных ситуащ1й (входной сигнал больше или меньше порога) поддерживать содержимое регистров в среднем на постоянном уровне. Это происходит, например.

5

если на каждые десять уменьшений содержимого регистров на одну единицу приходится в среднем одно увеличение на десять единиц.

Содержимое регистра 8, а следовательно, и порог квантования будут находиться в состоянии равновесия в том случае, если отношение частот появления едиййчных и нулевых сигналов в D-триггере 2 равно отношению. Kj и К, Другими словами, порог квантования в таком устройстве стаб лизируется на уровне, обеспечивающем вероятность F шумовых выбросов на уровне

К,

(3)

К,

К,

Выбрав соответствующие- значения К| и Kj, можно обеспечить стабили605716

зацию вероятности F шумовых выбросов на любом заданном уровне, причем, как видно из выражения (3), вероятность F не зависит от параметров сигнала, а лишь от коэффициентов KY И Kj, и, следовательно, не 1 сритична к закону распределения вероятностей входного шумового сигнала. Учитывая, что отношения порога, например для F 0,1, к медиане распределения для таких распространенных законов распределения, как Релеевский и равномерный, отличаются примерно в 1,5 раза, а

15 для других законов распределения и других значений F еще больше, можно считать, что точность работы предлагаемого устройства повьш1ается в 1,5-2 раза.

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ СРЕДНЕГО КОЛИЧЕСТВА ШУМОВЫХ ВЫБРОСОВ НАД ПОРОГОВЫМ УРОВНЕМ, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умножения на постоянньй множитель и инвертор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности при изменении закона распределения плотности вероятности шумового сигнала, в него введены генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом инвертора, D-триггер, вход и синхронизирующий вход которого соединены соответственно с выходом входного порогового элемента и выходом генератора тактовых импульсов, а инверсный выход соединен с входом переноса в младший разряд сумматора,блок инвертщ)ования кода, выход которого соединен с входом первого блока умножения на ПОСТОЯННЕЙ множитель, соединенные последовательно регистр, вход и синхронизирукнций вход которого соединены соответственно с выходом сумматора и выходом инвертора, бход начальной установки является входом начальной установки устройства, а выход соединен с управлякнцим входом входного порогового элемента, входом сумматора и входс 4 блока инвертиро(Л вания кода, второй блок умножения на постоянгалй множитель и коммутатор, другой вход которого соединен с выходом первого блока умножения на постоян199 множитель, выход соединен с входом сумматрра, а управлякшще входы соединены соответ9: ственно с выходом и инверсным шлсодом D-триггера. СП -vi