Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией Советский патент 1986 года по МПК H04B3/46 

ла порогЬвой весовой функции (ФСПВФ) 15, блок логического сложения 16 и формирователь управляющих сигналов 17. Если контролируемый сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал с ФРС1 через ключ А поступает на ФСТСМ 5 И ПРС 10, если смесь аномальных и нормальных помех, то сигнал с ФРС 1 , дополнительно поступает через ключ 9 на ГфСТСМ 1-2-, и ПРС -11, где соответственно формируются сигналы текущего модуля нормальных помех и текущего среднего модуля смеси аномальных и нормальных помех, а также сигналы преобразовываются по нелинейному закону в цифровом коде с знака произ. Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах измерения, передачи и обработки сообщений в условиях воздействия нор- мальных и аномальных помех произволь- ного вида.

Цель изобретения - повьшение точности контроля при воздействии нега-, уссовских нестационарных нормальных и аномальных помех. .

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для контроля сигналов с импульсной моду- ляцией; на фиг.2 - временные диаграм- 1-1Ь управляющих сигналов. , Устройство содержит формирователь

.1 разностного сигйала, блок 2 сравнения сигналов, формирователь 3 порогового сигнала, первый ключ 4, второй формирователь 5 сигнала текуще-го

.среднего модуля, умножитель 6,-сумматор 7, формирователь 8 прогнозированного сигнала, второй ключ 9, первый преобразователь 10 разностного сигнала, второй преобразователь 11 раз- постного сигнала, первый формирователь 12 сигнала текущего среднего модуля, счетчик 13 аномальных помех, блок 14 деления, формирователь 15 сигнала пороговой весовой функции, (5лок 16 логического сложения и формирователь 17 управляющих сигналов.

Каждый преобразователь 10 и 11 разностного сигнала содержит в кажводной. Сигнал Ь1 с выходов ФСГСМ 5 и 12, пройдя блок деления 14, ФСПВФ 15, формирователь порогового сигнала 3 и блок сравнения сигналов 2, поступают на управляющие входы ключей 4 и- 9, а сигналы с ПРС 10 и 11, пройдя блок логического сложения 16, умножитель 6 и сумматор 7, формируются в сигнал, корректирующий прогнозируемый сигнал при воздействии негауссовских и нестационарных помех, который поступает на ФПС 8 и на выход устройства. Даны варианты выполнения ФСТСМ 5 и 12 и формирователя сигнала плотности вероятности 18, содержащегося в ПРС 10 и 11. 2 3.п. ф-лы, 2 ил.

дом из каналов формирователь 18- сиг- плотности вероятности, логарифмический преобразователь 19 и дифференциатор 20. Формирователь 18 сигнала плотности вероятности содержит дискр1да|инатор 21, блок 22 памяти и выходной счетчик 23 импульсов.

Казедый формирователь 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля содержит первый блок 24 памяти, второй блок 25 памяти, инвертор 26, переключатель 27, сумматор 28.

Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией работает сле- дутощим образом.

Сигнал контролируемого процесса поступает на один вход формирователя 1 разностного сигнала, на другой вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 8 прогнозированного сигнала. В этом формирователе -Т из- вестньш способом, например путем сложения инвертированных сигналов, формируется модуль разностного сигнала между сигналом контролируемого процесса и гфогнозированным сигналом. С выхода формирователя 1 разностного сигнала сигнал поступает на один вход блока 2 сравнения сигналов и на другой вход ключей 4 и 9. На другой вход блока 2 сравнения сигналов поступает сигнал с формирователя 3 порогового сигнала. Блок 2 сравнения формирует сигнал управления ключами 4 и 9.

Если контролируемьй сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал с вьЕхода формирователя 1 через ключ 4 поступает на один вход формирователя 5 сигнала текущего среднего модуля и j на один вход преобразователя 10 разностного сигнала. Если контролируемый . сигнал содержит смесь аномальных и нормальных помех, то сигнал с выхода формирователя 1 поступает на один JQ вход другого формирователя 12 сигнала текущего среднего модуля и на один вход другого преобразователя 11 разностного сигнала. Сигнал, преобразованный в преобразователях 10 и 11 по нелинейному закону, в цифровом коде, с учетом знака производной поступает с выходов этих преобразователей 10 и 11 на соответствующие входы блока 16 логического сложения. С цифрового 20 выхода блока 16 сигнал поступает на вход умножителя 6. В умножителе 6 путем умножения поеобразованного разностного сигнала на весовую функцию формируется взвешенный сигнал, кото- 25 рый с выхода умножителя 6 поступает на один вход суматора 7, на другой вход которого поступает оценка прогнозированного сигнала с выхода формирователя 8. Путем суммирования взвешенного сигнала и прогнозированного сигнала с учетом знака преобразованного разностного сигнала (поступающего на третий вход сумматора 7) формируется сигнал оценки контролируемого процесса, которьй поступает - на вход формирователя 8 прогнозированного сигнала, где известным образом формируется сигнал предсказания. Кроме того, сигнал с дополнительных выходов преобразователя 11 разностного сигнала Поступает на входы счетчика 13 аномальных помех, где формируется сигнал вероятности появления аномальных помех, который с выхода счетчика 13 поступает на один вход формирователя15 сигнала пороговой весовой функции, на другой вход которого поступает с блока 14 деления сформированное отношение сигнал/ шум. По этим сигналам в формирователе 15 формируется пороговая весовая функция.

В формирователях 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля формируется 55 соответственно сигнал текущего модуля нормальных помех и сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных

$0

15

j Q 0 5

5

0

5

и нормальных помех (эти сигналы эквивалентны дисперсии разностного сигнала, содержащего нормальные и аномальные помехи). Сигнал с выхода формирователя 12 поступает на один вход блока 14 деления и на один вход формирователя 3 порогового сигнала,- на другой вход которого поступает с выхода формирователя 15 сигнал пороговой весовой функции. На другой вход блока 14 деления поступает сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных и нормальных помех. В результате операции деления формируется отношение сигнал/шум.

Каждый канал преобразователей 1C и 11 р-азностного сигнала работает следующим образом. Сигнал с входа преобразователя 10 и П поступает на вход формирователя 18 сигнала плотности вероятности каждого канала. Далее с одного выхода формирователя 18 сигнал поступает на вход цифрового логарифмического преобразователя 19, представляющего собой постоянное запоминающее устройство, в ячейках которого защиты значения логарифмов чисел в двоичном коде. Преобразованный по логарифмическому закону сигнал поступает на один вход дифференциатора 20, на другой вход которого поступает сигнал с выхода логарифмического преобразователя 19 последующего канала, а с другого выхода формирователя 18 5игнала плотности вероятности сигнал поступает на третий вход дифференциатора 20. Этот сигнал разрешает выдать результат преобразования с того канала, в уровень которого попала текущая точка контролируемого сигнала. Сигнал в цифровом коде с учетом знака с выхода дифференциатора 20 поступает на соответствующие входы блока 16 логического сложения.

Таким образом, операция дифференцирования выполняется путем нахождения разности между преобразованными сигналами плотности вероятности двух соседних уровней сигнала. Полученный разностный сигнал с учетом разницы между двумя уровнями будет преобразованным разностным сигналом, соответствующим прогнозированному значению сигнала.

Сигнал с другого выхода формирователя 18 плотности вероятности преобразователя 11 поступает в счетчик 13 аномальных помех, выполненньй в виде блока сумматоров. Таким образом формирз ется сигнал вероятности появлени аномальных помех.

Сигнал оценки текущей плотности вероятности каждого канала преобра- зователей-10 и 11 формируется следующим образом. Сигнал с входа формирователя 18 поступает на один вход дискриминатора 21 уровня сигнала каждог канала, на два других входа которого поданы постоянные известные уровни сигнала, ртлйчающиеся на заданную величину (на величину дифференциального коридора). На выходе соответствующего дискриминатора 21 появляется сиг- нал, который поступает ,по соответствующему адресу определяемому тактовым импульсом Т1 (фиг.2а), в блок 22 памяти и на о дин вход выходного счетчика 23 имйульсов. С- приходом отрицательного импульса записи Т2 (фиг.2 ) сигнал, сформированный дискриминатором 21, запоминается в блоке 22 памяти и одновременно сосчитывается выходным счетчиком 23. Перед записью адрес ячейки блока 22 памяти опрашивается положительньм импульсом считывания Т2, которьй одновременно переводит выходной счетчик 23 в режим вычитания.

В этом режиме считывания на выход блока 22 памяти появляется , которьй поступает на другой вход выходного счетчика 23 и вычитается из содержимого последнего.. С выхода выходного счетчика 23 сигнал поступает на один выход формирователя 18 плотности вероятности только с приходом сигнала Х4 (фиг.2г), по окончании режима записи. Сигнал ТЗ (фиг.26) обеспечивает работу выходного счет- . чика,23 в режиме записи и считывания

Формирователь 5 или 12 сигнала текущего среднего модуля работает следующим образом. Сигнал с входа формирователя 5 и 12 поступает по адресу, определяемому сигналом Т1, а блок 2.4 памяти и на один вход переключателя 27 и в режиме записи, определяемом отрицательным импульсом сигнала Т2, запоминается в ячейке блока 24 памяти и через переключатель 27 поступает в сумматор 28, на другой вход которого с другого блока 25 памяти по сигналу импульса ТЗ проходит сиг- нал суммы модулей разностного сигнала. По окончании режима записи, с гфиходом на управляемый выход блока

, 0 5 Q

5

5

0

25 памяти импульса Т4, сигнал среднего модуля поступает на вход блока 14 деления.

В режиме считывания, определяемом положительным импульсом сигнала Т2, сигнал с выхода блока 24 памяти через инвертор 26 и переключатель 27 поступает на вход сумматора 28 и вычитается из суммы модулей разностного сигнала..

Таким образом, с началом новой выборки, размер которой контролируется номером тактового импульса Т1, сигналы плотности вероятности и среднего модуля обновляются с приходом каждого тактового импульса. Благодаря этому удается получить текущие статистические характеристики сигналов, сопровождаемь к нестационарными негауссовскими помехами, и повысить |Точность их контроля.

Для повьпления точности контроля сигналов, в предлагаемом устройстве разностный сигнал преобразуется в сигнал текущей плотности распределения вероятности uJ (п ) (k 1,2,..), где п - текущее значение разностного сигнала (прогнозируемое, значение сигнала помехи).

Полученные значения плотности вероятности далее преобразуются по определенному закону

Z(n, 1п(п,)}п, п,

К

где Z() - преобразованное значение разностного сигнала (выражение справедливо для некоррелированных значений помех);

п, - прогнозированное значе- J

ние помехи.

Таким образом, формирование сигнала текущей плотности вероятности (П|) позволяет сформировать сигнал Z(n ) - корректирующий прогнозируемый сигнал при возд€;йствии негауссовских и нестационарных помех.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные формирователь разностного сигнала, блок сравнения сигналов, другой вход которого соединен с выходом формирователя порогового сигнала, и первьй

7

ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя разностного сигнала, последовательно соединенные умножитель, сумматор и формирователь прогнозированного сигнала, выход которого подключен к второму входу сумматора и к одному из входов формирователя разностного сигнала, от л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля при воз- .действии негауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех, в него введены последовательно соединенные второй ключ, . первый формирователь сигнала текущего среднего модуля, блок деления и формирователь сигнала пороговой весовой функции, выход которого подключен к первому входу формирователя порогового сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала текущего среднего модуля, второй формирователь сигнала текущего среднего модуля, включенной мезкду выходом первого ключа и вторым входом блока деления, последовательно соединенные первьй преобразователь разностного сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом первого ключа, и блок логического сложения, знаковый выход которого подключен к третьему ходу сумматора, а цифровой выход - к входу умножителя, второй преобразователь разностного сигнала, включенный между выходом второго ключа и другими входами блока логического сложения, счетчик аномальных помех, включенный между дополнительными галхода- ми второго преобразователя piasHocTHo- То сигнала и вторым входом фо адирова- теля сигнала пороговой весовой функции, формирователь управлжщих сигналов, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго преобразователей разностного сигнала и первого и второго формирователей сигнала текущего среднего модуля, при этом выход блока сравнения сигиа- лов подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого соедннея с выходом формирователя раэйЬстного сигнала, каждый из преобразователей разностного сигнала выполнен в виде параллельных каналов, каждый из которых состоит из последоватёйьно сое0

5

398718

диненных формирователя сигнала плотности вегроятности, логарифмического преобразователя и дифференциатора, второй вход которого соединен с вто- J рым выходом формирователя сигнала плотности вероятйости, а третий вход- с выходом логарифмического преобразователя последующего канала, причем входы формирователей сигнала плотноеf ти вероятности объединены и являются сигнальным входом преобразователя разностного сигнала, управляющие входы формирователей сигнала плотности вероятности являются соответствующими

5 управлякщими входами преобразователя разнбстного сигнала, а выходы формирователей сигнала плотности вероятности второго преобразователя разностного сигнала - дополнительными выходами второго поеобразователя разностного сигнала.

2. Устройство поп.1,.отличающее с я тем, что каждый формиро- . ватель сигнала плотности вероятности содержит последовательно соединенные дискриминатор, блок памяти и выходной счетчик импульсов, при этом выход дискриминатора подключен к второму входу шиходного счетчика импульсов и является вторым выходом формирователя сигнала плотности вероятности, управляющими входами которого являются второй вход блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим входом , выходного счетчика импульсов, четвертый и пятый входы выходного счетчика импульсов.

3.Устройство по П.1, о т ли ч а - ю щ е е с я тем, что каждый формирователь сигнала текущего среднего модуля содержит последовательно соеди- ;ненные первый блок памяти, инвертор, переключатель, сумматор и второй блок памяти, при этом первый вход первого блока памяти соединен с вто рым входом переключателя, выход второго блока памяти подключен к второму входу сумматора, второй вход первого блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим вхрдом переключателя, второй и третий входы второго блока памяти являются соответствующими управляющими входами формирователя сигнала текущего среднего модуля.

5

5

6

Редактор А.Сабо

Составитель А.Сеселкин

Техред Л. Олейник Корректор В. Бутяга

Заказ 3410/57 Тираж 624 Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повьппение точности контроля при воздействии не- гауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех. Устройство содержит формирователь разностного сигнала (ФРС) 1, блок сравнения сигналов 2, формирователь порогового сигнала 3, два ключа 4 и 9, два формирователя сигнала текущего среднего модуля (ФСТСМ) 5 и 12, умножитель 6, сумматор 7, формирователь прогнозированного сигнала (ФПС) 8, два преобразователя разностного сигнала (ПРС) 10 и 11, счетчик аномальных помех (САП) 13, блок деления 14, формирователь сигнавход Выход (Л с 2 &0 СО 00 Ч