Селектор импульсно-кодовых сигналов с дискретной автоматической регулировкой усиления Советский патент 1988 года по МПК H03K5/07 H03G3/20 

оэ

(Пигл

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть испольэопа- HI) для селекции сигналов, принимаемых я услониях воздействия импульс- ных помех.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности по отношению к импульсным помехам, амплитуда которых соизмерима с амплитудой сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющих работу устройства.

Селектор импульсно-кодовых сигна- лов с дискретной автоматической регулировкой усиления содержит амплитудный детектор 1, элемент 2 задержки, N усилителей 3, , 3, ,.. ., 3 ,,,, N пороговых элементов 4 ,4 ,,,... ,4 , ij -l I K+l )-входовых элементов 1ЛИ 5,,

5,,. , . , ,, усилитель-ограничитель

6,частотный детектор 7, К-выходовой аналого-цифровой преобразователь 8,

N блоков 9,,9, ,...,9 частотно-вре- мониой селекции, каждый из которых содержит К двухвходовых элементов И 10.,10.,...,10,, К блоков 1,, И .,,..., 1 ц временной селекции и К- вхоловой .элемент 1Ш11 1, к.ждый Спок Br eNi. vniOii селеклши содержит дешифратор 1 J, ф(чрмирг8а ел} 1 J имлульса и :1Н/хпх.).1 оной элемент И 15, : -входо- вГ И члемекг ШИ HI, ьхопную шину 17 V. пыхгч ную 18,

( епектор импу: ьсио кодовых сигна- i-iB с др.скретяой антоматт ческой ре- ; VMiipoBKOH усиления работает следующим I Rji..

Fac i.Mi;) прохоА11ение сигнала : -рез г.т/oiic iBo ь л г-у-гстпие помех Лиг. .

1 одов(-им 1 льсно-молулированный с,:Г11йл подаемгя на пходы амплитудного детектора 1 и уси.чителя-ограни- чнтеля 6 фиг. 2.ч). 111,пульсы сигнала преходи через усилитель-ограничитель (-, приобретают нормальную aмплитvдy

, КС злучисягоую с т абсолютного 11пчсми1я 1мплитудм нходного колебани фиг. 2б;. Выходные импульсы усили теля-ограничителч 6 детектируются ча гт ,)гным детектор; м 7, на выходе кото рог о появляются демодулированные импульсы сиг на.а с некоторой задержкой по времечи д фиг.2п), обусловленной его ии1 риионностью, причем амплитуда гокдого выходного импульса ча- стотног о детек.тора 7 однозначно зави

3707/

,5

10

15 20

25 30

дд

,

я - - 35

45

50

iS

сит г г частоты несущей зтого импуЛо- са на его входе и не зависит от амплитуды данного импульса на входе устройства, так как амплитудная зависимость устра)ена посредством введения усилителя-ограничителя , Ныход ной сигнал частотного детектора 7, в амплитуде каждого нмпульса которого заложена информация о частоте несущей данного импульса на входе устройства, поступает на вход К-выходо-- вого аналого-цифрового преобразователя 8, в котором он подвергается аналого-цифровому преобразованию, которое заключается и том, что каждьтй импульс некоторой амплитуды на его входе преобразуется в К-разрядный унитарный двоичный параллельный код, являюпшйся сигналом управления двух- входовыми элементами И 10, входящими в состав каждого блока 9, ,...,9,. Причем значению i-ro ( , 2 ,. . . ,К ,1 разряда i,ноль или единица) этого кода соответствует значение на i-том выходе (ноль или единица К-выходо- вого ангшого-цифрового преобразователя 8. Следовательно, цепочка, сое- тоящая из усилителя-ограничителя 6, частотного детектора 7 и К-выходово- го аналого-цифровог о преобразователя 8, С1НВИТ н соответствие частоте несущей :члждого импульса на входе устройства -нитарн1Л11 параллельный код на К выходах К-ПЫХОДОУ ОГО аналого-цифрового преобразователя 8. Таким обрл лрм, цмп /льсы сигнала с частотой несушей - лройдут на некоторый : -й выход К выходово1 о аналого-цифрового гфеобразовате-пя 8, с о о т в е т с т U V iijiHH и г; т о и ч а с: т о т;-: н е с у- uiei i сигнал ti фиг, :r; . Псэтсму л м :- меят прихода и на нремя длительности каждого имг1ул1)Са с частотой necyiuei ,. о крывак1тся .тишь некоторые двухвходовы г э.пементы И 10| с одним ii тем же но чг-ром в K.IHI.OM блоке 9. Однов гменно ко,10г ---импульс- нг;-м л, - лировлн1-;ий с .т-илл ;;с--1 гк гиру- ется и с М :лит -Л- :ом лгтекторе 1 л череп jifxeii 2, ксмпс:: Лф о:; И за- ;, -р:кк в частотггом детектор:: 7 1ФИ.. 2л;, постугает lia Вл.ол у.:;илите.ля V., . Усиливаясь Б у1:илите- лях 5, мг;yлъcli cnrHaj;,; преиыслт уровень порог з пг рО оного эле1 ентл ч на выходе неко торО - усил1;теля 3, .,. i . Когла -.л-о прс. лэойдет ,

-1

дальнейшее

Hj-iijMne гл1глшлг. уси-чителями 3 l m7 i ) станет невозможным,

n

так кагк импульсы сигнала, пройдя через пороговый элемент 4 , запрут последующий усилитель 3|, через К+1- входовый элемент И 1И 5, и вход запрета усилителя 3:,. Поэтому импульсы сигнала на К+1-е входы послед то -

щих блоков 9 (п .О не пройдут. Так как на выходах предыдущих усилителей 3„ () амплитуда импульсов не превысит уровень порога порогового элемента 4, то импульсы сигнала на К+1входы предыдугдих блоков 9 , (r.,j) не пройдут. Поэтому импульсы сигнала пройдут на К+1-Й вход лишь некоторого блока 9,. К моменту прихода и на время длительности каждого импульса стартовой группы сигнала на первые входы двухвходовых элементов И 10 блока 9. некоторый двухвходовый элемент И 10;, соответствующий частоте несущей импульсов сигнала f. , открыт Поэтому импульсы стартовой группы сигнала пройдут через этот двухвходовый элемент И 10 на вход дешифратора 13 блока llj. На выходе этого дешифратора 13 после дешифрации им стартовой группы появится короткий импульс (фиг. 2е1, которьш пасширит- ся до длительности информационной группы сигнала в формирователе 14 импульса блока 1 1 , , выходной ш- пульс этого формирователя 4 импулг.-са (фиг. 2ж) запирает на время япитель- ности информационной группы последу- ющий усилитель 3j, череп К+1-входо- вой элемент ИЛИ 5j и вход запрета усилителя 3,, что предотвратит дальнейшее усиление сигнала усилителями м () на время длительности ин- формационной группы и откроет на это же время двухвходовой элемент И 15 блок II,. Поэтому импульсы информационной группы пройдут через тот же двухвходовой элемент И Кь блока 9 , второй вход двухвходового элемента И 15 блока 11J, К-входовой элемент ИЛИ I2 блока 9, и N-входовой элемент ИЛИ 16 на выход устройства (фиг. 2з) Таким образом, на выход устройства пройдут лшчь импульсы, имеющие вполне определенные амплитуду и частоту несущей.

Рассмотрим некоторые ситуации, возникающие при приеме сигналов с кодово-импульсной модуляцией на фоне импульсных помех.

Защита сигнала от сильных и слабых помех. Этому случаю соответству10

15

го

25

30

35 4045 . 50

70741

ют соотношение U „, U, и диаграммы напряжений, приведенные на фиг.З, где и„,- амплитуда слабой помехи, и - амплитуда сильной помехи, U,- - амплитуда сигнала. При этом соотношение частот несущих импульсов сигнала и помехи можно не учитывать, так как амплитудного различия между импульсами сигнала и помехи достаточно для подавления помехи.

Импульсы сигнала (фиг. За) и помехи (фиг. Зб; подаются на входы усилителя-ограничителя 6 и амплитудного детектора 1 (фиг. Зв |. Каждый импульс, проходя через цепочку из усилителя-ограничителя 6, частотного детектора 7 и К-выходовой аналого- цифровой преобразователь, преобразуется в унитарный параллел1 ный код, однозначно определяющий частоту несущей данного импульса и открываю- пшй на время его длительности соответствующие частоте несущей данного импульса двухвходовые элементы И 10 с одним и тем же номером в каждом блоке 9. Одновременно импульсы стартовой группы сигнала детектируются в амплитудном детекторе 1 и через элемент 2 поступают на вход первого усилителя 3, (фиг, Зг). Усиливаясь усилителями 3 на выходе некоторого усилителя 3| (.1 1 ,Z,.. . ,lO выше уровня порога порогового элемента 4, импульсы стартовой группы проходят через пороговый элемент 4 на К+1-й

вход блока 9., входа которого импульсы стартовой группы через со- ответствуюгшй частоте несутпей импульсов стартовой группы двухвходовой элемент И 10; ( ,2,...,К) блока 9j проходят на вход дешифратора 13 блока 11 j. После депшфрации стартовой группы сигнала этим дешифратором 13 на его выходе появляется короткий импульс (фиг, Зд), который затем расширяется до длительности информационной группы сигнала в формирователе 14 блока 1Ь , выходной импульс этого формирователя 14 (фиг. Зе) запирает на время длительности информационной группы усилитель 3;., через К+1-ВХОДОВОЙ элемент 1ШИ 5, и вход запрета усилителя 3;,, и открывает двухвходовой элемент И 15 блока временной селекции 11; на это же время. Импульсы стартовой группы на К+1-е входы блоков 9„ (rn,i ) не пройдут, так как усилитель 3., заперт этими же импульсами, прошедviiMH ).:- пороговый .(е)п : , К 1-Bxt моксй олймент Я11И 5 на вход зяпрс::;, ; ги.|.. 3.,. Импульсы стагтоной группы нл входы блоков 9„ (r f j) не пройдут, так как на выходах усилителей 3„ (г; - J ) амплитуда импульсов не превысит уровня порога порогового элемента 4. Поэтому дешифрация стартовой группы про- изойдет лишь внутри блока 9, , а именно в блоке 11.. Импульсы информационной группы сигнала по той же причине пройдут на К+1-и вход лишь блока 9. . Импульсы информационной груп- пы пройдут через тот же двухвходовой элемент И 10. блока 9j, двухвходовой элемент И 15 блока 11| , К-входовой элемент ИЛИ 12 блока 9, и И-входовой элемент ИЛИ 16 на выход устройства (фиг. Зж). Импульсы слабой помехи не пройдут через пороговый элемент 4 , так как их амплитуда не превысит уровень порога порогового элемента 4 , а потому не пройдут и на выход устройства. Импульсы сильной помехи превышают уровень порога порогового элемента 4 „ на выходе некоторого усшт -сг-елг 3,, ru,; н гг ойдут на нход блока 9 и не п);ойдут на К+1-й вход о/тск: 9 , так ;:ак усилитель 3

и

с (лы ; .мпульсом помехи, про1Г1едг; п-1 черт i г.г ь jro.ibrft элемент

,, К- - -нход.-.) .м ;«ент з. на

я год запрст а ус..;; тч-ля i

а через

блок Ь сильная помеха iij г:ройд(ут, так как .;сй дву:чьход п ые элементы И 15, яхолдише и него, зйкр-1ты. Поэтому сшгьнаи томехл на выход устоойства 1;е npoi iru : г.

Защита си -нала от юмех, амплитуда соип ерима с а мплитудой сигнала, при различ11и частот несущих .пьг.ов cnin(;j;ia и помехи, Утому сг.учаю соответствуют соотношения ..,, , и ;iHarpaMhtbi напряжений, прив( ,че; ;1ые па фиг. 4. где U. - ам- плиту;:а сигнала, ,, - амплитуда по- , т - частота несчтпей сигнала, f, - часто а несущей помехи.

I ,

Импульсы сигнала фи: . 4а) и помехи 1ФИГ, 4б.) подд ттся нэ входы амплитудного д-:-тектора 1 и ус глителя- oгpa .читpч I 6 (. 4в) . Так как ча- иес тт1их импульсов сигнала и по- н-хи огл 1чнь: одна от другой, с ЕЬГХ.ОД,Я уснлигелн-ог аничителя 6 через ча- с готяый детек пр 7 и К-выходовой a;; i- ;:тго-цифровоГ ;;.;еобраз а.1 1 ель 8 имs о 5 о

5

0

5

О

..

ульсы сигнала и помехи пройду: --а некоторый i-й ( i 1 ,,... . выход и на некоторый тп-й () выход K-Bti- ходового аиалого-цифровогг, преобразователя 8 соответственно. Такое разделение импульсов сигнала и помехи произойдет в силу их амплитудного различия на выходе частотного детектора 7 (фиг. 4г). А это значит, что импульсы сигнала и помехи пройдут на различные по номеру выходы К-выходового аналого-цифрового преобразователя 8 (фиг. 4д). Поэтому к моменту прихода и иа время длительности каждого импульса сиг нала или помехи открываются двухвходовые элементы И 10. или дпу срходовые элементы И 10 соответственно с одними и теми же номерами в каждом блоке ча- Стотно-временной селекции 9. Одновременно импульсы сигнала и помехи детектируются амплитудным детектором 1 и через элемент 2 поступают на вход усилителя 3 (фиг. 4е). Усиливаясь в усилител.чх 3, иа выходе некоторого усилителя 3j амплитуда импульсов сигнала и помехи превысят уровень порога порогового элемента 4. Поэтому иа К+1-Й вход блока 9- через пороговый элемент 4 пройдут импульсы стартовой группы сигнала, которые через соответстиуюш частоте кесу- ией э импу;п.сов двухвходовой элемент lOj поступят нл вход дешифратора 13 б.чока 11 ,, После дешифрации стартовой группы этим деишфратором 13 на его пьгходе появляется короткий импульс (фиг. 4ж j ji.oTopbDi затем расширяется в формирователе 14 блока lit до длительности информационной группы сигнала. : ь хсдной импульс это- rci формировате..ля 14 1,фиг. запирает уси.читель 3 через К-ь 1-входовой : лемепт ИЛИ 5 . и зход запрета усилители ,,, на время ;длительности ин- 1Ормацио1 1 ои группь: сигнала и откро- е 1 на это же время лвухвходопой элемент П 15 блока i :. , Импулсси ивфор- мициоичой группы сИ)-ыаг,а пройдут с ьыхода no/-o CjJor.- лемента i , чорез тот л.е ; 1ухв: :,с:овок элемент Р 10, блск.-i 9 , 1;вух; АО;1овой элсмеьт п i .: съ-1ока ,j К входовой элемент ИШ 12 . : -KCi 9, и Г{--нхпд;)во: . -5eHT ИЛИ 16 : . ныход устройства (фиг. 4и). Им- ),сь помехи на выход устройства не ;;ойдут, так как они с выхода порого- элемента пройдут через ,Г;.;-У) двухмхг довой - гемент И 10.„

7

на первый вход закр1,тог-р дт ч х- входовх)го элемента И 15 блока 11, а потому ла выход устройства не пройдут. Импульсы сигнала и помехи пройдут на К+1-Й вход лишь некоторого блока 9j.

Таким образом осу1тестн.члется за- щита сигнала от сильных, слабы ; помех и помех, амплитуда которых соизмерима с г1мплитудой сигнала.

В предлагаемом селекторе импульс- НО--КОДОКЫХ сигналов с дискретной ав- тсматическон регулировкой усиления используется защита от помех, основанная на амплитудном и частотном различиях импульсов сигнала и помехи. За амплитуду и частоту несущей сигнала принимаются соответственно амп.г.итуда и частота несущей импульсов стартовой группы сигнала. Поэтому после дешифрации стартовой группы-сигнала селекции импульсов ведется по амплитудному и частотному значениям параметров этих импульсов сра нительно с теми же параметрами им- гтульсов стартовой группы сигнала. Такая схема защиты от помех оправдана тем, что длителььюсть стартовой группы Т, мала по сравнению с д-чи- тельностьк; информационной группы Т, т.е. cr jr следглятельно, и вероятность поражении помехой стартовой группы сигнала Р.- мала по сравнению с вероятностью поражения информационной группы сигнала Р, т.е. Р, Р ,1 потому такая схема злпиты от помех .эффективной.

Ф

Р м у л а и л о б р е т в и и я

Селектог имиульсно-кодовых сигналов с дискретной автомати геской ре- гулировк /й усиления, содержащий с первого по усилители, с первого по Г.-й пороговые элементы, М-входо- вой элемент ИЛИ, N блоков временной селекц -;и, из которых содержит двух:гходовой элемент И, первый вход которого является входстм блока вре- меннг,й селекции, последовательно сое /линенные дешифратор и формирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом дву: входово;т1 элемента Н, первьй вход которого соединен с BXOQOM деяифратора, выход является кнфор. М циониым выходом блока временной селекции, а выход форм1фователя tpfnVvibCti яг ;яется выходом запрета времешкл селек1 1и, при этом с

137074:

0

5

6

0

0

5 0 55

последовательно, причем выход каждого из них соединен с входом соответ- ствуюп(его порогового элемента, а выход N-входового элемента ИТИ соединен с выходной П1иной, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения ломехозаыишенности, в него введе гы амплитудный детектор, элемент задержки, усилитечь-ограничи- тель, частотный детектор, К-выходовой аналого-цифровой преобразователь, с первого по (Г, -1)-й К+1-входовыс элементы ШШ, Ni i:-) блоков временной селекции, к дополнителтзных двухвходовых элементов И, N К-входо- вой элемент Ш1И, причем 1,ходы амплитудного детектора и усилителя-ограничителя соединены между собой и с входной шиной, выход амплитудного детектора через элемент задержки подключен к входу первого усилителя, выход каждого из допол)штельных двухвходовых элементов И соединен с входом соответствующег о блока временной селекции, информаципнн1 е в(4ходы К из которых соединены с входами соответств 1ощего К-входового элемента ИЛИ, при этом каж;1,ые К до- нолнительных двухвходовых элементов И, К блоков временной селекции и К- входовой элемент HJDl образуют блок частотно-временной селекции, кмеюПиШ К+1 выходов I К+1 ПХОДО , .i-MH

(i I , 2 , . ..,К) входами которого являются первые входы К дополните: ных двух зходовых элементов И соответственно, а K+l-M входом блока частотно-временной селекции являются соединенные между собой вторые входы К дополнительных двухвходовых 3j:e- ментов И, i-ми ( , 2 , . . . ,К ) выходами блока частотно-временной селекции являются выходы запрета К блоков впе- менной селекции соответственно, а К+1-М выходом блока часто1но-времен- ной селекп.ии является выход К-входового элемента ЯЧИ, каждый К- -1-вхо- довой элемент ИПИ соединен -ми (i 1,2,...,KJ входами соответстренно с i-MH ( i 1 ,2 , . . . , : ; ь-ггходами соответствующего блока частотно-временной селекции, а К-;-1-й вход каждого K+f-входового элемента 1 соединен с выходом соответствутошего порогового элемента, выход каждого ,--го (j 1 ,2 ,. . . ,11-1 ) (К+ }-входового элемента Ш1И подключен к входу запрета ,i + l-ro усилителя, выход ка;кдого порогового элемента с входом соответствующего блока частотно-временной селекции, IC+l-fl выход которого соединен с соответствующим входом N-входового элемента ИЛИ, i-e (i 1,2,...,к) входы N блоков частотно3707Д1

временной селекции соединены с сост- ветствующим i-м выходом К-выходовего аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом частотного детектора, вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя.

Uc

ll-lrVHiifl-f-h

I TcrIf LJ

. - //«

Liii

ih,

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для селекции сигналов, принимаемых в условиях воздействия импульсных помех. Целью изобретения является повышение помехозащищенности по отношению к импульсным помехам, амплитуда которых соизмерима с амплиту- ,дой сигнала. Устройство содержит амплитудный детектор 1, элемент 2 задержки, N усилителей 3,,...,3, N пороговых элементов 4,...,4, N-1 (К+1)-БХОДовых элементов ИЛИ 5,... 5., усилитель-ограничитель 6, частотный детектор 7, К-входовой аналого-цифровой преобразователь 8, N блоков 9,,...,9 частотно-временной селекции, каждый из которых содержит К двухвходовых элементов И 1 О, ,. . . , 1 01, К блоков 1 I ,,..., 1 1 временной селекции и К-входовой элемент ИЛИ 12. Каждый блок временной селекции содержит дешифратор 13, формирователь 14 импульса, двухвхо- довой элемент И 15, N-входовой элемент ИЛИ 16, входную 17 и выходную 18 шины. Защита от помех в данном устройстве основана на амплитудной и частотной дискриминации импульсов сигнала и помехи. 4 ил. i (Л

н-4|1ИO jIklJLlLjLLf

Фиг. 3

/If