Многоканальный различитель максимального сигнала Советский патент 1989 года по МПК G01R19/04 H03K17/62 

1

Изобретение относится к радиотехнике и автоматике и может использоваться для приоритетной обработки сигналов и управления различными устройствами в канале, где уровень сигнала максимален, например в системах массового обслуживания, в устройствах разведки поляризации и настройки на оптимальную поляризацию и др.

Цепь изобретения - повышение быстродействия устройства при измене- 1нии мощности собственных шумов кана- пов.

2

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Многоканальный различитель максимального сигнала содержит N каналов 1.1-1.N, каждый из которых содержит инвертирующий 2 и неинверти- .рующий 3 усилители, первый 4 и второй 5 блоки оптоэлектронной развязки, первый 6 и второй 7 усилители, первый 8 и второй 9 вентильные элементы, первое 10 и второе 11 пороговые устройства, первую 12 и вторую 13 диф- i ференцирующие цепи, третий 14 и четвертый 15 элементы И, первый 16 и

NU

оо

со

СП

314

второй 17 цифроаналоговью преобразователи, первый 18 и второй 19 реверсивные счетчики, пятый 20 и шестой 21 элементы И, третье 22 и четвертое 23 пороговые устройства, первый 24 и второй 25 умножители, третью 26 и четвертую 27 дифференцирующие цепи, седьмой 28 и восьмой 29 элементы И, третий 30 и.четвертый 31 реверсивные счетчики, третий 32 и четвертый 33 цифроаналоговые преобразователи, первый 34 и второй 35 делители частоты, девятый 36 и десятый 37 элементы И, первый 38 и второй 39 элементы И. Кроме того, многоканальный различитель максимального сигнала содержит общие на N каналов нагрузку 40 и генератор 41 тактовых импульсов. При этом в каждом канале 1.1-1.N входы инвертирующего 2 и неинвертирующего 3 усилителей подключены к входной шине 42.1-42.N, la их выходы соединены соответственно {с входами первого 4 и второго 5 блоков оптоэлектронной развязки, первые выходы которых подключены соответ- |ственно к входам первого 8 и второго 9 вентильных элементов, выходы которых соединены с первым входом общей нагрузки 40, второй вход которой подключен к общей шине, а вторые и третьи выходы первого 4 и второго 5 блоков оптоэлектронной развязки подключены соответственно к первым и вторым входам первого и второго усилителей 6 и 7, первые входы первого 38 и второго 39 элементов И всех 1.1-1.N каналов соединены с выходом общей нагрузки 40. Выходы первого 6 и второго 7 усилителей каждого канала подключены соответственно к первым входам первого 10 и второго 11 пороговых устройств, выходы которых подключены соответственно к входам первой 12 и второй 13 дифференцирующих цепей, причем выходы последних подключены соответственно к первым входам третьего 14 и четвертого 15 элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам первого 18 и второго 19 реверсивных счетчиков и к первым инверсным входам пятого 20, и шестого 21 элементов И. Выходы первого 18 и второго 19 реверсивных счетчиков связаны соответственно с входами первого 16 и второго 17 цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторыми

0

5

0

5

135

0

5

0

5

0

5

4

входами первого 10 и второго 11 пороговых устройств. Выход генератора 41 тактовых импульсов подключен к вторым входам третьего 14, четвертого 15, пятого 20 и шестого 21 элементов И, причем выходы первого 38 и второго 39 элементов И N каналов являются выходами устройства. Первые входы третьего и четвертого пороговых устройств 22 и 23 связаны соответственно с выходами первого 10 и второго 11 пороговых устройств.Выход третьего порогового устройства соединен с входом третьей дифференцирующей цепи 26, с вторым входом второго элемента И 39 и с соответствующими N-2 входами первого 38 и второго 39 элементов И остальных N-1 каналов,а выход четвертого порогового устройства 23 соединен с входом четвертой дифференцирующей цепи 27, с вторым входом первого элемента И 38 и с соответствующими N-2 входами первого 38 и второго 39 элементов И остальных N-1 каналов. Выходы третьей и четвертой дифференцирующих цепей 26 и 27 подключены соответственно к первым входам седьмого 28 и восьмого 29 элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам третьего 30 и четвертого 31 реверсивных счетчиков и к первым инверсным входам девятого 36 и десятого 37 элементов И, выходы которых связаны соответственно с входами первого 34 и второго 35 делителей частоты. Выходы первого 34 и второго 35 делителей частоты подключены соответственно к вторым (вычитающим) входам третьего 30 и четвертого 31 реверсивных счетчиков, выходы которых связаны соответственно с входами третьего 32 и четвертого 33 цифроаналоговых преобразователей, выходы первого 16 и второго 17 цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первыми входами первого 24 и второго 25 умножителей, выходы которых связаны соответственно с вторыми входами третьего 22 и четвертого 23 пороговых устройств, вторые входы первого 24 и второго 25 умножителей подключены соответственно к выходам третьего 32 и четвертого 33 цифроаналоговых преобразователей. Выходы пятого 20 и шестого 21 элементов И соединены соответственно с вторыми (вычитающими) входами первого и второго реверсивных, счетчиков, вторые вхо-

51

ды седьмого 28, восьмого 29, девятого 36 и десятого 37 элементов И подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

Многоканальный различитель работает следующим образом.

Многоканальный различитель максимального сигнала автоматически анализирует сигналы, поступающие на входы всех 1.1-1.N каналов, независимо от полярности. В каждом из каналов инвертирующий усилитель 2 преобразует сигналы отрицательной полярности в сигналы положительной полярности. При этом прохождение сигнала и логика работы схемных элементов, подключенных к выходу инвертирующего усилителя 2, полностью аналогичны прохождению сигнала и логике работы схемных элементов, подключенных к выходу неинвертирующего усилителя 3, при положительной полярности. Поскольку все каналы 1.1-1.N аналогич

ны, рассмотрим работу одного из каналов 1.1-1.N при поступлении на вхо сигналов отрицательной полярности.

В исходном состоянии при отсутствии входных сигналов интенсивность собственного шума в каждом канале из-за их неидентичности будет различной. Шумовое напряжение через пороговое устройство 10, порог которого в начальный момент равен нулю, и дифференцирующую цепь 12 поступает на первый вход элемента И 14, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора 41 тактовых импульсов, а также через пороговое устройство 22, порог которого в начальный момент равен нулю, и дифференцирующую цепь 26 поступает на первый вход элемента И 28, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора 41 тактовых импульсов. Нормализованные по амплитуде и длительности импульсы с выхода элемента И 14 поступают на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика 18 и на первый инверсный вход элемента И 20, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 41 тактовых импульсов. Импульсы с выхода элемента И 20 поступают на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 18. Нормализованные по амплитуде и длительности импульсы с выхода элемента И 28 поступают на первый (суммирующий) вход реверсив

ного счетчика 30 и на первый инверсный вход элемента И 36, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 41 тактовых импульсов. Импульсы с выхода элемента И 36 через делитель 34 частоты, коэффициент деления которого равен т, поступают на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 30. Реверсивные счетчики 18 и 30 являются идеальными интеграторами разности частот следования импульсов на их входах.

15

20

30

0

5

Частота повторения импульсов, поступающих на второй (вычитающий) вход счетчика 18, определяется частотой и значением порогового напряжения на втором входе порогового устройства 10. Пороговое значение напряжения Un, изменяется при изменении интенсивности собственного шума в канале. Частота повторения импуль сов, поступающих на первый (сумми25 рующий) вход реверсивного счетчика 18, определяется значением порогового напряжения на втором входе порогового устройства 10 и частот квантования. За счет применения элемента И 20 с инверсным первым входом импульсы с его выхода на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 18 поступают при отсутствии превышений шумом порогового напряжения иП1, и наоборот, на первый (сумми5 рующий) вход реверсивного счетчика 18 импульсы с выхода элемента И 14 поступают при превышении шумом порогового напряжения. Динамическое равновесие в схеме наступит при равенстве частот повторения импульсов, поступающих на первый и второй входы реверсивного счетчика 18. При этом пороговое напряжение Un, на входе цифроаналогового преобразователя 16 обеспечивает высокое быстродействие схемы. Так как в цепи сигнала,поступающего на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 18, по сравнению с прототипом отсутствует делитель частоты, то время установления динамического равновесия частот повторения, поступающих на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 18, минимально. Вероятность ложного срабатывания порогового устройства 10 при этом равна 0,5, а скорость регулировки поро- га максимальна.

0

5

Для обеспечения заданной вероят- ности наделения сигнала с максимальной амплитудой при требуемой вероятности ложного срабатывания Р. вводится дополнительное пороговое устройство 22 с регулируемым напряжением Uni KMUni; Данное напряжение U пг формируется с помощью умножителя 24.

Значение К мвырабатывается цепью регулирования, состоящей из порогового устройства 22, умножителя 24, цифроаналогового преобразователя 32, дифференцирующей цепи 26, элементов И 28 и 36, делителя 34 частоты, реверсивного счетчика 30.

Коэффициент деления m в делителе 34 частоты выбирается из условий m (1 - Р л) /Рл , причем m может бьтгь большим при малых РЛ. Так как значе- ние коэффициента К м вырабатывается

автоматически, данный многоканальный различитель может работать при любом неизвестном законе распределения шума в каналах.

При наличии входных сигналов в каждом из каналов 1.1-1.N инвертирующий усилитель 2 преобразует

налы отрицательной полярности в сигналы положительной полярности.При этом оказывается открытым только тот вентильный элемент, сигнал на аноде которого максимален. Остальные вентильные элементы 8 за счет перераспределения потенциалов за-

перты. Через открытый вентильный элемент 8 протекает ток, который регистрируется оптоэлектронным блоком 4. При этом на выходе усилителя 6 возникает напряжение, пропорциональное величине тока в данном канале. Если напряжение на выходе усилителя 6 превышает пороговые напряжения 11П1 и Unl то на выходе порогового устройства 22 возникает напряжение в диа-- пазоне логической единицы элемента И 39. При протекании тока через открытый вентильный элемент 8 создается падение напряжения на резистив- ной нагрузке 40. Величина резистив- ной нагрузки 40 выбрана таким образом, что при протекании через нее тока, независимо от уровня максимального сигнала, создается падение напряжения, значение которого лежит в диапазоне логической единицы элементов И 38 и 39.

Сигнал с выхода порогового устройства 22 поступает на второй вход

0

0

5

5

0 5

0

элемента И 39 своего канала, а также на соответствующие входы элементов И 38 и 39 остальных N-1 каналов. На первый вход элементов И 38 и 39 каждого канала поступает напряжение с резистивной нагрузки 40. При этом логическая единица будет присутствовать только на выходе элемента И 38 канала, на входе которого присутствует максимальный сигнал, так как на инверсные входы элемента И 38 поступает напряжение логического нуля с выходов пороговых устройств 22 и 23 остальных N-1каналов и с выхода порогового устройства 23 своего канала, а на его прямом входе присутствует напряжение в диапазоне логической единицы с выхода резистивной нагруз- ки 40.

Напряжение логической единицы с выхода элемента И 38 является выходным сигналом,

В случае, если сработают вентильные элементы 8 и 9 двух и более каналов, то согласно выбранной логике работы элементов И 38 и 39 N каналов сигналы на входах всех каналов будут отсутствовать. Этим обеспечивается выделение сигналов, амплитуда которых строго максимальна.

Дифференцирующие цепи 12, 13, 26 и 27 N каналов служат для исключения влияния выделяемого сигнала на величину пороговых напряжений устройств 10,11,22 и 23.

Формула изобретения

Многоканальный различитель максимального сигнала, выполненный на N каналах, каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий усилители, первый и второй блоки оп- тоэлектронной развязки, первый и второй вентильные элементы, первый и второй усилители, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первое и второе пороговые устройства, первую и вторую дифференцирующие цепи, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый и второй реверсивные счетчики, общие на N каналов генератор тактовых импульсов и нагрузку, причем в каждом канале входы инвертирующего и неинвертирующего усилителей подключены к входной пине, а их выходы соединены соответственно с входами первого и второго блоков оптоэлектронной развязки, первые выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго вентильных элементов, выходы которых соединены с первым входом общей нагрузки,второй вход которой подключен к общей шине, а выход - к первым входам первого и второго элементов И каждого канала, вторые и третьи выходы блоков оптоэлектронной развязки подключены соответственно к первым и вторым входам первого и второго усилителей, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго пороговых устройств, выходы первого и второго пороговых устройств подключены соответственно к входам первой и второй дифференцирующих цепей, выходы которых подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого элементов И,выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам первого и второго реверсивных счет- (чиков и первым инверсным входам пятого и шестого элементов И, выходы первого и второго реверсивных счетчиков связаны соответственно с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго пороговых устройств, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И N кана- глов, причем выходы первого и второго элементов И N каналов являются выходами устройства, отличающий- с я тем, что, с целью повышения . быстродействия устройства при изменении мощности собственных шумов каналов , в каждый из N каналов введены третье и четвертое пороговые устройства, третий и четвертый цифроанало- говые преобразователи, третья и четвертая дифференцирующие цепи, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, первый и второй делители частоты, третий и четвертый реверсивные счетчики, первый и второй умножители, причем первые входы третьего

10

5

0

и четвертого пороговых устройств связаны соответственно с выходами первого и второго пороговых устройств, выход третьего порогового устройства соединен с входом третьей дифференцирующей цепи, с вторым входом второго элемента И и соответствующими N

N

- 2 входами первого и второго элементов И остальных N-1 каналов, а выход четвертого порогового устройства соединен с входом четвертой дифференцирующей цепи, с вторым входом

5 первого элемента И и с соответствующими N-2 входами первого и второго элементов И остальных N-1 каналов,выходы третьей и четвертой дифференцирующих цепей подключены соответстQ венно к первым входам седьмого и восьм-ого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам третьего и четвертого реверсивных счетчиков и к

5 первым инверсным входам девятого и десятого1 элементов И, выходы которых связаны соответственно с входами первого и второго делителей частоты, выходы первого и второго делителей

о частоты подключены соответственно к вторым (вычитающим) входам третьего и четвертого реверсивных счетчиков, выходы которых связаны соответственно с входами третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей,выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первыми входами первого и второго умножителей, выходы которых связаны соответственно с вторыми входами третьего и qeTBepToro пороговых устройств, вторые входы первого и второго умножителей подключены соответственно к выходам третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей, выходы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторыми (вычитающими) входами первого и второго реверсивных счетчиков, вторые входы седьмого, восьмого,де- 0 вятого и десятого элементов И подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

5

Изобретение относится к радиотехнике и автоматике и может использоваться для приоритетной обработки сигналов и управления различными устройствами в канале, где уровень сигнала максимален. Целью изобретения является повышение быстродействия различителя при изменении мощности собственных шумов каналов. Различитель автоматически анализирует сигналы, поступающие на входы всех N каналов независимо от полярности. Выделение максимального сигнала осуществляется за счет перераспределения потенциалов на электродах вентильных элементов каналов. Различитель выделяет максимальный по амплитуде сигнал, исключая срабатывание двух и более каналов, за счет регистрации тока в цепи сработавшего канала, гальванической развязки между каналами и логической обработки сигналов. Порог срабатывания каналов автоматически изменяется в соответствии с интенсивностью собственных шумов каналов. Минимальное время установления заданного значения вероятности выделения сигнала с максимальной амплитудой при изменении мощности собственных шумов каналов осуществляется за счет двухступенчатой регулировки порога. 1 ил.