Устройство обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода Советский патент 1991 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах обнаружения и оценки параметров периодических импульсных сигналов при наличии аддитивного шума и импульсных помех, например, в радиоастрономии, радиофизике, радиолокации.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности обнаружения по временному положению (начальной фазе) периодических последовательное тей импульсов при наличии аддитивного шума и импульсных помех.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода, на фиг.2 - функциональная схема модульного преобразователяi на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит входную шину 1, квантователь 2, блок 3 стробирования, формирователь 4 импульсов, модульный преобразователь 5 регистр 6 памяти, дешифратор 7, счетчики 8.1...8.П, мультиплексор 9, пороговый блок 10, блок 11 задания порога, ключ 12 вычета, ключ 13 модуля блок 14 задания модуля, формировател 15 строба анализа, генератор 16 тактовых импульсов, выходную шину 17 обнаружения, выходную шину 18 вычетов, выходную шину 19 модуля, входную шину 20 порогового напряжения.

Входная шина 1 соединена с первым входом квантователя 2, второй вход которого соединен с входной шиной 20 порогового напряжения, выход квантователя 2 соединен с первым входом блока 3 стробирования, выход которого соединен с входом формирователя 4 импульсов, выход которого соединен с первым входом модульного преобразователя 5, вторым входом регистра 6 памяти и первыми входами счетчиков 8.1...8.П, выходы которых соединены с соответствующими входами мультиплексора 9, (п+1)-й вход которого соединен с входом дешифратора 7, первым входом ключа 12 и выходом регистра 6 памяти, первый вход которого соединен с выходом модульного преобразователя 5, второй вход которого соединен с выходом блока 14 задания модуля и первым входом ключа 13 модуля, второй вход которого

0

5

0

5

0

5

0

соединен с вторым входом ключа 12 вычета, выходной шиной 17 обнаружения и выходом порогового блока 10, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора 9, второй вход порогового блока 10 соединен с выходом блока 11 задания порога, третий вход модульного преобразователя 5 соединен с вторым входом блока 3 стробирования, третьими входами счетчиков 8.1...8.П и выходом формирователя 15 строба анализа, вход которого соединен с четвертым входом модульного преобразователя 5 и выходом генератора 16 тактовых импульсов, выходы дешифратора 7 соединены с вторыми входами соответствующих счетчиков 8.1...8.П, выход ключа 12 вычета является выходной шиной 18 вычетов, выход ключа 13 модуля является выходной шиной 19 модуля.

Модульный преобразователь 5 (фиг.2) ,содержит двоичный счетчик 21, блок 22 сравнения кодов, блок 23 сброса, ключ 24 съема вычетов.

Первый вход модульного преобразователя соединен с первым входом ключа 24, второй вход которого соединен с выходом счетчика 21 и первым входом блока 22 сравнения кодов, второй вход которого соединен с второй входной шиной модульного преобразователя, третья входная шина ко- тррого соединена с вторым входом счетчика 21, третий вход которого соединен с выходом блока 23 сброса, вход которого соединен с выходом блока 22 сравнения кодов, первый вход счетчика 21 соединен с четвертой входной шиной модульного преобразователя, выходной шиной которого является выход ключа 24. В основу принципа действия устройства обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода положены селективные свойства модульного преобразования временных интервалов tj, в результате которого образуются вычеты этих интервалов по модулю некоторого пробного периода т;

)

At;

mod T

Г

(О

При этом значение t. представляет собой, временной интервал между началом интервала анализа Тв и моментом появления 1-го импульса в анализируемой последовательности, т.е.

t есть остаток от деления t jч

на Tj .

Временное положение сигнальных периодических последовательностей с периодом Tt, Tg (фиг.За,б) задается моментом появления первого импульса

последовательности t

СК

-5Г

хаотическая импульсная помеха приведена на фиг.Зг. Аддитивная смесь ис„ Up, UQ- и Uj, представлена временной диаграммой U«. (фиг.Зд).

Алгоритм работы устройства может быть представлен следующим образом.

Последовательность импульсов (смесь сигнальной и помеховой компонент) , фчг.Зд, нормированная по амплитуде и длительности, характеризуемая моментами си появления импульсов и заданная на интервале Т0, подвергается модульному преобразованию (1) .

В полученной совокупности вычетов &t;i (фиг.Зе) подсчитывается число Ni({};) одинаковых значений вычетов

Л

Значение NlCc1.) сравнивается с пороговым значением N

)°N (Cj)Ј .

В случае Ni(Ј-. )5: N :Q фиксируется обнаружение периодической импульсной последовательности, которой приписывается значения периода Т Т : и временное положение (начальная фаза)

Т - V

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал (фиг.Зд) с входной шины 1 поступает на первый вход квантователя 2, где подвергается бинарному квантованию путем сравнения i1 с пороговым напряжением, подаваемым на второй вход квантователя с входной шины 20. При этом осуществляется поимпульсное обнаружение и нормирование амплитуды сигнала. С выхода квантователя 2 квантованный по амплитуде сигнал поступает на первый вход блока 3 стробирования, который пропускает через себя сигнал в течение определенного интервала Т , называемого стробом анализа, который генерируется формирователем 15 строба анализа и одновременно подается также на третий вход модульного преобразователя 5 и соединенные между собою третьи входы счетчиков 8.1...8.П,

0

5

0

разрешая их работу в пределах интервала Тс. За пределами этого интервала напряжение с выхода формирователя 15 строба анализа поддерживает запертое состояние блока 3 стробирования, устанавливает в нулевое состояние и удерживает в нем модульный преобразователь 5 и счетчики 8.1...8.п. Стробированный сигнал с выхода блока 3 стробирования поступает на вход формирователя 4 импульсов, которьй выполняет функцию нормирования сигнала по длительности. Сигнал с выхода формирователя 4 импульсов, представляющий собой нормированную по амплитуде и длительности последовательность импульсов, подается на первый вход модульного преобразователя 5, а также на второй вход регистра 6 памяти и соединенные между собою первые входы счетчиков 8.1.,. ...8.п. В модульном преобразователе 5 производится формирование вычетов

5 моментов появления импульсов, отсчитываемых от начала последовательности (начала строба анализа), по модулю пробного периода (в соответствии с (1), поступающего на второй вход

0 модульного преобразователя 5, и первый вход ключа 13 модуля с выхода блока 14 задания модуля.

Вычет момента появления каждого импульса последовательности с выхода модульного преобразователя 5 поступает на первый вход регистра 6 памяти, где фиксируется самим импульсом, поступающим на второй вход, и с выхода передается на первый вход ключа 12, (п+1)-й вход мультиплексора 9 и вход дешифратора 7, на одном из выходов которого 1, 2,..., п формируется уровень логической единицы, . который увеличивает содержимое соот5 ветствующего счетчика 8.1...8.П

(фиг.3ж,з,и) самим импульсом, поступающим на соединенные между собою первые входы счетчиков 8.1...8.П и являющимся для этих счетчиков тактовым. Для временного согласования работы модульного преобразователя 5, регистра 6 памяти и счетчиков 8.1... ...8.п работа модульного преобразователя 5 начинается по фронту входного импульса, а его воздействие на регистр 6 памяти и счетчики 8.1...8.П осуществляется с небольшой задержкой, учитывающей конечное быстродействие блоков. Эта задержка может быть дос5

0

0

5

тигнута действием регистра 6 памяти и счетчиков 8.1...8.П по срезу импульса или по переднему фронту, но с соответствующей задержкой, вводимой в состав блоков 6 и 8.1... .8,п. Таким образом, в счетчиках 8.1...8.П накапливается число единиц, равное числу одинаковых вычетов, образованных за интервал анализа TQ модульным преобразователем 5, причем каждый счетчик подсчитывает число вполне определенных одинаковых вычетов. В простейшем случае счетчик 8.1 подсчитывает число вычетов, равных 1 счетчик 8.2 - число вычетов, равных 2 и т.д., счетчик 8.п - число вычетов, равных п. Число одинаковых вычетов с выходов счетчиков 8.1... .,.8.п подается на соответствующие входы 1, 2,..., п мультиплексора 9, управляемого по входу управления (n-Н) тем же значением вычета, которое подается на вход дешифратора 7. Поэтому, когда в оди-н из счетчиков 8.1...8.П добавляется очередная единица, выход этого же счетчика мультиплексором 9 соединяется с его выходом и далее с первым входом порогового блока 10, в котором осуществляется сравнение числа вычетов в счетчике с пороговым числом обнаружения периодической последовательности, задаваемым на второй вход порогового блока с выхода блока 11 задания порога.

Таким образом, при поступлении на вход устройства каждого импульса последовательности в пределах строба анализа Т0 после формирования соответствующего вычета и добавления единицы к содержимому соответствующего счетчика 8.1...8.П производится сравнение числа, записанного в этом счетчике, с порогом обнаружения. Если число вычетов, поступающее на первый вход порогового блока 10, окажется равным или превышающим пороговое число обнаружения на втором его входе, на выходе порогового блока формируется уровень логической единицы, который, поступая на вторые входы ключей 12 и 13, отпирает их и значение вычета, характеризующее времен«- ное положение обнаруженной последовательности с входа ключа 12 передается на,его выход и выходную шину вычета 18, а значение модуля преобра- зования Т-, равное периоду обнаружен

0

ной периодической импульсной последовательности, действующее на входе ключа 13, передается на его выход и выходную шину 19 модуля.

После завершения строба анализа (за пределами интервала анализа Т,) блок стробирования запирается, модульный преобразователь 5 и счетчик 8.1...8.П приводятся в исходное состояние. Устройство готово для выполнения анализа очередной реализации импульсной последовательностью Т .

Следует также отметить, что ДТ , Т0 и период тактовых импульсов Т9 генератора 16 взаимосвязаны, так как должно выполняться соотношение.обеспечивающее потенциальную разрешающую способность по периоду повторения ДТС UTj:

Те

1 йт

J

0

5

0

5

0

5

обеспечивающее временную дискретизацию моментов появления импульсов в потоке при модульном преобразовании в блоке 5 с точностью до величины дискрета, равного Т, что позволяет гарантировать формирование одинаковых значений вычетов t из моментов t« появления импульсов периодической компоненты при равенстве Тс и Т: с точностью до дискрета ДТ:.

Принцип действия модульного преобразователя 5 заключается в следующем. На первый вход двоичного счетчика 21 поступает непрерывная последовательность импульсов, которые подсчитываются только в пределах строба анализа, подаваемого на второй вход двоичного счетчика, который служит также для удержания двоичного счетчика в нулевом состоянии за пределами строба анализа. При подсчете импульсов на выходе двоичного счетчика формируется возрастающее двоич- ное число, которое подается на второй вход ключа 24 съема вычетов и первый вход блока 22 сравнения кодов, на второй вход которого подан двоичный код пробного периода Т.. В момент, когда двоичный код на первом входе блока 22 сравнения кодов сравнивается с кодом вычета Т , действующем на

его втором входе, на выходе блока сравнения кодов формируется перепад напряжений, который через блок 23 сброса, воздействуя на третий вход двоичного счетчика 21 (вход установки нуля), сбрасывает содержимое его до нуля. Далее цикл счета повторяется . Таким образом, двоичный счетчик 21 при совместной работе с блоком 22 сравнения кодов и блоком 23 сброса имеет коэффициент пересчета, равный Т:, т.е. подсчитывает число эталонных интервалов последовательности импульсов на первом входе двоичного счетчика 21 по модулю Т:. Иными словами, на выходе двоичного счетчика 21 в пределах строба анализа, начиная с его начала и до его конца, формируется двоичный код текущего времени, измеренного по модулю Т:. Поэтому сигнальные импульсы анализируемой последовательности, поступая на первый вход ключа 24 съема вычетов, открывают его, и на его выходе формируется код вычета, действующий в этот момент времени на втором входе ключа съема вычетов.

Формула изобретения

Устройство обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода, содержащее квантователь, блок стробирования, формирователь импульсов, регистр памяти, пороговый блок, генератор тактовых импульсов, выходная, шина обнаружения соединена с выходом порогового блока, первый вход квантователя соединен с первой входной ши-г ной устройства, вторая входная шина которого соединена с вторым входом квантователя, выход которого соединен с первым входом блока стробирования, выход которого соединен с вхо0

5

0

5

0

5

0

5

дом формирователя импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности обнаружения по временному положению, в него введены модульный преобразователь, дешифратор, п счетчиков, мультиплексор, блок задания порога, ключ вычета, ключ модуля, блок задания модуля, формирователь строба анализа, генератор тактовых импульсов, при этом выход формирователя импульсов соединен с первым входом модульного преобразователя, вторым входом регистра памяти и первыми входами п счетчиков, выходы которых соединены с соответствующими входами мультиплексора, (п+1)-й вход которого соединен с первым входом ключа вычета, входом дешифратора, выходом регистра памяти, первый вход которого соединен с выходом модульного преобразователя, второй вход которого соединен- с выходом блока задания модуля и первым входом ключа модуля, второй вход которого соединен с вторым входом ключа вычета и выходом порогового блока, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, второй вход порогового блока соединен с выходом блока задания порога, третий вход модульного преобразователя соединен с вторым входом блока стробирования, третьим входом каждого из п счетчиков и выходом формирователя строба анализа, вход которого соединен с четвертым входом модульного преобразователя и выходом генератора тактовых импуль- совы, выходы дешифратора соединены ,с вторыми входами соответствующих (счетчиков, выход ключа вычетов является выходной шиной вычетов, выход .ключа модуля является выходной шиной модуля.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах обнаружения и оценки параметров периодических импульсных сигналов в радиоастро W номии, радиофизике, радиолокации. Целью изобретения является повышение разрешающей способности обнаружения по временному положению периодических последовательностей импульсов при наличии аддитивного шума и импульсных помех. Для этого в устройство введены модульный преобразователь 5, дешифратор 7, счетчики 8.1...8.П, мультиплексор 9, блок 11 задания порога, ключ 12 вычета, ключ 13 модуля, блок 14 задания модуля, формирователь 15 строба анализа, выходная шина 18 вычетов, выходная шина 19 модуля. Кроме того, устройство содержит входную шину 1, квантователь 2,.блок 3 стробирова- ния, формирователь 4 импульсов, регистр 6 импульсов, пороговое устройство 10, генератор 16 тактовых импульсов, выходную шину 17 обнаружения. 3 ил. W Ь ел ГС го ел Фиг

т«IIс

JLilL

-эЗГ

Jte

7s 77

г t±J L L-JLL

t-Ltil LJJ -.-.

V4 s tgtj °//1 : Г

10 9

Т

4,

и

Фие,2

±3,

Ь:

L

i i t

JLL

м Ґ I