Устройство временной автоматической регулировки усиления Советский патент 1992 года по МПК G01S7/34 H03G3/20 

ё

Изобретение относится к радиолокации. Цель изобретения - повышение поме- хозащиненности. Устройство временной автоматической регулировки усиления содержит регулируемый усилитель 1, видеодетектор 2, первый и второй пороговые блоки 3 и 4, блок 5 памяти, блок 6 сложения, формирователь 7 управляющего напряжения, синхронизатор 8 и блок 9 оценки среднего значения, который содержит первый и второй элементы И, первый и второй энэлого- цифровые преобразователи, первый и второй накапливающие сумматоры, первый и второй вентили и формирователь разности кодов. Повышение помехозащищенности достигается за счет использования для формирования оценки среднего значения смеси сигнала и помехи оценки значений амплитуд за время длительности выбросов огибающей смеси, превысивших два пороговых уровня. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в импульсных радиолокационных приемниках для поддержания требуемого усиления в приемном тракте при изменении уровня шумов и воздействия мешающих отражений.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока оценки среднего значения; на фиг.З - пример выполнения синхронизатора; на фиг.4-временныедиаграммы, поясняющие динамику работы предлагаемого устройства.

Устройство временной автоматической регулировки усиления содержит регулируемый усилитель 1, видеодетектор 2, первый и второй пороговые блоки 3 и 4. блок 5 памяти. блок 6 сложения, формирователь 7 управляющего напряжения, синхронизатор 8 и блок 9 оценки среднего значения, который .содержит первый и второй элементы И 10 и 1V, первый и второй анэлого-цифровые преобразователи 12 и 13, первый и второй накапливающие сумматоры 14 и 15, первый и второй вентили 16 и 17 и формирователь 18 разности кодов, синхронизатор 8 содержит генератор 19 импульсов, вентиль 20. первый триггер 21, первый и второй счетчики 22 и 23, первый и второй дешифраторы 24 и 25, элементы ИЛИ 26, второй и третий триггеры 27 и 28 и элемент И-НЕ 29.

Устройство временной автоматической регулировки усиления работает следующим образом.

В момент окончания излучения зондирующего сигнала на вход синхронизатора 8 поступает импульс (фиг.4а), по которому на

VI

О

Jb

сь

его выходах вырабатываются серии импульсных последовательностей (фи.45-е) с различными длительностями и периодами следования импульсов. Период следования импульсов на втором выходе синхронизато- ра 8 (фиг.46) задает шаг дискретизации Tq Тсл.2, который выбирается из условия

Tq 1 /fq 1 /2 A fwaKC., Где Д МЭКСИмальная ширина полосы спектра ожидаемого сигнала. Период следования импульсов на третьем выходе синхронизатора 8 (фиг.4г) определяет момент выработки оценки дисперсии помехи из обьема выборки в виде 16-ти дискретных отсчетов входной реализации на выходе видеодетектора 2. Объем выборки определяется из выражения N Е тгт-гД--- |П .где Е И 2(Acf-1)

целая часть. A q - допустимое значение потреь о сигнале. n,Tii A q - 2 дБ и требуемой вероятности тревоги PFO. рав-,-4

ной Рр0 10

. 16. На первом выходе

синхронизатора 8 (фиг.4в) формируется последовательность импульсов, длительность. которых определяет размер j-й выборки по дистанции дальности, j 1,1. За время длительности каждого j-rc и-. пульсэ данной поел едователь пост и в блоке 9 оценки среднего значен; ссу1.;;стглязтся состоя- тельная оценка дисп- р:.и r;ini сигналов, превысивших ьер шро-овый уровень

ниег-1 -- . значен; -.

Г л . -;

д.испс-г

Tr.-7.-i. -. ; ..

ri..l, ..: -. Д.-,с J . L . ;

Ни четгертс 1с;ф:и.;... :

/гсзэтель:-:.:, гт- г у ; ь г з к с о

.j;ni, - -

хрс -и.згтср f -/; пугьснаг п :./ ность кахдсге иг: p.L CKpeT i:-:i.:..-M Т

ЭТИХ ИМП.г СОГ- Г

ки. По ir.- .isr .

.-,-х; он

;лtсп. госле .- ч;-. им- t 1r;o :. : п о

-.г.- :. 0 Vrp /е ся i-iM- с ег : ;:,г ст1- г:1и,зль- .- равчг шагу

-.-.. л геоис,п сг.едорзния г -.н - .-ечг.нгст,, рь:6орП.Т ОС.С-Му НЗ СХОД

синхрони. г гг : т.- Л;. с второго его выхода (Фиг.;) HS ч -3 --гтг- - вход блока 5 па- оти ; то5.:-; iL1.n ..,. . зхг-д оценки п гпстурзют им- пупьсы с периодом Г. ТСл2. Одно5

1015

20

25on

35

JO

55

временно с этим с третьего выхода синхронизатора 8 на второй управляющий вход блока 5 памяти и четвертый управляющий вход блока 9 оценки среднего значения подан высокий уровень напряжения, соответствующий единичному логическому уровню Лог. Г (фиг.4г). С четвертого выхода синхронизатора 8 на четвертый управляющий вход блока 5 памяти в данный момент времени также поступает логический уровень Лог.1. На вход регулируемого усилителя 1 в данном периоде зондирования поступает входная реализация сигналов и поме. которая после усиления и детектирования видеодетектором 2 поступа.ет на входы первого и второго пороговых блоков 3 и 4 и на вход блока 9 оценки среднего значения (фиг.4ж). При уровне сигналов, превышающих верхний пороговый уровень Х1. на выходе первого порогового блока 3 формируются импульсные сигналы с нормированной амплитудой положительной полярности и длительностями, равными длительностям сигналов превышения верхнего порогового уровня Х1 (фиг.4ж.э). При уровне сигналов выше нижнего порогового уровня Х2 (фиг.4ж) на выходе второго порогового блока 4 формируются импульсные сигналы с нормированной амплитудой положительной полярности и длительностями, равными длительностям сигналов, превысивших нижний пороговый уровень Х2 (фиг.4ж.и). С выходов первого и второго пороговых блоков 3 v 4 данные сигналы поступают соот- ветстсенно на первый и второй управляющие входы блока 9 оценки среднего значения, в котором формируются состоятельные .иеч Ч дисперсий т,п1 сигналов, уровень ко- торч превышает верхний порог Х1 и оценку дисперсии сигналов, уровень которых не превышает порога Х2. Состоятельные

сценки дисперсий и определяются

, м

АI ТЛ

с соответствии с выражениями C7jni тг 2

i i

1 Ј - Uj:, cTjn2 rj 2, Uj2. j 1.N. где N - число

j 1 отсчетоп с j-й выборке по дистанции, Uji.2 дискретное значение амплитуды входной реализации в дискретный момент времени. Результат состоятепьной оценки дисперсий 7jni и 7jn2 в блоке 9 оценки среднего значения определяется путем накопления за время данной выборки в виде двоичных кодов BijcD и В2|ср, значения которых пропорциональны дискретным значениям амплитуд входной реализации, поступающей на вход блока 9 оценки среднего значения. В блоке 9 оценки среднего значения определяется

разность кодов В цср и B2jcp в виде двоичного кода Bj в зависимости от десятичных эквивалентов их значений. С выхода блока 9 оценки среднего значения двоичный код в дискретные моменты времени поступает на первый вход блока 6 сложения, на выходе которого формируется двоичный код Cj, значение которого определяется выражением С) Bj®R/° , где©- операция суммирования по mod 2, R) - двоичный код, который хранится в блоке 5 памяти для данной выборки и который соответствует начальному значению, коэффициента усиления К/0) регулируемого усилителя 1. По импульсному сигналу с третьего выхода синхронизатора 8 блок 5 памяти переводится в режим записи и двоичный код Cj с выхода блока 6 сложения записывается в первую ячейку памяти блока 5 памяти в момент поступления нулевого логического уровня Лог.О на его четвертый управляющий вход (фиг.4в). Одновременно с этим с выхода блока 6 сложения двоичный код Cj поступает на вход формирователя 7 управляющего напряжения, на выходе которого в соответствии со значением кода Cj формируется управляющее напряжение Ujynp (фиг.4к), изменяющее коэффициент усиления Kj регулируемого усилителя 1 в первой выборке по дистанции дальности. Через временной интервал Тсл.з - N Тел.2 на пятом выходе синхронизатора 8 формируется импульсный сигнал (фиг.4е), который поступает на пятый управляющий вход блока 9 оценки среднего значения и устанавливает его в исходное состояние, т.е. блок 9 оценки среднего значения готов для определения состоятельной сценки среднего значения входной реализации для следующей второй выборки по дистанции дальности. Очередной импульс с второго выхода синхронизатора 8 поступает на второй управляющий вход блока 5 памяти и на третий управляющий вход бло- ка 9 оценки среднего значения. По переднему фронту этого импульса в блоке 5 памяти формируется код адреса второй выборки А2, определяющий выбор очередной второй ячейки памяти для считывания очередного значения двоичного кода R2° , пропорционального начальному значению коэффициента усиления «2 регулируемого усилителя 1. Работа устройства во второй выборке пс дистанции дальности аналогична работе, как и в первой выборке. После L-й выборки по дистанции дальности на четвертом выходе синхронизатора 8 формируется импульсный сигнал в виде Лог.О (фиг.4д), который поступает на четвертый управляющий вход блока 5 памяти. Одновременно с этим с пятого выхода синхронизатора 8 (фиг.4е) формируется импульсный сигнал Лог. 1, по которому блок 9 оценки среднего значения устанавливается в исходное состояние. Поступление импульсного сигнала на четвертый управляющий вход блока 5 памяти переводит последний в исходное состояние, при котором вновь формируется начальное значение кода адреса А0 выбора значения двоичного кода С/°, записанного в первую

0 ячейку памяти и пропорционально коэффициенту усиления Кр в первой выборке по дистанции дальности регулируемого усилителя 1 в предыдущем такте зондирования. В следующем периоде зондирования при по5 ступлении очердного синхроимпульса на вход синхронизатора 8 устройство работает как описано ранее. При этом в режиме считывания (чтения) с выхода блока 5 памяти на первый вход блока б сложения в каждой

0 выборке по дистанции дальности, j 1,L, поступает двоичный код RJ , значение которого определяется выражением RJ С/ О + Rj1, т.е. начальное значение установки коэффициента усиления регулируемого уси5 лителя 1 устройства в каждой j-й выборке уже определяется с учетом закона изменения входной реализации в виде смеси сигналов и помех по длительности превышения установленных пороговых уровней Х1 и Х2,

0 а также значений амплитуд в выборках за предыдущий период зондирования. Таким образом в каждой J-й выборке из L выборок по дистанции дальности в предлагаемом устройстве определяется рекурсивная оценка

5 среднего значения изменения входной реализации и по данной оценке осуществляется изменение коэффициента усиления регулируемого усилителя 1 относительно предыдущих значений, а аткже запомина0 ние в блоке 5 памяти двоичных кодов, пропорциональных вновь установленным значениям коэффициентов усиления в каждой выборке по дистанции дальности. В очередном периоде зондирования данная

5 оценка среднего значения в выборках используется для ругулировэния коэффициента усиления регулируемого усилителя 1. т.е. в предлагаемом устройстве осуществляется адаптивная подстройка закона изменения

0 усиления регулируемого усилителя при изменении зида входной реализации.

Блок 9 оценки среднего значения работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах пер5 sore и второго аналогоцифровых преобразователей 12 и 13 установлены двоичные коды Bij и B2j, десятичный эквивалент которых равен нулю. Уровень Лог. 1 с четвертого управляющего входа блока 9 оценки среднего значения поступает на управляющие входы первого и второго вентилей 16 и 17, которые в данном случае закрыты. Первый и второй накапливающие сумматоры 14 и 15 находятся в исходном состоянии, при котором на их выходах сформированы дво- ичные коды, десятичный эквивалент которых равен нулю. На выходе формирователя 18 разности кодйа сформирован двоичный код Bj. десятичный эквивалент которого также равен нулю. При одновременном поступ- лении сигнала входной реализации на объединенные сигнальные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 12 и 13. а также тактовых импульсов на управляющие входы первого и второго ана- лого-цифровых преобразователей 12 и 13 происходит цифровое преобразование входной реализации в каждой j-й выборке данного периода зондирования. Диапазон квантования соответствует динамическому диапазону регулируемого усилителя 1 устройства, Шаг квантования AU 1)Мин Ош, где Ош - дисперсия собственных шумов регулируемого усилителя Т. Двоичные коды Вц и By с выходов первого и второго аналого- цифровых преобразователей 12 и 13 суммируются соответственно в первом и втором накапливающих сумматорах 14 и 15 при поступлении импульсных сигналов на их уп- равляющие входы. Усреднение значений результирующих кодов сумм в первом и втором накапливающих сумматорах 14 и 15 по числу отсчетов N в j-й выборке осуществляется путем исключения младших разрядов на их выходах. Так, при N 16 2n, n 4 исключаются четыре младших разряда. Поступление сигнала в виде Лог.О на управляющие входы первого и второго вентилей 16 и 17 обеспечисает открывание послед- них. В результате зто.-о усредненные значения результирующих сумм Bijcp. B2jcp с выходов первого и второго накапливающих сумматоров 14 и 15 через открытые первой и второй вентили 16 и 17 поступают на соот- ветствующие входы формирователя 18 разности кодов, разность кодов в котором формируется путем суммирования кодов по mod 2, прямого кода Bijcp и обратного кода Bajcp. если Bijcp 5- E2jcp. или же прямого кода 32jcp и обратного Bijcp, если B2jcp Bijcp. Код разности BJ с выходов формирователя 18 разности кодов поступает на выход блока 9 оценки среднего значения. Поступление импульсного сигнала в виде Лог. Г на вто- рые управляющие входы (обнуления) первого и второго накапливающих сумматоров 14 и 15 переводит последние з исходное нулевое состояние и тем самым блок 9 оценки- среднего значения устанавливается в исходное состояние. Синхронизатор 8 работает следующим образом.

В исходном состоянии первый, второй и третий триггеры 21,27 и 28, первый и второй счетчики 22 и 23 находятся в нулевом состоянии, при котором на прямых выходах всех триггеров присутствуют сигналы Лог.О. При этом на первом выходесинхронизатора 8 сформирован сигнал Лог.О. На выходе первого и второго дешифраторов 24 и 25, а следовательно, и на четвертом и третьем выходах синхронизатора 8 присутствуют сигналы Лог.Г. На пятом выходе синхронизатора 8 установлен сигнал Лог.О, так как третий триггер 28 находится в нулевом состоянии и на его инверсном выходе сформирован сигнал Лог.1. поступающий на второй вход элемента И-НЕ 29. На вход синхронизатора 8 и далее на тактовый вход первого триггера 21 поступает синхроимпульс после окончания зондирующего сигнала. По переднему фронту этого импульса первый триггер 21 устанавливается в единичное состояние, при котором сигнал Лог. 1й с его прямого выхода поступает на управляющий вход вентиля 20 и по сигнальному входу открывает его. В результате этого импульсы генератора 19 импульсов с периодом следования ТСл2 через вентиль 20 поступают на вход установки в нулевое состояние третьего триггера 28. подтверждая его исходное состояние. Эти импульсы поступают на тактовый вход первого счетчика 22, на вход установки в единичное состояние второго триггера 27 и. на второй выход синхронизатора 8.С поступлением первого импульса второй триггер 27 устанавливается в единичное состояние и на его выходе, а следовательно, и на первом выходесинхронизатора 8 формируется сигнал Лог.Г. Одновременно с этим импульсы генератора 19 импульсов поступают на тактовый вход первого счетчика 22. изменяя каждый раз его состояние и, следовательно, изменяется значение двоичного кода на его выходах. Емкость первого счетчика 22 определяет число отсчетов N в каждой j-й выборке. После поступления N импульсов генератора 19 импульсов на тактовый вход первого счетчика 22 на выходе второго дешифратора 25 формируется сигнал Лог.О, который поступает на третий выход синхронизатора 8 и на первый вход элемента ИЛИ 26, с выхода которого сигнал Лог.О поступает на вход установки в нулевое состояние второго триггера 27 и переводит последний в исходное состояние, при котором на первом выходе синхронизатора 8 устанавливается сигнал Лог.О. Очередной импульс генератора 19 импульсов вновь изменяет состояние первого счетчика 22. Б результате этого на его выходе переполнения формируется импульсный сигнал Лог.1. который поступает на тактовый вход второго счетчика 23 и на тактовый вход третьего триггера 28 и изменяет его состояние. Сигнал Лог.1 с выхода третьего триггера 28 поступает на второй вход элемента И-НЕ 29. на выходе которого сигнал Лог. Г поступает на пятый выход синхронизатора 8. Поступление сигнала на тактовый вход второго счетчика 23 изменяет его состояние, следовательно, изменяется значение двоичного кода на выходах счетчика. Емкость второго счетчика 23 определяет число выборок L по дистанции дальности устройства. В момент поступления L-го импульса на вход второго счетчика 23 третий триггер 28 переводится в единичное состояние, а очередным импульсом генератора 19 импульсов будет вновь установлен в исходное состояние. При этом на пятом выходе синхронизатора 8 будет сформирован Очередной импульс положительной полярности. По окончании L-го импульса на тактовом входе второго счетчика 23 на выходе первого дешифратора 24 формируется сигнал Лог.О, который поступает на вход установки в нулевое сбстояние первого триггера 21, на четвертый выход синхронизатора 8. на объединенные входы установки в нулевое состояние первого и второго счетчиков 22 и 23, на второй вход элемента ИЛИ 26 и на первый вход элемента И-НЕ 29. По этом , первый -D.-T- гер 21. первой и Б т срой с нет ни к и 22 и 23, второй триггер 27 устанавливаются в исходное состояние, т е. сии..-ргпнзатор 8 переводится в исподне-; сос с ; и е . С поступлением емереднс О с.инхроимг -ль ,:ч процесс раб&гь с.- хрон затора 8 г.остсря- ется.

СравнитсяLHbit i анализ помехозащищенности предлагаемого и известного устройств показал, что лсмехсзащищенность предлагаемого устройства при изменении отношения сигнал/помехг от 10 до 20 Е н на порядков выше, чем при использовании известного устройства.

Формула изобретения 1. Устройство временной автоматической регулировки усиления, содержащее блок сложения, блок памяти, синхронизатор, формирователь управляющего напряжения и последовательно соединенные регулируемый усилитель, видеодетектор и первый пороговый блок, при этом выход блока сложения соединен с входом блока

памяти а первый выход синхронизатора соединен с первым управляющим входом блока Л5м ти. отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности,

вгедены второй пороговый блок и блок оценки среднего значения, первый и второй управляющие входы которого соединены с выходами соответственно первого и второ- гс пороговых блоков при этом выход видеодетектора соединен с входом второго порогового блока и входом блока оценки среднего значения, выход которого соединен с первым входом блока сложения, выход блока сложения соединен с входом формировзтеля управляющего напряжения, выход которого соединен с входом регулируемого усилителя, выход блока памяти соединен с вторым входом блока сложения второй выход синхронизатора соединен с вторым упрарляющим входом блока памяти и третьим упрдЕЛРгОщим входом блока оценки среднего значения, третий выход синхронизатора соединен с третьим управляющим входом блока памяти и четвертым управляющим

входом блока оценки среднего значения, четвертый выход синхронизатора соединен с четвертым управляющим входом блока памяти, а пятый выход синхронизатора соединен с пятым управляющим входом блока

оценки среднего значения.

вой преобразователь, первый накапливающий сумматор, первый вентиль и разности кодов и последовательно . -j- - ые второй элЈ-мс ч И. второй лсто-ц . оьсй г.реобрззс взтель, второй накзп/ РЭ Оший сумматор и второй вентиль, а а1 --::,: .стсрого соединен с вторым входом фсру,| .ровател разности кодов, при этом входэ -:, первым, вторым, третьим, i-етвер- тым и пятым управляющими входами и выхсдог/ Ј .-ока оценки среднего значения cr.:c.-, L -- . ::е-.но являются соединенные между ссбой сигнальные F-ХОДЫ первого и яналого-цифрс-еых преобразователе : п;,ооы1- &хоЈы первого и второго г.с-ментеL- :,, соединенные мслду собой гторые B/. г-эг.зэго и второго олементоь И и пер- г- е у .ргвлйющие входы первого и второго накапливающих сумматоров, соединенные г/е,1:д/ собой улрзвляющ.-.з ЁХОДЫ первого и

второго вентилей, соединенные между со- бсй вторые управляющие входы первого и ятсрсго накапливающих сумматоров и выход формирователя разности кодов.

Уф.Вх.4Упр.Вх.5 Фиг.2

Раг.З

Фа 1Ц