Устройство для линейной стационарной обработки сигналов Советский патент 1992 года по МПК H03H15/00 H03K5/01 

Изобретение относится к радиоэлектронике, предназначено для линейной стационарной обработки сигналов, в общем случае многоканальной, и может быть использовано для формирования канальных сигналов на передающей стороне, разделения канальных сигналов на приемной стороне системы передачи информации с частотным уплотнением каналов, для осуществления оптимальной фильтрации, преобразования гильберта и других линейных операций.

Цель изобретения - повышение точности обработки за счет исключения нелинейных искажений.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция блоков структурной схемы; на фиг. 3 - блок головок.

Устройство для линейной стационарной обработки сигналов содержит многоканальные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, линию 2 задержки, блок 3 взвешивания, сумматор 4, блок преобразования емкостных токов. Блок 5 содержит каналы 6. каждый из которых состоит из преобразователей 7 и 8 тока в напряжение, дифференциального усилителя 9 и интегратора 10.

Блоки 2-4 конструктивно объединены (фиг.2). Конструкция состоит из микродвигателя 11, на валу 12 которого закреплен металлический диск 13, на обе стороны которого нанесен тонкий слой сегнетоэлек- трического носителя 14 информации. С обеих сторон к металлическому диску пружинами 15 прижимаются блоки 16 головок - незакрепленных дисков, имеющие од ю

ю

fcb

ну степень свободы благодаря направляющим 17. Каждый блок головок состоит из диэлектрической подложки 18, тонкопленочного сегнетоэлектрического покрытия 19 и нанесенных на сегнётоэлектрик прово- дящих дорожек 20, на несколько микрон утопленных в сегнётоэлектрик 19. Если сегнётоэлектрик 14 является материальной средой, на которой осуществляется запись, то сегнётоэлектрик 19 на блоках головок необходим лишь затем, чтобы свести к минимуму трибоэлектрический эффект. Чтобы установить необходимую степень прижатия блоков головок к вращающемуся носителю информации, стойка 21 может перемещать- ся по основанию 22 с помощью микровинта 23. Вал 12 и насаженный на него диск 13 соединены через скользящий контакт 24 с корпусом микродвигателя и общей шиной.

Блок головок (фиг.З) содержит концент- рические проводящие дорожки 20. Каждая из них содержит головку 25 записи, воспроизводящую головку (не показана), состоящую из первой QAKJ и второй QBKJ полуголовок. Стирающая головка 26 являет- ся общей для всех дорожек блока головок.

При работе первого канала устройства сигнал UBxi поступает на первый вход многоканального АЦП 1. На соответствующих выходах АЦП с частотой, равной частоте дискретизации, появляется параллельный двоичный код в виде коротких импульсов, соответствующих единицам, и пауз, соответствующих нулям. При этом, если Uex.1 0, то импульсы положительные, а если UBX.I 0, то импульсы отрицательные. Импульсы поступают на соответствующие записывающие головки 25 и осуществляют запись на проходящих в непосредственной близости участках сегнетоэлектрика, которая заключается в остаточной поляризации сегнетоэлектрика, характеризуемой остаточным электрическим смещением Dr. При этом величина Dr может принимать только три значения: +Dri, -Dri и 0.-Затем участки сегнетоэлектрика с записью проходят в течение времени A t (которое во много раз превышает длительность записывающих импульсов) в непосредственной близости с воспроизводящими полуголовками, занимающими почти всю длину дорожки, наводя на них заряды A Q Dr A S, где AS- малая площадка воспроизводящей полуголовки, находящаяся в непосредственной близости с полоской поляризованного сегнетоэлектрика. При .известном угловом размере полоски записи от одного импульса заряды, наведенные от одной кодовой комбинации

сигнала UBX.I на соответствующих воспроизводящих полуголовках, равны

AQAIJ Dr ASAij Dr()а х

х2ндф/йОДр,(1)

AQeipDr ASBIJ Dr(t - р/ш) a x

x2r1gi(99/cu)Ap.

(2)

Заменив р/шна т (г-время перемещения вращающегося диска на угол р), произведя суммирование зарядов ДО по длине воспроизводящей полуголовки, и заменив (оснр- ванием для такой замены служит приближенное интегрирование по методу прямоугольников), затем сумму интегралом, получим QAIJ и QBIJ. Поскольку все первые полуголовки, соответствующие первому трансверсальному фильтру с импульсной характеристикой (ИХ) gi (т) соединены между собой, их общий заряд равен сумме зарядов

.At

n v г «АСР г г vni-ir-ч QAI 2/ QAIJ 2, 2 °г

j 1Т о LJ 1

х (t-r)gi+ (r)dr. .(3)

Аналогично для второй полуголовки

ав1-Јави М гЬнОгх

x(t-r)|gi(T)| dr.

(4)

Здесь Т - период соответствующий частоте дискретизации. Нетрудно видеть, что погрешность дискретизации по времени (погрешность замены суммы интегралом) тем меньше, чем выше тактовая частота. Причем увеличивать тактовую частоту можно, насколько позволяет АЦП 1, без каких-либо изменений блоков 2-5. Поскольку Dr может принимать значения От + Dri или -Dr в зависимости от знака сигнала UBX.i и значений разрядов его кодовой комбинации, постольку сумма, находящаяся под знаком интеграла в (3)и (4), пропорциональна иВх.Г UBX.1, т.е.

Ј 2h1Dr(t-r)aiUBxi(t-r), j 1

«1 const,(5)

Здесь UBX.I - сигнал, который появился бы на выходе ЦАП (в устройстве ЦАП отсутствует), если бы на его вход поступил код сигнала Цвх.1. Нетрудно видеть, что сигналы ивх.1 и Uex.1 отличаются в процентном отношении не более, чем на малую величину 0,5 (погрешность дискретизации по

уровню). Поскольку входные сопротивления преобразователей 7 и 8 тока в напряжение очень малы, можно считать, что все соединенные между собой первые полуголовки А11-А1п являются обкладкой закороченного конденсатора (второй обкладкой является соединенный с общей шиной металлический диск 13). То же самое можно сказать о вторых полуголовках В114-В1п. Ескостные токи этих конденсаторов, совпадающие с входными токами преобразователей 7 и 8, равны соответственно

ii dQAi/dt, 2 dQBi/dt. (6)

Напряжения на выходах преобразователей 7 и 8 пропорциональны входным токам

Lh -а2И. U2 -«212, «2 const, (7) Напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 равно

U (t) 03 (Ul-U2) - 0.2 03 01-12)

-а2-«з d/dt(QAi-QBi), «3 const.

.(8)

Сигнал на выходе интегратора 10 равен

UBb,x.(1/RC) / U(t)dt. (9). Если учесть (3)-(9) и тот факт, что g (т) g+(r) - g-(r) I д+(т + g(r),

получим

At

Увыхл /S/gi (r) UBX1 (t - г) d r,/ const.

(Ю)

Все встречавшиеся коэффициенты пропорциональности можно выбрать такими, чтобы р 1. Тогда выражение (10) представляет собой интеграл Дюамеля, а канал устройства - трансверсальный фильтре ИХgi(r). Длительность ИХ-Дг. Вид ИХ определяется рисунком первых и вторых полуголовок А11-А1п и В11-В1п. Аналогично обстоит дело с остальными фильтрами (каналами устройства). В том случае, когда на все каналы подается один входной сигнал (например, при разделении группового сигнала на канальные при частотном уплотнении), АЦП выполняется одноканальным,

все головки записи объединяются в одну записывающую головку (подобно тому, как выполнена стирающая головка). Формула изобретения

Устройство для линейной стационарной

обработки сигналов, содержащее последовательно соединенные многоканальные линию задержки, блок взвешивания, сумматор и блок преобразования емкостных токов,

причем многоканальные линия задержки, блок взвешивания и сумматор выполнены в виде перемещающегося металлического диска с нанесенными на обе стороны рабочими слоями из сегнетоэлектрика, поляризуемого в перпендикулярном направлении при записи, по обеим сторонам которого расположены головки записи,воспроизведения и стирания, выполненные емкостными в виде проводящих покрытий, а головка воспроизведения выполнена в виде первой и второй полуголовок, отличающееся тем., что, с целью повышения точности обработки за счет исключения нелинейных искажений, введены многоканальный n-разрядный аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с входами многоканальной линии задержки, и п-1 дополнительных головок записи и воспроизведения в каждом канале, причем первые полуголовки воспроизведения К-го канала с одной стороны ограничены окружностью радиуса roAKj, а с другой стороны - кривой

ГАК (9) VroAKj + 2 а 2j 1 gk + (ф) ,

а вторые полуголовки воспроизведения с одной стороны ограничены окружностью радиуса roBKj. а с другой стороны кривой

I-BKJ (р) OBKJ + 2 а 2J 1 gk - (р) .

где j 1,n а- постоянный коэффициент; gk+ (р)и (Ј)- положительные и отрицательные участки импульсной характеристики, выходы первых полуголовок воспроизведения К-го канала объединены и выходы вторых полуголовок воспроизведения К-го канала также объединены,

50

Ugxi

-э -9

-9

%

Ufax.1

Изобретение относится к радиоэлектронике, предназначено для линейной стационарной обработки сигналов, в общем случае многоканальной, и может быть использовано для формирования канальных сигналов на передающей стороне, разделения канальных сигналов на приемной стороне системы передачи информации с частотным уплотнением каналов, для осуществления оптимальной фильтрации, преобразования Гильберта и других линейных операций. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Это достигается за счет исключения нелинейных искажений путем введения в устройство для линейной стационарной обработки сигналов многоканального аналого-цифрового преобразователя на п двоичных разрядов и N/n-1 / дополнительных дорожек на блоках головок. В результате от электростатической записи многоуровневых сигналов (в прототипе) переходят к электростатической записи двухуровневых сигналов (в предлагаемом устройстве). При записи двухуровневых сигналов нелинейность записи не приводит к их нелинейным искажениям. 3 ил. (Л

fn .15гол

А ГГЛ/ /

Фиг.1