Амплитудный селектор Советский патент 1978 года по МПК H03K5/18 H03K5/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в приборах для выделения сигналов из шумов. Известен амплитудный селектор, содержащий усилитель, компаратор, интегратор и источник фиксированного порогового напряжения 1. Недостатком известного устройства является высокая вероятность пропуска сигнала при малом отношении сигнал/шум, а также оно не защип ено от ложных срабатываний вызванных редкими шумовьши выбросами, соизмеримыми по амплитуде с полезным сигналом. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности выделения сигнала из шума. Для этого в амплитудный селектор, содержаш,ий интегратор, первый компаратор, усилитель, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, и источник фиксированного порогового напряжения, введены генератор импульсов, RS-триггеры, счетчик, делитель напряжения с ключами управления, включенный между усилителем и первым входом первого компаратора, и дополнительные компараторы, первые входы которых соединены с выходами усилителя, вторые входы - с источником фиксированного порогового напряжения, а выходы дополнительных ко.мпараторов соединены с первыми входами первого и второго RSтриггеров, выходы которых соединены с ключами управления делителя напряжения, при этом вторые входы первого и второго RS-. триггеров соединены с выходом счетчика, первый вход.которого соединен с-выходом первого компаратора,, второй вход счетчика соединен, с генератором импульсов и со вторым входом третьего RS-триггера, первый вход которого соединен с выходо.м второго компаратора, а выход - через интегратор соединен со вторыми входам-и первого и второго компараторов. На фиг. 1 дана структурная схема амплитудного селектора; на фиг. 2 -- врем-енные диаграммы, поясняюш,ие его работу . Амплитудный селектор, содержит усилитель 1, выход которого подк.г1ючен через делитель 2 напряжения к сигнальному входу компаратора 3 и непосредственно соединен с сигнальными входа.ми компараторов 4 и,5. Выход предоконечного каскада усилителя 1. связан с сигнальным входом компаратора 6,

Вторые входы компараторов 4 н 6 подключены к источнику 7 фиксированного порогового напряжения. Выходы компараторов 4и6 подключены, соответственно, к входам S RS-триггеров 8 и 9, выходы которых связаны с входами управления ключей 10 и 11, соединен1 ых с входами управления делителя 2. Входы R триггеров 8 и 9 связаны с выходом счетчика 12, вход сброса которого подключен к выходу компаратора 3, а его счетный вход связан с выходом -енератора 13 импульсов малой длительности (порядка 0,1 мкс) н постоянной частоты повторения. Выход генератора 13 нодключен также к входу R RS-триггера 14, у которого вход S соединен с выходом компаратора 5, а его выход связан со входом интегратора 15. Выход интегратора 15 подключен к вторым входам ко.мнараторов 3 и 5.

Предлагаемый амплитудный селектор работает ,им образо.м.

Смесь сигнала с шумом поступает с выхода усилителя 1 на сигнальный вход компа|)атора 5 (фиг. 2, а) и через делитель 2 на сигнальный вход компаратора 3. На вторые ВХОД1.-.1 указанных компараторов поступает напряжение «п.чавающего порога с выхода интегратора i5. Это напряжение формируется следующим образом. Компаратор 5 из шумовых выбросов, превысивших напряжение порога, формирует импульсы устаHOFKii т)иггера 14 н елГиничное состояние (фиг. 2,6), а импульсы генератора 13 ((. 2, В) период.ически возвращают его в нулевое состоян1 е. В зависимости от того, сколько времени триггер 14 пребывает в том н другом состоянии (фиг. 2, г), соответственно увеличивается или уменьшается напряжение на выходе интегратора 15 (фиг. 2, д),т. е. изменяется порог срабатывания компараторов 3 и 5. Увеличение уровня щумов ripHBO.:uiT к увеличению частоты срабатывания компаратора 5 и сопровождается соответствующим повышение.м напряжения интегратора 15, которое следит, таким образо.м, за уровнем щумов.

С.месь сигнала с щумом, поступающая на вход Ko.viriapaTopa 3, ослаблена делителем 2 в такой степени, что компаратор 3 при том же напряжении порога, что и у компаратора 5, срабатывает лишь при заданном отношении сигнал/шум, нриче.м это заданное отношение может дискретно изменяться в зависи.мости от уровня полезного сигнала. Для измерения уровня сигнала смесь сигнала с шумом подается с выхода оконечного каскада усилителя 1 на сигнальный вход компаратора 4, а со входа того же каскада - на сигнальный вход компаратора 6. На вторые входы компараторов 4 и 6 подается фиксированное напряжение с выхода источника 7. Это нанряжение заведомо больще амплитуды основной массы щу.мовых выбросов на В1 1ходе усилителя 1, ПОЭТОМУ компараторы 4 и 6 (фиг. 2, е, ж)

срабатывают только от и.м;:ульсов сигнала и редких шумовых выбросов и устанавливают триггер 8 и.п-1 оба триггера 8 и 9 в единичное состояние (фиг. 2,3, и), при котором

5 срабатывают ключи 10 и 11, уменьшают коэффициент передачи делителя 2 и, таким образом, увеличивают заданное отношение сигнал/шум, при котором невозможно срабатывание компаратора 3 от шумовых выбросов. Если ни один из компараторов 4 и 6 не сработал, что свидетельствует о низком уровне сигнала, в делителе устанавливается макси.мальный коэффициент передачи и селектор работает при минимальном заданном отношении сигнал/шу.м (фиг. 2, к,

5 участок 1 и IV). При большом уровне сигнала, когда срабатывают компараторы 4 или 4 и 6 одновременно, нроисходит увеличение коэффициенга деления делителя 2, что эквивалентно скачкообразному увелнчению порога срабатывания компаратора 3

0 (фиг. 2, к, участки II и III). Необходимо заметить, что скачкообразное увеличениенорога срабатывания на фиг. 2, к показано условно для наглядности, fi действительности пороговое нанряжение изменяется так,

5 как показано пунктиро.м, а скачко.м изменяется напряжение смеси сигнала с шумом на входе ко.мнаратора 3.

Для уменьн1ения вероятности пропуска сигнала в устройстве осуществляется дополнительно временная селекция 1.мнульсов сигнала с априорно известной частотой повторения (при это.м фаза сигнала заранее не известна, так как селектор не и.меет внеп111ей синхронизации). И.мпу;1ьсо.м сигнала счетчик 12 обнуляется, а затем начинает счет имнульсов генератора 13. Емкость счетчика 12 и частота генератора 13 таковы, что счетчик переполняется незадолго до появления очередного и.мпульса сигнала (фиг. 2, л) н формирует импульс установки триггеров 8 и 9 в нулевое состояние. При этом в делителе 2 с помощью ключей 10 и 1 1 устанавливается максимальный коэффициент передачи, так что в мо.мент нрихода сигнала селектор работает с минимальным отношением сигнал/шум, благодаря че.му исключается возможность пропуска

5 полезного сигнала, даже если его амплитуда значительно меньше, чем в предыдущем периоде. Новое значение коэффициента передачи делителя 2 затем снова устанавливается в соответствии с уровне.м нришедшего сигнала (фиг. 2, к). В результате нанряжение норога срабатывания ко.мпаратора 3 всегда оказывается ниже уровня сигнала, но выше уровня шумовых выбросов, а на выходе компаратора 3 появляются импульсы лишь в момент прихода полезного сиг5 нала (фиг. 2, м).

В результате введения в селектор генератора 13 и безынерционного триггера 14, не содержанхего времязадаюндих цепей, повышается донусти.мая частота срабатывания компаратора 3 и интегратор 15 всегда работает в линейном режиме, т. е. всегда точно следит за уровнем шумов. Благодаря введению перестраивае.мого делителя 2 напряжения вместе с компараторами 4 и 6, триггерами 8 и 9 и счетчиком 12, достигается дальнейшее снижение вероятности ложных срабатываний, так уровень смеси сигнала с шумом на входе компаратора 3 регулируется делителем 2 в зависимости от уровня полезного сигнала. Формула изобретения Амплитудный селектор, содержащий интегратор, первый компаратор, усилитель, выход которого соединен с, первым входом второго компаратора, и источник фиксированного порогового напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения сигна.та из шума, в него введены генератор импульсов, RS-триггеры, счетчик, делитель напряжения с ключами управления, включенный между выходом усилителя и первым входом первого компаратора, и дополнительные компараторы, первые входы которых соединены с выходами усилителя, вторые входы - с источником фиксированного порогового напряжения, а выходы дополнительных компараторов соединены с первыми входа.ми первого и второго RS-триггеров, выходы которых соединены с ключами управления делителя напряжения, при этом вторые входы первого и второго RS-триггеров соединены с выходом счетчика, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход счетчика соединен с генератором импульсов и со вторым входом третьего RS-триггера, первый вход которого соединен с-вы ходом второго компаратора, а выход - через интегратор соединен со вторыми входами перlioio и второго компараторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США ДЬ 3758868, кл. 328-165, 11.09.73.