Шумоподавитель Советский патент 1981 года по МПК H04B1/10 

(54) ШУМОПОДАВИТЕЛЬ

I

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах связи для автоматического включения оконченных устройств в зависимости от качества входного сигнала, обычно оцениваемого отношением сигнал/шум. В частности, предлагаемый шумоподавитель может быть использован в радиоприемных устройствах для приема сигналов с заранее заданным отношением сигнал/шум при изменяюш,емся уровне шума на его входе, вызванным как изменением условий радиоприема, так и нестабильностью линейного тракта радиоприемника.

По основному авт. св. № 73488 известен шумоподавитель, содержащий формирователь, преобразующий аналоговый входной сигнал в цифровой, счетчик числа периодов входного сигнала за время, определяемое схемой тактирования, работающей от задающего генератора. В устройстве имеется также элемент запрета и счетчик задержки, управляющие аналоговым к тючом, а также генератор низкочастотного щума и аналоговый сумматор, предназначенные для расширения диапазона регулировки порогового отношения сигнал/шум .

Величина порогового отношения сигнал/ /шум данного устройства определяется выражением

(ис/иы)„.пор VI +(UuLr/Uu.fex)f

где 1/м.г -напряжение генератора шума, .вх -напряжение шума на входе устройства.

Откуда следует, что величина порогового отношения сигнал/шум в этом устройстве зависит от изменения напряжения шума наего входе Um.x, которое может быть вызвано как изменением условий радиоприема, так и нестабильностью тракта радиоприемного устройства, что обуславливает недостаточную помехоустойчивость.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости числа.

Для достижения цели в шумподавителе, содержащем счетчик числа периодов входного сигнала, формирователь, схему тактирования, элемент запрета, счетчик задержки, аналоговый ключ, задаюший генератор, аналоговый сумматор и генератор низкочастотного шума, вход аналогового сумматора подключен к выходу генератора низкочастотного шума через последовательно соединенные управляемый аттенюатор и блок установки пороговых отношений сигнал/шум, между входом устройства и первым управляюш,им входом управляемого аттенюатора включен элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом управляемого аттенюатора, и дополнительный элемент запрета, входы которого подключены соответственно к выходам задаюш.его генератора, элемента сравнения и элемента запрета, подключенного также ко второму управляющему входу управляемого аттенюатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема шумподавителя.

Устройство содержит формирователь 1, преобразуюш,ий аналоговый сигнал в цифровой, выход которого подключен к. счетному входу счетчика 2 числа периодов входного сигнала. Вход обнуления счетчика 2 подключен к первому выходу схемы 3 тактирования, работаюш,ей от задаюидего генератора 4. Выход счетчика 2 подключен к первому входу элемента 5 запрета, второй вход которого подключен к первому выходу схемы 3 тактирования, а третий вход элемента 5 запрета подключен к выходу счетчика 6 задержки. Счетный вход счетчика 6 подключен ко второму выходу схемы 3 тактирования, а вход обнуления счетчика 6 подключен ко второму выходу элемента 5 запрета, первый выход которого одновременно подключен к управляюш,ему входу аналогового ключа 7, ко второму входу дополнительного элемента 8 запрета и к одному из управляющих входов управляемого аттенюатора 9, представляюш,его собой делитель напряжения, сопряженный со счетчиком импульсов, которыми производится управление. Сигналный вход аналогового Ключа 7 одновременно подключен к первому входу элемента 10 сравнения, к первому входу аналогового сумматора 11 и является входом устройства. Элемент 10 сравнения включает в себя детекторные схемы и пороговое устройство, например компаратор, вырабатываюш,ий выходной сигнал в стандартных уровнях цифровых микросхем на ТТЛ. Выход аналогового сумматора 11 подключен к входу формирователя 1, второй вход аналогового сумматора 11 - к выходу блока 12 установки пороговых отношений сигнал /шум, представлйюшему собой, например, масштабный усилитель. Вход блока 12 установки пороговых отношений сигнал/шум одновременно подключен ко второму входу элемента 10 сравнения и к выходу управляемого аттенюатора 9. Сигнальный вход аттенюатора 9 подключен к генератору 13 низкочастотного шума, -а второй управляющий вход - к выходу дополнительного элемента 8 запрета, первый вход которого подключен к выходу задающего генератора 4, а третий вход - к выходу элемента 10 сравнения. Выходом устройства является выход аналогового ключа 7.

Шумоподавитель работет следующим образом.

Смесь сигнала и щума поступает на вход шумоподавителя и одновременно подается на сигнальный вход аналогового ключа 7, на первый вход элемента 10 сравнения и на первый вход аналогового сумматора 11, на второй вход которого с выхода блока 12 поступает дополнительное шумовое напряжение. Результирующая смесь с выхода сумматора 11 поступает на вход формирователя 1, который вырабатывает 1М«пульсы на каждое положительное пересечение нулевой линии напряжения смеси. Импульсы с выхода формирователя 1 поступают на счетный вход счетчика 2, который накапливает их в течение времени, определяемого периодом следования импульсов сброса, поступающих на вход обнуления счетчика 2 с первого выхода схемы 3 тактирования, на вход которой поступают импульсы от задающего генератора 4. Период следования импульсов сброса То составляет величину порядка десятков миллисекунд и оцределяет быстродействие шумподавителя, а объем счетчика 2 выбран из условия:

,9Fu..ep.-To

где Nсч. -объем счетчика 2;

Fi.tp. -средняя частота шума на входе устройства.

В случае переполнения счетчика 2 за время То импульсы с его выхода поступают на первый вход элемента 5 запрета, который при этом запрещает прохождение импульсов сброса с первого выхода схемы 3 тактирования на вход обнуления счетчика 6, который начинает накапливать импульсы, поступающие на его счетный вход со .второго выхода схемы 3 тактирования и соответствующие циклам обнуления счетчика 2. Объем счетчика 6 выбран из условия

bW, VTo,

- объем счетчика 6;

где Меч., -у - средняя продолжительность

паузы речевого сигнала.

Если счетчик 2 переполняется подряд в течение количества циклов, большего Ng,, то вышеописанный механизм работы элемента 5 запрета и счетчика 6 приводит к переполнению последнего. Импульс с его выхода изменяет состояние элемента 5 запрета, который переводит ключ 7 в положение «Выключено, при этом сигнал со входа шумоподавителя не проходит на выход устройства. Это происходит в том, случае, если с выхода сумматора II на вход формирователя 1 в течение времени, большего Т , поступает результирующая смесь, состоящая только из шума, или смесь с отношением сигнал/щум менее единицы, что свидетельствует о том, что на входе шумподавителя отношение сигнал/шум менее установленной пороговой величины, определяемой выражением (Uc /Uw)t«.r,op. +(K-U«./U«) где и|м.д -напряжение генератора шума на выходе управляемого аттенюатора;Om.jj -напряжение шума на входе устройства; К коэффициент передачи блока установки пороговых отношений сигнал/шум. Данное выражение получено с учетом того, что пороговое отношение сигнал/шум по входу формирователя 1 постоянно и равно единице. При этом частота следования импульсов с выхода формирователя 1 такова, что счетчик 2 переполняется за время между двумя импульсами обнуления. Одновременно с переводом ключа 7 в положение «Выключено управляюший уровень с выхода элемента 5 запрета поступает на второй вход дополнительного элемента 8 запрета и первый управляющий вход аттенюатора 9. Передним фронтом логического уровня с выхода элемента 5 запрета производится установка максимального коэффициента передачи аттенюатора 9, при этом шумовое напряжение, поступающее на второй вход элемента 10 сравнения, становится заведомо больше максимально возможного напряжения шума на входе устройства и соответственно на первом входе элемента 10 сравнения. При этом элемент 10 сравнения выдает управляющий уровень на третий вход элемента 8 запрета, который разрешает прохождение тактовых импульсов от задающего генератора 4 на второй управляющий вход аттенюатора 9, коэффициент передачи которого начинает уменьшаться. Напряжение шума на выходе аттенюатора 9 уменьшается до тех пор, пока не наступит равенство Um. UU.A .Тогда элемент 10 сравнения выдает на третий вход элемента 8 запрета управляющий уровень, запрещающий прохождение тактовых импульсов от задающего генератора 4 на второй управляющий вход аттенюатора 9, коэффициент передачи и напряжение щума которого на выходе остаются зафиксированными до тех пор, пока выполняется равенство Uiu. Шумовое напряжение с выхода аттенюатора 9 поступает на вход блока 12 установки пороговых отнощений сигнал/щум, коэффициент передачи которого определяет величину порогового отношения сигнал/шум, которое, с учетом равенства U|, U«y./ можно записать в виде (Uc /иш)вк.пор. Гl+K Сравнение и подстройка щумового на.пряжения UUI.A цод величину шума на входе устройства происходит в те моменты времени, когда ключ 7 находится в состоянии «Выключено, т. е. во время пауз между рабочими сигналамиКогда отношение сигнал/шум на входе устройства больше величины, определяемой выражением (Uc/иш )вк.пор. /1 + К и соответственно отношение сигнал/шум результирующей смеси на входе формирователя 1 больше единицы, частота следования импульсов с его выхода такова, что счетчик 2 переполняется за время между двумя импульсами обнуления. Элемент 5 запрета при этом разрешает прохождение импульсов сброса с первого выхода схемы 3 тактирования на обнуляющий вход счетчика 6 и переводит ключ 7 в положение «Включено. При этом сигнал со входа устройства проходит на его выход. В течение естественных пауз речевого сигнала длительностью не более Т элемент 5 запрета не изменяет своего состояния и поддерживает ключ 7 в состоянии «Включено. Это происходит потому, что за время Т на счетный вход счетчика 6 со второго выхода схемы 3 тактирования поступает количество и.мпульсов менее Nc4.t счетчик 6 не переполняется, а после окончания паузы вновь обнуляется импульсом со второго выхода схемы 3 тактирования. Одновременно с переводом ключа 7 в положение «Включено, управляющий уровень с первого выхода элемента 5 запрета поступает на второй вход дополнительного элемента 8 запрета, который запрещает прохождение тактовых импульсов от задающего генератора 4 на первый управляющий вход аттенюатора 9. Шумовое напряжение на выходе аттенюатора 9 остается зафиксированным и равным напряжению шума на входе устройства. Формула изобретения Шумоподавитель по авт. св. № 734884, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, вход аналогового сумматора подключен к выходу генератора низкочастотного шума через последовательно соединенные управляемый аттенюатор и блок установки пороговых отношений сигнал/ /шум, между входом устройства и первым управляющим входом управляемого аттенюатора включен элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом управляемого аттенюатора, и дополнительный лемент запрета, входы которого подклюены соответственно к выходам задающего генератора, элемента сравнения и элемента апрета, подключенного также ко второму правляющему входу управляемого аттенютора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 734884, кл. Н 04 В 1/10, 23.01.78.