Устройство для оценки параметров сигналов и условиях действия помех Советский патент 1981 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к области измерения параметров непрерывных и дискретных сигналов в условиях действия высокочастотных помех и может быть использовано в системах телемеханики, измерительной техники и радио локации. Известно устройство, представляющее собой фильтр с растущей памятью, который воспроизводит без ошибки сигналы, описываемые полиномом конечной степени ij. Недостатком известного устройства является накопление им динамической ошибки в случае, когда реальный сигнал ие может быть в точности представлен полиномом той же самой степени, что и порядок используемого фильтра. Известно также устройство для измерения амплитуды импульсных сигналов в помехах со случайными моментами начала и окончания импульсов, состоящее из активного вероятностного реле и управляемого измерительного блока, представлякнцего собой нелинейный RCфильтр с гиперболическим законом изменения параметра L 2j. Недостатком такого устройства является то, что его выходная величина пропорциональна площади импульса, так что точность оценки амплитуды импульса в сильной степени зависит от его формы и ширины. Цель изобретения - повышение точности оценки параметров сигналов, описываемых на ограниченных интервалах времени полиномом невысокой степени (кусочно-постоянные сигналы, кусочно-линейные сигналы, кусочно-параболические сигналы и т.п.) в условиях действия высокочастотных помех. Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем измерительный узел и вероятностное реле, вероятностное реле выполнено в виде двух одинаковых вероятностных реле, на входе одного из которых включен инвертор. выход измерительного узла подсоединен к введенному блоку определения параметров сигнала, между входом и выходом измерительного узла введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с первым активным вероятностным реле и с инвертором, а выходы указанных реле через второй введенный алгебраический сумматор подключены к управляющему входу измерительного узла и к второму входу блока определения параметров сигнаша, измерительньш узел выполнен в виде фильтра с растущей памятью. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для оценки параметров сиг налов в условиях действия высокочастотных помех; на фиг. 2 дана практическая реализация этой блок-схемы дл оценки амплитуды прямоугольных импул сов со случайными моментами прихода и окончания каждого импульса в условиях действия высокочастотных помех; на фиг. 3 представлен график, поясня ющий работу устройства. Устройство состоит из измерительного узла 1, блока 2 определения пар метров сигнала, первого алгебраическ го сумматора 3, вероятностного реле на разнополярный входной сигнал, состоящего из двух одинаковых активных вероятностных реле (АВР) 4 и 5, ин.вертора 6 и второго алгебраического сумматора.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии сигнала 2(t) на входе память изм рительного узла имеет максимальное значение, поэтому он обладает максимальной инерционностью. С выхода сум матора 3 снимается нулевой сигнал ра согласования с(t) 0, вероятностны реле 4 и 5 находятся в нулевом состо янии (сигналы на их выходах равны ну .лю) . Входной сигнал Z(t) одновременно подается на вход узла 1 и на плюсово вход алгебраического сумматора 3. Благодаря большой инерционности изме рительного узла 1 сигнал Y(t) на его выходе остается равным нулю и с выхо да первого алгебраического сумматора 3 сигнал g (t) Z(t) подается не посредственно на входы АВР 4 и АВР 5 В прямом и инверсном виде. В результате на одном из вероятностных реле .появляется сигнал отрицательной пошярности, оставляющий это реле в нулевом состоянии, а на другом - положительной полярности. Если сигнал положительной полярности превьппает порог срабатывания АВР, .то это вероятностное реле переходит в состояние единица. Переход АВР в состояние единица приводит к сбросу памяти измерительного узла 1 до нуля через второй алгебраический сумматор 7, что означает уменьшение до нуля инерционности измерительного узла 1. При этом входной сигнал Z(t) без всяких искажений проходит на выход измерительного узла I, так что Y(t) Z(t), и сигнал В (t) на выходе первого алгебраического сумматора 3 становится равным нулю. Возбужденное АВР вновь переходит в нулевое состояние. С этого момента начинается наращивание памяти измерительного узла 1, т.е. увеличение его инерционности. Если характер изменения входного сихнала Z(t) отличается от полиномиального сигнала, на воспроизведение которого рассчитан измерительный узел 1, то появится динамическая ошибка,равная разности между входным Z(t) и выходным Y(t) сигналами рассогласования f (t) Z(t) - Y(t) на выходе первого алгебраического сумматора 3. По мере роста памяти растет и величина динамической ошибки ё (t). Как только абсолютная величина динамической ошибки f (t) превзойдет порог срабатывания АВР 4 или АВР 5, одно из этихреле (на которое лодан положительный сигнал ё (t) перейдет в состояние единица. В этот момент произведется фиксация выходной величины,Y(t) в блоке 2 и определение этим блоком значений параметров входного сигнала: оценки сигнала Z(t), его производных, вычисление фуцкций от этих величин и т.п. Благодаря тому, что в момент фиксации сигнала,Y(t) изйерительньй узел 1 обладает большой инерционностью, он осуществляет эффективное сглаживание помехи. Поэтому оценка параметров сигнала Z(t) осуществляется с высокой точностью. После этого происходит сброс памяти измерительного узла 1 до нуля и весь процесс повторяется вновь. На фиг. 2 дана схемная реализация для случая, когда измерительный узел выполнен в виде фильтра с растущей памятью с первым порядком астатизма, способного воспроизводить без огаибки постоянный входной сигнал Z(t), искажениый высокочастотной помехой S(t Связь между входным Z(t) и выходным у(t).сигналами такого фильтра дается соотношением Y(t) { Jz(t)dt, где t - текущее время, отсчктываег о с момента перехода одного из АВР в состояние единиИзмерительный узел 1 включает генератор пилообразного напряжения (ГПН), собранный на усилителе 8 пост янного тока (УНТ), резисторе 9, конденсаторе 10 и разряжающем биполярном транзисторе 11, интегрирующую RC-цепь, собраннуюна последовательн включенных управляемых полевых транзисторах 12 и 13 с управляющим р-ппереходом с каналами р и п типа проводимости, ограничивающий резистор 1 и конденсатор 15. Управление полевыми транзисторами 12 и 13, а следоваЬельио, нарастанием памяти RC-фильтр производится от генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к затвору транзистора 2 непосредственно, а к затвору транзистора 13 через инвертор, собранный на УПТ 5. Блок 2 оценки параметров состоит из развязывающего УПТ 16 с глубокой отрицательной обратной связью, ключе вого полевого транзистора 17 со свои управляющим УПТ 18, на прямой вход которого подан сигнал V(t) с выхода второго алгебраического сумматора 7, а на его инверсивный вход подано отрицательное напряжение смещения Ц.ц, и нагрузочного резистора 19. Напряже ние смещения Цр обеспечивает запирание ключевого полевого транзистора 1 при отсутствии сигнала V(t) отрицательной полярности на выходе второго алгебраического сумматора 7. Первый алгебраический сумматор 3 выполнен на дифференциальном УПТ 20 совместно с согласующим по выходному сигналу УПТ 21 с глубокой отрицатель ной обратной связью. К выходам вероя ностных реле 22 и 23 подключены согласующие УПТ 24 и 25 с глубокой отрицательной обратной связью. -Инверти рующий каскад 6 выполнен на УПТ 26. Второй алгебраический сумматор 7 собран на дифференциальном УПТ 27. Выход этого дифференциального УПТ 27 через управляющий УПТ 18 подключен416к затвору ключевого полевого транзистора 17 блока оценки параметраи через эмиттерный повторитель,собранный на биполярном транзисторе 28, подключей к базе разряжающего транзистора 1 1 , который обеспечивает сброс накопленного напряжения конденсатора 10 ГПН. С помощью предложенного устройства достигается высокая степень подавления помехи при длительном изменении полезного сигнала по полиному, степень которого соответствует порядку используемого фильтра с растущей памятью (постоянный сигнал, линейно меняющийся сигнал, сигнал, который меняется по полиному второй степени и т.п.); высокая точность определения моментов, в которые сигнал изменяет свой характер (скачкообразное изменение при фильтре первого порядка, изменение наклона сигнала при фильтре второго порядка и т.п.) ; возможность точного восстановления исходного сигнала в условиях действия помех. Формула изобретения I. Устройство для оценки параметров сигналов в условиях действия помех, содержащее измерительный узел и вероятностное реле, отличающееся тем, что, с цельюповышения точности, вероятностное реле выполнено в виде двух одинаковых вероятностных реле, на входе одного из которых включен инвертор, выход измерительного узла подсоединен к введенному блоку определения параметров сигнала, между входом и выходом измерительного узла введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с первым активным вероятностным реле и с инвертором, а выходы указанных реле через второй введенный алгебраический сумматор подключены к управляющему йходу измерительного узла и к второ fy входу блока определения параметров сигнала. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч ащ е е с я тем, что измерительный зел выполнен в виде фильтра с растуей памятью. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР228344, кл. G 06 G 7/00, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 605317, кл. Н 03 К 17/60, 1976.

«w

us.1