Устройство обнаружения сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01S7/28 

(54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНА СИГНАЛОВ

I

Изобретение относится к радио-. техническим устройствам, которые могут быть использованы в астрономии, светолокации и сцинтилляционной технике и предназначено для выделения сигналов на фоне изменяющегося шума, например для выделения видеосигнала из шума, обусловленного изменяющейся фоновой засветкой в оптико-электронных системах.

Известно устройство обнаружения сигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства и к сигнальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памятик первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства ij.

Однако при выборе порога срабатывания учитывается только переменная составляющая шума (фона), а постоян- ная составляющая при этом не принимается во внимание. Это обстоятельство не позволяет отслеживать медленно изменяющийся фон.

Кроме того, при наличии на входе устройства высокочастотньрс помех, например дробового шума, устройство воспринимает .их как полезньш сигнал, так как из-за постоянной времени канала, формирующего пороговый уровень, он не успевает отреагировать на быстро меняющийся шум. При этом на выходе устройства формируются ложные импульсы, что значительно. ухудшает обнаружительную способность устройства.

Целью изобретения является повьшекие эффективности обнаружения сигнала.

Для достижения цели в устройство обнаружения-сигналов, содержащее усилитель, выход которого подкл}ючен к первому входу порогового устройства и к сигнальному входу аналогового ключ ча, управляющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памя ти - к первому входу сумматора, выхо которого соединен со вторым входом порогового устройства, введены допол нительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти и элемент сравнения, включенный между выходом усилителя и вторым входом су матора, при этом ко второму выходу .синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнител ный аналоговый ключ, первая дополнительная ячейка памяти и второй допол нительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключен последовательно соединенные третий дополнительный аналоговый ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговой памяти и четвертый дополнительный аналоговый ключ, причем сигнальные входы первого и третьего дополнитель ных аналоговых ключей соединены с вы ходом усилителя, управляющие входы второго и четвертого дополнительных аналоговых ключей, выходы которых по ключены ко второму входу элемента сравнения соответственно с третьим иВторым выходами. На фиг. 1 представлена структурна электрическая схема устройства ообнар женйя сигналов; на фиг. 2 - временны диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит усилитель 1, элемент 2 сравнения, пороговое устройство 3, аналоговый ключ 4, ячейку аналоговой памяти 5, дополнительные аналоговые ключи 6-9, дополнительные ячейки аналоговой памяти 10 1, синхронизатор 12, сумматор 13,. и Входная цепь подключена ко входу усилителя 1, выход которого подключе к сигнальным входам аналоговых ключей 4, 6 и 8 элемента 2 сравнения и порогового устройства 3..Управляющие входы аналоговых ключей 4, 6 и 8 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами синхронизатора 12. Кроме.того, управляющие входы аналоговых ключей 7 и 9 соединены соответственно с третьим и вторым выходами синхронизатора 12. Выход ключа 4 через ячейку аналоговой памяти 5 соединен с одним из входов сумматора 13,-выход которого подключен ко второму, входу порогового устройства 3. Выход аналогового ключа 6 через ячейку аналоговой памяти 10 соединен со вторым входом аналогового. ключа 7, а выход аналогового ключа 8 через ячейку аналоговой памяти 11 со вторым входом аналогового ключа 9. Выходы аналоговых ключей 7 и 9 подключены ко второму входу элемента 2 сравнения, выход которого соединен со вторым входом сумматора 13. Устройство работает следующим образом. Входная смесь сигнал плюс щум (фиг. 2а,/ поступает на вход усильтеля 1, где она линейно усиливается. Затем эта смесь одновременно поступает на входы аналоговых ключей 4, 6 и 8, элемента 2 сравнения и порогового устройства 3. Управление всеми аналоговыми- ключами осуществляется синхронизатором 12, имеющим три выхода. Первый выход синхронизатора 12 управляет аналоговым ключом 4, т.е. открывает или закрывает его (фиг. 2с). Второй выход управляет аналоговыми ключами 6 и 9 (фиг. 2о.) , а третий выход - аналоговыми ключами 7 и 8 (фиг. 2). Согласно временной диаграмме (фиг. 2) процесс работы устройства может быть разделен на два периода, В течение первого периода производится только измерение интенсивности фона. Напряжение, пропорциональное интенсивности фона, запоминается ячейкой аналоговой памяти 5 на весь период обнаружения. В течение второго периода осуществляется выделение сигнала и слежение за изменяющейся интенсивностью фона. Для изменения интенсивности фона напряжение, пропорциональное его интенсивности, с выхода усилителя 1 через открытый аналоговый ключ 4 подается в ячейку аналоговой памяти 5. Это напряжение поступает на первый вход сумматора 13. Так как диалоговые ключи 7 и 9 на период измерения интен сивности фона закоыты, то навыходе элемента 2 сравнения присутствует также сигнал с выхода усилителя I, который поступает на второй вход сумматора 13, где производится суммирование аналоговых входных сигналов. Выходное напряжение сумматора 13, являющееся пороговым уровнем устройстна 3, на данный период соответствует двойной величине входного сигнала. оэтому йа выходе порогового устройства 3 отсутствует какой-либо сигнал. В течение второго периода производится обнаружение сигнала. Аналоговый ключ 4 заперт, а аналоговые ключи 6-9 работают согласно временно диаграмме (фиг. 2а,е). Напряжение, н копленное в ячейке аналоговой памяти 5, соответствующее интенсивности фон в момент начала периода обнаружения и закрытия аналогового ключа 4, поступает на первый вход сумматора 13 и в дальнейшем используется в качест ве некоторого исходного порогового уровня. На втором и третьем выходах синхронизатора 12 формируются противо-фазные сигналы прямоугольной формы. При появлении первого положительного импульса, например на втором выходе синхронизатора 12, открываются анало говые ключи 6 и 9. Выходное напряжение усилителя 1 через аналоговый клю 6 поступает на вход ячейки аналоговой памяти 10, где происходит накопление заряда за время действия управ ляющего сигнала синхронизатора 12. Открытый аналоговый ключ 9 подключае выход ячейки аналоговой памяти 11 ко входу элемента 2 сравнения. По окончании действия управлящего импульса со второго выхода синхронизатора 12 аналоговые ключи 6 и 9 закрываются. Положительный импульс с третьего выхода синхронизатора 12 открывает аналоговые ключи 7 и 8, которые подключают выход усилителя I ко входу ячейки аналоговой памяти 11 и выход ячейки аналоговой памяти 10 - ко вхо ду элемента 2 сравнения. По окончани управляющего сигнала с третьего выхо синхронизатора 12 на втором его выхо появляется следующий положительный сигнал и процесс повторяется вновь. В результате таких действий в ячейках аналоговой памяти 10 и 11 хранят ся некоторые усредненные значения входного сигнала, накопленные за вре мя действия управляющих сигналов соответственно со второго и третьего выходов синхронизатора 12. Затем поочередно накопленная аналоговая информация сравнивается в злементе 2 сравнения с выходным сигналом усилителя 1. Это сравнение осуществляется путем сопоставления сигналов, действующих в настоящее время, с предыдущими. На выходе элемента 2 сравнения появляется положительное или отрицательное приращение напряжения i,j) (фиг. 2 ), которое затем алгебраически складывается в сумматоре 13 с напряжением накопле1П ой в ячейке аналоговой памяти 5. Выходное напряжение сумматора 13, являющееся пороговым уровнем устройства 3, представляет собой изменяющееся напряжение, причем это изменение в точности совпадает с изменением входного сигнала (фиг. 2а.) . Пороговое устройство 3 срабатывает только тогда, когда после нарастания входного сигнала (передний фронт) или его спада (задний фронт появится неизменяющееся в течение времени, равного двум длительностям управляю1цих сигналов синхронизатора 12, напряжение. Длительность управляющих сигналов синхронизатора 12 выбирается таким образом, чтобы поро.говое устройство 3 не реагировало на случайные выбросы шума как в сторону увеличения, так и в сторону его уменьшения (фиг. 2а) Сформированный выходной сигнал (фиг. 2)при этом смещен во времени на величину длительности фронта входного сигнала. Этот сдвиг можно учесть при дальнейщей обработке информаци::. Таким образом, устройство об 1аружения сигналов позволяет повысить эффективность обнаружения сигнала на фоне случайных помех. Формула изобретения Устройство обнаружения сигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства и к сигнальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памяти - к первому входу сумматора, выход которого соединен со BTopbiM входом порогового устройства, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности обнаружения сигнала, в него введены дополнительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти и элемент сравнения, включенный между выходом усилителя и вторым в-ходом cyMMiTopa, при этом ко второму выходу синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнительный аналоговый ключ, первая догСолнительная ячейка аналоговой

памяти и второй дополнительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключены последовательно соединенные третий дополнительный аналоговый ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговой памяти и четвертый дополнительный аналоговый ключ, причем сигнальные входы первого и третьего дополнительных аналоговых ключей соединены с выходом усилителя, а управлякяцие входы второго и- четвертого дополнительных аналоговых ключей, выходы которых под1слючены ко второму входу элемента .сравнения, соответственно с третьим и вторым входами синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

RПJ J1лллJlЛJlЛJlnгlj-,

jnJTJirLrLjrLJJJTJTJirinjirUj

Обнаруткник сигнала

II

Фиг. 2 I-