Шумоподавитель Советский патент 1982 года по МПК H04B1/10 

(54) ШУМОПОДАВИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемных устройствах для приема и регистрации сигналов с заранее заданным отношением сигнал/шум при ; изменяющемся отношении си гнал/шум на входе. Известно устройство для подавления шумов в приемнике, включенное между детектором и усилителем звуковой частоты и содержащее фильтр нижних частот, параллельно конденсатору которого подключены последовательно соединенные второй конденсатор и тран зистор, работающий в режиме ключа О 1едостатком устройства является срабатывание ключевого транзистора от уровня входного сигнала,тогда как качество входного сигнала, как пра- вило, определяется отношением сигнал/ /шум. Кроме того, работа транзистора в ключевом режиме приводит к дискретному изменению частоты среза RC-фильт ра и полоса пропускания устройства может принимать только два значения. Указанные недостатки снижают эффективность использования устройства для целей улучшения отношения сигнал/ /шум на выходе устройства при изменяющемся отношении сигнал/шум на входе. Известен также шумоподавитель,содержащий последовательно соединенные генератор низкочастотного шума,управляемый аттенюатор, блок установки отношений сигнал/шум, аналоговый сумматор, формирователь, первый счетчик импульсов,первый логический блок, второй счетчик импульсов, выход которого подключен ко второму входу первого логического блока, третий вход которого одновременно подключен к входу обнуления первого счетчика и к первому выходу блока тактирования, второй выход которого подключен к счетному входу второго счетчика,задающий генератор, виход которого одновременно подключен к входу блока тактирования и к первому входу второго логического блока, второй вход кс орого одновременно подключен ко второму выходу первого логического блок к управляющему входу аналогового клю ча и ко второму входу управляемого аттенюатора, третий вход которого по ключен к выходу второго логического блока первый вход блока сравнения одновременно подключен ко второму входу аналогового сумматора,, к сигнальному входу аналогового ключа и является входом устройства, второй вход блока сравнения подключен к выходу управляемого аттенюатора, а выход блока сравнения подключен к третьему входу второго логического блока, выходом устройства является выход аналогового ключа 2 . Недс статком устройства является ключевой режим работы, т.е. информационный сигнал, имеющий отнсхиение сигнал/шум менее установленного оператором порогового значения, не проходит на выход устройства. Таким образом, устройство работает как пороговое к заданному отнесению сигнал/ шум, т.е. обладает недостаточной помехоустойчивостью. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Для достижения цели з шумоподави теле, содержащем последовательно со диненные управляемый аттенюатор,бло установки отношений сигнал/шум, ана логовый сумматор, аналого-цифровой преобразователь, первый счетчик импульсов, первый логический блок и второй счетчик импульсов, а также второй логический блок, генератор низкочастотного шума и задающий генератор, вход которого через блок тактирования соединен с другим входом первого логического блока и со счетным входом второго счетчика импульсов, -выход которого подключен к третьему входу первого логического блока, виход которого соединен с уп равляющим входом аналогового ключа, сигнальный вход которого объединен со вторым входом аналогового сумматора и с первым входом элемента сра нения, второй вход которого подключ к выходу управляемого аттенюатора, второму входу аналогового сумматора подключен выход первого регулируемо фильтра нижних частот, сигнальный вход которого подключен квходной ш не, между его сигнальным входом и первым входом второго логического блока включены последовательно фильтр нижних частот , дополнительный аналого-цифровой преобразователь и первый дополнительный счетчик импульсов, между первым выходом второго логического блока и управляющими входами управляемого аттенюатора включены последовательно элемент запрета и первый распределитель импульсов, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения, между выходом генератора низкочастотного шума и сигнальным входом управляемого аттенюатора включен второй регулируемый фильтр нижних частот, между выходом задающего генератора и управляющими входами регулируемых фильтров нижних частот включены последовательно второй распределитель ипмульсов,реверсивный счетчики цифроаналоговый преобразователь, между выходом которого и входом обнуления первого счетчика импульсов включен управляемый генератор, а ме(ду выходом блока тактирования и вторым входом второго логического блока включен второй дополнительный счетчик импульсов, вход обнуления которого подключен ко второму выходу второго логического блока, а счетный вход объединен со входом обнуления первого дополнительного счетчика импульсов и с третьим входом второго логического блока, при этом выход задающего генератора подключен ко второму входу элемента запрета, а выход первого счетчика импульсов ко второму входу второго распределителя импульсов. На чертеже представлена структурная электрическая схема шумоподавителя . Устройство содержит последовательно соединенные фильтр 1 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, счетчик 3 импульсов, логический блок 4 и сметчик 5 импульсов. Выход счетчика 5 подключен ко второму входу логического блока i, третий вход которого одноврег«нно подключен к входу обнуления счетч ика 3, к счетному входу счетчика 5 и к выходу блока 6 тактирования,второй выход логического блока подключен к первому входу элемента 7 запрета, второй вход которого одновременно подключен к выходу задающего генератора 8 и к входу блока 6 тактирования,. Выход элемента 7 5 запрета подключен к первому влоду распределителя 9 импульсов, второй вход которого подключен к выходу элемента 10 сравнения. Выходы распределителя 9 подключе ны к управляющим входам управляемог аттенюатора 11. Аттенюатор представ ляет собой делитель напряжения, сопряженный с реверсивным счетчмком импульсов. Выход управляемого аттен атора одновременно подключен к вход блока 12 установки отношений сигнал мум, (представляющему собой, например, масштабный усилитель), и к пер вому входу элемента 10 сравнения. Выход блока 12 установки отношений сигнал/шум последовательно соединен саналоговым сумматором 13, аналого цифровым преобразователем (АЦП) И, счетчиком 15 импульсов, логическим блоком 1б и счетчиком 17 импульсов. Выход счетчика 17 подключен к второ му входу логического блока 16, третий вход которого одновременно подключен к счетному входу счетчика 17 и к выходу блока 6 тактирования. Выход управляемого генератора 18 подключен к входу обнуления счетчика 15. Первый вход распределителя 19 импульсов подключен к выходу сче чика 15, второй - к выходу задающег генератора 8. Выходы распределителя 19 импульсов подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 20, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 21, выход которого одновременно подключен к входу управляемого генератора 18, к управляющему входу регулируемого фильтра 22 нижних частот и к управляющему входу регулируемого фильтра 23 нижних частот, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора 2Ц низкочастотного шума а выход регулируемого фильтра 23 нижних частот подключен к сигнальному входу управляемого аттенюатора 11. Выход регулируемого фильтра 22 нижних частот одновременно подключен ко второму входу аналогового сумматора 13, ко второму входу элемента 10 сравнения и к сигнальному входу аналогового ключа 25, управляющий вход которого подключен ко второму выходу логического блока 16, а выход аналогового ключа 25 является выходом устройства. Точка соединения входа филь ра 1 никниX частот с входом регулируемого фильтра 22 является входом устройства. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал, представляющий собой смесь сигнал-Ниум, поступает на вход фильтра 1 нижних частот с полосой пропускания, равной полосе про пускания стандартного радиотелефонного канала. Plpti отсутствии информационного сигнала на входе устройства средная частота шум lui.cp на выходе фильтра 1 нижних частот определяется выражением ш.ср 0,58 fc , где fp - частота среза фильтра НЧ, С выхода фильтра 1 смесь Cl1гнaл+шy i поступает на вход АЦП 2, вырабатывающего импульсы на каждое положительное пересечение входной смесью нулевой линии. Импульсы с выхода ЛЦП 2 поступают на счетный вход счетчика 3, который накапливает их в течение времени, определяемом периодом следования импульсов обнуления, поступающих на вход обнуления счетчика 3 с выхода блока 6 тактирования. Объем счетчика 3 выбран из условия ч.з,0,9 1-ид.ср. 1о где 1о - период следования импульсов обнуления. При переполнении счетчика 3 за время Т, импульс переполнения с его выхода поступает на первый вход логического блока , который при этом з- прещает прохождение импульсов с выхода блока 6 тактирования на вход обнуления счетчика 5. Счетчик начинает накапливать импульсы, поступающие на его счетный вход с выхода блока 6 тактирования и соответствуюс1ие циклам обнуления счетчика 5- Объем счетчика выбран из условия Wc4.5 in/TO где Тр, - средняя продолжительность паузы речевого сигнала. Если счетчик 5 переполняется за ремя Тл, то импульс переполнения его выхода, поступая на второй ход логического блока , формирует а его втором выходе разрешающий ровень напряжения, который постуает на управляющий аход элемента 7 апрета. Элемент запрета при этом азрешает прохождение тактовых имульсов с выхода задающего генерато pa О на сигнальный вход расяределителп Э.импульсоа. Описанный механизм работы устройства происходит в том случае, когда на выходе фильтра 1 в теченир времени, большего Т, присутствует только шум или смесь сигнал+шум с отношением сигнал/шум менее единицы (так -как чувствительность устройства к отношению сигнал/шум по входу АЦП 2 постоянна и приблизительно равна единице) . Одновременно напряжение шума с вы хода генератора 2k низкочастотного шума через.регулируемый фильтр 23 поступает на сигнальный вход управля емого аттенюатора 11, С выхода управ ляемого аттенюатора напряжение шума поступает на первый вход элемента 10 сравнения, второй вход которого подключен к выходу регулируемого фильтра 22. Элемент 10 сравнения включает в себя детекторные схемы и пороговое устройство, например компаратор.Если уровень напряжения шума на выходе управляемого аттенюатора 11 больше уровня напряжения шума на выходе регулируемого фильтра 22, то уровень управляющего напряжения на выходе элемента 10 сравнения имеет уровень логической единицы. Этот уровень поступает на управляющий вход распреде лителя 9 импульсов и направляет такт вые импульсы на тот выход распределителя 9, который соединен с входом Вычитание реверсивного счетчика, входящего в состав управляемого аттенюатора 11. Каждый тактовый импуль поступающий на вход Вычитание управляемого аттенюатора,на одну ступеньку уменьшает уровень шума на его выходе. Если уровень шума на выходе управляемого аттенюатора 11 меньше уровня шума на выходе регулируемого фильтра 22, то уровень напря жения на выходе элемента 10 сравнения имеет уровень логического нуля. Этот уровень поступает на управляющий вход распределителя Э импульсов и напраапяет тактовые импульсы на тот выход распределителя Э, который соединен с входом Сложение реверсивного счетчика, входящего в сос тав упраоляемого аттенюатора 11.Каждый тактовый импульс, поступакнций на вход Сложения управляемого аттенюато ра, на одну ступеньку увеличивает урове напряжения шума на его выходе.Таким образом, предлагаемое устройство во ремл пауз в информационном сигнале роизводит подстройку уровня шума на ыходе управляемого аттенюатора 11 од уровень шума на выходе регулирумого фильтра 22. Если на вход АЦП поступает смесь игнал + шум с отношением сигнал/шум ольше единицы, то средняя частота меси не будет вызывать переполнение счетчика 3 за время Т. При отсутстии импульсов переполнения с выхода счетчика 3 логический блок k разреает прохождение импульсов с выхода блока 6 тактирования на вход обнуления счетчика 5. При отсутствии импульсов переполнения на выходе счетчика 5 на втором выходе логического блока 1 формируется уровень напряжения, запрещающий дальнейшее прохождение тактовых импульсов через элемент 7 запрета. Таким образом, при появлении на входе устройства информационного сигнала, на выходе управляемого аттенюатора 11 сохраняется уровень шума,рав-ный уровню шума на выходе регулируемого фильтра 22, С выхода управляемого аттенюатора 11 напряжение шума поступает на вход блока 12 установки отношений сигнал/ шум. Входная смесь сигнал+шум через регулируемый фильтр 22 поступает на вход аналогового сумматора 13, на другой вход которого поступает напряже ние шума с выхода блока 12. Причем на вход аналогового сумматора 13 с выхода блока 12 поступает напряжение полосеt равной полосе пропускания регулируемого фильтра 22, за счет синхронной регулировки полос пропускания регулируемых фильтров 22 и 23. Дополнительное напряжение шума, подаваемое на вход аналогового сумматора 13, снижает отношение сигнал/шум на его выходе. Позтому пороговая чувствительность устройства к отношению сигнал/шум определяется выражением (Uc /и пор У1 - (К- и. /Uy..cp) где UUJ.A уровень напряжения шума на выходе управляемого аттенюатора 11; уровень напряжения шума КБ выходе регулируемого фильтра 22; коэффициент передачи блока 12 установки отнсяиений сигнал/шум. Так как UUJ.A Uuj.t|)ii при условии, что коэффициенты передачи аналогового сумматора 13 по первому и второму входам равны, то (Uo/u)nop ГТТТ с выхода аналогового сумматора V3 результирующая смесь через АЦП 1А поступает на вход счетчика 15. Объем счетчика равен Nc4.,5 0,52 c(U). T(U), где fр(U) - частота среза регулируе мого фильтра 22, как функция от напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 21; - период следования импул сов обнуления с выхода генератора 18, как функ ция от напряжения с вы.хода цифроаналогового . преобразователя 21. Так как минимальная полоса пропус кания регулируемого фильтра 22 равна номинальной полосе пропускания фильт ра 1, то объем счетчика 1 может быт равен объему счетчика 3 при fpfU) T(U) const в том случае, когда на выходе регу лируемого фильтра 22 присутствует тол только шум или смесь сигнал+ujyM с отношением сигнал/шум менее устанрвленного порогового отношения 1 -i- К , средняя частота результирующей смеси на выходе аналогового сумматора 13 такова, что счетчик 15 переполняется за время T(U), определяемое периодом следования импульсов обнуления ,поступающих на вход обнуления счетчика 15 с выхода управляемого генератора 18. Импульс переполнения с выхода счетчика 15 поступает на управляющий вход распределителя 19 импульсов, при этом распределитель 19 направляет тактовые импульсы с выхода генератора 8 на тот выход распределителя 19,который подключен к входу Вычитание реверсивного счетчика 20. Каждый импульс, поступающий на .вход Вычитание реверсивного счетчика 20,на одну ступеньку уменьшает уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 21. Уменьшег ние напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя приводит к уменьшению полос пропускания синхронно регулируемых фильтров 22 и 23 и к одновременному увеличениюпериода следования импульсов обнуления с выхода управляемого генератора 18, поступа эщих на вход обнуления счетчика 15s т.е. к выполнению условия fc(U)T(U const. Уменьшение полосы пропускания регулируемого фильтра 22 приводит к увеличению отношения сигнал/шум на его выходе и на выходе устройства в целом, до значения V/l + К. D том случае, когда отношение сигнал/шум на выходе регулируемого фильтра 22 больше установленного, порогового отношения VI+ К, средняя частота результирующей смеси на выходе аналогового сумматора 13 такова, что счетчик 15 не успевает переполниться за время T(IJ) . При этом нулевой логический уровень с выхода счет чика 15 поступает на управляющий вход распределителя 19 импуль.сов и направляет тактовые импульсы с выхода генератора 8 на вход Сложение реверсивного счетчика 20. Каждый импульс, поступающий на вход Сложение реверсивного счетчика 20 на одну ступень к/ увеличивает уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 21. Увеличение уровня напряженгя на выходе цифроаналоговогс преобразователя 21 приводит к си1 хронному расширению полос пропускания регулируемых фильтров 22 и 2.) и одновременно к уменьшению периода следования импульсов обнуления с выхода управляемого генератора 18 на вход обнуления счетчика 15. Таким образом, -регулируемый фильтр аналоговый сумматор 13, ЛЦП 1н, счетчик15, задающий генератор о, распределитель 19 импульсов, реверсивный счетчик 20, цифроаналоговый преобразователь 21 и управляемый генератор 18 образуют систему автоматического регулирования, следящую за установленным отношением сигнал/шум и поддерживающую заданное отношение игнал/шум на выходе шумоподавителя путем плавного регулирования полосы пропускания регулируемого фильтра 22. Когда отношение сигнал/шум но выоде регулируемого фильтра 22, а ледовательно, и на выходе шумоподавиеля, при самой узкой полосе фильтра 2 все же меньше заданного отношения игнал/шум, то частота результируюей смеси вызывает переполнение счетика .15 и импульс переполнения с его выхода поступает на вход логического блока 1б, который при этом запрещает прохождение обнуляющих импульсов с выхода блока 6 тактирования на вход обнуления счетмика 17. Счетчик накап ливает импульсы, поступающие на его счетный вход с выхода блока 6 тактирования и соответствующие циклам обн ления счетчика 17. Объем этого счетчика равен объему счетчика 5 Через время Тп, равное длительности естественной паузы речевого сигнала, импульс переполнения с выхода счет чика 17 поступает на вход логического блока 1-6 и формирует на его втором выходе уровень напряжения,который поступая наВХОД управления аналогового ключа 25, переводит его в состояние Закрыто. При этом смесь сигнал+шум не проходит на выход устройства. Если на выходе регулируемого фильтра 22 вновь появился информационный сигнал с заданным отношением сигнал/шум, результирующая мастота смеси не будет вызывать переполнения счетчика 15 Нулевой логический уровень с его выхода, поступая на вход логического блока 16, разрешает прохождение на вход обнуления счетчика 17 обнуляющих импульсов с выхода блока 6 тактирования При этом нулевой логический уровень с счетчика 17 поступает на вход логического блока 16 и формирует нв его выходе уровень напряжений, который, поступая на управляющий вход аналогового ключа 25 переводит его в состояние Открыто и смесь сигнал+ н-шум с заданным отношением сигнал/ шум с выхода регулируемого фильтра 22 проходит на выход шумоподавителЯ Таким образом, шумоподавитель автоматически регулирует полосу про пускания в зависимости от отнсзшения сигнал/шум входной смеси, что исклю чает потерю информации при приеме слабых сигналов с высоким отшэшение сигнал/шум и исключает возможность ложного срабатьЕэния. Формула изобретения Шумоподавитель, содержащ1 й после довательно соединенные управляемый аттенюатор, блок установки отнсзшений сигнал/шум, аналоговый сугиматор аналого-цифровой преобразователь, первый счетчик импульсов, первый логический блок и второй сметчик импульсов, а второй л -1гическ,ий блок, генератор низкочастотного шума и задающий генератор, вход которого через блок тактирования соединен с другим входом первого логического блока и со счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к третьему входу первого логического блока, аыход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, сигнальный вход, которого объединен со вторым входом аналогового сумматора и с с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу управляемого аттенюатора; отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивоети5 ко второму входу аналогового сумматора подключен аь;ход первого регулируемого фильтра нижних частот. сигнальный вход которого подключен к входной шине, между его сигнальным входом и первым входом второго логического блока включены последовательно фильтр нижних - аСТОТ , ДОПО, НИТ&ЛЬный аналого-цифровой преобразовател;и первый дополнительный счетмик импульсов, между первым выходом второго логического блока и упраБяя1пщими входами управляемого аттенюатора включены последоватзльно элеме ззпрета и первый распреде.-титель импульсов, второй вход которого ПОДКЛЮ Jen к аыход;, элемента сравнения,,между выходом генератора низкочастоткого шума и С( гнальнык. ЕХОДО Д ynpaejifleMorcj аттенюатора вкпючек Е;торой peryr.ipys мый фильтр -lacTOT, между вы ходом задающего генератора и управлящими входами регулируемых ф--льтроз нижних частот включены последонетельно второй распределитель импульсов, реверсивный с:четчик .и цифроаналоговый преобразователь, между выходом которого и входом оОнулекия первого счетчика импульсое вк,пючеи упразгяемый генератор, а между выходом блока тактирования и вторым входом второго логического блока еключе -: второй дополнительный счетчик импуль сов,, вход обнуления которого подключен ко второму выходу вторсго логического блока, а счетный вход объединен со входом обнуления nepBoio дополнительного счетчика импульсов i-i с третьим входом второго логического блока, при этом еыход задающего гене-13919096l

ратора подключен ко второму входу1, Заявка ФРГ N 24523ЬО,

элемента запрета, а выход первого счет-кл. И В 1/14, 197+. чика импульсов ко второму входу второго распределителя импульсов.2. Авторское свидетельство СССР

Источники JHфopмaции,5по заявке № 2б7 590/09,кл.Н О В 1/1 О

принятые во внимание при экспертизе1978 (прототип).