Устройство для выделения сигналов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/153 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к передаче данных и к обработке информации и пре назначено для выделения импульсных сигналов из помех и контроля достоверности принятого сообщения. Известны устройства, выделяющие импульсные сигналы на фсше помех, коToibie позволяют избежать воздействия импульсных помех пуче,. запирания приемного тракта на время их действия, и у сбДбржашие усашйтель-ограничитель, включенный между входом элемента задержки и входом импульсного детистора подключенного к прерывателю через формирователь уровня Г1 . Недостатками таких устройств являет ся невозможность подавления негферывных помех и шумов,/замешавшихся в полезный сигнал при прохождении через радиолинию, и 1шзкая помехоустойчивость к воздействию импульсов помех при наличии шумов, что объясняется увеличением среднего уровня сигнала и, в связи с этим, понижением чувствительностА схемы выделения импульсов помех к воздействию последних. Наиболее близким по технической сущности к изобрететшю является устройство для выделения импуттьсных сигналов, содержашес последовательно соединенные усилитель, линию задержки, инверггор, сумматор, амплитудный различитель, вторую линию и второй сумматор, второй вход сумматора соединей со входом шнии задержки, второй выход амплитудного разпичителя подключен ко второму входу второго сумматора, первый блок дифференцирования, выход которого соединен со входом первого порогчэвого блока, и блок формирования импульсов стандартной длительности 2 , Недостаток устройства заключается в подавлении всех импульсов, длительность которых отличается от некоторого, наперед заданного значения, что равносильно ухудшению помехоустойчивости устройства. Кроме того, устройство не позволяет производить текущую оценку доелюверности выделенного импульсного сообщения. Цеппь изобретения - повыше1ше помехоустойчивостзяПоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соеданенные усзуштель, линию задержки, инвертор, сумматор, амлгаггудный различитель, вторую яшшю задержки и сумматор, второй вход сум1матора соединен со входом линии задержки, второй выход амплитудного различителя подключен ко второму входу второго сумматора, первый блок дифферетофования, выход которого соединен со входом первого порогового блока, и блок формирования импульсов стандартной длительности, введены последователь но соединенные второй амплитудный различитель, третья лшшя задержки и первый блок вьрштания, выход /которого соединен со входом первого блока дифференцирования, а также четвертая, пятая и шестая линии задержки, триггер, элемент ИЛИ, второй и третий блоки вычитания, второй блок дифференцирования, второй пороговый блок, причем вы ход-перового порогового блокачерез четвертую яшшю задержки соединен с П€рвым входом триттера и входом блока фop жpoзaнl я импульсов стандартной длительности, выход которого подключен ко второму входу третьего блока вычнтания, а первый вход которого соедкиен с выходом тргггера, второй вход которо го через Элемент ИЛИ соединен с выходом первого порогового блока, первый выход второго амплитудного разлячитеп соединен со вторь1м входом первого блока вычитания, второй выход второго амитштудяого различителя непосредствен но я через пятую линию задержки соединен со входами второго блока вычнта ния, выход которого через последовател но соединенные второй блок дифференздировашш, второй псф01Х)вый блок и шесту лншоо задервкки соетяея с первым вхо дом элемента ИЛИ, а вход второго амп тудйого различителя подключен к выход vsKHporo сумматора. На фкг. 1 представлена спфуктурная ск&ла усгртйства для выделения сигналов{ ва фиг. 2 - времегнные диаграммы, поясяяквШе работу устройсагва. Устройство содерЕКВт услиштепь 1, вход которого является входом устройст ва, а выход соединен со входом линии 2 адержки, выход линии 2 задержки через нвертор 3 соединен со вторым входом умматора 4, выкод которого соединен о входом амплитудного различителя 5, ервый выход которого через.вторую инию 6 задержки соединен со входом торого сумматора 7, второй вход кото- . ого соединен со вторым выходом амплиудного различителя 5. Выход второго умматора 7 соеданен со входом второго мплитудного разтшчитеяя 8, выход котоого непосредственно и через третью яяоо 9 задержки соединен со входами ервого блока 10 вычитания, выход кото- . рго через первый блок 11 дифференпнрования и первый пороговый блок 12 соедв ; иен с четвертой линией 13 заоержки, второй выход второго амплитудного различителя 8 непосредствеяно и через пятую лшооо 14 задержки соединен со входами второго блока 15 вычитания, выход которого второй блок 16 дифференцирования, второй пороговый блок 17, шестую линию 18 задержки к элемент ИЛИ 19 соединен со вторым входом триггера 20, выход которого является nepabnvi выходом устройства, выход линии 13 задержки соединен с первьп входом триггера 20 и входом блока 21 формирования импутльсов стандартной дапйтельностя, третий блок 22 вычитания соединен со BTOIH IM выходом устройства, второй вход третьего блока 22вычитания соедШ1ея с выходом блока 21 формирования импутшссж стандаря ной длительности, выход первого порогового блока 12 соетяея со вторым входом элемента ИЛИ 19. Позициями с 23по 46 обогначз ы связи между блоками устройства и соответствующие им временные диаграммы. На SKOR устройства поступает импульсный скгаал в смеси с импульсами помех А, В и С (4иг. 2) g ({aityKriyaggomgjM шумом, под воздействием юоггсрого длительность шфэрмационных импульсов от имтгульсй к У мпупьсу изменяете. Амплитуда импульсов принимаемой смеси изменяется в небольших пределах вследствие недостаточно эффекттюной работы системы автсжшти ескоГо регулирования усиления (АРУ) приемного устройства. Усилитель 1 с АРУ обеспечивает постоянство амшштуд импутшсов смеси, гюступакацей на его шлсод({яг. 2 диагра 1ма 24). Для этого коэф4вциент передачи усилитеяя 1 с АРУ, взменяется обратно лр(Ото{ХШ хаа1Пьно величине, выделяемой в нем огибакоцей сагяала ва диаграмме 23. Выходное напряжение усилителя 1 с АРУ поступает на вход линии 2 з держкя, которая осуществляет задержку этого процесса на время д С , равное половине длительности наиболее короткого информационного импульса на диаграмме 24, При приеме импульсных сет налов постоянной длительности время задержки определяется гсхЬда из апрвор ных данньгх и флуктуациях длительности информационных импульсов, прсшедооос радиолинию. За значение длительности наиболее короткого информационного импульса может бы1гь пр«шята длительност охшдаемого информаиисяшого импульса, уменьшенная на величину среднего абсолютного значения флуктуации длительноо ти импульсов в данном радиоканале. В зависимости от решаемых устройством задач критерий выбора времени задержки может быть иным (нащ1вмер, при выделении части импульсов, длитель ность которых превосходигг определенное значение, время &L должно быть равным половине дгштельности ншхменьшего выделяемого импульса). Рассмотрим процесс выделения инфор мационных импульсов с априорно постоянными и равными длительностями. Полезным импульсом наименьшей дгоггельНОС7И будем считать импульс D (фиг. 2 а импуттьсы с длительностями, тфевосходяшими длительность этого импульса, - информационными импульсами, в результате воздействия шумов длительность которых перетерпела искажения. Задержанный линией 2 задержки на половину дпительностя импульса D ( ДС прсшесс На диаграмме 25 инвертируется инв фтором 3 и складывается в сумма- Tqpe 4 с незадерканным процессом на диаграмме 24 (фиг. 2). В результате первой операции суммирования вычитаются перекрывюпщеся частЕ информацисжного сяпнала и та час шумов, корреляции спектральных составляющих которых больше полсжины дшэтельноста инфс л 1ацио«ного импульса (фиг. 2, диаграммы 27). Импульсная помеха при переспи суммировании не уничтожается. Лля дальнейшей обработки сигнал с частично подавленными шумами поступает на амплитудный разли &1- тепь 5, производяший разделение сигнала на диаграмме 27 на попожитсльные и отршательные импуттьсы по нулевому уровню. Сигнал стршатепьной полярноста с выхода амплитудного различитсля подается непосредственно на второй вход O6 второго сумматора 7, а сигнал положи(гепьаюй полярности проходит вторую линию 6 задержки, которая также, как и первая, осушествляет задержку входного сигнала на половину длитепсьности информахшонного импульса (на дТ ) и поступает на первый вход второго сумматора 7. В результате второго суммирования происходит полное подавление шумовых составляющих (фиг. 2, диаграмма 30), а также импульсных помех XВ В С), так как коэффициент корреляции сигналов на диаграммах 28 и 29 равен -1, т.е. импульсные помехи и шумы полностью совпадают по временному положению н противоположны по знаку. В шлходном сш нале на диаграмме ЗО не подавляются лишь те импульсные помезси, которые от стоят от информационного импульса на время, равное половШ1е длительносш полезного импульса D как со стороны переднего, так и со сторсяпл заднего фронтов импульсов, а также импульсы псмех А с длительностями, большими задержки /it в линиях 2 и 6 . Положительные импульсы на диаграмме 27 сформированы передшпия фронтами, а отрицатепьйые импульсы этой последовательности - задними 4 онтами импульсов незадержаннотю и зад хжанно го процес;сов и имеют дшггельносгги и Т. (На диаграммах 24, 25, 27, буквами п и э обозначены 4ронты импульсов, соответствующие передним и задшЕсм фронтам входной последовательности на дааграмме 24). Длительности положительных и отрицательных импульсов на диаграммах 27 и 30, следовательно, постоянны дпся всех информашгонных импульсов, превышаюпшх и равных по дгштельности наиболее коротким инфор- . мациониым импульсам (фаг. 2, импул - . сы Б/ ), Последовательноть импульсов на диаграмме ЗО разделяется во втором амшштудаом различителе 8 на импульсы пойожительной и orcfsaHeereabBoS полярностей по нупевому уровню. Данные последовательвоств проходяг обработку в двух параллельных ветвях, состоящих из линий 9 и 13 задероккв блоков Ю-12 для положительных, я вз . линий 14 и 18 задержки блоков 15-17 дня отрицательных импульсов на диаграмме ЗО. Целью обработкиЯвляется помехоустойчивое формирование кмпуш сов, соответствующих моментам нораста-. ния и спада фронтов инфорлационных импульсов на диаграмме 24. Для этого попояаггельные импульсы (диаграмма 3i) исходной последовательЕюстя (диаграмма ЗО) задерживаются третьей линией 9 задержки на величину их длительности дС, вычитаются в перBCJM блоке Ю вычитания из незадержанной последовательности на диаграмме 31 Резутиьтатом вычитания является импульс ная последовательность (диаграмма 33, фйГ. 2) с пер1епадами напряжений от Положительных до отрицательных значений импульсов. Сформированные перепадах напряжений с точностью до постоянного временного сдвига 2 дС соответствуют моментам нараста1шя передних фронтов импульсной последовательности на дааграмме 24. Дифференцирование напряжения на диаграмме 33 первым блоком 11 Д11фференцирования дает удвоенный по акшпитуде выброс напряжения. Первый пороговый блок 12 пропускает на свой выход результаты дифференцирования, которые превышают (по абсолютному значению) порог ограничения (4ffrr. 2, да аграмма34 В результате операции ограничения по амплитуде осуществляется окончательная резекция импульсов помех. Для формировакий импульсов, соответствующих, с точнсстью до некоторой постоянной задерлаш, моментам импульсов на дааграм1у|е 24, отртасательные импульсы поступают на пятую линию 14 задержки производящую их задержку на время uZ Задержанные импульсы вычитаются из незадержанных во втором блоке 15 вьгчи тазшя. Результатом вычитания является импульсная последовательность на диаrpaivCvEe 39 (фиг. 2). Сформ1фованные переетады напряжений задержаны на время i относительно 3ajDESHx фронтов импульсной последовательности на диаграм ме 24. Дифференцирование этих перепад во втором блоке 16 дифференцирования Е последующая амплитудная селекция им пульсов во втором пopoгoвo i блоке 17 позкшяют осуществить выдкпение импул сов, задеЕйсанных на время Aft относительно моменггов спада информационных импульсов. Для формирования восстановленных информшфонных импутшссяв, отфильтрован ных от импульсов помех и шумов, повторяющих по даиятельностк нсхощхую импульсную последовательность, импульсы передних 4 онтов задерживаются чет вертой линией 13 задержки на время и запускают триггер 2О. Задержанные в шестой линии 18 задержки на время 2д импульсы задних фронтов информационных импульсов поступают на первый вкод элемента ИЛИ 19 и далее на вход тртггера 20 для сброса его в нуль. На выходе триггера 2О формируется восстановленная импульсная последовательность, повторяющая по длительности импульсов исходную импульсную последовательность, но задержанная относительно нее на время . В процессе приема и обработки сигнала могут оказаться не выделенными по каким-либо причинам некоторые икшульсы на диаграмме 41, определяющие моменты формирования (фронтов информашкшных импульсов. Это приводит к отсутствию соответствующих импульсов сброса триггера 2О в нуль и, как следствие, к потере двух информационных импульсов после отсутствукяцего импульса на диаграмме 43. Чтобы избежать таких потерь Ш1фо1в«1ационных импульсов, в импульсную последовательность сброса Tpirrepa 20 в нуль заме ииваются с помощью элемента ИЛИ 19 импульсы, опер сающие момент очереаного запуска тряшгера 20 на ър&ля лТ. Сброс тхяпт ра 20 внуль при этом осуществляется не положительным импульсом, кото|л 1й отсутствует, а OTp9ma« тельным импульсом этой последовательности, следующим за невыделенным импульсом в этой последовательности ((шг, 2, диаграмма 45). При таком формировашш восстановленного импульса теряется только истшшая длительность этого информационвохнэ импульса. Поскольку скважность информационных икьпульсов, кшс правшю, больше ЕЛИ равна двум, отращатепьные импульсы, осуществляя повторный сброс триггера 2О в нуль, воадейстния на работу устройства в обы:чном режиме не оказывают. Импульсы на диагромме 36 одновременно с запуском триггера 2О запускают блок 21 формирования импульсов стандартной длительности, который формирует импульсы с дшггелыюстями, соответствукшшмЕ апреорно ожидаемой длительности принимаемых икотульсов. В третьем блоке 22 вычитания определяются абсолютные pasHocm между длительностями восстановлвЕшых устройств ьом импульсов на дааграмме 45 и сфсхркмированными блоком 21 фор шрования импульсов стандартной длительности импульсами на диаграмме 44. Зйачеэния полученных разностей поступают на второй выход устройства и несут информацию о достоверности првпям&емых. сообтеаяй. При приеме досто информацви с априорно постоян- 1 вымв ишггепьностямн импульсов на вь ходе третьего блока 22 вычитания импульсы отсутствуют или имеют постоян- иую и НЕЯзменную дпитепьиость. При напЕчни флуктуации длительностей при1Шмаемой импульсной смесн количество и дпитепьиость имлутшсов на диаграмме 46 возрастают пропорционально степеяи искажения инфор шции, что свидетельств вует о снижении достоверности прини- маемой информации. В процессе дальней шей о6{ абот8и данные о достоверности П1ЯШЯТОЙ информации быть исполь зованы для повышения ТОЧНОСТЕ восстановления результатов обработки (например, точности определения момента прихода импульсов во временных ) И для других целей анализа. Формула изобретения Устройство для выделения сигналов, содеркащее последовательно соедииеииые лшшю задержки, инвертер, сумматор амппЕггудныи различэтель, вторую линию и второй сумматор, второй вход сумматора сое|вшвн со входсял линии задержки, второй выход амплитупиого различителя подключен ко второму входу сумматора, первый 6nioK Д11фф еяцирс аиия, выход которого соедшея со входом первого порогового блока, и блок формирования импульсов стандартной шгательности, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целыо повышения помехоустойЧЕвосга, в пего введены последовательно соедвнениыр второй амплвгудный различит ель, третья линия задер31&кя, блок вычитания, выход которого соединен со входсж первого блока дафференцироваиия, а теиоке четвертая, пятая и шестая линии задвижки, тригг, 9Л«лент ИЛИ, втсфой и третий блоки вычитания, втйрой блок дифференцирования и vfopou jacfparaau блок, причем вы. ход первого порсихявого блока через четъергую линию задержки сое|шнея с neiv вым BXQitoM и входам блока форлирсюания импульсов стандаргвой длительности, выход которого подключен ко втсдхзму входу тр&гьего блока вычитания, а первый вход юугорсиго соединен с выходом, триггера, второй вход которсь го элемент ИЛИ соедвиев с выходом пе{юого иорснчэвого блока, первый выход второго шооштудщях) разпичкгепя соепвиев со вторым входом первого бяскка вычитания, второй выход второго вмшштудиого различягепн кеяосредственио и через пятую линию звпвржкя соедииея со входами вторсяч) блока вычитания, выход которого через поспеповательпо со€у Ииениые второй блок двоффереишфовшшя, втсфой псфогсюый блок и шестую линию соедииен с первым вхощум ( ИЛИ, вход вторсоро амплитудного разпичяггеля подключен к выходу второго сумматора. Источники ИБСформации, принятые во внимание щш экспе|т1зе 1.Авторское/звидстейьство Mi 418984, кл. Н 04 В 1/1О, 13.О3.72. 2.AerrqpcEoe свадегепьство СССР № 658784, Kji. Н ОЗ К 19/ОО, 08.06.77.

/4

9

4f

«г X

4

W 4ff

Фм.1