Устройство для обработки импульсных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной полярности, первьв блок вычитания, ограничитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компара- . тор, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом ограничителя сигналов и с управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычитания, а также блок анализа знака и второй фильтр нижних частот, отличающееся тем,- что, с целью повышения точности обработки, в него введены инвертор, ключ, а также последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым коэффициентом передачи , сумматор, первьш управляемый ограничитель и второй управляемый ограничитель, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора, а выхрд подключен к входу блока анализа знака входу второго фильтра нижних частот, выход .которого подключен к второму входу € сумматора и входу ключа, выход . которого соединен с общей шиной (Л источника питания, управляющий вход ключа соединен с выходом блока анализа знака и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход первого фильтра нижних частот подключен к входу инвертора и второму входу BTopqro блока вычитания, выход кото4 рого подключен к сигнальному входу to второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а выход ограничителя подключен к управляющему входу первого управляемого ограничителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 ® ill) всю Н 04 1. 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н двтогском свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3643605/24-09 (22) 14.09.83 (46) 28.02.85. Бюл. Р 8 (72) А.Ю.Левашев (53) 621.394.62(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 809636, кл. Н 04 Ь 25/08, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 978381, кл. Н 04 1. 25/08, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее посс ледовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной полярности, первый блок вычитания, ограничитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компаратор, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом ограничителя сигналов и с управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычитания, а также блок анализа знака и второй фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности обработки, в него введены инвертор, ключ, а также последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор, первый управляемый ограничитель и второй управляемый ограничитель, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора9 а выход подключен к входу блока анализа знака и к входу второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входу сумматора и входу ключа, выход ,которого соединен с общей шиной источника питания, управляющий вход ключа соединен с выходом блока ана- лиза знака и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход первого фильтра нижних частот подключен к входу инвертора и второму входу второго блока вычитания, выход которого подключен к сигнальному входу второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а выход ограничителя подключен к управляющему входу первого управляемого ограничителя.

1142900

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в устройствах для обнаружения импульсных сигналов с неизвестной начальной фазой и длительностью на фоне смеси узкополосной помехи и шума.

Известно устройство для обработки импульсных сигналов,.содержащее последовательно соединенные фильтр и детектор, а также блок сравненйя, два идентичных канала, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных вычитателя ограничителя и интегратора при этом выход детектора соединен с первым входом вычитателя первого канала, выходы ограничителей подключены к соответствующим входам блока сравнения, а выходы интеграторов соединены с вторыми входами вычитателей соответствующего канала 513 °

Известное устройство обладает недостаточными разрешающей способностью по времени и помехозащищенностью по отношению к воздействию узкополосных помех. Использование адаптивных устройств выработки порога обнаружения, основанных на стабилизации средней частоты шумовых выбросов над пороговым уровнем, при наличии узкополосной помехи приводит З к возрастанию величины порогового напряжения. В результате уменьшается отношение разности напряжений импульсного сигнала и порога к величине напряжения порога, вследствие чего сигнальные импульсы восприни35 маются устройством как выбросы шума и подавляются.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

40 устройство для обработки импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной поляр45 ности, первый блок вычитания, ограничитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компаратор, второй вход и выход которого соединены со50 ответственно с выходом. ограничителя сигналов и управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом-передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычита2 ния, а также блок анализа знака и второй фильтр нижних частот Р27.

Недостаток данного устройства заключается в низкой точности обработки вследствие того, что кратковременный уход анализируемого сигнала ниже порога обнаружения при малой величине отношения разности сигнала и порога к величине порога воспринимается как результат воздействия шума и подавляется.

Цель изобретения — повышение точности обработки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для обработки импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной полярности, первый блок вычитания, ограничитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компаратор, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом ограничителя сигналов и с управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычитания, а также блок анализа знака и второй фильтр нижних частот, введены инвертор, ключ, а также последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор, первый управляемый ограничитель и второй управляемый ограничитель, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора, а выход подключен к входу блока анализа знака и к входу второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входу сумматора и входу ключа, выход которого соединен с общей шиной источника питания, управляющий вход ключа соединен с выходом блока анализа знака и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход первого фильтра нижних частот подключен к входу инвертора и второму входу второго блока вычитания, выход которого подключен к сигнальному входу второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а выход

1142900 ограничителя подключен к управляющему входу первого управляемого ограничителя.

На чертеже изображена функциональная электрическая схема устройства.

Устройство для обработки импульсных сигналов содержит последовательно соединенные входной фильтр 1, детектор 2 и фильтр 3 верхних частот, первый блок вычитания 4, пиковый детектор 5 сигналов отрицательной полярности, ограничитель сигналов 6, первый усилитель 7 с регулируемым коэффициентом передачи, компаратор 8, второй блок вычитания 9, первый управляемый ограничитель 10, первый фильтр 11 нижних частот, аттенюатор

12, инвертор 13, второй управляемый ограничитель 14, второй усилитель 15 с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 16, блок анализа знака 17, второй. фильтр 18 нижних частот и ключ 19.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода детектора 2 поступает на вход фильтра 3 верхних частот, представляющего собой дифференцирующую RC-цепь первого порядка, постоянная времени которой

30 удовлетворяет условию и Макс (((, (а с

Ь у п макс — максимальная ожидаемая длительность импульсного сигнала; — ожидаемый период изменения интенсивности узкополосной составляющей входного сигнала.

На выходе фильтра 3 верхних частот отсутствует мешающая выработке порогового напряжения медленно меняюща яся постоянная составляющая, обу-. словленная узкополосноч помехой на 45

t входе устройства. Однако отсутствует и полезная составляющая,.обусловленная конечной скважностью входных импульсов, причем величина ее растет с уменьшением скважности. Для ее восстановления сигнал с выхода фильт. ра 3 верхних частот подается на пиковый детектор 5 сигнала отрицательной полярности, постоянная времени которого „в выбирается из соотношения

Образующийся Hà его выходе мед- 1 ленно меняющийся сигнал добавляется к сигналу с выхода фильтра 3 верхних частот посредством первого блока вычитания 4. Для обеспечения однополярности, необходимой для выработки порога обнаружения, сигнал с выхода первого блока 4 вычитания ограничивается снизу на нулевом уровне в ограничителе сигналов 6. Сигнал с его выхода является исходным как для выработки порога обнаружения, так и для анализа на наличие импульсных сигналов.

При отсутствии импульсных сигналов интенсивность сигнала с выхода ограничителя сигналов 6 определяется уровнем высокочастотной составляющей флуктуационного шума на выходе входного фильтра 1. Для выработки порогового напряжения сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 подвергают усилению в первом усилителе 7 с регулируемым коэффициентом передачи и последующему усреднению первым фильтром 11 нижних частот, который представляет собой интегрирующую RC-цепь первого порядка с постоянной времени, выбираемой из условия

rl маКС ((e ((L

K ш g где à — ожидаемый период замирания флуктуационного шума.

Сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 может содержать и импульсные сигналы, которые, будучи усилены, приведут к ненужному росту порогового напряжения на выходе первого фильтра нижних частот. Для предотвращения этого сигналы с выходов ограничителя сигналов 6 и первого фильтра 11 нижних частот сравнивают между собой в компараторе 8 и если сигнал на выходе ограничителя сигналов 6 больше, то компаратор 8 снижает коэффициент усиления первого усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи до единицы. Ввиду конечности времени срабатывания компаратора 8 и первого усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи, при малой скважности сигнальных импульсов возможен ненужный подъем порогового напряжения. Для предотвращения этого между выходом первого фильтра 11 нижних частот и входом компаратора

8 введен аттенюатор 12 с коэффициентом передачи, равным 0,75.

1142900

Для повьш ения помехозащищенности

Ф разность сигналов с выходов ограничителя сигналов 6 и первого фильтра

11 нижних частот на выходе второго блока вычитания 9 интегрируют с 5 помощью насьпцаемого интегратора, состоящего иэ сумматора 16 и второго фильтра 18 нижних частот, при этом величину сигнала с выхрда сумматора .

16 ограничивают сверху значением 10 сигнала на выходе ограничителя сигналов 6 с помощью первого управляемого ограничителя 10, а снизу— значением сигнала на выходе первого, фильтра 11 нижних частот с помощью 15 инвертора 13 и второго управляемого ограничителя 14. По достижении указанных порогов ограничения интегратор прекращает дальнейшее накопление напряжения того или иного знака и на его выходе повторяется сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 или отрицательное напряжение с выхода

:первого фильтра 11 нижних частот вплоть до момента смены знака сигнала 5 на выходе второго блока вычитания 9.

Такое техническое решение применено из-за отсутствия априорной информации о моменте прихода и длительности импульсного сигнала. При изменении З0 знака процесса на выходе второго блока вычитания 9 с отрицательного на положительный интегрирование начинается при отрицательном значении памяти. Постоянную времени второго фильтра 18 нижних частот нижних

35 частот, представляющего собой интегрирующую RC-цепь первого порядка, выбирают равной 0,4/й1, где 2 6 f полоса пропускания входного фильтра 1. При .этом большинство шумовых выбросов (с малой энергией) не вызывает изменения знака сигнала на выходе сумматора 16., а при. появлении полезного сигнала (с большой энергией) длительность переходного процесса невелика.

Решение о наличии сигнала принимается в результате анализа знака сигнала на выходе второго управляемого ограничителя 14 с помощью блока анализа

50 знака 17.

Недостатком такой обработки является малая разрешающая способность устройства по времени, так как кратковременное пребывание сигнала на

55 выходе ограничителя сигналов 6 ниже

6 порога первого фильтра нижних частот воспринимается устройством как результат действия шума и подавляется (знак сигнала на выходе сумматора 16 не меняется в промежутке между импульсами). Для повышения точности обработки указанную обработку необходимо производить в одну сторону: при изменении знака сигнала на выходе второго блока вычитания 9 с минуса на плюс интегрирование произ— водится согласно указанному выше, а при обратном изменении знака память интегратора необходимо сбрасывать до отрицательного значения,.если обнаружение произошло, для чего введены второй усилитель 15. с регулируемым коэффициентом передачи и ключ 19. При отсутствии сигнала с выхода блока анализа знака 17 ключ 19 заперт, а коэффициент передачи второго усилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи равен единице, в результате чего эти блоки не влияют на обработку сигнала. При обнаружении сигнала коэффициент передачи второго усилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи возрастает до большой величины (20-40), а ключ 19 отпирается и заземляет выход второго фильтра 18 нижних частот, в результате его инерционность и коэффициент передачи близки к нулю. При значительном коэффициенте усиления второго усилителя 15 с регулируемым коэффиб циентом передачи сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 проходит на вход блока анализа знака 17 без искажений. Такое состояние продолжается до изменения знака сигнала на выходе второго блока вычитания 9 на отрицательный, после чего срабатывает блок анализа знака 17 и коэффициент передачи второго усилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи падает до единицы, а ключ 19 запирается, восстанавливая инерционность интегратора.

Предложенное устройство для обработки импульсных сигналов позволяет повысить точность обработки за счет отключения и сброса памяти насыщаемого интегратора с малой постоянной времени накопления сигнала после обнаружения импульсного сигнала.

1142900

Редактор N. Дылын

Заказ 752/45

Тираж 659

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Андрушко

Техред Л.Коцюбняк Корректор M. Максимишинец