Многоканальный различитель максимального сигнала

 

Изобретение относится к радиотехнике и автоматике и может использоваться для приоритетной обработки сигналов и управления различными устройствами в канале, где уровень сигнала максимален. Целью изобретения является повышение быстродействия различителя при изменении мощности собственных шумов каналов. Различитель автоматически анализирует сигналы, поступающие на входы всех N каналов независимо от полярности. Выделение максимального сигнала осуществляется за счет перераспределения потенциалов на электродах вентильных элементов каналов. Различитель выделяет максимальный по амплитуде сигнал, исключая срабатывание двух и более каналов, за счет регистрации тока в цепи сработавшего канала, гальванической развязки между каналами и логической обработки сигналов. Порог срабатывания каналов автоматически изменяется в соответствии с интенсивностью собственных шумов каналов. Минимальное время установления заданного значения вероятности выделения сигнала с максимальной амплитудой при изменении мощности собственных шумов каналов осуществляется за счет двухступенчатой регулировки порога. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4 2593 18/24-21 (22) 10. 06.87 (46) 07.05.89. Бюл. К - 17 (72) А.И. Киров, В.И. Хлабыстин и Б.А. Куликов (53) 621.374.33 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1215172, кл. Н 03 К 17/62, 16.07.84.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1345333, кл. Н 03 К 17/62, 1986. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РАЗЛИЧИТЕЛЬ МАК СИМАЛЬНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиотехнике и автоматике и может использо ваться для приоритетной обработки сиг„ налов и управления различными устройст вами в канале,где уровень сигнала максимален. Целью изобретения является повьппение быстродействия различителя при изменении мощности собствен1ных шумов каналов. Различитель автоматическии анализирует сигналы, Изо бр ет ение относится к радиотехнике и автоматике и может исполь зоваться для приоритетной обработки сигналов и управления различными устройствами в канале, где уровень сигнала максимален, например в системах массового обслуживания, в устройствах разведки поляризации и настройки на оптимальную поляризацию и др.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства при измене нии мощности собственных шумов канапов.

„„80„„1478135 .. A1

yg 4 G 01 R 19/04, H 03 К 17/62 поступающие на входы всех N каналов, независимо от полярности. Выделение максимального сигнала осуществляется эа счет перераспределения потенциалов. на электродах вентильных элементов каналов. Различитель выделяет максимальный по амплитуде сигнал, исключая срабатывание двух и более каналов, эа счет регистрации тока в цепи .сработавшего канала, гальвани- ческой развязки между каналами и логической обработки сигналов. Порог срабатывания каналов автоматически изменяется в соответствии с интенсивностью собственных шумов каналов.Минимальное время установления заданного значения вероятности выделения сигнала с максимальной амплитудой при изменении мощности собственных шумов каналов осуществляется за счет двухступенчатой регулировки порога.

1 ил.

Ха чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Многоканальный раэличитель максимального сигнала содержит N каналов 1.1-1.N, каждый из которых содержит инвертирующий 2 и неинверти,рующий 3 усилители, пер вый 4 и второй 5 блоки оптоэлектронной развязки, первый 6 и второй 7 усилители, первый 8 и второй 9 вентильные элементы, первое 10 и второе 11 пороговые устройства, первую 12 и вторую 13 диф-, ференцирующие цепи, третий 14 и четвертый 15 элементы И, первый 16 и

147813

3 второй 17 цифроаналоговые преобразователи, первый 18 и второй 19 реверсивные счетчики, пятый 20 и шестой

21 элементы И, трет ье 22 и ч ет вертое 23 пороговые устройства, первый 5

24 и второй 25 умножители, третью

26 и четвертую 27 дифференцирующие цепи, седьмой 28 и восьмой 29 элементы И, третий 30 и. четвертый 31 реверсивные счетчики, третий 32 и четвертый 33 цифроаналоговые преобразователи, первый 34 и второй 35 делители частоты, девятый 36 и десятый 37 элементы И, первый 38 и второй 39 элементы И. Кроме того, многоканальный различитель максимального сигнала содержит общие на Б каналов нагрузку 40 и г енерат ор 4 1 тактовых импульсов. При этом в каждом канале 1. 1 — 1.N входы инвертирующего 2 и неинвертирующего 3 усилителей подключены к входной шине 42. 1-42.N

1 а их выходы соединены соответственно (с входами первого 4 и второго 5 блоков оптоэлектронной развязки, первые выходы которых подключены соответ ственно к входам пер вог о 8 и второго

9 вентильных элементов, выходы которых соединены с первым входом общей нагрузки 40, второй вход которой подключен к общей шине, а вторые и третьи выходы первого 4 и второго 5 блоков оптоэлектронной развязки подключены соответственно к первым и вторым входам первого и второго уси- 35 лителей Ь и 7, первые входы первого

38 и второго 39 элементов И всех

1.1-1.N каналов соединены с выходом общей нагрузки 40. Выходы первого 6 и второго 7 усилителей каждого кана- 4О ла подключены соответственно к первым входам первого 10 и второго 11 пороговых устройств, выходы которых подключены соответственно к входам первой 12 и второй 13 дифференцирую- 45 щих цепей, причем выходы последних подключены соответственно к первым входам третьего 14 и четвертого 15 элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (сумми- 50 рующим) входам первого 18 и второго

19 реверсивных счетчиков и к первым инверсным входам пятого 20. и шесто,го 21 элементов И. Выходы первого 18 и второго 19 реверсивных счетчиков 55 связаны соответственно с входами первого 16 и второго 17 цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторыми

5 4 входами первого 10 и второго 11 пороговых устройств. Выход генератора

41 тактовых импульсов подключен к вторым входам третьего 14, четвертого 15, пятого 20 и шестого 21 элементов И, причем выходы первого 38 и второго 39 элементов И N каналов являются выходами устройства. Первые входы третьего и четвертого пороговых устройств 22 и 23 связаны соответственно с выходами первого 10 и второго 11 пороговых устройств. Выход третьего порогового устройства соединен с входом третьей дифференцирующей цепи 26, с вторым входом второго элемента И 39 и с соответствующими

N-2 входами первого 38 и второго 39 элементов И остальных N-1 каналов,а выход четвертого порогового устройства 23 соединен с входом четвертой дифференцирующей цепи 27, с вторым входом первого элемента И 38 и с соответствующими М-2 входами первого

38 и второго 39 элементов И остальных N-1 каналов. Выходы третьей и четвертой дифференцирующнх цепей

26 и 27 подключены соответственно к первым входам седьмого 28 и восьмого

29 элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующнм) входам третьего 30 и четвертого 31 реверсивных счетчиков и к первым инверсным входам девятого

36 и десятого 37 элементов И, выходы которых связаны соответственно с входами первого 34 и второго 35 делителей частоты. Выходы первого 34 и второго 35 делителей частоты подключены соответственно к вторым (вычитающим) входам третьего 30 и четвертого 31 реверсивных счетчиков, выходы которых связаны соответственно с входами третьего 32 и четвертого 33 цифроаналоговых преобразователей, выходы первого 16 и второго 17 цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первыми входами первого 24 и второго 25 умножителей, выходы которых связаны соответственно с вторыми входами третьего 22 и четвертого

23 пороговых устройств, вторые входы первого 24 и второго 25 умножителей подключены соответственно к выходам третьего 32 и четвертого 33 цифроаналоговых преобразователей. Выходы пятого 20 и шестого 21 элементов И соединены соответственно с вторыми (вычитающими) входами первого и второго реверсивных счетчиков, вторые вхо1

14 78

5 ды седьмого 28, восьмого 29, девятого 36 и десятого 37 элементов И подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

Многоканальный различитель работает следующим образом.

Многоканальный различитепь максимального сигнала автоматически анализирует сигналы, по" тупающие на 10 входы всех 1.1-1.N каналов, независимо от полярности. В каждом из каналов инвертирующий усилитель 2 преобразует сигналы отрицательной полярности в сигналы положительной поляр15 ности. При этом прохождение сигнала и логика работы схемных элементов, подключенных к выходу инвертирующего усилителя 2, полностью аналогичны прохождению сигнала и логике работы схемных элементов, подключенных к выходу неинвертирующего усилителя 3, при положительной полярности. Поскольку все каналы 1. 1-1.N аналогичны, рассмотрим работу одного из каналов 1.1-1.И при поступлении на нход сигналов отрицательной полярности.

В исходном состоянии при отсутствии входных сигналов интенсивность собственногб шума в каждом канале из-за их неидентичности будет различной. Шумовое напряжение через пороговое устройство 10, порог которого в начальный момент ранен нулю, и дифференцирующую цепь 12 поступает на первый вход элемента И 14, на

35 второй вход которого поступают импульсыы с выхода r енера т ора 41 такт оных импульсов, а также через пороговое устройство 22, порог которого в 40 начальный момент равен нулю, и дифференцирующую цепь 26 поступает на первый вход элемента И 28, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора 41 тактовых импульсов. Fîðìàëèçîâàííûå по амплитуде и длительности импульсы с выхода элемента И 14 поступают на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика

18 и на первый инверсный вход элемента И. 20, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 41 тактовых импульсов. Импульсы с выхода элемента И 20 поступают на второй (нычитающий) вход реверсивного счетчика 18. Нормализованные по ам- 55 плитуде и длительности импульсы с выхода элемента И 28 поступают на, первый (суммирующий) вход реверсив135 6 ного счетчика 30 и на первый инверсный вход элемента И 36, на второй нход которого поступают импульсы от генератора 41 тактовых импульсон.

Импульсы с выхода элемента И 36 через делитель 34 частоты, коэффициент. деления которого равен m поступают на второй (нычитающий) вход реверсивного счетчика 30. Реверсивные счетчики 18 и 30 являются идеальными интеграторами разности частот следования импульсов на их входах.

Частота повторения импульсов, поступающих на нторой (вычитающий) вход счетчика 18, определяется частотой и значением порor онoro напряжения на втором входе порогового устройства .10. Пороговое значение напряжения U„изменяется при изменении интенсивности собственного шума н канале. Частота повторения импульсов, поступающих на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика

18, определяется значением порогового напряжения на втором входе порогового устройства 10 и частот квантования. За счет применения элемента И 20 с инверсным первым входом импульсы с его выхода на второй (вы-. читающий) вход реверсивного счетчика 18 поступают при отсутствии превышений шумом порогового напряжения

U„,, и наоборот, на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика

18 импульсы с выхода элемента И 14 поступают при превышении шумом порогового напряжения. Динамическое равновесие н схеме наступит при равенст.ве частот повторения импульсов, поступающих на первый и второй входы реверсивного счетчика 18. При этом пороговое напряжение U „, на входе цифроаналогового преобразователя 16 обеспечивает высокое быстродействие схемы. Так как в цепи сигнала,поступающего на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 18, по сравнению с прототипом отсутствует делитель частоты, то время установления динамического равновесия частот повторения, поступающих на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 18, минимально.

Вероятность ложного срабатывания порогового устройства 10 при этом равна 0,5, а скорость регулировки поро-i га ма кс и мал ь на .

1478135

Для обеспечения заданной вероятности выделения сигнала с максимальной. амплитудой при требуемой вероятности ложного срабатывания P вводит5 ся дополнительное пороговое устройство 22 с регулируемым напряжением

U „= К„Б„,; Данное напряжение U, формируется с помощью умножителя 24.

Значение К „вырабатывается цепью регулирования, состоящей из порогового устройства 22, умножителя 24, цифроаналогового преобразователя 32, дифференцирующей цепи 26, элементов И 28 и 36, делителя 34 частоты, реверсивного счетчика 30.

Коэффициент деления m в делителе

34 частоты выбирается из условий m = (1 — Р ) /Р,, причем m может бьтгь большим при малых Р . Так как значение коэффициента К вырабатывается автоматически, данный многоканальный различитель может работать при любом неизвестном законе распределения шума в каналах. 25

При наличии входных сигналов в каждом из каналов 1.1-1,N инвертируюпий усилитель 2 преобразует сиго налы отрицательной полярности в сигналы положительной полярности.При этом оказывается открытым только тот вентильный элемент, сигнал на аноде которого максимален. Остальные вентильные элементы 8 за счет перераспределения потенциалов за- 35 перты, Через открытый вентильный элемент 8 протекает ток, который регистрируется оптоэлектронным блоком 4.

При этом на выходе усилителя 6 воз- никает напряжение, пропорциональное 40 величине т ока в да ином ка нале. Если напряжение на выходе усилителя 6 превышает порог овые напряжения U „„и то на выходе порогового устройства 22 возникает напряжение в диа-. пазоне логической единицы элемента И 39. При протекании тока через открытый вентильный элемент 8 создается падение напряжения на резистивной нагрузке 40. Величина резистивной нагрузки 40 выбрана таким образом, что при протека.нни через нее тока, независимо от уровня максимального сигнала, создается падение напряжения, значение котороГо .лежит в диапазоне логической единицы элементов И 38 и 39.

Сигнал с выхода порогового устройства 22 поступает на второй вход элемента И 39 своего канала, а также на соответствующие входы элементов И 38 и 39 остальных N-1 каналов.

На первый вход элементов И 38 и 39 каждого канала поступает напряжение с резистивной нагрузки 40. При этом логическая единица будет присутствовать только на выходе элемента И 38 о канала, на входе которого присутствует максимальный сигнал, так как на инверсные входы элемента И 38 поступает напряжение логического нуля выходов п op or овых ус тр ойс т в 22 и 23 остальных N-1каналов и с выхода порогового устройства 23 своего канала, а на его прямом входе присутствует напряжение в диапазоне логической единицы с выхода резистивной нагруз-! ки 40.

Напряжение логической единицы с выхода элемента И 38 является выходным сиг нал ом.

В случае, если сработают вентильные элементы 8 и 9 двух и более каналов, то согласно выбранной логике работы элементов И 38 и 39 N каналов сигналы на входах всех каналов будут отсутствовать. Этим обеспечивается выделение сигналов, амплитуда которых с тр ог о максимал ь на.

Дифференцирующие цепи 12, 13, 26 и 27 N каналов служат для исключения влияния выделяемого сигнала на величину пороговых напряжений устройств 10 11 22 и 23.

Формула из обрет ения

Мног ока наль ный различит ель максимального сигнала, выполненный на

N каналах, каждый из которых содержит инвертирующий и неинвертирующий усилители, первый и второй блоки оптоэлектронной развязки, первый и второй вентильные элементы, первый и второй уоилители, первый, второй, тр етий, четв ер тый, пятый и шест ой элементы И, первое и второе пороговые устройства, первую и вторую дифференцирующие цепи, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый и второй реверсивные счетчики, общие на N каналов генератор тактовых импульсов и нагрузку, причем в каждом .канале входы инвертирующего и неинвертирующего усилителей подключены к входной пвне, а их выходы. соединены соответственно с входами . первого и второго блоков оптоэлек14 78135

l0 тронной развязки, первые выходы которыхх подключ ены с оотв етс тв енно к входам первого и второго вентильных элементов, выходы которых соединены с первым входом общей нагрузки,второй вход которой подключен к общей шине, а выход — к первым входам первого и второго элементов И каждого канала, вторые и третьи выходы блоков оптоэлектронной развязки подключены соответственно к первым и вторым входам первого и второго усилителей, выходы которых подключены соответственно к первым входам перво-15 го и второго пороговых устройств, выходы первого и второго пороговых устройств подключены соответственно к входам первой и второй дифференцирующих цепей, выходы которых подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого элементов И,выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам первого и второго реверсивных счет1 чиков и первым инверсным входам пятого и шестого элементов И, выходы первого и второго реверсивных счетчиков связаны соответственно с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго пороговых устройств, генератор тактовых им:пульсов, выход которого подключен к вторым входам третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И N кана лов, причем выходы первого и второго элементов И N каналов являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

40 быстродействия устройства при изменении мощности собственных шумов каналов, в каждый из N каналов введены третье и четвертое пороговые устройства, третий и четвертый цифроанало" говые преобразователи, третья и четвертая дифференцирующие цепи, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, первый и второй делители частоты, третий и четвертый реверсив-50 ные счетчики, первый и второй умножители, причем первые входы третьего и четвертого пороговых устройств связаны соответственно с выходами первого и второго пороговых устройств, выход тр ет ь er о п ор or овог о ус тройст ва соединен с входом третьей дифференцирующей цепи, с вторым входом второго элемента И и соответствующими

N — — 2 входами первого и второго элеN ментов И остальных N-1 каналов, а выход четвертого порогового устройства соединен с входом четвертой дифференцирующей цепи, с вторым входом первого элемента И и с соответствующими N-2 входами первого и второго элементов И остальных N-1 каналов,выходы третьей и четвертой дифференцирующих цепей подключены соответственно к .первым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым (суммирующим) входам третьего и четвертого реверсивных счетчиков и к первым инверсным входам девятого и десятогб элементов И, выходы которых связаны соответственно с входами первого и второго делителей частоты, выходы первого и второго делителей частоты подключены соответственно к вторым (вычитающим) входам третьего и четвертого реверсивных счетчиков, выходы которых связаны соответственно с входами третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей, вы- . ходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первыми входами первого и второго умножителей, выходы которых связаны соответственно с вторыми входами третьего и четвертого пороговых устройств, вторые входы первого и второго умножителей подключены соответственно к выходам третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей, выходы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторыми (вычитающнми) входами первого и второго реверсивных счетчиков, вторые входы седьмого, восьмого,девятого и десятого элементов И подключены к выходу г енерат ора такт овых импульсов.

14 78135

Ццi

Составитель А. Рафиков

Редактор С. Пекарь ТехредЛ.Олийнык . Корректор С. Черни

Заказ 2358/44 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101