Устройство для линейной стационарной обработки сигналов

 

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности обработки сигналов. Устройство содержит линию задержки 1, блок взвешивания 2, сумматор 3 и блок преобразования (БП) 4 тока в напряжение, состоящий из каналов 5, каждый из которых содержит преобразователи 6 и 7 тока в напряжение, дифференциальный усилитель 8 и интегратор 9. Цель достигается введением БП 4, каналы 5 которого образуют набор трансверсальных фильтров, имеющих связь выходного и входного сигналов. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„! 532998

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4326859/24 — 09 (22) 11.11.87 (46) 30. 12.89. Бюл, Р 48 (71) Рудненскнй индустриальный институт (72) З.Д.Лернер (53) 621.372.544(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1325673, кл. Н 03 I(5/01, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ СТАЦИОНАРН0А ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радио(51)4 Н 03 Н 15/00 H 03 К 5/01

2 .электронике. Цель изобретения — повышение точности обработки сигналов.

Устройство содержит линию задержки 1, блок взвешивания 2, сумматор 3 и блок преобразования (БП) 4 тока в напряжение, состоящий из каналов 5, каждый из которых содержит преобразователи

6 и 7 тока в напряжение, дифференциальный усилитель 8 и интегратор 9.

Цель достигается введением БП 4,каналы 5 которого образуют набор трансверсальных фильтров, имеющих связь выходного и входного сигналов. 5 ил.

1532998

Изобретение относится к радиоэлектронике, предназначено для линейной стационарной обработки сигналов, в общем случае, многоканальной и может

У

5 быть использовано для формирования канальных сигналов на передающей стороне, разделения канальных сигналов

j a приемной стороне системы передачи информации с частотным уплотнением каналов, для осуществления оптимальНой фильтрации, преобразования Гильрерта и других линейных операций.

Цель изобретения — повышение точности обработки сигналов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для линейной стацио нарной обработки сигналов; на фиг.21 конструктивная схема устройства; на иг.3а — импульсная характеристика

<дного из фильтров устройства; на иг,36 — головка воспроизведения, на фиг,4 — головка записи, криволинейная воспроизводящая головка одного из фильтров и общая головка стирания,на 25 фиг.5 — вольт-кулонова характеристика конденсатора с сегнетоэлектриком.

Устройство для линейной стационарной обработки сигналов содержит линию 1 задержки, блок 2 взвешивания

30 с,умматор З.и блок 4 преобразования тоХа в напряжение, Блок 4 содержит каналы 5, каждый из которых включает преобразователи

6 и 7 тока в напряжение, дифференцис нный усилитель 8 и интегратор 9.

Пример реализации линии заДержки, блока взвешивания и сумматора, изображенных на фиг. 1, в виде блоков 1,2 и 3, представлен на фиг.2, Механическая часть устройства (, фиг.2) содержит электродвигатель 10, на валу 11 которого закреплен (многодорожечный дисковый) носитель 12 информации, состоящий из металлической подложки 13, на обе стороны которой

45 нанесены рабочие слои носителя 14 из сегнетоэлектрика. К двухстороннему нос.ителю 12 с обеих сторон пружинами 15 прижимаются блоки головко 16 — незакрепленных дисков, имеющих одну стег.,åHü свободы благодаря направляющим 17, Каждый блок головок 16 состоит из диэлектрической подложки 18 и нанесенных .на нее проводящих дорожек 19.

На каждой дорожке — головки записи и стирания со сосредоточенными параметрами и головка воспроизведения, опрелеляюшая вид импульсной реакции фильтра, с распределенными;о длине параметрами. Чтобы установить необходимую степень прижатия дисков блс-ка головок 16 к носителю.12, стойка

20 может перемещаться по основанию

21 с помощью микровинта 22, Вал 11, а вместе с ним и металлическая подложка 13 соединены через скользящий контакт 23 с корпусом двигателя и заземлены, На фиг.3а приведен пример импульсной реакции одного из фильтров () (С) + (л) (1)

У где g+(i) = g (i) при g () ) 0;

g (7) = g (7) при g (L) (О. (2)

Если бы носитель информации был не дисковый, а ленточный (как в прототипе), то проводящая дорожка, образующая головку воспроизведения данного фильтра, имела бы вид, показанный на фиг.36. Головка (фиг.36) состоит из двух полуголовок. Криволинейная граница полуголовки А (проводящих участков, соединенных между собой шиной А),описывается уравнением у=у (х) =kg+(x/v) =kg+(с ), (3) а криволинейная граница полуголовки В (проводящих участков, соединенных шиной В) у=" (х) =1ср (х/v) =kg () (4) где "к — постоянная величина (коэффициент пропорциональности), х,у — пространственные координаты (фиг.36);

v — линейная скорость носителя =x v — время прохождения носителем пути х, При этом площади S (х) и S (х)

A В полуголовок А и В распределены вдоль координаты х по законам, соответствующим функциям:

g+(1, ) и g (7), S<(x)=y, (х) dx=kg(i) 0 х; (5)

d S (x) =/у,(х) / d x=k/g (° ) / 1х

На фиг.4 схематически показана поверхность дискового блока головок, примененного в устройстве, Цифрами

I II,III IV обозначены номера дорожек. На II-й дорожке (24 — головка записи), 25 и 26 — полуголовки

A и В воспроизведения, 27 — головка стирания, общая для всех дорожек блока головок.

5 1532998 6

В полярных координатах r, ср урав- одинаковыми, необходимо, чтобы ширинение криволинейной границы полуго- на дорожки была в первом приближений ловки А II-й дорожки имеет вид обратно пропорциональна радиусу дорожг = т (ф . Обозначим внутренний ра- . ки. я я

5 диус полуголовки через г „(фиг.4),7or- На фиг.5 показана зависимость (гисда дифференциал площади полуголовки, терезисная) заряда Q от напряжения как функции угла, равен U для конденсатора с сегнетоэлектриком. Точно такая же зависимость элект(V)= ю Pr (q) — r

44 ня ол 2я 10 оического смещения Р от напряже— ности электрического поля Е. При

r (Ч) — r

d„ электростатической записи сегнетоэлект2 (6) рик находится между обкладками конденсатора (одна обкладка — головка 24

15 заниси другая — заземленная проводяУ щая подложка 13), к которому подведено напряжение записи. При этом сегнето(7) электрик поляризуется. Режиму короткого замыкания конденсатора (режиму воспроизведения) соответствует точка с координатами

Чтобы распределение площади полуголовки А по координате соответствовало функции .() = я.(ч/.1), 20 где, — угловая скорость вращения диска носителя;

"= Mf(4 — время поворота носителя на угол р, уравнение криволинейной границы полу25 головки А должно удовлетворять равенству 1=01 Q=+Q или с координатами

JS (g)=kg,(ö/ь) )dq k = const, (8) откуда с учетом (6) получаем г (y) (9) х я.(Аналогично (10) 35 гв(ч) ов

2kg(Lf /ы ) <(r,, В этом случае, воспользовавшись приближенной формулой 1+4 =1 + Ы /2, получим

r(a) — г0=1 К(Ч / ) 0. (11) Из (11) следует, что в точных ра- 55 венствах (9) и (10) зависимость r (Ч) от g(7) близка к линейной. Для того, чтобы максимальные значения импульсных реакций на всех дорожках были

При вычерчивании границ полуголоВоК на маске (фотошаблоне) графопостроитель (координатограф) должен работать по точным формулам (9) и (10).

Однако полезно проанализировать первое приближение этих формул для реального случая, когда ширина дорожки много меньше внутреннего радиуса дорожки, 45 т.е, v=0-, Q=-Q, где, Q — остаточныи заряд на обкладках ч конденсатора.

Электрическое смещение, соответствующее этому режиму, обозначим Dv.

Между процессами поляризации сегнетоэлектрика и намагничивания ферромагнетика существует аналогия, на основании которой можно утверждать, что процессы электростатической записи, воспроизведения и стирания с перпендикулярной поляризацией аналогичны процессами магнитной записи, воспроизведения и стирания с перпендикулярным намагничиванием. В качестве материала для изготовления рабочего слоя носителя можно использовать сегнетокерамику, применяемую при производстве варикондов. Самопроизвольный распад остаточной поляризации происходит в первые 2-3 мин после снятия поляризующего напряжения. При этом остаточная поляризация снижается на 10-157. В предлагаемом устройстве записанная информация сохраняется всего лишь доли секунды. За такое малое время снижения остаточной поляризации практически не происходит, Рассмотрим, как работает устройство. При этом учтем, что каждому фильтру соответствует своя дорожка на носителе информации и своя проводящая дорожка на блоке головок. Количество трансверсальных фильтров, входящих

1532998 (19) в устройство, определяется числом дорожек на обеих сторонах носителя.

Процессы записи, воспроизведения и стирания осуществляются непрерывно во времени.

Вращение электродвигателя 10, а следовательно, и носителя 12 информа: ции приводит к тому, что каждый учас, ток носителя 12 последовательно прохо10, дит мимо неподвижных головки 24 запи си головки воспроизведения (двух по,луголовок 25 и 26) и головки 27 сти рания (фиг.4). Входные сигналы уст ройства (Usx,, U,„„...,U ) поступают

15 на головки 24 записи. С полуголовок

; 25 и 26 воспроизведения канала осуУ, ществляюцих взвешивание и суммироваl ние запаздывающих входных сигналов,, сигналы поступают на входы каналов 5

20 (фиг. 1) . Выходы каналов 5 являются выходами устройства. Покажем, как связа ныы выходной и входной сигналы одного трансверсального фильтра (одного канала устройства). 25

Заряд на бесконечно малом участке

d S воспроизводящей головки связан с остаточным электрическим смещением .находящегося в непосредственной близости бесконечно малого участка носителя равенством

dq = D„d S (12)

-С учетом равенств (7) и (8) для по-! луголовки А и аналогичных им равенств для полуголовки В получаем 35.К,= D d 8,(ц) =Ы „д,(;) р и) = D„d 8,(Ч) =kD„/g()d4 (13) Учитывая запаздывание записанного сигнала и тот факт, что dg= ы 1

40 найдем заряды на полуголовках .А и В л

"лэ

Q+(t) l dq+ — 1м ) g,(e)D„(1 — С)И .9 лз

Q(t) = S Q-= k v St g (""Фт(с- ) " 45 (14) где, — максимальное время задержки записанного сигнала — время прохождения точки носителя от начала до конца воспроиэ- 50 водящей головки (см.фиг.3а и 4).

Поскольку входные сопротивления преобразователей 6 и 7 тока в напряжение (фиг.1) очень малы, можно считать, что полуголовки А и В образуют носителем два закороченных.конденсатора. Токи через эти конденсаторы, совпадающие с входными таками преобразователей 6 и 7, равны

i, (,/ d t, i =dq / d t, (15)

Напряжение на выходах преобразователей 6 и 7 пропорциональны входным токам — -k i,, U = -k i . (16) Напряжение на выходе дифференциального усилителя 8 (фиг,1) равно 1 (i1 "т)

= -1; 1 -- (q — q ) с1 (17) Сигнал на выходе интегратора 9 (фиг.1) равен . ц (С U(t) d c k 1с (Я Q )

1 1 л лЭ

= k,) (g, (С) -1g (а)1) D„(t -С) dt. (18) Если учесть, что на основании (1) и (2)

<.(-.) — (:)i = <,() + g(:)

= g (") и что остаточное электрическое смещение пропорционально сигналу записи (линейная запись),т.е. входному сигналу трансверсального фильтра, полул

"лЪ л

U gggg (t) = k q f g (i) U gg (- i) d< (20) о

Выберем коэффициенты пропорциональности К,К „,К такими, чтобы К =1.

Тогда выражение (20) представляет собой интеграл Дюамеля, а канал устройства — трансверсальный фильтр с импульсной реакцией g(L), вид которой определяется рисунком полуголовок воспроизведения А и В. Длительность импульсной реакции — конечная, как у любого трансверсального фильтра.Аналогично обстоит дело с остальными каналами (фильтраМи). В том случае, когда на все каналы подается один входной сигнал (например, при разделении группового сигнала на канальные при частотном уплотнении), в блоке головок все головки записи можно объединить. в одну записывающую головку, аналогично тому как выполнена головка 27 (фиг,4).

21 фиг. 2

9 15329

Использование изобретения позволя- . ет получить набор трансверсальных фильтров. При этом устройство получается менее громоздким (планарная конструкция головок), технологичным (при изготовлении устройства используется только освоенные промьппленностью технологии), решена проблема равномерного прижатия носителя к вос10 производящей головке по всей ее длине.

Формула изобретения

Устройство для линейной стационарной обработки сигналов, содержащее последовательно соединенные линию задержки, блок взвешивания и сумматор, причем входы линии задержки являются входом устройства для линей- О ной стационарной обработки сигналов, 98 10 а линия задержки выполнена в виде равномерно перемешающегося носителя информации, вдоль которого расположены головки записи, воспроизведения и стирания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности об.— работки сигналов, введен блок преобразования тока в напряжение, входы которого соединены с выходами сумматора, а выходы являются выходом устройства для линейной стационарной обработки сигналов, причем носитель информации выполнен в виде металлического диска с нанесенными на обе стороны рабочими слоями из сегнетоэлект- рика, поляризуемого в перпендикулярном направлении при записи головки записи, воспроизведения и стирания выполнены емкостными и расположены по обеим сторонам носителя информации.

1532998

/

/ / 1"

1

/ I

/ l

Фив,$

Составитель С.Музычук

Техред M Ходанич Корректор Н.Король г

Редактор А.Лежнина

Заказ 8107/57 Тираж 884 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!