Устройство для обнаружения сигналов на фоне помех

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 213927 Ф.Д ЧИТ. ИМ Союз Советских Социалистических Республин. 21 а 4, 22 рисоединением заявки1 ПК Н 04 Ь ПриоритетОпубликовано 20,111,1968, Бюллетень 1Дата опубликования описания 12,Ч 1.1968 Комитет по цепам иаобретений и отнрытии при Совете Министров СССР. М. Заездный, Е. И. Плоткин, И, В. Гуревич и Ю. А. Черкасский енииградский электротехнический институт связи им, проф. М. А. Бонч-Бруевичааявител СИГНАЛ ТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕ НА ФОНЕ ПОМЕкциональ На чертеже схема предлаг Входной сиг ные пластины рез усилитель трубки подает нала, проходя и усилитель 4 на экране ЭЛ 10 ский в преоброиства. ает на учевой икальнь дная вдиффе сигнал зуется горизонталь- трубки 1 чее пластины ходного сигренциатор 3 полученный в электричеВ качестве преобразователя световои энергии выбранного участка экрана в электрическую может использоваться любой фотоэлектрический преобразователь: фотоэлемент, фотоумножитель и т, д. Усредненный выходной сигнал преобразователя 5 поступает через усилитель б на вход сумматора 7, осуществляющего сопоставление полученного сигнала 0 с пороговым значением сигнала Л,р . Пороговое значение сигнала зависит от статистических характеристик шума, частоты и амплитуды полезного сигнала, заданных вероятностных характеристик работы обнаружителя 5 и времени усреднения, а время усреднения -от времени послесвечения люминофора экрана и параметров усредняющей схемы на выходе преобразователя 5. Результаты сопоставления фиксируются индикатором 8, например 0 измерительным прибором. Известйы устройства для обнаружения сигнала на фоне помех, содержащие электроннолучевую трубку (ЭЛТ), преобразователь энергии светового потока в электрический сигнал и пороговое устройство.В предлагаемом устройстве в отличие от известных между одним из усилителей и источником исследуемого сигнала включен дифференциатор. Это позволяет обнаружить сигнал при его неизвестной фазе и малых отношениях сигнал/помеха. Устройство обнаруживает сигнал сопоставлением совместной вероятности нахождения мгновенных значений входного сигнала и его производной в заданной области (окрестности нулевых значений) с пороговым значением, определяемым тем или иным способом в зависимости от условий задачи. Для этого входной сигнал и его производная одновременно воздействуют на отклоняющие пластины осциллографа, формируя на экране так называемое фазовое изображение входного сигнала. При определенных условиях яркость изображения любого участка экрана пропорциональна совместной вероятности нахождения значений входного сигнала и его производной в пределах этого участка. Поэтому вместо сопоставления вероятностей сопоставляются соответствующие им значения яркостей,изображен аемого устр нал поступ электроннол 2. На верт ся произво щего черезСветовой Т, преобра азователе 5,При воздействии иа вход схемы только полезного сигнала на экране трубки наблюдается фазовое изображение сигнала - эллипс или окружность, в зависимости от величин коэффициентов передачи каналов вертикаль 5 ного и горизонтального усиления.В случае воздействия на вход шума (и отсутствия полезного сигнала) образуется хаотическое фазовое изображение шума. Размытие изображения объясняется отсутствием 10 детерминированной связи между мгновенными значениями шума и его производной в совпадающие моменты времени. Яркость каждого элементарного участка экрана ЭЛТ определяется средним временем нахождения 15 луча в пределах этого участка. Последнее зависит, в конечном итоге, от совместной плотности распределения мгновенных значений шума и его производной в совпадающие моменты времени.При воздействии аддитивной смеси сигнала и шума распределение яркости по экрану ЭЛТ занимает промежуточное положение между описанными выше двумя предельными распределениями. С увеличением отноше ния сигнала к шуму распределения яркости принимает форму, все более приближающуюся к фазовому портрету чистого сигнала эллипсу или окружности, Таким образом, распределение яркости по экрану может исполь зоваться как признак наличия или отсутствия полезного сигнала во входной смеси сигнала и шума.Для упрощения регистрирующего устройства целесообразно не исследовать распреде ление яркости по всему экрану, а измерять яркость на отдельном заранее выбранном участке экрана. Для повышения вероятности правильного обнаружения следует выбирать такой участок, яркость которого при измене нии отношения сигнала к шуму изменяется в наиболее широких пределах, Таким участком в большом числе случаев является окрестность точки, соответствующей центру фазового портрета чистого сигнала, Этот участок ха рактернзуется малыми значениями сигнала и производной в совпадающие моменты времени. Яркость засветки его равна нулю при по.даче на вход устройства только полезного сигнала, так как одновременное равенство ну лю значений сигнала и производной невозможно,При добавлении к,полезному сигналу шумя фазовое изображение размывается, причем с увеличением мощности шума совместная ве роятность принятия входной смесью и ее производной одновременно малых значений возрастает. Соответственно увеличивается среднее время нахождения луча в пределах рассматриваемого участка экрана и повышается яркость засветки этого участка. Таким образом, яркость засветки центральной области фазового портрета при изменении отношения сигнала к шуму от 0 и выше при фиксированном уровне шума изменяется от некоторого начального значения, определяемого статистическими характеристиками связи мгновенных значений шума и его производной, до нуля, соответствующего случаю отсутствия шума (отношение сигнала к шуму равно бесконечности),Эффективность использования предлагаемого устройства зависит от характера связи мгновенных значений шума и его производной, т. е. от структуры помех, При заданной сгруктуре помех на эффективность влияет правильность выбора участка на экране ЭЛТ. Очевидно, что использование центрального участка, соответствующего одновременно малым значениям входного сигнала и производной, целесообразно в тех случаях, когда совместнос распределение указанных значений имеет максимум при значениях, близких к нулю. В этом случае при отсутствии сигнала яркость центрального участка максимальна. При увеличении отношения сигнала к шуму яркость падает и в пределе стремится к нулю. Это происходит в том случае, если шум представляет собой стационарный нормальный случапный процесс с нулевым средним.Весьма полезной является инвариантность описанного устройства к моменту возможного прихода и начальной фазе полезного сигнала. Указанное свойство позволяет классифицировать предполагаемое изобретение как устройство для некогерентного обнаружения сигналов на фоьс шума. Предмет изобретенияУстройство для обнаружения сигналов на фоне помех, содержащее электроннолучевую тоубку, отклоняющие пластины которой через усилители соединены с источником исследуе. мого сигнала, фотоэлемент, сумматор и инди. кятор, отлича оиееся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения сигнала при малых отношениях сигнал помеха и обнаружения сигнала при его неизвестной фазе, между одним из упомянутых усилителей и источником исследуемого сигнала включен дпфферснциатор.зова аказ 1394/8 Тираж 530ЦЕИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СоМосква, Центр, пр. Серова, д 4 ипография, пр, Сапунова, 2 оставитель М. Порфиров Текред Т. П. Курилко