Устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем

СОК)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (11) 4 р) Н 04 В 1/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ(56) 1. Лихарев В.А. Цифровые методы и устройства в радиолокации. М "Советское радио", 1973, с. 164, рис. 2. 31.2, Авторское свидетельство СССР У 702532, кл. Н 04 В 1/10, 1977 (прототнп).(54)(57) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ СРЕДНЕГО КОЛИЧЕСТВА ШУМОВЫХ ВЫБРОСОВ НАД ПОРОГОВЫМ УРОВНЕМ, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умножения на постоянный множитель и инвертор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при изменении закона распределения плотности вероятности шумового сигнала, в него введены генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом инвертора, Р-триггер, вход и синхронизирующий вход которого соединены соответственно с выходом входного пороговогоэлемента и выходом генератора тактовых импульсов, а инверсный выходсоединен с входом переноса в младшийразряд сумматораблок инвертированиякода, выход которого соединен с входом первого блока умножения на постоянный множитель, соединенные последовательно регистр,.вход и синхронизирующий вход которого соединенысоответственно с выходом сумматораи выходом инвертора, вход начальнойустановки является входом начальнойустановки устройства, а выход соединен с управлякедм входом .входногопорогового элемента, первым входомсумматора и входом блока инвертирования кода, второй блок умноженияна постоянный множитель и коммутатор, другой вход которого соединенс выходом первого блока умноженияна постоянщай инажитель, выход соединен с вторым входом сумматора, ауправляющие входи соединены соответственно с выходом и инверсным выходом Э-триггера.1Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре различного назначения, где требуется стабилизировать среднее число шумовых выбросов над пороговым уровнем.Известно устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов под пороговым уровнем, содержашее усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, квантователь, пороговый блок, реверсивный счетчик с шиной начального ввода числа, инвертор и преобразователь код " напряжение Ц .1Недостатком данного устройства является низкая точность работы, обусловленная зависимостью вероятности шумовых выбросов от закона распределения шумового сигнала, что,.в свою очередь, является следст. вием установки в устройстве двух постоянных порогов один из которых является медианой закона распределения, а второй - порогам,соответствующим определенному значению интегрального закона распределения. Соотношение между указанными порогами не одинаковое для различных законов распределения. 1(раме того, время компенсации одинаковых относительных изменений мощности входного шумового сигнала не является постоянной величиной, а зависит ат абсолютного значения иСходной мощности шума, так как исходное состояние счетчика числа М в счетчике) прямо зависит от исходной мощности шума и для увеличения или уменьшения этого числа враз необходимо добавить или вычесть из него р ф Ы единиц, для чего постоянной частоте поступления импульсов на счетчик требуется время, пропорциональное исходному числу М в счетчике, т.е, пропорциональное исходной мощности шума. Указанный недостаток создает дополнительный Фактор нестабильности динамических характеристик регулятора в виде их зависимости от мощности входного шума, являющей" ся случайным параметром, и тем самым снижает точность регулирования порога квантования при изменениях ходо шума па мощности.Наиболее близким па техническойсущности к предлагаемому техническому решению является устройство60571 2 стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умножения на постоянный множитель, инвертор, элемент сравнения и датчик уров. ня стабилизации 23.Однако при использовании известного устройства для стабилизации среднего числа шумовых выбросов над порогом квантования оно не,обеспечивает достаточной точности работы, что обусловлено зависимостью вероятности шумовых выбросов от за 5 1 О кона распределения входного шумового.сигнала, так как это устройство, по существу, стабилизирует сигнал,соответствующий медиане закона распределения входного сигнала и не гарантирует стабилизации его мощности и других статистических параметров.Цель изобретения - повышение точности при изменении закона распределения плотности вероятности шумо-, вого сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство стабилизации среднего количества шумовых выбросов над пороговым уровнем, содержащее входной пороговый элемент, сумматор, первый блок умножения на постоянный множитель и инвертор, введены генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом инвертора, Э-триггер, вход и синхронизирующий вход которого соединены соответственна с выходом входного порогового элемента и выходом генератора тактовых импульсов, а инверсный выход соединен с входом переноса в младший разряд сумматора, блок инвертирования кода, выход которого соединен с входом первого блока умножения на постоянный множитель, соединенные последовательно регистр, вход и синхронизирующий вход которого соединены соат. ветственно с выходом сумматора и выходом инвертора, вход начальной установки является входом начальной установки устройства, а выход соединен с управляющим входом входного порогового элемента, первым входом суммато" ра и входом блока инвертирования кода, второй блок умножения на постоянный множитель и коммутатор, другой вход которого соединен с выходом первого блока умножения на постоянный мно160571 4 0 Сигнал с выхода регистра 8 поступает на управляющий вход входного порогового элемента 1. Входной шумовой сигнал поступает на сигнальный вход входного порогового элемента 1, где сравнивается с пороговым сигналом. При этом на выходе входного порогового элемента 1 формируется логический сигнал единицы в случае превышения входного сигнала над пороговым, и логический сигнал нуля в противном случае, Этот сигнал записывается в 0-триггер 2 с .частотой импульсов дискретизации, поступающих на синхронизирующий вход 0-триггера 2 от генератора 3. Выходные сигналы 0-триггера 2 (прямой и инверсный) поступают соответственно на первый и второй управляющие входы коммутатора 4, а импульсы дискретизации сигнала от генератора 3 через инвертор 10 поступают также на синхронизирующий вход регистра 8 и своим задним фронтом записывают в него число с выхода сумматора 7. На входы сумматора 7 в каждом такте дискретизации сигнала поступает два слагаеюи, одним из которых является число А регистра 8, а другим - число с выхода коммутатора 4.В случае, когда в 0"триггер 2 записывается единичный сигнал,3545 3 1житель, выход соединен с вторым входом сумматора, а управляющие входысоединены соответственно с выходоми инверсным выходом 0-триггера.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства,Устройство стабилизации среднегоколичества шумовых выбросов надпороговым уровнем содержит входнойпороговый элемент 1, 0-триггер 2,.генератор 3 тактовых импульсов,коммутатор 4, первый блок 5 умножения на постоянный множитель, второй блок 6 умножения на постоянный множитель, сумматор 7, регистр8 блок 9 инвертирования кода, инвертор 10.Устройство работает следующимобразом.Перед началом работы регистр 8устанавливается в исходное состояние, представляющее собой положительное число в середине динамического диапазона сигнала регистра 8. коммутатор 4 пропускает на выходчисло А с выхода регистра 8, умноженное во втором блоке 6 умноженияна установленный в нем коэффициентК, меньший единицы. При этом выходной сигнал А, сумматора 7, которыйзаписывается в регистр 8, определяется выражением А+1 = А,(1 + К) (1) В случае, когда в 0-триггер 2 записывается нулевой сигнал, коммутатор 4 пропускает на выход число Ас выхода регистра 8 проинвертированиое в блоке 9 и умноженное в первом блоке 5 на установленный в нем коэффициент К, меньший единицы, например, путем сдвига кода в сторону младших разрядов. Одновременно на вход переноса в младший разряд сумматораподается единичный сигнал с инверсного выхода 0-триггера 2. При этом выходной сигнал А сумматора 7, который записывается в регистр 8, определяется выражением А 1.1 = А(1 - к ) (2) Поочередная работа устройствав соответствии с выражениями (1)и (2) приводит к стабилизации порогаквантования. Техническим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является то, что оно обеспечивает повышение точности работы путем ббеспечения независимости вероятности шумовых выбросов сигнала над порогом квантования от параметров сигнала при одновременном обеспечении постоянства времени стабилизации при одинаковых относительных изменениях уровня входного сигнала. Укаэанное техническое преимущество достигается за счет того, что при случайном увеличении или уменьшении мощности50 входного сигнала содержимое регистра 8 изменяется за один такт квантования иа разлнчную величину, что и позволяет при различной частотепоявления противоположных ситуаций(входной сигнал больше или меньше порога) поддерживать содержимоерегистров в средаем на постоянномуровне. Это происходит, например, 11 бОесли на каждые десять уменьшений содержимого регистров на одну единицу приходится в среднем одно увеличение на десять единиц.Содержимое регистра 8, а следо вательно, и порог квантования будут находиться в состоянии равновесия в том случае, если отношение частот появления едийичных и нулевых сигналов в 0-триггере 2 равно отношению. Кр и К. Другими словами, порог квантования в таком устройстве стабилизируется на уровне, обеспечивающем вероятность Р шумовых выбросов на уровне 1в (3)+ Кз.Выбрав соответствующие- значения К и К, можно обеспечить стабили 571 бзацию вероятности Г шумовых выбросов на любом заданном уровне, причем, как видно из выражения (3), вероятность Р не зависит от параметров сигнала, а лишь от коэффициентов К и К, и, следовательно,не критична к закону распределения вероятностей входного шумового сигнала. Учитывая, что отношения порога, например для Р = О, 1, к медиане распределения для таких распространенных законов распределения, как Релеевский и равномерный,отличаются примерно в 1,5 раза, а для других законов распределения и других значений Р - еще больше,можно считать, что точность работы предлагаемого устройства повышается в 1,5-2 раза.