Способ амплитудной нормализации сигналов и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СаеиДОЮЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 20.09.74 (21) 2064960(24 л.а 606 К 9(00 ением заявкирис асударственныи комнт Сааота Министров ССС оо делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретени В. Болотов, А, Н, Пивоваров, А. Д, Рябинин, Н. Я, Искренк С, Н. Сотсков и Г. И. Куц аявите 54) СПОСОБ АМПЛИТУДНОЙ НОРМАЛИЗАЦИИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕЦЯЯпав ания ехнике ают искажения что снижает достовЦелью иэобрености воспроиэвед Ь палов.Для этого соглнамическнй диапа на последовательн в уствлениивычисде содсно предлагаемо н входных сиги спо в разбивают формируют х смежных е участки усиле раэностные сигналы для каждых двуг"участков динамического диапазона и суммируют разностные сигналы.Известно также устройство для осуществления способа Обработки сигналов, содержащее многокас. кадньй усилитель - ограничитель напряжения,Предлагаемое устройство отличается От известного тем, что в него введены блоки форМирования разностных сигналов и сумматор, входы каждых двух смежных каскадов усилителей-ограничителей напряжения подключены через соответствующие блоки формирования раэностных сигналов к сум. матору,На фиг. 1 даны временные диаграммы си е способ амплитудной нормал Вхолных снгналОВ О Вх и х выходных сигналов Оых (фн иых, палов,иэацин: 1 ах г. 1 е), ясняющи амплиту5 (фиг,1 а Изобретение относится к области распозсигналов и может быть использовано вповышении дальности передачи сообщенийройствах для:(ечати устного текста, при упрмеханизмами голосом, вводе информации в лительные машины, автоматическом перевоного языка на другой, в исследованиях, свяс электромагнитными явлениями,Известны способы преобразования сигналов,основанные на разложении на частотные состав.ляющие и выделении огибающих спектральных сит.палов, по которым определяют значения ампли.туды, частоты и времени характерных точек. Визвестных способах амплитудная нормализация является одной из операций преобразования сигналов,и может осуществляться изменением коэффициентаусиления в динамическом диапазоне входных сигналов,Наиболее близким к предлагаемому способуявляется способ обработки сигналов, в которомамплитуда сигналов является одним иэ параметровпреобразования; основан на ограничении ампли.,туды входных сигналов в динамическом диапазонеОднако при амплитудной нормализации возни формы нормализуемых сигналов ерность прн распознавании, ения является повышение точения формы нормализуемых сигсигналов О,на выходах смежных участков усиле.ния (фиг. 1 б) с частичньм ограничением значенийамплиту, входных сигналов и раэностных сигналов: О, (фиг. 1 д) на выходах участков усиления.В рассматриваемом примере осуществленияпредложенного способа динамический диапазонвходных сигналов разбивают на и последователь.ных участков усиления: на фиг. 1 изображены кри.вые изменения значений амплитуд сигналов длятрех пар смежных участков усиления: для участ. 1 рков и 2 на входе усиления (фиг, 1 б), для участ.ков и ип(фиг.1 г) иа выходе усиления и произвольно выбранных средних и- (пт;1) и и. в(фиг. 1 в) участков усиления. Для этих пар смежных участков усиления приведены кривые изменения значений амплитуд сигналов О на выходахучастков усиления, разностных сигналов О1сформированных для каждых двух смежных участков динамического диапазона, и кривые измененияоптимальных значений амплйтуд выходных сигналов О,ыпри двух значениях амплитуды входьыхьтных сигналов О и ОЬ.Ьт"зНа фиг, 2 дана блок. схема устройства дляосуществления предложевчого способа амплитудной иормализации сигналов, Оно содержит многокаскадный усилитель-ограничитель 1 напряжения,выполненньй, например, беэ инверсии фазы прохо-дящих через него сигналов и состоящий из чередующихся между собой в последовательном соеди,нении каскадов 2, 3 на транзисторе типа р-и-р и на ЭОтранзисторе п-р-п, блок 4 формирования разностных сигналов, выполненный; например, в видевычитающего устройства, сумматор 5 и резистор б.Анализ кривых изменения значений амплитудсигналов на выходах смежных участков.усиления еьпоказывает, что ривые изменения результатов со.поставления амплитуд сигналов на выходах этихучастков усиления независимо от значений амплитуд входных сигналов имеют только два вида -показанные на фиг. 1 д кривые О , которые пред,щЭставляют собой результат вычитания двух синусоид: в первом случае - результат вычитаниясинусоид с разными неограниченными амплитуда.ми, во втором - результат вычитания синусоиды снеограниченной амплитудой от синусоиды с ограниченной амплитудой,Вычитание ограниченных по амплитуде синусоид на выходах тех смежных участков усиления,которые ограничивают сигнал в одинаковой степени, дает результирующий сигнал, амплитудное зна. рление которого при поддержании напряжения литания одинаковым для всех участков усиленияприближается к нулю.Суммированием раэностных сигналов, сформи.рованных в резунтате сопоставления значенийамплитуд сигналов на выходах смежных участковусиления, например, при распознавали на слухречсвого сигнала двух уровней, отличающихсяна три порядка, чго составляет 6,9 Нл или 60 дБ получают практически незаметное для слухового восприятия речевого сигнала изменение уровня выходного сигнала.Устройство для осуществления .п 11 едложенного способа работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход многокаскадного усилите. ля.ограничителя 1 напряжения, с помощью каскадов 2 и 3 которого динамический диапазон входных сигналов разбивается на последовательные участки усиления. Сигналы с частичным ограничением по амплитуде с выходов каскадов поступают на входы блоков 4 формирования разностных сигналов, при. чем на входы каждого блока 4 поступают сигналы с выходов смежных каскадов усилителя-ограничителя 1 напряжения. При выполнении усилителя 1 без инверсии фазы усиливаемых им сигналов с помощью блоков 4 осуществляется вычитание значений амплитуд сигналов на выходах смежных каскадов 2 и 3 усилителя. ограничителя 1 напря. жения.С выходов блоков 4 формирования разностныхссигналов сигналы поступают в сумматор 5, содержащий нагруэочный резистор б, на котором происходит суммирование разностных сигналов, сфор. мированных для каждых двух смежных участков динамического диапазона. С выхода сумматора 5 сигнал поступает на выходные клеммы устройства. Многокаскадный усилитель-ограничитель 1 на. пряжения может быть выполнен н с инверсией фазы усиливаемых сигналов не только из чередующихся в последовательном соединении каскадов на транзисторе типа р-п-р и на транзисторе типа п-р-п, но и при других сочетаниях и на других элементах, например на МОП-транзисторах или интегральных элементах. В этом случае сигналы на выходах смежных каскадов могут быть противофаэными, а суммирование раэностных сигналов для каждых двух смежных участков динамического диапазона при этом обеспечивается совмещением блоков 4 формирования разностных сигналов и сумматора 5.Нормализованный предложенным способом сигнал является амплитудным инвариантом входных сигналов. Предложенный способ амплитудной нормализации сигналов позволяет выбирать смеще. ние динамического диапазона входных сигналов в область оптимальных значений амплитуд;Получение амплитудного ипварианта сигналов имеет также важное значение для снижения влияния сигналов с большОй амплитудой, мешающих распознаванию сигналов малого уровня. Из-за мешающего влияния сигналов с большой амплитудой входные цени чувствительны- приборов перегружаются и приборы с большой чувствительностью не обеспечивают распознавания сигналов с малойамплнтудонИспользование амплитудного инварианта сигна лов, позволяющего сместить динамический диапазон входных сигналов в область оптимальных эна. чений амплитуд, позволяет повысить точность рас. познавания сигналов малого и большого уровней.1, Способ амплитудной нормализации сигналов, основанный на ограничении амплитуды входных сигналов в динамическом диапазоне, о т л и ч а ю . щий ся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения формы нормализуемых сигналов, динамический диапазон входных сигналов разбивают на последовательные участки усиления формируют разностные сигналы для каждых двух смежных участков динамического диапазона и суммируют раэностные сигналы.2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее многокаскадный уснлительограничитель напряжения, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блоки формирования разностных сигналов и сумматор, входы каждых двух смежных каскадов усилителей. ограничителей напряжения подключены через соответствующие блоки формирования раэностных сигналов к сумматору.555411 Тираж 902 И Государственного комитета Совета по делам изобретений н открьпий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5ЦНИ филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул Проектная,Составитель Т. Ничипоровичктор В, Дибобес Техред М, Левицкая Корректор С, Шекмар