Устройство для селекции сигналов заданной формы

Союз СоветскихСоцмалнсткческихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1 7330972,Опубликовано 05.05.80. Бюллетень17Дата опубликования описания 25.05.80 по делам иаобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А. В, Матренко, А. П. Шебаршинов, Б. П. Газдайка и А. П. Шашурина Специальное конструкторско-технологическое бюро физикомеханического института АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СИГНАЛОВ ЗАДАННОЙ ФОРМЫИзобретение относится к электронным схемам импульсной техники для преобразования колебаний произвольной формы, а более конкретно - к устройствам обнаружения и сортировки импульсов по форме.Известно устройство для селекции сигналов заданной формы, содержащее линию задержки, блоки нормирования и сравнения 1.Недостатком устройства является значительная сложность.Известно также устройство для селекции сигналов заданной формы, содержащее многоотводную линию задержки, вход которой соединен со входной шиной, а отводы подключены к первым входам вычитателей, выход каждого из которых через блок вы. деления модуля соединен с соответствующим входом сумматора, перемножители и индикатор нулевого напряжения 2,В этом устройстве в качестве меры близости сравниваемых сигналов используется расстояние в пространстве Хемминга, а инвариантность относительно амплитуды сигнала достигается тем, что амплитуда эталонного сигнала изменяется в процессе анализа и принимает все возможные значения ампли 2туды ожидаемого сигнала путем умножения дискретных значений эталонного сигнала на периодическую функцию времени. При этом под амплитудой сигнала заданной формы 1(1) на конечном интервале времени (1, 1) понимают постоянный множитель К которым отличается этот сигнал от эталона (1) и изменение которого можно представить как изменение масштаба сигнала по оси амплитуд1(1) = 1 ЮИспользование понятия амплитуды связано с тем, что в широко применяемом векторном представлении сигналов умножение вектора т 1), ссютветствующего сигналу (1), на скаляр М приводит к изменени 1 о длины вектора в 1 раз и, таким образом, имеется аналогия между длиной вектора и размахом или амплитудой сигнала, хотя правильно было бы говорить об изменении энергии сигнала, так как длина вектора (или обобщенное на многомерный случай по ятие длины вектора - номера вектора 11 11) пропорциональна энергии сигнала ср(1) на интервале (11, 1 а). При поступлении сигнала, точно совпадающего по форме с эталонным и произвольной энергии, в процессе16 15 то, что пороговое значение меры близости определяется допустимыми искажениями формы сигналов, принадлежащих к заданному классу, при некотором фиксированном например при максимальном, значении их энергии, и уровень порога остается постоянным при периодическом изменении энергии эталонного сигнала. Поэтому сигналы, отличающиеся по форме от эталонного, но имеющие незначительную энергию. не вызовут ложного срабатывания только при значительном отличии по форме от эталона. Таким образом, устройство инвариантно к амплитуде (энергии) сигнала заданной формы, но не обеспечивает независимости результатов обнаружения от энергии сигналов, отличных по форме от эталона. Поскольку априори не известно, является ли принимаемое колебание полезным сигналом или нет, устройство оказывается неинвариантным к энергии анализируемых сигналов. Это приводит к ограничениям, накладываемым на параметры шума, на фоне которого обнаруживается полезный сигнал, или на форму ложных сигналов в зависимости от их энергии, и к низкой помехоустойчивости,Цель изобретения - повышение помехоустойч и вост и.Указанная цель достигается тем, что в устройство для селекции сигналов заданной формы, содержащее многоотводную линию задержки, вход которой соединен со входной шиной, а отводы подключены к первым входам вычитателей, выход каждого из которых черезь блок выделения модуля соединен с соответствующим входом сумматора, лере- множители и индикатор нулевого напряжения, введены генератор периодического напряжения, аттенюатор и дополнительный вычитатель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход через аттенюатор - с выходом генератора периодического напряжения, а выход дополнительного вычитателя - со входом индикатора нулевого напряжения, причем выход генера 2 О 25 эо З 5 зю 45 5 Ю 55 сравнения с эталоном, энергия которого меняется так, что амплитуда дискретных отсчетов эталонного сигнала изменяется по одному закону от минимального до максимального возможного значения, энергия эталонного сигнала примет такое значение, которое равно энергии анализируемого сигнала, и сумма абсолютных значений разностей дискретных отсчетов анализируемого сигнала и эталона при этом окажется равной нулю,на основании чего и выносится решение о соответствии формы поступающего сигнала заданной. Практически принятая мера близости сравнивается не с нулем, а с некоторым пороговым уровнем Й, близким к нулю. Это пороговое значение меры близости определяется допустимыми отклонениями формы ожидаемых сигналов от заданной.Недостатком этого устройства является тора периодического напряжения соединен со входами перемножителей, выход каждого из которых соединен со вторым входом соответствующего вычитателя,На чертеже представлена функциональная блок-схема 3 устройства селекции сигнала заданной формы.Устройство содержит многоотводную линию задержки 1, вычитатели 2, перемножители 3, генератор 4 периодического напряжения, блоки 5 выделения модуля, сумматор 6, дополнительный вычитатель 7, аттенюатор 8 и индикатор 9 нуля своего напряжения. Выход индикатора нуля напряжения является выходом устройства.При поступлении сигнала на вход многоотводной линии задержки 1, который является входом устройства, на отводах линии задержки (отводы взяты через интервалы времени Ь (=;(, где Г - максимальная1частота спектра сигнала) получаются напряжения, соответствующие дискретным отсчетам сигнала, поступившего в моменты времени (1 - пЬ 1), где п - номер отвода линии задержки. Сигналы с отводов линии задержки поступают на первые входы вычитателей 2, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов перемножителей 3, а коэффициенты передачи перемножителя задают дискретные отсчеты эталонного сигнала р;. При этом на выходах перемножителей 3 амплитуды дискретных отсчетов эталонного сигнала меняются благодаря тому, что входы перемножителей 3 подключены к генератору 4 периодического напряжения, вырабатывающему напряжение, которое является периодической функцией времени 11), и, таким образом, на выходах пере- множителя 3 получаются сигналы, равные произведениям дискретных отсчетов эталонного сигнала ср; на периодическую функцию времени М(1), т.е. равные пульсирующим значениям дискретных отсчетов эталонного сигнала 1 (1). щ. Из вычитателей 2 сигналы поступают через блоки 5 выделения модулей на входы сумматора 6, На выходе сумматора 6 получается напряжение, пропорциональное сумме абсолютных значений разностей дискретных отсчетов анализируемого и эталонного сигналов, которое поступает на первый вход дополнительного вычитателя 7, на второй вход которого через аттеиюатор 8 поступает напряжение с выхода генератора 4 периодического напряжения. При этом энергия эталонного сигнала меняется по закону изменения периодической функции М(1) путем одновременного изменения амплитуд дискретных отсчетов эталонного сигнала в перемножителях 3, так как сигнал на выходе генератора 4 периодического напряжения пропорционален энергии эталонного сигнала. Полученная на выходе дополнительного вычитателя 7 величина, пропорциональная разности энергии эталонного сигнала и суммы абсолютных значений разностей дискрет 733097Ных бтсчетов анализируемого сигнала и эталона, сравнивается с нулевым уровнем в индикаторе 9 нулевого напряжения, срабатывание которого свидетельствует о наличии сигнала заданной формы.Поскольку в данном устройстве энергия эталонного сигнала изменяется по закону, задаваемому периодическим напряжением М(1), которое вырабатывается генератОром 4 периодического напряжения, и изменение меры близости, задаваемое пороговым уровнем г, по закону изменения энергии эталонного сигнала выражается соотношениемт=й М(1),то сравнение величины А, пропорциональной сумме абсолютных значений разности дискретных отсчетов анализируемого сигнала и эталона, с пороговым уровнем меры близости с выражается неравенствомА (6.1 с (,Ц,которое можно привести к видуА -М(1) (0где- пороговый уровень, определяемый допустимыми искажениями формы сигнала при его максимальной энергии.Вычитание из суммы абсолютных значении дискретных отсчетов анализируемого сигнала и эталона А величины Ь М(1), пропорциональной энергии эталона, осуществля" ется в устройстве благодаря тому, что выход генератора 4 периодического напряжения подключен через аттенюатор 8 к дополнительному вычитателю 7, который подключен к индикатору 9 нулевого напряжения. Таким образом, из суммы абсолютных значений разностей дискретных отсчетов анализируемого сигнала и эталона, которая получается на выходе сумматора 6 и вычитателя 7, вычитается величина, пропорциональная напряжению на выходе генератора 4 периодического напряжения с коэффициентом пропорциональности , задаваемым коэффициентом передачи аттенюатора 8, и которая в свою очередь пропорциональна энергии эта. лонного сигнала. Полученная на выходе вычитателя 7 разность не зависит от энергии сигналов, благодаря чему и достигается независимость результатов обнаружения от энергии сигналов заданной формы. С другой стороны, вычитание величины1(1),пропорциональной энергии эталонного сигнала, обеспечивает при постоянном пороговом уровне сравнение искажений анализируемых сигналов с эталоном в условиях изменения меры близости в зависимости от ихэнергии.Предлагаемое устройство позволяет обнаружить сигналы заданной формы с различной энергией и при этом обеспечить раз 10 личные допустимые искажения формы анализируемых сигналов в зависимости от ихэнергии, чем и достигается повышение помехоустойчивости,Формула изобретенияУстройство для селекции сигналов заданной формы, содержащее многоотводную линию задержки, вход которой соединен со 20 входной шиной, а отводы подключены кпервым входам вычитателей, выход каждого из который через блок выделения модуля соединен с соответствующим входом сумматора, перемножители и индикатор нулевого напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введен генератор периодического напряжения, аттенюатор и дополнительный вычитатель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход через атзо тенюатор соединен с выходом генератора периодического напряжения, а выход дополнительного вычитателя соединен со входом индикатора нулевого напряжения, причем выход генератора периодического напряжения соединен со входами перемножителей, выход каждого из которых соединен со вторым входом ссютветствующего вычитателя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеар 1. Авторское свидетельство СССР383077, кл. Н 03 К 5/20, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР350153, кл. Н 03 К 5/20, 1970 (прототип).Составитель А. Артюх Редактор А. Маковская Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо Заказ 1564/ 4 Тираж 995 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4