Устройство для обработки импульсных сигналов

(46) (72) (53) (56) Р 802 В 97 (прот етельство СССР5/08, 1981.ельство СССР5/08, 1982 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее пос ледовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной полярности, первый блок вычитания, ограничитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компаратор, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом ограничителя сигналов и с управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычитания, а также блок анализа знака и второй фильтрнижних частот, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности обработки, в него введеныинвертор, ключ, а также последовательно соединенные второй усилительс регулируемым коэффициентом передачи, сумматор, первый управляемыйограничитель и второй управляемыйограничитель, управляющий вход которого соединен с выходом инвертоа,а выход подключен к входу блокаанализа знака и к входу второгофильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входусумматора и входу ключа, выходкоторого соединен с общей шинойисточника питания, управляющий входключа соединен с выходом блока ана-лиза знака и управляющим входом второгоусилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход первогофильтра нижних частот подключен квходу инвертора и второму входувторого блока вычитания, выход которого подключен к сигнальному входувторого усилителя с регулируемымкоэффициентом передачи, а выходограничителя подключен к управляющему входу первого управляемогоограничителя.1142900 1Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в устройствах для обнаружения импульсных сигналов с неизвестной начальной фазой и длительностью на фоне смеси узкополосной помехи и шума.Известно устройство для обработки импульсных сигналов,. содержащее последовательно соединенные фильтр и детектор, а также блок сравненйя, два идентичных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных вычитателя ограничителя и интегратора при этом выход детектора соединен с первым входом вычитателя пер. вого канала, выходы ограничителей подключены к соответствующим входам блока сравнения, а выходы интеграторов соединены с вторыми входами вычитателей соответствующего канала Г 13Известное устройство обладает недостаточными разрешающей способностью по времени и помехозащищенностью по отношению к воздействию узкополосных помех. Использование адаптивных устройств выработки порога обнаружения, основанных на стабилизации средней частоты шумовых выбросов над пороговым уровнем, при наличии узкополосной помехи приводит З к возрастанию величины порогового напряжения. В результате уменьшается отношение разности напряжений Импульсного сигнала и порога к величине напряжения порога, вследствие чего сигнальные импульсы восприни 35 маются устройством как выбросы шума и подавляются.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является40 устройство для обработки импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные входной фильтр, детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной поляр 45 ности, первый блок вычитания, ограйичитель сигналов, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи,первый фильтр нижних частот, аттенюатор и компаратор, второй вход и выход которого соединены со 50 ответственно с выходом ограничителя сигналов и управляющим входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом-передачи, причем выход фильтра верхних частот подключен к второму входу первого блока вычитания, выход ограничителя сигналов подключен к первому входу второго блока вычита 2ния, а также блок анализа знака ивторой фильтр нижних частот 23.Недостаток данного устройствазаключается в низкой точности обработки вследствие того, что кратковременный уход анализируемого сигналаниже порога обнаружения при малойвеличине отношения разности сигналаи порога к величине порога воспринимается как результат воздействияшума и подавляется,Цель изобретения - повышение точности обработки.Указанная цель достигается тем,что в устройство для обработки импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные входной фильтр,детектор, фильтр верхних частот, пиковый детектор сигналов отрицательной полярности, первый блок вычитания, ограничитель сигналов, первыйусилитель с регулируемым коэффициентом передачи, первый фильтр нижнихчастот, аттенюатор и компаратор,второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом ограничителя сигналов и с управляющимвходом первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход фильтра верхних частотподключен к второму входу первогоблока вычитания, выход ограничителясигналов подключен к первому входувторого блока вычитания, а такжеблок анализа знака и второй фильтрнижних частот, введены инвертор,ключ, а также последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор, первый управляемый ограничительи второй управляемый ограничитель,управляющий вход которого соединенс выходом инвертора, а выход подключен к входу блока анализа знака и квходу второго фильтра нижних частот,выход которого подключен к второмувходу сумматора и входу ключа, выходкоторого соединен с общей шиной источника питания, управляющий входключа соединен с выходом блока анализа знака и управляющим входомвторого усилителя с регулируемымкоэффициентом передачи, при этомвыход первого фильтра нижних частотподключен к входу инвертора и второму входу второго блока вычитания, выход которого подключен к сигнальномувходу второго усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а выход1142900ограничителя подключен к управляющему входу первого управляемого ограничителя.На чертеже изображена функциональная электрическая схема устройства.Устройство для обработки импульсных сигналов содержит последовательно соединенные входной фильтр 1,детектор 2 и Фильтр 3 верхних частот,первый блок вычитания 4, пиковыйдетектор 5 сигналов отрицательнойполярности, ограничитель сигналов 6,первый усилитель 7 с регулируемымкоэффициентом передачи, компаратор 8,второй блок вычитания 9, первый управляемый ограничитель 10, первыйфильтр 11 нижних частот, аттенюатор12, инвертор 13, второй управляемыйограничитель 14, второй усилитель 15с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор 16, блок анализа знака 17, второй Фильтр 18 нижних частоти ключ 19.Устройство работает следующимобразом.25Сигнал с выхода детектора 2 поступает на вход Фильтра 3 верхнихчастот, представляющего собой дифференцирующую КС-цепь первого порядка, постоянная времени которой30удовлетворяет условию И Ме(кс (, (с сЬ угдед - максимальная ожидаемая длительностьимпульсного сигнала;- ожидаемый период изменения интенсивностиузкополосной составляющей входного сигнала.40На выходе фильтра 3 верхних частот отсутствует мешающая выработке порогового напряжения медленно меняющаяся постоянная составляющая, обу-. словленная узкополосноч помехой на 45 входе устройства, Однако отсутствует и полезная составляющая,.обусловленная конечной скважностью входных импульсов, причем величина ее растет с уменьшением скважности. Для ее восстановления сигнал с выхода Фильт ра 3 верхних частот подается на пиковый детектор 5 сигнала отрицательной полярности, постоянная времени которого в выбирается из соотноше- ния 4Образующийся на его выходе мед-ленно меняющийся сигнал добавляется к сигналу с выхода Фильтра 3 верхних частот посредством первого блока вычитания 4, Для обеспечения однополярности, необходимой для выработки порога обнаружения, сигнал с выхода первого блока 4 вычитания ограничивается снизу на нулевом уровне в ограничителе сигналов 6. Сигнал с его выхода является исходным как для выработки порога обнаружения, так и для анализа на наличие импульсных сигналов.При отсутствии импульсных сигналов интенсивность сигнала с выхода ограничителя сигналов 6 определяется уровнем высокочастотной составляющей флуктуационного шума на выходе входного Фильтра 1, Для выработки порогового напряжения сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 подвергают усилению в первом усилителе 7 с регулируемым коэффициентом передачи и последующему усреднению первым Фильтром 11нижних частот, который представляет собой интегрирующую КС-цепь первого порядка с постоянной времени, выбираемой из условия,Гн шгде Г - ожидаемый период замиранияФлуктуационного шума.Сигнал с выхода ограничителя сигналов 6 может содержать и импульсные сигналы, которые, будучи усилены, приведут к ненужному росту порогового напряжения на выходе первого фильтра нижних частот. Для предотвращения этого сигналы с выходов ограничителя сигналов 6 и первого фильтра 11 нижних частот сравнивают между собой в компараторе 8 и если сигнал на выходе ограничителя сигналов 6 больше, то компаратор 8 снижает коэффициент усиления первого усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи до единицы. Ввиду конечности времени срабатывания компаратора 8 и первого усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи, при малой скважности сигнальных импульсов возможен ненужный подъем порогового напряжения. Для предотвращения этогомежду выходом первого фильтра 11нижних частот и входом компаратора 8 введен аттенюатор 12 с коэффициентом передачи, равным 0,75.1142900 40 Для повьшения помехозащищенностиразность сигналов с выходов ограничителя сигналов б и первого Фильтра11 нижних частот на выходе второгоблока вычитания 9 интегрируют с 5помощью насьпцаемого интегратора,состоящего иэ сумматора 16 и второго Фильтра 18 нижних частот, при этом величину сигнала с выхрда сумматора .16 ограничивают сверху значением 10 сигнала на выходе ограничителя сигналов 6 с помощью первого управляемого ограничителя 10, а снизу -значением сигнала на выходе первого Фильтра 11 нижних частот с помощью 15 инвертора 13 и второго управляемого ограничителя 14. По достижении указанных порогов ограничения интегратор прекращает дальнейшее накопление напряжения того или иного знака и на его выходе повторяется сигнал с выхода ограничителя сигналов б или отрицательное напряжение с выхода первого Фильтра 11 нижних частот вплоть до момента смены знака сигнала 5 на выходе второго блока вычитания 9. Такое техническое решение применено из-за отсутствия априорной информации о моменте прихода и длительности импульсного сигнала. При изменении З 0 знака процесса на выходе второго блока вычитания 9 с отрицательного на положительный интегрирование начинается при отрицательном значении памяти. Постоянную времени второго фильтра 18 нижних частот нижних35частот, представляющего собой интегрирующую КС-цепь первого порядка, выбирают равной 0,4/Ь 1, где 2 Ь - полоса пропускания входного фильтра 1. При ,этом большинство шумовых выбросов (с малой энергией) не вызывает изменения знака сигнала на выходе сумматора 16., а при. появлении полезного сигнала (с большой энергией) длительность переходного процесса невелика.%Решение о наличии сигнала принимается в результате анализа знака сигнала на выходе второго управляемого ограничителя 14 с помощью блока анализа50 знака 17.Недостатком такой обработки является малая разрешающая способность устройства по времени, так как кратковременное пребывание сигнала на55 выходе ограничителя сигналов 6 ниже 6порога первого Фильтра нижних частотвоспринимается устройством как результат действия шума и подавляется(знак сигнала на выходе сумматора 16не меняется в промежутке между импульсами), Для повьппения точностиобработки указанную обработку необходимо производить в одну сторону:при изменении знака сигнала на выходе второго блока вычитания 9 сминуса на плюсинтегрирование произ -водится согласно указанному выше,а при обратном изменении знака памятьинтегратора необходимо сбрасыватьдо отрицательного значения, еслиобнаружение произошло, для чеговведены второй усилитель 15 с регулируемым коэффициентом передачи иключ 19,При отсутствии сигнала свыхода блока анализа знака 17 ключ 19заперт, а коэффициент передачи второго усилителя 15 с регулируемымкоэффициентом передачи равен единице,в результате чего эти блоки не влияютна обработку сигнала. При обнаружениисигнала коэффициент передачи второгоусилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи возрастает до большой величины (20-40), а ключ 19 отпирается и заземляет выход второгоФильтра 18 нижних частот, в результате его инерционность и коэффициентпередачи близки к нулю. При значительном коэффициенте усиления второгоусилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи сигнал с выхода ограничителя сигналов б проходит навход блока анализа знака 17 без искажений. Такое состояние продолжаетсядо изменения знака сигнала на выходевторого блока вычитания 9 на отрицательный, после чего срабатывает блоканализа знака 17 и коэффициент передачи второго усилителя 15 с регулируемым коэффициентом передачи падаетдо единицы, а ключ 19 запирается,восстанавливая инерционность интегратора,Предложенное устройство для обработки импульсных сигналов позволяет повысить точность обработки за счет отключения и сброса памяти насьпцаемого интегратора с малой постоянной времени накопления сигнала после обнаружения импульсного сигнала,1142900 Заказ 752/45 Т ВНИИПИ по дел 113035, МосПодписи осударственного кам изобретений и ва, Ж, Раушска мите ткры а филиал ППП "Патент, г. ужгород, ул ектн Составитель О, Андрушкоедактор М. Дылын Техред Л.Коцюбняк Корректор М, Максимишине