Устройство для усреднения дискретных сигналов

-2 Бюл. Иф. 1ов и Е.К.Ш088,8)свидетельС Об С 7/ ырин тво. СССР 9, 1986,Е НЕННИ ИСК ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГ 1 О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСР Д ДРЕТНЬИ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к областивычислительной техники, может бытьиспользовано в системах передачи данньк для уплотнения и криптографирова"ння цифровых сигналов и является усовершенствованием известного устройства по а,с. У 1474688. Цель изобретения - расширение функциональныхвозможностей за счет вычисления меди"аны дискретных сигналов. Устройство 80,1534474(51) 5 С Об С 7/19 содержит блоки масштабирования 1-4,узлы масштабирования 5,6, сумматор 7,блоки пороговых элементов 8,9, блокипереключателей 10,11, переключатель12, диоды 13,14, источники постоянного тока 16,7, тактовый генератор 18счетчик 19, ключ 20, элемент И 21, .фиксатор уровня 22, схему включения .23, дополнительный фиксатор уровня24, счетчик 25, релейный элемент 26,токовое реле 27, конденсатор 28, интегратор 29, вычитающий элемент 30.За счет накопления интегратором 29сигнала в интервале времени зарядадополнительного конденсатора 28, включенного в цепь обратной связи суммами,тора 7, расширяются функциональныевозможности устройства для усреднения дискретных сигналов путем вычисления медианы этих дискретных сигналов6 ил.Изобретение относится к вычисли" тельной технике, может быть испольэо" вано в системах передачи данных для уплотнения и криптографирования циф 5 ровых сигналов и является усовершен" ствованием устройства по авт.св, В 1474 б 88.Цель изобретения - расширение функ" циональных возможностей эа счет вычисления медианы дискретных сигналов,.Ба Фиг,1 изображена функциональная схема устройства, на фиг.2 и 3электрические схемы блоков порогоЗых элементов, переключателей и масШтабирования; на Фиг.4 - о - эпюрысигналов поясняющие работу устройства,Устройство содержит блоки 1-4к 1.масштабирования,. узлы 5 и о масшта"бирования, сумматор 7, блоки 8 и 9Пороговых элементов, блоки 10 и 11переключателей, нерекгпочатель 12,циоды 13 и 14, вход 15 устройства,источники 1 б и 17 постоянного тока,тактовый генератор 18, счетчик 19,ключ 20, элемент И 21, фиксатор 22уровня схему 23 вкжочения, дополнительный фиксатор 24 уровня счетчикреле ",ны.".с зле мен т 26 - пв;л я пе-рекл 1 очателяытоков е реле 27замыкающим контактом, к.сденсатор "г.интегратор 29, чычитакий элеен:.30 контакты 313 ре и" оят лш уэовней треугольную:;атриду 35узлов запретач 1тро ьл т-,о ра 1 от ет сл(1 уч 1 ощимобразом,При вкл.очении тсктового генерато-.ра 18 в работу вручну 1 о или автоматиьапример, с помощью схемы23 включения в момент поступленияпервого импульса., в каждый такт Тпоступают импульсы ,Фиг.5) на одинвход эгмента И 21 и на вход счетчика 9, Иа другой вход элементаИ 21 и на входы блоков 8 и 9 черезсоответствующие диоды 13 и 14 посту-.пают усредняемые дискретные сигнаЛЫ ПОтф 1. ЧНЫР И 2 фИГ О ПРИ ТОМ ВСЭмо,ны три режима работы устройства;,когда усредняемь.й сигнал имеет положительную, отрицательную полярность и равен нулю 11 оложителные55импульсь 1 проходят ч реэ диод 1 3; аштрицателънде - через диор 14 иа соответствующие входы блоков Ь и ., Такскак оабота блоков 8,10,1,3,5 и 9,11,2,4,б аналогична, то рассмотримработу устройства при усредненииимпульсов одной полярности, Для усредняемого входного дискретного сигнала другой полярности в блоке 9, вотличие от блока 8 (фиг.2), следуетизменить направление включения диодов, полярность источника питания итип транзисторов .Входной импульс блока 8 подаетсяна базы ш триодов регистратора 34 шуровней и на один вход элемента И 21.,на другой вход которого поцает я так-.товый импульс с выхода генератора 18,Элемент И 21 срабатывает, и его выходной сигнал запирает ключ 20, Эг.;емент И 21 находится во вкгооченнсм состоянии при наличии или о ".сутствии надвух входах импупьсныщ сигналов лю-бой полярности, ;.=.1 п;ра каждый раэключ 20. Регистратор 34 ш уровней блока 8 фиксирует и. вкт,юч:нных кгючей,где число ш соствет;:аует уровнюквантования дискретного сигнала и равно основанию принято 4 системы исчисления.,"., помощью треугольной матрицы 35 схем запрета сигналы, соответствующие низшим уровням, не предъявляются на выходе блока 8 пороговыхзлеь:.ентов при предъявлении сигналовболее высоким уровнем,Электрическая цепь каждого ш-гоыходного сигнала. блока 8 подключенак одной обмотке соответствуощего переключателя, например шагового искателя блока 10, другие обмотки которь 1 хсоединены с выходом счетчика 19 дляприведения блока 10 в исходное состо.яние в каждый такт п усреднения.Под действием одного иэ ш выхорных сигналов блока 8 срабатывает соответствующий ш"й переключающий эле. -мент блока 10, сдвоенные контактыкоторого коммутируют резистивные цепиблоков 1 и 3 масштабирования.Приращение номиналов всех резисторов блоков 3-6 одинаковы и соответствуют низшему уровню квантованияусредняемого дискретного сигнала, номиналы всех резисторов блока 1 соответственно равны номиналам резисторовблоков 1 и 2, попарно разные и сгруппированы по числу переключающих элементов в ш групп (разрядов) по (и)резисторов в каждом разряде. Приращение сопротюления каждого резистора вкаждом разряде равно соответствующему номеру уровня квантования. В низ5 15344шем разряде приращение номиналов резисторов блоков 1 (2) равно приращению номиналов резисторов блоков 3и 6. Номиналы первых резисторов вкаждом ш-м разряде соответственно5равны уровням ш квантования. Последующие по порядку резисторы в каждом ш-м разряде увеличивают свойноминал на величину соответствующе.о приращения. Такой выбор сопротивлений резисторов блоков 1 (2) и 3(4) обеспечивает вычисление алгебраического среднего результата М беззатрат какого-либо машинного временина выполнение обычных вычислительных операцийи;:оЕсли усредняемый дискретный сигнал имеет нулевое значение, то ниодкн из блоков 8,10,1,3 и 9,11,2,4не работает. В этом режиме элемент 25И 21 не срабатывает. Ключ 20 разбло"кируется спустя время 3/2, и переключающий зцемент 12 переключаетблоки 5 и 6 на одно положение вперед,. Так как номиналы резисторов бло- З 0ков 5 и 6 соответственно равны номиналам резисторов мпадших разрядовблоков 2 и 1, то увеличение сопротивления прямой цепи сумматора 7 вызывает соответствующее необходимое вэтом режиме работы устройства умень 35пение среднего результата на его выходе,График изменения измеренного среднего значения дискретных сигналов по 40мере роста величины и показан нафиг.4 жирными ступенчатыми линиями,По истечении всех и тактов работы генератора 18 счетчик 19 переполня ется. Выходной импульс переполнения счетчика 19 приводит схему устройства в исходное состояние. При длительной работе устройства необходимо синхро-: низировать вкгдочение генератора 18, . 5 О например, с помощью схемы 23 с периодом поступления усредняемых дискрет-. ных сигналов.Точность усреднения дискретных сигналов на каждом интервале усреднения пС определяется всего лишь чувствительностью фиксатора 22 уровня. С увеличением частоты следования усредняемых дискретных сигналов бло 74 6ки 1-6, 8-1 следует выполнить по бесконтактной (электронной) схеме.При поступлении и-го дискретного сигнала дополнительный счетчик 25 переполняется. Импульс переполнения включает релейный элемент 26, который своими переключающими контактами 31 и 32 включает цепочку 27-28 и интегратор 29 в работу. Конденсатор 28 начинает заряжаться с постоянной% %- времени Т заряда, равной Т =СК где С - емкость конденсатора 28 и К - величина сопротивления последовательно подключенных резисторов блока 1 (нли 2) масштабирования (на фиг.б эпюры напряжения заряда конденсатора показаны жирной линией). В момент начала заряда конденсатрра 28 включается токовое реле 27, сопротивление обмотки которого пренебрежимо мало. Контактами 33 реле 27 подключает напряжение постоянного тока от источника 16 через контакты 32 реле 26 к входу интегратора 29.Величина заряда интегратора 29 равна времени его интегрирования Т или Т. Интервал времени интегрирования определяется моментом отключения токового реле 27, который в свою очередь определяется величиной постоянной,времени Т заряда конпенса-.%тора 28: Тф Т 1 и Т ъТ Величина постоянной времени Т зависит от величины суммарного сопротивления Ко, введенных дискретных сигналов с помощью блока 1 (или 2) масштабирования в цепь обратной связи сумматора 7, который в интервале от идо и выполняет функцию интегратора, так как в цепь его обратной связи включается конденсатор 28.Значение медианы равно половине (интеграла) функции распределения дискретных сигналов. Максимально возможное значение медианы показано на фиг,б пунктирной линией. Вычисленные значения медиан для каждого пФинтервала изображены на Фиг.4 заштрихованными прямоугольниками;Если на передающей стороне системы связи случайная последовательность дискретных сигналов будет упорядочена так, что разность между математическим. ожиданием М и медианой . дискретных сигналов будет заведомо известной величиной , то, измеряя эту величину на выходе вычитаю- щего элемента 30, можно принимать наприемной стороне системы связи дополнительную информацию,После завершения пс цикла приема дискретных сигналов выходным сигналом переполнения счетчика 19 обнуляются счетчик 25 и дополнительный фиксатор 24 уровня. Реле 26 возвращается в исходное состояние. Контакты 31 и 32 реле 26 возвращают дополнительную схему тоже в исходное состояние.Формула изобретения 10 Устройство для усреднения дискрет ных сигналов по авт.св. У 1474688, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления медианы дискретных сигналов, оно дополнительно содержит второй счетчик, репейный элемент с двумя переключателями, два конденсатора, токовое реле с замыкающим контактом, интегратор, дополнительный фиксатор уровня, вы читающий элемент, причем выход переполнения счетчика соединен с входом установки в нулевое состояние второго счетчика и дополнительного фиксатора уровня, выход которого соединен с входом вычитаемого вычитающего элемента и является выходом медианы дискретных сигналов устройства, вход уменьшаемого вычитающегс элемента соединен с выходом фиксатора уровня, а выход является дополнительным выходом устройства, выход тактового генератора соединен со счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом релейного элемента, второй вход которого соединен с входом нулевого потенциала устройства, выход сумматора сое" динен с размыкающим контактом первого переключателя релейного элемента и через первый конденсатор-и токовое реле - с переключающим контактом первого переключателя релейного элемента, замыл(ающий контакт которого соединен с пятым входом сумматора, источник питания постоянного токасоединен через замыкающие контакты токового реле с замыл,"ающим контактом второго переключателя релейного элемента, выход интегратора соединен с входом дополнительного фиксатора уровня, с размыкающий контактом второго переключателя релейного элемента, через конденсатор " с переключающим кон" тактом второго перекгпочателя релейного элемента и с входом интегратора,Составитель В.КозловгРецактор Н.Тупица Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин зводств 1534434Ф Заказ 43 Тираж 547 Подпи ВНИПИ Го ударственного комитета по изобретениям и) 13035, Москва, И, Раушская наб екрьггиям при ГКНТ СССР д 4/5