Устройство обнаружения сигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 883830 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23)Приоритет по делаи нэабретеннй н откритнй(72) Авторы изобретения М,Е. Жандаров, К,К. Рябков, В.И. Грига и В,71) Заявител СТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ Н О Кроме того, при наличии на входе устройства высокочастотных помех, например дробового шума, устройство воспринимает их.как полезный сигнал, так как из-за постоянной времени канала, формирующего пороговый уровень, он не успевает отреагировать на быстро меняющийся шум. При этом на выходе устройства формируются ложные импульсы, что значительно ухудшает обнаружительную способность устройстЦелью изобретения являетсяние эффективности обнаружения ва.повьепе-сигнаа. строиств ия цели вналов, содоторого поороговоговходу аналвход кото я достике ужения сиь выход му входу игиальном правляющи ж ее си 2 о обналите перв и к к)юченстройст а срабатыеременная а постоян гового клюкл Изобретение относится к радио-.техническим устройствам, которые могут быть использованы в астрономии,светолокации и сцинтилляционной технике и предназначено для выделениясигналов на фоне изменяющегося шума,например для выделения видеосигналаиз шума, обусловленного изменяющейся фоновой засветкой в оптико-электронных системах.Известно устройство обнаружениясигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первомувходу порогового устройства и к сиг-нальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подключенк первому выходу синхронизатора, авыход через ячейку аналоговой памятик первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства 13.Однако при выборе порогвания учитывается только псоставляющая шума (фона),ая составляющая при этом не приниается во внимание. Это обстоятел о не позволяет отслеживать медно изменяющийся фон.8838304 чен к первому выходу синхронизатора,а выход через ячейку аналоговой памяти - к первому входу сумматора, выходкоторого соединен со вторым входомпорогового устройства, введены дополнительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти иэлемент сравнения, включенный междувыходом усилителя и вторым входом сумматора, при этом ко второму выходу.синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнительный аналоговый ключ, первая дополнительная ячейка памяти и второй дополнительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключеныпоследовательно соединенные третийдополнительный аналоговый ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговойпамяти и четвертый дополнительныйаналоговый ключ, причем сигнальныевходы первого и третьего дополнительных аналоговых ключей соединены с выходом усилителя, управляющие входывторого и четвертого дополнительныханалоговых ключей, выходы которых подключены ко второму входу элементасравнения соответственно с третьими вторым выходами.На Фиг.представлена структурнаяэлектрическая схема устройства обнаружения сигналов; на Фиг. 2 - временныедиаграммы," поясняющие работу устройства,Устройство содержит усилитель 1,элемент 2 сравнения, пороговое устройство 3, аналоговый ключ 4, ячейку аналоговой памяти 5,. дополнительные аналоговые ключи 6-9, дополнительные ячейки аналоговой памяти 10и 11, синхронизатор 12, сумматор 3,Входная цепь подключена ко входуусилителя 1, выход которого подключенк сигнальным входам аналоговых ключей 4, 6 и 8 элемента 2 сравненияи порогового устройства 3. Управляющие входы аналоговых ключей 4, 6 и8 соединены соответственно с первым,вторым и третьим выходами синхронизатора 12. Кроме. того, управляющиевходы аналоговых ключей 7 и 9 соединены соответственно с третьим и вторым выходами синхронизатора. 12, Выход ключа 4 через ячейку аналоговойпамяти 5 соединен с одним из входовсумматора 13, выход которого подключен ко второму, входу порогового устройства 3. Выход аналогового ключа6 через ячейку аналоговой памяти 1 О соединен со вторым входом аналогового.ключа 7, а выход аналогового ключа8 через ячейку аналоговой памяти 11со вторым входом аналогового ключа9. Выходы аналоговых ключей 7 и 9 под.ключены ко второму входу элемента2 сравнения, выход которого соединенсо вторым входом сумматора 13.Устройство работает следующим образом.Входная смесь сигнал плюс шум(Фиг. 2 а,) поступает на вход усилителя 1, где она линейно усиливается.Затем эта смесь одновременно поступает на входы аналоговых ключей 4,6 и 8, элемента 2 сравнения и порогового устройства 3. Управление всемианалоговыми ключами осуществляетсясинхронизатором 12, имеющим три выхода. Первый выход синхронизатора 12управляет аналоговым ключом 4, т,е.открывает или закрывает его (Фиг. 2 с).Второй выход управляет аналоговымиключами 6 и 9 (Фиг. 2 у), а третийвыход - аналоговыми ключами 7 и 8(Фиг. 2 Е). Согласно временной диаграмме (Фиг. 2) процесс работы устройства может быть разделен на двапериода,В течение первого периода производится только измерение интенсивностифона. Напряжение, пропорциональное интенсивности Фона, запоминается ячейкой аналоговой. памяти 5 на весь период обнаружения.В течение второго периода осуще-,35ствляется выделение сигнала и слежение за изменяющейся интенсивностью Фона.Для изменения интенсивности Фона40напряжение, пропорциональное его интенсивности, с выхода усилителя 1 через открытый аналоговый ключ 4 подается в ячейку аналоговой памяти 5,Это напряжение поступает на первый45 вход сумматора 13. Так как аналоговыеключи 7 и 9 на период измерения интенсивности Фона закрыты, то нафвыходеэлемента 2 сравнения присутствуеттакже сигнал с выхода усилителя 1,50 который поступает на второй вход сумматора 13, где производится суммирование аналоговых входных сигналов.Выходное напряжение сумматора 13, яв".ляющееся пороговым уровнем устройст 55 ва 3, на данный период соответствуетдвойной величине входного сигнала.Поэтому на выходе порогового устройства 3 отсутствует какой-либо сигнал.ся.Положительный импульс с третьего выхода синхронизатора 12 открывает аналоговые ключи 7 и 8, которые под 35 ключают выход усилителя 1 ко входу ячейки аналоговой памяти 11 и выход ячейки аналоговой памяти 10 - ко входу элемента 2 сравнения. По окончании управляющего сигнала с третьего выхода40 синхронизатора 12 на втором его выходе появляется следующий положительный сигнал и процесс повторяется вновь. В результате таких действий в ячейках аналоговой памяти 10 и 11 хранят 45 ся некоторые усредненные значения входного сигнала, накопленные за время действия управляющих сигналов соответственно со второго и третьего выходов синхронизатора 12. Затем поочередно накопленная аналоговая информация сравнивается в элементе 2 сравнения с выходным сигналом усилителя . Это сравнение осуществляется путем сопоставления сигналов, дейст 55 вующих в настоящее время, с предыдущими еНа выходе элемента 2 сравнения появляется положительное или отрица 50 В течение второго периода производится обнаружение сигнала. Аналоговый ключ 4 заперт, а аналоговые ключи 6-9 работают согласно временной диаграмме (фиг. 2 д,е), Напряжение, нач5 копленное в ячейке аналоговои памяти5, соответствующее интенсивности Аона в момент начала периода обнаружения и закрытия аналогового ключа 4, поступает на первый вход сумматора 13 и в дальнейшем используется в качестО ве некоторого исходного порогоЬого уровня.На втором и третьем выходах синхронизатора 12 формируются противо 5 фазные сигналы прямоугольной формы, При появлении первого положительного импульса, например на втором выходе синхронизатора 12, открываются аналоговые .ключи 6 и 9. Выходное напряже 10 ние усилителя 1 через аналоговый ключ 6 поступает на вход ячейки аналоговой памяти 10, где происходит накопление заряда эа время действия управ ляющего сигнала синхронизатора 12.25 Открытый аналоговый ключ 9 подключает выход ячейки аналоговой памяти 11 ко входу элемента 2 сравнения. По окончании действия управлящего импульса со второго выхода синхронизатора30 12 аналоговые ключи 6 и 9 закрываюттельное приращение напряжения ф,50 (фиг, 2 ), которое затем алгебраически складывается в сумматоре 13 с напряжением накопленной в ячейке аналоговой памяти 5, Выходное напряжение Ч рр сумматора 3, являющееся пороговым уровнем устройства 3, представляет собой изменяющееся напряжение, причем это изменение в точности совпадает с изменением входного сигнала (Фиг. 2). Пороговое устройство 3 срабатывает только тогда, когда после нарастания входного сигнала (передний Фронт) или его спада ( задний Фронт ) появится неизменяющееся в течение времени, равного двум длительностям управляющих сигналов синхронизатора 12, напряжение. Длительность управляющих сигналов синхронизатора 12 выбирается таким образом, чтобы пороговое устройство 3 це реагировало на случайные выбросы шума как в сторону увеличения, так ц в сторону его уменьшения (фиг. 2 а.)Сформированный выходной сигнап (фиг. 2)при этом смещен во времени йа величину длительности Аранта входного сигнала. Этот сдвиг можно учесть при дальнейшей обработке информаци.Таким образом, устройство обнаружения сигналов позволяет повысить эфАективность обнаружения сигнала на Фоне случайных помех,Формула изобретенияУстройство обнаружения сигналов, содержащее усилитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства и к сигнальному входу аналогового ключа, управляющий вход которого подклюЧен к первому выходу синхронизатора, а выход через ячейку аналоговой памяти - к первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения сигнала, в него введены дополнительные аналоговые ключи, дополнительные ячейки аналоговой памяти и элемент сравнения, включенный между выходом усилителя и вторым входом сумматора, при этом ко второму выходу синхронизатора подключены последовательно соединенные первый дополнительный аналоговый ключ, первая дополнительная ячейка аналоговойпамяти и второй дополнительный аналоговый ключ, а к третьему входу синхронизатора подключены последовательно соединенные третий дополнительный аналоговый .ключ, вторая дополнительная ячейка аналоговой памятии четвертый дополнительный аналоговый ключ, причем сигнальные входыпервого и третьего дополнительныханалоговых ключей соединены с выходомусилителя, а управляющие входы второго и четвертого дополнительных аналоговых ключей, выходы которых подключены ко второму входу элемента.сравнения, соответственно с третьими вторым входами синхронизатора.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Жандаров М.Е. и др. Устройствоформирования. сигналов в оптикоэлейтронной системе. Сб. Теория и0 проектирование высокоточных системуправления. Л , "Наука", 1973,с. 51 (прототип),883830 О эме тен фон каз 10224/70 Тираж 735 В 1 ИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий одписн 13035, 1 осква ЖРаушская наб. д. 4/5 иллал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная