Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК р 4: Н 04 В 3/4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛЬСТВУ н-В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Медич Дж. Статические оптимные линейные оценки и управлениеЭнергия, 1973, с.123.Авторское свидетельство СССРВ 1029419, кл. Н 04 В 3/46,.1981(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИГН(57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышениеточности контроля при воздействии негауссовских нестационарных нормальныхи аномальных помех. Устройство содержит формирователь разностного сигнала(ФРС) 1, блок сравнения сигналов 2,формирователь порогового сигнала 3,два ключа 4 и 9, два формирователясигнала текущего среднего модуля(ФСТСМ) 5 и 12, умножитель 6, сумматор7, формирователь прогнозированногосигнала (ФПС) 8, два преобразователяразностного сигнала (ПРС) 10 и 11,счетчик аномальных помех (САП) 13,блок деления 14, формирователь сигна1239871 ла порогЬвой весовой функции (ФСПВФ15, блок логического сложения 16 иформирователь управляющих сигналов17, Если контролируемый сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал сФРС 1 через ключ 4 поступает на ФСТСМ5 и ПРС 10, если смесь аномальных инормальных помех, то сигнал с ФРС 1дополнительно поступает через ключ 9на ФСТСМ 12., и ПРС 11, где соответственно формируются сигналы текущего модуля нормальных помех и текущегосреднего модуля смеси аномальных инормальных помех, а также сигналыпреобразовываются по нелинейному законув цифровом коде с учеФом знака проиэ 4. Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах измерения, передачи и обработкисообщений в условиях воздействия нор"мальных и аномальных помех произвольного вида,Цель изобретения - повьппение точности контроля при воздействии нега-,уссовских нестационарных нормальныхи аномальных помех. 16На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема устройства дляконтроля сигналов с импульсной модуляцией; на фиг.2 - временные диаграммы управляющих сигналов. 15Устройство содержит формирователь,1 раэностного сигйала, блок 2 сравнения сигналов, формирователь 3 порогового сигнала, первый ключ 4, второйформирователь 5 сигнала текущего 20среднего модуля, умножитель 6, сумматор 7, формирователь 8 прогнозированного сигнала, второй ключ 9, первыйпреобразователь 10 разностного сигнала, второй преобразователь 11 раэпостного сигнала, первый формирователь 12 сигнала текущего срецнего модуля, счетчик 13 аномальных помех,блок 14 деления, формирователь 15сигнала пороговой весовой функции, 30блок 16 логического сложения и формирователь 17 управляющих сигналов,Каждый преобразователь 10 и 11раэностного сигнала содержит в кажводной. Сигналы с выходов ФСГСМ 5 и12, пройдя блок деления 14, ФСПВФ 15,формирователь порогового сигнала 3 и блок сравнения сигналов 2, поступаютна управляющие входы ключей 4 и 9, асигналы с ПРС 1 О и 11, пройдя блоклогического сложения 16, умножитель6 и сумматор 7, формируются в сигнал,корректирующий прогнозируемый сигналпри воздействии негауссовских и нестационарных помех, который поступаетна ФПС 8 и на выход устройства. Даныварианты выполнения ФСТСМ 5 и 12 и формирователя сигнала плотности вероятности 18, содержащегося в ПРС 10и 11. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 3дом иэ каналов формирователь 18 сигнала плотности вероятности, логарифмический преобразователь 19 и диффе- ренциатор 20. Формирователь 18 сигнала плотности вероятности содержит дискриминатор 21, блох 22 памяти и выходной счетчик 23 импульсов.Каждый формирователь 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля содержит первый блок 24 памяти, второй блок 25 памяти, инвертор 26, переключатель 27, сумматор 28,Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией работает следуЮщим образом.Сигнал контролируемого процесса поступает на один вход формирователя1 разностного сигнала, на другой вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 8 прогнозированного сигнала. В этом формирователе 1 известным способом, например путем сложения инвертированных сигналов, формируется модуль разностного сигнала между сигналом контролирУемого процесса и прогнозированным сигналом. Свыхода формирователя 1 разностногосигнала сигнал поступает на один входблока 2 сравнения сигналов и на другой вход ключей 4 и 9. На другой вход блока 2 сравнения сигналов поступаетсигнал с формирователя 3 пороговогосигнала. Блок 2 сравнения формируетсигнал управления ключами 4 и 9.В формирователях 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля формируется соответственно сигнал текущего модуля нормальных помех и сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных 55 з 1239Если контролируемый сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал с выхода формирователя 1 через ключ 4 поступает на один вход формирователя 5 сигнала текущего среднего модуля и на один вход преобразователя 10 разностного сигнала. Если контролируемый, сигнал содержит смесь аномальных и нормальных помех, то сигнал с выхода формирователя 1 поступает на один 1 О вход другого формирователя 12 сигнала текущего среднего модуля и на один вход другого преобразователя 11 разностного сигнала. Сигнал, преобразованный в преобразователях 10 и 11 по нелинейному закону, в цифровом коде, с учетом знака производной поступает с выходов этих преобразователей 10 и 11 на соответствующие входы блока 16 логического сложения, С цифрового выхода блока 16 сигнал поступает на вход умножителя 6, В умножителе 6 путем умножения поеобразованного разностного сигнала на весовую функцию формируется взвешенный сигнал, который с выхода умножителя 6 поступает на один вход суматора 7, на другой вход которогопоступает оценка прогнозированного сигнала с выхода формирователя 8. Путем суммирования взвешенного сигнала и прогнозированного сигнала с учетом знака преобразованного разностного сигнала (поступающего на третий вход сумматора 7) формируется сигнал оценки контролируемого процесса, который поступает 5 на вход Формирователя 8 прогнозированного сигнала, где известным образом формируется сигнал предсказания.Кроме того, сигнал с дополнительных выходов преобразователя 11 раз 0 ностного сигнала поступает на входы счетчика 13 аномальных помех, где формируется сигнал вероятности появления аномальных помех, который с выхода счетчика 13 поступает на один15 вход формирователя 15 сигнала пороговой весовой функции, на другой вход которого поступает с блока 14 деления сформированное отношение сигнал/ шум, По этим сигналам в формировате 50 ле 15 формируется пороговая весовая функция. 871 4и нормальных помех (эти сигналы эквивалентны дисперсии разностного сигнала, содержащего нормальные и аномальные помехи). Сигнал с выхода формирователя 12 поступает на один вход блока 14 деления и на один вход формирователя 3 порогового сигнала, на другой вход которого поступает с выхода Формирователя 15 сигнал пороговой весовой функции. На другой вход блока 14 деления поступает сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных и нормальных помех. В результате операции деления Формируется отношение сигнал/шум.Каждый канал преобразователей 10 и 11 разностного сигнала работает следующим образом. Сигнал с входа преобразователя 1 О и 11 поступает на вход Формирователя 18 сигнала плотности вероятности каждого канала. Далее с одного выхода формирователя 18 сигнал поступает на вход цифрового логарифмического преобразователя 19, представляющего собой постоянное запоминающее устройство, в ячейках которого защиты значения логарифмов чисел в двоичном коде. Преобразованный по логарифмическому закону сигнал поступает на один вход дифференциатора 20, на другой вход которого поступает сигнал с выхода логарифмического преобразователя 19 последующего канала, а с другого выхода формирователя 18 сигнала плотности вероятности сигнал поступает на третий вход дифференциатора 20. Этот сигнал разрешает выдать результат преобразования с того канала, в уровень которого попала текущая точка контролируемого сигнала. Сигнал в цифровом коде с учетом знака с выхода дифференциатора 20 поступает на соответствующие входы блока 16 логического сложения.Таким образом, операция дифференцирования выполняется путем нахождения разности между преобразованными сигналами плотности вероятности двух соседних уровней сигнала. Полученный разностный сигнал с учетом разницы между двумя уровнями будет преобразованным разностным сигналом, соответствующим прогноэированному значению сигнала.Сигнал с другого выхода формирователя 18 плотности вероятности преобразователя 1 1 поступает в счетчик 13 аномальных помех, выполненный в виде блока сумматоров. Таким образом фор 1239871мируется сигнал вероятности появления аномальных помех.Сигнал оценки текущей плотности вероятности каждого канала преобразователей 10 и 11 формируется следующим образом. Сйгнал с входа формирователя 18 поступает на один вход дискриминатора 21 уровня сигнала каждого канала, на два других входа которого поданы постоянные известные уровни сигнала, ртлйчающиеся на заданную величину (на величину дифференциального коридора). На выходе соответствующего дискриминатора 21 появляется сигнал, который поступает по соответствующему адресу, определяемому тактовым импульсом Т 1 (фиг.2 о), в блок 22 памяти и на один вход выходного счетчика 23 имйульсов, С приходом отрицательного импульса записи Т 2 (фиг,2 ) сигнал, сформированный дискриминатором 21, запоминается в блоке 22 памяти и одновременно сосчитывается выходным счетчиком 23. Перед записью адрес ячейки блока 22 памяти опрашивается положительным импульсом считывания Т 2, который одновременно переводи выходной счетчик 23 в режим вычитания.В этом режиме считывания на выходе блока 22 памяти появляется сигнал, которьп поступает на другой вход выходного счетчика 23 и вычитается из содержимого последнего. С выхода выходного счетчика 23 сигнал поступает на один выход формирователя 18 плотности вероятности только с приходом сигнала Т 4 (фигэ 2 г), по окончании режима записи. Сигнал ТЗ (фиг.26) обеспечивает работу выходного счет. чика,23 в режиме записи и считывания. Формирователь 5 или 12 сигнала текущего среднего модуля работает следующим образом. Сигнал с входа формирователя 5 и 12 поступает по адресу, определяемому сигналом Т 1, а блок 24 памяти и на один вход переключателя 27 и в режиме записи, определяемом отрицательным импульсом сигнала Т 2, запоминается в ячейке блока 24 . памяти и через переключатель 27 поступает в сумматор 28, на другой вход которого с другого блока 25 памяти по сигналу импульса Т 3 проходит сигнал суммы модулей разностного сигнала. По окончании режима записи, с приходом на управляемый выход блока 25 памяти импульса Т 4, сигнал среднего модуля поступает на вход блока14 деленияВ режиме считывания, определяемомположительным импульсом сигнала Т 2,сигнал с выхода блока 24 памяти через инвертор 2 б и переключатель 27поступает на вход сумматора 28 и вы 1 О читается из суммы модулей раэностногосигнала.Таким образом, с началом новой выборки, размер которой контролируетсяномером тактового импульса Т 1, сигналы плотности вероятности и среднего модуля обновляются с приходомкаждого тактового импульса. Благодаря этому удается получить текущиестатистические характеристики сигналов, сопровождаемых нестационарныминегауссовскими помехами, и повыситьточность их контроля.Для повышения точности контролясигналов, в предлагаемом устройстверазностныи сигнал преобразуется всигнал текущей плотности распределения вероятностиы(п ) Ос = 1,2),где п - текущее значение раэностногосигнала (прогнозируемое. значение30 сигнала помехи),Полученные значения плотности вероятности далее преобразуются по оп ределенному законус 1 Г35 Е(п ) = ---- 1 п:1(п ) п = ис 1 п К) К КЭКгде Е(п ) - преобразованное значениекраэностного сигнала (выражение справедливо для 40некоррелированных значений помех);и - прогнозированное эначекэние помехи.Таким образом, формирование сигнала текущей плотности вероятности 45иЗ(п ) позволяет сформировать сигналХ(п ) - корректирующий прогнозируемыйсигйал при воздействии негауссовскихи нестационарных помех,Формула изобретения1, Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные формирователь раэностного сигнала, блок сравнения сигналов, другой вход которого соединен с выходом формирователя порогового сигнала, и первый7 1 ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя разностного сигнала, последовательно соединенные умножитель, сумматор и формирователь, прогнозированного сигнала, выход которого подключен к второму входу сумматора и к одному из входов формирователя разностного сигнала, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля при воз, действии негауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех, в него введены последовательно соединенные второй ключ первый формирователь сигнала текущего среднего модуля, блок деления и формирователь сигнала пороговой весовой функции, выход которого подключен к первому входу фор" мирователя порогового сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала текущего среднего модуля, второй формирователь сигнала текущего среднего модуля, включенный между выходом первого ключа и вторьм входом блока деления, последовательно соединенные первый преобразователь разностного сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом первого ключа, и блок логического сложения, знаковый выход которого подключен к третьему входу сумматора, а цифровой выход - к входу умножителя, второй преобразователь разностного сигнала, включенный между выходом второго ключа и другими входами блока логического сложения, счетчик аномальных помех, включенный между дополнительными выходами второго преобразователя разностно"госигнала и вторым входом формирователя сигнала пороговой весовой функции, формирователь управляющих сигналов, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго преобразователей раэностного сигнала и первого и второго формирователей сигнала текущего среднего модуля, при этом выход блока сравнения сигналов подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого соединен с выходом формирователя разастного сигнала, каждый из преобразователей разностного сигнала выполнен в вида параллельных каналов, каждый иэ которых состоит из последовательно сое 239871 8диненных формирователя сигнала плотности вероятности, логарифмического преобразователя и дифференциатора, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя сигнала плотности вероятйости, а третий входс выходом логарифмического преобразователя последующего канала, причем входы формирователей сигнала плотности вероятности объединены и являются сигнальным входом преобразователя разностного сигнала, управляющие входы формирователей сигнала плотности вероятности являются соответствующими управляющими входами преобразователя разнОстного сигнала, а выходы формирователей сигнала плотности вероятности второго преобразователя раэностного сигнала - дополнительными выходамивторого поеобраэователя разностногосигнала.2. Устройство по п.1,. о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый формиро- .ватель сигнала плотности вероятности содержит последовательно соединенные дискриминатор,блок памяти и выходной счетчик импульсов, при этом выход дискриминатора подключен к второму входу выходного счетчика импульсов и являетЕ ся вторым выходом формирователя сигнала плотности вероятности, управляющи" ми входами которого являются второй вход блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим входом выходного счетчика импульсов, четвертый и пятый входы выходного счетчикаимпульсов. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что каждый формирователь сигнала текущего среднего модуля содержит последовательно соединенные первый блок памяти, инвертор, йереключатель, сумматор и второй блок памяти, при этом первый вход первого блока памяти соединен с вто рым входом переключателя, выход второго блока памяти подключен к второму входу сумматора, второй вход первого блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим входом переключателя, второй и третий входы второго блока памяти являются соответствующими управляющими входами формирователя сигнала текущего среднего модуля./5 венно-полиграфическое предприятие, г.ужгород Производ роектна Тираж 624 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноеомитета СССРи открытийущская наб.,