Устройство для измерения амплитуды импульсов

/218 ртехнич 91, Бюлкий ра й инор но Филатов 7326(088кое свидекл. С 01Е И.8) тельст К 19/04 Трифонов А ов на фон ио, 1978. о СССР1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯТУДЫ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение олительной техникепользовано в систеботки радиолокациогидроакустическисигналов. Цель и ЗМЕРЕНИ сится к в исисбражет быть цифровои акустич еских,ческихвьппенн отоэлетения х изобр 4 ся к вычислит быть испофровой обра 4 ь 00 акустичеси Фотоэлек ие овьппеды имп льс регфици10Цифи бватдом нала ного ена бл йства; граммы ема бл к-схеа ан ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 44983 (22) 25, 10 (46) 30.03 (71) Рязанс ститут (72) Ю.М, и Ю.С. Бех (53) 621.3 (56) Автор Мф 11839 10,Куликов параметров М.: Советс Изобретение относительной технике и можльзовано в системах циботки радиолокационныхких, гидроакустическирических сигналов.Бель изобретения -ности измерения амплиза счет селекции полена фоне помех.На фиг. 1 представлма предлагаемого устрфиг, 2 - временные диработы; на Фиг. 3 - с ние точности измерения амплитуды импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для оценкиамплитуды импульсов введены блок3 задержки, два регистра 6 и 7, блок8 памяти коэффициентов, который хранит коэффициенты весовых функций,учитывающих смещение импульсов относительно моментов квантования, и цифровой нерекурсивный фильтр 5, вкотором происходит вычисление оценкисмещения, а также коррекция оценкиамплитуды при обнаружении импульсаблоком 4 анализа, Использование оценки положения импульса относительномоментов квантования позволяет изме- снить весовую функцию фильтра в соответствии с реальной ситуацией и повысить точность измерения амплитуды импульсов. Устройство содержит такжеаналого-цифровой нерекурсивныйфильтр 2. 4 ил. за; на фиг. временные диаграм-его работь.Устройство содержит аналого-циовой преобразователь (АБП) 1, ци овоц нерекурсивный фильтр 2, блок задержки, блок 4 анализа, второй фровой нерекурсивный Фильтр 5, истры 6 и 7, блок 8 памяти коэфентов, выход 9 устройства, блок управления и вход 11 устройства, ровой нерекурсивный фильтр 2 лок 4 анализа соединены последоельно, АЦП 1 включен между вхоустройства и входом цифровогонерекурсивного фильтра 2. Последовательно соединенные блок 3 задержки, цифровой нерекурсивный фильтр 5 и регистр 7 включены между .выходом А 1 П и выходом устройства. Последовательно соединенные регистр 6 и блок 8 памяти коэффициентов включены между выходом и вторым входом цифрового нерекурсивного Фильтра 5. Первый выход блока 4 анализа соединен с вторыми входами регистров 7 и 6, а второй выход - с третьим входом регистра 6.Сущность изобретения заключается в следующем.Импульсный сигнал на интервале наблюдения в В периодов квантования описывается в общем случае нелинейной функцией двух случайных параметров - амплитуды Н и положения относительно дискретных отсчетов 10 20 Я; Пр, ), д = 1, И. (1)Ф Э25В результате статистической линеаризации приводим выражение (1) к виду",55 ключается в том, что в момент и,окончания информационного импульсавыходная величина 0 п, (3) имеет максимальное значение, соответствующее 8;=аП+Ь(, =1, Б,(2) где а Ь - коэффициенты статисти 30Эческой линеаризации.Такое представление импульсного сигнала позволяет испольэовать для оценки параметров Б и Ч) нерекурсивные цифровые фильтры, реализующие 35 операцию линейной свертки;д 4-1ц=, к . Е; (3)ф=3 е . 2 о.;, (4) . 4 О где Е= Я+- дискретные отсчетывходного сигнала,представляющегоаддитивную смесьимпульсного сигнала Яи шума ;1 с 1 с. - коэЬФициенты весовых функций Фильтров, вычисленные, 50например, по методунаименьших квадратов.Особенность данных Фильтров зал оценке Б амплитуды импульса, П = = 1, = шах 0 п, а текущее значение величины (4) соответствует оценке положения импульса, причем вблизи момента,п величина Й мало иэменяетлИся, т,е, Р =, (р, (Фиг, 2), Подставляя оценку ф в (1), получаем модель, соответствующую реальной ситуации:лБ;=По;, д= 1, М.На основании этой модели вычисляется весовая функция Фильтра Кц(Чл лЕф2Щ) и уточняется оценка амплитуды 11 импульса:й-1 о(91 Е -(5)Так как АЦП устройства имеет конечную разрядность, коэффициенты)1,Ео(Чу) для всех возможных значенийЛ 1Ч)можно рассчитать заранее и хра нить в блоке памяти коэффициентов.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии при отсутствии полезного сигнала Е я =фильтр 2 с весовой функцией 1 формирует оценки 1в соответствии с(3). На инверсноми прямом о выходах блока 4 анализа установленыуровни "О" и "1" соответственно, Этакомбинация устанавливает в регистре6 код адреса, в соответствии с которым из блока 8 памяти коэффициентовна вторые входы соответствующих блоков умножения фильтра 5 считываютсякоэффициенты Ьв,= О, Ивесоч)увой Функции 1. На выходе блока 3 задержки присутствует входной сигналЕп., задержанный на два такта,вследствие чего Фильтр 5 вычисляетлоценку Чу согласно (4). В регистре 7находится оценка амплитуды предыпущего импульса ППри наличии во входном сигнале информационного импульса, т.е. Е =Б + , фильтры 2 и 5 продолжают.вычислять оценки Б иф ВеличинаН поступает на вход блока 4 аналиу)за, который осуществляет операцииобнаружения импульсов и обнаружениемаксимума текущей оценки, Операцияобнаружения импульса заключается всравнении величины Б с некоторым порогом ш, т.е. в проверке неравенства:"п ш Если неравенство (6) не выполняется, состояние выходов 3 и 5 блока4 не меняется и работа всего устройства соответствует исходному положению.При выполнении неравенства (6)фиксируется Факт наличия полезногосигнала, т.е. обнаружение импульса.Устройство начинает поиск максимальл лной оценки П = шахП среди тех оцеи,нок, которые поступают на вход блока анализа при выполнении условия(6), Блок 4 анализа тактируется сигналом У 2 и работает таким образом,что, если максимум текущей оценкиламплитуды П приходится на и-ю выборку У 1, на выходах 3 и 1 появляется импульс обнаружения максимумадлительностью один такт в момент.4два такта, т.е.),. Полученнаял фоценка Ц), записывается в регистр6 передним Фронтом импульса обнаружения максимума с выхода о блока 4 в момент (и+1)-й выборки - У 2.На выходе 3 регистра 6 устанавливается таким образом код адреса, всоответствии с которым из блока 8памяти коэффициентов считываются колэффициенты весовой функции 1 с(С,)ф-" 1) и подаются на соответствующие блоки умножения Фильтра 5. Блокпамяти коэффициентов собран, например, на программируемых постоянныхзапоминающих устройствах (ППЗУ) иработает в режиме считывания. При(и+2)-й выборке - У 1 фильтр 5 имеет перестроенную весовую Функциюсогласно (5) и содержит набор дискретных отсчетов входного сигналаЕ Е , 1 = О, И, которыйсоответствует положению информационного импульса. Результат линейнойсвертки (5) в Фильтре 5 - скорректированная оценка амплитуды 1 - передним фронтом импульса по выходублока 4 анализа н момент (и+2)-йвыборки - У 2 записывается н регистр7 и подается на выход 9 устройства.Этим же Фронтом происходит установкав регистре 6 (по установочному вхо 638648ду) кода адреса для считывания коэффициентов весовой функции Е, из блока 8.Таким образом, к моменту (и+3)-йвыборки - У 1 устройство находится висходном состоянии. Устройство работает совместно с блоком управления,вырабатывающим управляющие сигналыУ 1 и У 2.Работа блока 4 анализа закл,ается в обнаружении импульса и обнаружении максимальной оценки амплитуды при наличии полезного сигнала.Операция обнаружения импульса сводится к проверке неравенства (6) накаждом такте. Операция поиска максимума текущей оценки амплитуды при выполнении условия (6) заключается в 2 О сравнении кодов двух последовательныхотсчетовПп, )П, . (7) При нарушении условия (7) предыдущая оценка Пп объявляется максимальной и Формируется импульс обнаружения максимума на (и+1)-м такте.Операции (6) и (7) обычно реализуютсяна сравнивающих устройствах, которыепредставляют собой комбинационныесхемы сравнения кодов двух чисел (отсчетов). Выходной сигнал 6 таких устройств определяется следующим образом:35 1 при выполнении (6) или (7),6=О в противном случае.Блок 4 анализа (Фиг,3) состоит изтактового входа 12, последовательносоединенных первого элемента И 13,регистра 14, первого сравнивающегоблока 15, одновибратора 16 и триггера 17, включенных между входом и выходами устройства. Вход устройства 45 подключен к входу второго сравнивающего блока 18, выход которого соединен с вторым входом регистра и вторым входом первого элемента И 13. Выход элемента И 13 подключен к второму входу первого сравнивающего блока 15, выход которого подключен квходу второго элемента И 19, выходомсоединенного с третьим входом регистра 14. Второй вход второго элемента 55И 19 и второй вход триггера 17 объединены и являются входом 12 блока 4анализа.Иа фиг. 4 обозначены: а - входблока анализа; , б - прямой и инверсный выходы блока; И - выход сравнивающего блока 18, К - выход регистра; П - выход сравнивающего блока 15, М - выход одновибратора 16.Блок анализа работает следующим образом.В исходном состоянии, при отсутствии полезного сигнала, 2=, на выходах сравнивающего блока 18, реализующего операцию (6), и на выходе элемента И 13 присутствует "О". В регистре 14 хранится нулевой код, а на выходе сравнивающего блока 15, реализующего операцию (7), присутствует "О". На выходе одновибратора 16 установлена "1". Сигнал 72 не проходит через элемент И 19 на вход управления записью в регистр 14 и устанавливает каждый раз триггер 17 в состояние "1". Это соответствует присутствию на прямом б и инверсном выходах триггера 17 "1" и "О" соот" ветственно.В случае, если в регистре 14 находится код, отличный от нулевого (например, в начальный момент рабо" ты блока), блок 4 возвращается в исходное состояние. Действительно, выходне изменяет своего состояния, так как неравенство (7) не выполняется в .этом случае, а уровнемО" по выходу И сравнивающего блока 18 происходит сброс (установка в "О") регистра.При наличии во входном сигнале информационного импульса, т.е, 2Б+ п, при превышании текущей оценкой П величины порога ш на выходе,ц сравнивающего блока 18 появляется "1". Дискретные отсчеты оценки амплитуды Ц проходят через элемент И 13 и записываются в регистр по переднему фронту импульсов У 2, так как выполняется условие (7) и состояние выхода л соот"ветствует "1". Пусть максимальнаялоценка Ця = 11 приходит в момент1п-й выборки - У 1. Тогда в момент(и+1) -й выборки - 71 условие (7) на 50 рушается. На выходе Л сравнивающего блока 15 образуется перепад из"1" в "О", по которому одновибратор 16 вырабатывает импульс длительностью,равной периоду следования импульсов У 1 (или У 2), "О" по выходу А запрещает прохождение тактовых импульсов 72 через элемент И 19 в регистр 14. Таким образом, в момент(и+1)-го импульса У 2 состояние регистра 14 не меняется и максимальная оценка амплитуды хранится в регистре 14 все остальное время действия строба одновибратора 16, определяемого условием (6).В момент (и+1)-го импульса У 2 триггер 17 опрокидывается. К моменту (и+2)-го импульса У 2 одновибратор 16 возвращается в исходное состояние, следовательно, в этот момент состояние триггера 17 меняется на противоположное, соответствующее исходному состоянию.Таким образом, на выходах блока анализа в момент (и+1)-го импульса У 2 Формируется импульс обнаружения максимума длительностью один такт управляющего сигнала У 2.Когда информационный импульс "прошел" через блок 4 анализа, условие (6) не выполняется и состояние выхода сравнивающего блока 18 переходит в "О", Происходит обнуление регистра 14, и блок 4 анализа возвращается в исходное состояние.Работой АЦП управляет один тактовый сигнал УЗ, который является дизъюнкцией управляющих сигналов 71 и У 2, Преобразование происходит после прохождения заднего Фронта тактового импульса, а результат, полученный в процессе преобразования, передается в выходной регистр АЦП одновременно с передним Фронтом очередного тактового импульса УЗ. Когда на выходе АЦП получается результат п-й выборки УЗ, на входе производится (и+2)-я выборка, а результат (и+1)-й выборки хранится в промежуточном буфере АЦП. Таким образом, АЦП работает с задержкой на один такт У 1, которая не учитывается при анализе работы цифровой части устройства,формула изобретенияУстройство для измерения амплитуды импульсов, содержащее последовательно соединенные первый лерекурсивный Фильтр и блок анализа, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуды импульсов, оно дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, включенный между входом устройства и входом первого нерекурсивного Фильтра, последовательно соединенные блок задержки, второй нереВыход курсивный фильтр и регистр, включенные между выходом аналого-цифровогопреобразователя и выходом устройства, последовательно соединенные второй регистр и блок памяти коэффициентов, включенные между выходом ивторым входом второго нерекурсивногофильтра, причем первый выход блокаанализа соединен с вторыми входамипервого и второго регистров, а второй выход - с третьим входом второго регистра, блок управления, первый выход которого соединен с вторыми 5входами аналого-цифрового преобразователя, первого нерекурсиного фильтра и блока задержки и третьим входом второго нерекурсивного фильтра, а второй выход - с третьим вхо м аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блока анализа.1638648 А. Рафиков1 игунова ставителТех е Соедактор А.Лежнина р дС.Г Корректор Н,Ревс аказ 925 Тираж 419НИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж-.35, Ра ени ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 оизводственно 72счг)а Подписное и открытиям при ГКНТ СССаб., д. 4/5