Устройство для выделения сигналов

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к передачеданных и к обработке информации и предназначено дпя выделения импульсныхсигналов из помех и контроля достоверности принятого сообщения,Известны устройства, выделяющиеимпульсные сигналы на фоне помех, которые позволяют избежать воздействияимпульсных помех путем запирания трнемного тракта на время их действия, исодержащие усилитепь- огрююичитепь,включенный между входом элемента задержки и входом импульсного детектора,подключенного к прерыватепю черезформирователь уровня 1 .Недостатками таких устройств явпяется невозможность подавпения нетрерывных помех и шумов,/замешавшихся вполезный сигнал при прохождении черезрадиолкщю, и низкая помехоустойчивость к воздействию импульсов помехпри наличии шумов, что объясняетсяувеличением среднего уровня сигнала и,в связи с этим понижением чувстви 2тепьностй схемы выделения импульсовпомех к воздействию поспедних. Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство дпя выделения импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные усилитель, линию задержки, инвертор, сумматор, амплитудный различитепь, вторую пинию задержки и второйсумматор, второй вход сумматора соединен со входом линии эадеркки, второйвыход амплитудного различитепя подвпочен ко второму входу второго сумматора,первый бпок дифференцирования, выходкоторого соединен со входом первого, порогового блока, и бпок формированияимпульсов стандартной дпнтельности 21 .Недостаток устройства заключается гв в подавлении всех импупьсов, дпитепьность которых отличается от некоторого,наперед заданного значения, что равносютьно ухудшению помехоустойчивостиустройства.3 ОЭ 838Кроме того, устройство не позволяетпроизводить текущую опенку достоверности выделенного импульсного сообщь-:ния еЦель изобретения - повышение поме 5хоустойчивостИ,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последоватепьно соединенные усилитель, линиюзадержки, инвертор, сумматор, амплитуд;ный различитепь, Вторую линию задержки и второй сумматор, второй вход сумМатора соединен со входом линии задержки, второй выход амплитудного различителя подключен ко второму ВхОду 15 второго сумматора, первый блок дифференцирования, выход которого соединен со входом первого порогового бпока, и блок формирования импульсов стандарт-ной длительности, введены последователь- й но соединенные второй амплитудный раэличитепь, третья линия задерккя н первый бпок вычитания, Выход, которого соединен со входом первого блока дифференцирования, а также четвертая, пятая и шестая линии задержки, треггер, элемент ИЛИ, второй и третий блоки вычитания, второй блок дифференцирования, второй пороговый блок, причем вы ход первого порогового. блока черезЭф четвертую линию задержки соединен с первым входом триггера и входом бпока формированпя импульсов стандартной длительности, выход котоуюго подключен ко второму входу третьего блока вычитаки, а первый вход которого соединен с выходом тжггерар Второй ВхОд которо гз через ьлемент ИЛИ соединен с выхо-дом первого порогового блока, первыйвыход второго амплитудного различителясоединен со вторым входом первого.блока Вычтания, второй выход второгоамплитудного различитепя непосредственно и через пятую линию задержки соединен со входами второго блока вычита 45ния, выход которого через последовательно соединенные второй бпок дифференцирования, второй пороговый блок и шестую ливию эадерркки соевюнен с первым входом элемента ИЛИ, а вход второго аьаиитудиого различитепя подключен к выходу50 второго сумматора.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройствадля выделения сигналощ на фп. 2 - времнные диаграммы,пояснякайие работу устройсгва.Устройство содервит усзпитель 1, вход которого является входом устройст ва, а выход соединен со входом линии 2 О фзадержки, выход линии 2 задержки через инвертор 3 соединен со вторым входом сумматора 4, выход которого соединен со входом амплитудного различнтеля 5, первый выход которого через.вторую линию 6 задержки соединен со входом второго сумматора 7, вгорой вход которого соединен со вторым выходом амплитудного разлнчителя 5. Выход второго сумматора 7 соединен со входом второго амплитудного разпнчителя 8, выход которого непосредственно и через третью жнию 9 задержки соединен со входами первого бпока 10 вычитания, выход кото гюго через первый блок 11 дифференциро вания и первый пороговый блок 12 соеди, нен с четвертой линией 13 задержки, второй выход второго амшятудного различителя 8 непосредствщщо и через пятую линию 14 задержки соединен со входами второго блока 15 вычитавия, выход которого через второй блок 16 дифференцирования, второй пороговый блок 17, шестую линию 18 задержки иэлемент ИЛИ 19 соединен со вторым входом триггера 20, выход которого является первым выходом устройства, выход линии 13 задержки соединен с первым входом триггера 20 и входом блока 21 формирования импульсов стандартной длительности, третий блок 22 вычитания соедИнен со вторым выходом устройства, второй вход трегьего блока 22 вычитания соединен с выходом блока 21 . формирования импульсов стандарг ной длительности, выход первого порогового блока 12 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 19. Позициями с 23 по 46 обозначепа связи между блоками устройства и соответствукецие нм временные диаграммы.На вход устройства поступает импульсный сигнал в смеси с импульсами помех А, В и С (фнг. 2) ифлужГуационнымшумом, под воздействием которого длительность информационных импульсов от импульса к импульсу изменяется. Аьшлнтуда импульсов. прннимаемой смеси изменяется в небольщнх пределах вследствие недостаточно эффегщвной работы системы автоматического регулирования усйленин (АРУ) приемного устройства, Усзщнтепь 1 с АРУ обеспечивает постоянство амплитуд импульсов смеси, поступакицей на его выходфп. 2 диаграмма 24). Для этого коэффициент передачи усющтеля 1 с АРУ, изменяется обратно пропорциона 2 й но величине, выделяемой в нем огибакяцей снапнала на диаграмме5 М 23. Выходное напряжение усилителя 1 с АРУ поступает на вход линии 2 задержки, которая осуществляет задержку этого процесса на время ьС, равное половине длительности наиболее короткого информационного импульса на диаграмме 24, При приеме импульсных сигналов постоянной длительности время задержки определяется исходя из апрцор ных данных и фпуктуациях длительности информационных импульсов, прошедших радиолинию. За значение длительности наиболее короткого информационного импульса может быгь принята длительность ожидаемого информационного импульса, уменьшенная на величину среднего абсолютного значения флуктуаций дпитепьности импульсов в данном радиоканале.В зависимости от решаемых устройством задач критеркй выбора времени задержки может быть иным (нащамер, прн выделении части импульсов, длительность которых превосходит определенное значение, время ьь должно быть равным половине длительности наименьшего выделяемого импульса) .Рассмотрим процесс выделения инфор мационных импульсов с априорно постоянными и равными длительностями, Полевным импульсом наименьшей длительности будем считать импульс Э (фиг. 2), а импульсы с длительностями, превосходшцими длительность этого импульса,- информационными импульсами, в результате воздействия шумов дпительность которых перетераепа искажения.Задержанный линией 2 задержки на половину дпитепьности импульса Э(ьС) процесс на диаграмме 25 инвертируется. инвергором 3 и складывается в сумматоре 4 с незадержанным процессом на диаграмме 24 (фиг. 2).В результате первой операции сумьа- рования вычитаются перекрывющиеся части информационного сигнала и та часть шумов, время корреляции спектральных составлякацих которых бопьще половины дпительности информационного импульса (иг. 2, диаграммы 27). Иьшульснаяш туничтожается. Дпя дальнейцей обработки сигнал с частично подавленными шумами поступает на амплитудный разайитель 5, производящий разделение сзпнала на диаграмме 27 на положительные и отуецательные импульсы по нулевому уровню. Обогнал сгрицатепьной полярносм с выхода амплитудного различитепя подается непосредственно на второй вход 8380 6 еторого сумматора 7, а сигнал попожигеаной попярности проходит вторую линию 6 задержки, которая также, как ипервая, осуществляет задержку входногосигнала на половину длительности информационного импульса (на врвмя ьС )и поступает на первый вход второго сумматора. 7. В результате второго суммирования происходит полное подавление шу О мовых составляюших Ииг. 2, диаграммаЗО), а также импульсных помех КВ и С),так как коэффициент коррепцени сигналовна диаграммах 28 и 29 равен -1, т.е.импульсные помехи и шумы полностьюсовпадают по временному положению ипротивоположны по знаку. В выходном сиьнале на диаграмме 30 не подавляютсялишь те импульсные помехи, которые оъстоят от информационного импульса на рй время, равное половине длитеп,ности полезного импульса 9 как со стороныпереднего, так и со стороны заднегофронтов импульсов, а также импульсыпомех А с длительностями, большими 2 з времени задержки лс в линиях 2 и 6задержки.Положительные импульсы на диаграмме 27 сформированы передними фронтами, а отрицательные импульсы этойпоследовательности - задними фронтами)(На диаграммах 24, 25, 27, 3339буквами и и 3 обозначены фронты импульсов, соответствукицне передним изадним фронтам входной последовательности на циаграмме 24). Длительности- положительных н отрицательных импульсов на диаграммах 27 и 30, следовательно, постоянны дпя всех информационных импульсов, превышакшкх и равных подлительности наиболее коротким инфор мационным импульсам (фиг. 2, импуиьсы 2.)е Последоватепьноть импульсов на диаграмме 30 разделяется во втором амплитудном разпичителе 8 на импульсы поло жатепъаоя и отрщатеаьной полярностей по нулевому уроюпо.Данные последовательности проходца обрабегку в двух парапленьных ветвях, состоящих из линий 9 и 13 задержки блоков 10-12 дпя положительных, и из линий 14 и 18 задержки блоков 15-17 дпя импульсов на диаграмме 30. Цепью обработки является поьнисоустойчнвое формирование импульсов, соогветствукаих моментам нарасра-.93837ння и спада фронтов информационных импульсов на диаграмме 24.Для этого положительные импульсы (диаграмма 31) исходной последовательности (днаграмма 30) задерживаются третьей линией 9 задержки на величину их длительности дС, вычитаются в первом блоке 10 вычитания из незадержан- ной последовательности на диаграмме 31. Результатом вычитания является импУльсО ная последовательность (диаграмма 33, фиг. 2) с перепадами напряжений от . псаожнтельных до отрицательных значений импульсов.Сформированные перепады напряжений с точностью до постоянного временного сдвига 2 Ьс соответствуют моментам нарастания передних фрсатов импульсной последовательности на диаграмме 24. Дифференцирование напряжения на диаграмме 33 первым блоком 11 дщференцировання дает удвоенный по амплитуде выброс напряжения. Первыи пороговый блок 12 пропускает на свой выход ре-зультаты дифференцирования когорые "25 превышают (по абсолютному значению) порог ограничения (фяг. 2, диаграмма 34). В результате операции ограничения по амплитуде осуществляется окончательная резекция импульсов помех. Для формнро зо маня импульсов, соответствующих, с то не=. ю до некоторой постоянной задерыси, моментам спада импульсов на диаграмме 24 отрицательные импульсы поступехг на пятую линию 14 задержки,35 прскзводяцую их задержку на время а, Задержанные импульсы вычитаются нз незадержанных во втором блоке 15 вычитания. Результатом вычитания является импульсная последоватщьность на дяаграьале 39 (фнг, 2), Сформированные переца,ц напряжений задержаны на время а Т относительно задних фронтов импульсной последовательности на диаграмме 24, Дифференцирование этих перепадов,45 во втором блоке 16 дифференцирования Б последующая амплитудная селекция импульсов во втором пороговом блоке 17 позволяют осуществить выдиение импуль сов, задержанных на время дС относительно моменгов спада инФормационных импульсов.Для формирования восстановленных Ф:Р Ш ЩЛ, 1 иых от импульсов помех и шумов, повтоюпащнх по рдитиьностк исходную импульсную последовательность, импульсы передних фронтов задерживаются чепвергой линией 13 задержки на время Ы 80 йи запускают триггер 20. Задержанныев шестой линии 18 задержки на время2 дС импульсы задних фронтов информационных импульсов поступают на первыйвход элемента ИЛИ 19 и далее на входтриттера 20 для сброса его в нуль. Навыходе триггера 20 формируется восстановленная импульсная, последовательность,повторяющая по дпительности импульсовисходную импульсную последовательность,но задержанная относительно нее на время Зь,В Процессе приема и обработки сигналамогутоказаться не выделенными по каким-пнбо причинам некоторые импульсына диаграмме 41, опредешпопае моментыформирования задних фронтов информационных импульсов, Это приводит к отсутствию соответствуюцппс импульсовсброса триггера 20 в нуль и, как след-.ствие, к потере подряд двух информационных импульсов после отсутствукицегоимпульса на диаграмме 43. Чтобы избежать таких потерь информационных импульсов, в импульсную последовательность сброса трытера 20 в нуль заме,шиваются с помощью элемента ИЛИ 19, импульсы, опережаюшие момент очередного запуска триггера 2 О на время юССброс тргпгера 20 внуль при этомосуществляется не положительным импульсом, который отсутствует, а отрицательным импульсом этои последовательности, следующим за невыделенным импульсом в этой последоватеп ности(Фяг. 2, диаграмма 45). При такомформировании восстановленного импульса теряегся только истинная длительностьэтого информационного импульса, Поскольку скважиость информационных импульсов, как правило, больше кпи равнадвум, отрицательные импульсы, осуществляя повторный сброс триггера 20 внуль, воздействия на работу устройствав обычном режиме не оказывают.Импульсы на диаграмме 36 одновременно с запуском трптера 20 запускают блок 21 формирования импульсовстандартной длительности, который формирует импульсы с длительностями,соответствуюпами ащаорво ожидаемойдлительности щииамаемых импульсов.В третьем блоке 22 вычитания определяются абсолютные разности между длительностями восстановинных устройством импульсов на диаграмме 45 и сформированными блоком 21 формированиявшульсов стандартной длительности ивпульсами на диаграмме 44.9 0383Значения полученных разностей поступают на второй выход устройства и несут ннформашпо о достоверности - нимаемых сообщений. При щжеме досто) верной информацни с апри 0 ЖО постоян 3 ,ными длитмьностями импульсов на выходе третьего блока 22 вычитания импульсы отсутствуют нли имеют постоянную и нюэмюную длительность. При наличии флуктуаций длительностей при О аьщемой импульсной смеси количество и длительность импульсов на диаграмме 46 возрастают пропорционально степени искажения ишормапни, что свидетельствует о сннжен 3 щ достоверности принц ф маемой информации. В процессе дальнейшей обработки данные о достоверности пранятой информации могут быть использованы для повышения точности восстановпешя результатов обработкн (нащж мер, точности определения момента прихода импульсов во времюных системах) и дпя других целей анализа.23 формула изобретенияУстройство для выделения сигналов, содержащее последовательно соединенные линию задержки, инвертор, сумматор, 30 амщщтудныи раэличитель, вторую ливню задержки и второй сумматор, второй вход сумматора соединен со входом линю задержки, второи выход амвщтудного раащчителя подключен ко второму входу второго сумматора, первый блок тррт р шщ тр диню со входом первого порогового блока, и блок формировщщя импульсовттрр . тш е е с я тем, что, с целью повышения10 помехоустойчивости, в него введены последовательно соединенные второй амшщтудный различитель, третья линия эадерж ки, первый блок вычитания, выход которого соединен со входом первого блока Рнфференцирования, а также четвертая, пятая и шестая линии эадержкие тяпгер цемент ИЛИ, второй и третий блокир рр 6 ррйт тр ния и второй,короговйй блок, щачем вы ход первого порогового блока через четвергую пинию задерющ соединен с неа вым входом трвггера и входом блока Формирования импульсов стандаргной длигельностн ВыхОд которого подключю ко. втсуому входу третьего блока вычитания, а первый вход которого соединен с выходом. Триггера, второй вход которъ го через элемент ИЛИ соединен с выходом первого порогового блока, первыйи т ттррт т соединю со вторым входом первого бпо ка вычитания, второй выход второго ам рртт тт и через пятую линию задержки соединен со входами второго блока вычитаюя,р тт рт;рррттрр валия, второй пороговый блок и шестую гщнию задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, вход второго амплитудного разпичитепя подключен к Выходу второго сумматора.Источники информации, щжнятые во внимание ща экспертизе1. Авторское,лЯЩетейьство СССР Ьй 418984 е ко Н 04 В 1/101 13.03.72.2. Авторское свидетеьство СССР Ж 658784 е кле Н 03 К 19/00 е08.06.77.