Устройство для выделения двухтональных сигналов

(7и двойн ми сб памят и явл ства. стройств е е с я оторолокавтоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ;(,54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯДВУХТОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения и пороговый блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности выделения двухтональных сигналов с неизвестными параметрами, в него введены первыйи второй блоки памяти, блок двойного дифференцирования, второй делитель напряжения, электронныйключ, ждущий мультивибратор, первый, второй и третий элементы И,триггер и формирователь импульсов,первый вход которого соединен суправляющим входом электронногоключа и выходом третьего элемента Ипервый вход которого подключен кпервому входу второго элемента И,установочному входу триггера и выходу первого элемента И, первыйвход которого соединен с выходомждущего мультивибратора,.вход которого соединен с третьим выходомблока двойного дифференцирования,второй выход которого подключен кпервому входу первого делителя на.пряжения, выход которого. соединенс первым входом второго блока памяти и первым вкодом второго делителя напряжения, выход которогосоединен с входом электронногоключа, выход которого подключенк входу порогового блока, а второйвход второго делителя напряжения соединен с выходом второго блока памяти, второй вход которого соеди нен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, причем второй вход первого делителя напряжения соединен с первым выходом блока двойного дифференцирования, четвертый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а первый вход блока двойного дифференцирования соединен с выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с вторым входом блока двойного дифференцирования ЕР и выходом регистратора моментов экстремумов сигналов, вход которого является первым входом устройства и подключен к первому входу первого блока памяти, вход сброса которого соединен с третьим входом блока Й ого дифференцирования, входа- роса триггера, второго блока и и формирователя импульсов яется вторым входом устрой 2. У опоп. 1, о тли ч ающ тем, что блок двойного дифференцирования содержит первый, второй и третий элемен ты "Выборка-запоминание", блок управления, первый, второй и третий вычитатели, причем выход первого элемента "Выборка-запоминание"соединен с первыми входами первого вычитателя и второго элемента "Выборка-запоминание", выход к го соединен с первым выходом б двойного дифференцирования, с рым входом первого вычитателя и первыми входами второго вычитате ля и третьего элемента Выборказапоминание ", выход которого соеди нен с четвертым выходом блока двой1059705 ного дифференцирования и вторымвходом второго вычитателя, выход ко.торого подключен к первому входу треть,его вычитателя,второй вход которого соединен с выходом первого вычитателя и с третьим выходом блока двойного дифференцИрования, второй выход которого соединен с выходомтретьего вычитателя, а второй входблока двойного дифференцирования Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемниках многочастотного кода дляповышения достоверности приемадвухтональных сигналов, параметры, 5которых неизвестнМ.Цэи приеме двухтональных сигналов для повышения достоверностиприема дополнительно осуществляютразличение двухтональных от дру Огих видов сигналов, при этом результаты измерения частот тональныхсигналов считаются достоверными,если в результате различения выносится решение, что входной сигналявляется,двухтональным. Различениедвухтональиых сигналов известнымиустройствами сводится к определениюодновременного наличия двух изизвестных на приемной стороне частот параметрического ряда, при этомрезультаты различения достовернытолько при допустимых (и известныхна приемной стороне) соотношенияхчастот и амплитуд тональных сигналов.Известно устройство для выделения двухтональных сигналов, содержащее выделители первого и второго сигналов в первом и втором диапазонах частот, делитель напряжения первого сигнала на второй,схему сравнения результата с порогом, второй делитель напряжения (второго сигнала на первый) и другуюсхему сравнения с другим порогом 1. З 5Недостатком устройства являетсянизкая достоверность различениядвухтональных сигналов, частоты которых неизвестны на приемной стороне. 40Это объясняется тем, что устройствоосуществляет различение двухтональных сигналов по одновременному присутствию в каждом из двух частотныхдиапазонов соответственно сигналов 45первой и второй тональных частот,При наличии на входе устройства двухтонального сигнала, частоты которого попадают в один из диапазонов,соединен с входом блока управления, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов .,"Выборка-запоминание , третьи входы которых соединены с третьим входом блока двойного дифференцирования, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента "Выборка-запоминание".Ф принимаются ложные решения об отсутствии двухтональногб сигнала. При наличии в первом и втором диапазонах помех, отношения которых удовлетворяют пороговым, принимаются ложные решения о наличии двухтонального сигнала.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для выделения двухтональных сигналов, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения, пороговый блок, а также Формирователь строб-импульса и аналого-цифровой преобразователь. Известное устройство позволяет осуществлять прием двухтональных сигналов без использования отдельных каналов для выделения каждой из возможных частот 2,Однако известное устройство обладает недостаточной точностью различения двухтональных сигналов, частоты которых неизвестны на приемной стороне. Это объясняется тем, что различение двухтональных сигналов осуществляется путем измерения суммарной и разностной частот тональных сигналов с последующим сравнением результатов измерения с эталонными значениями . При этом входной сигнал (двухтональный), частоты которого.не входят в известный на приемной стороне ряд, может классифицироваться как недвухтональный,если его суммарная и разностныечастоты отличаются от эталонныхна величину, превышающую допустимую. Кроме того, результаты оценкисуммарной и разностных частот двух-.тональных сигналов зависят от соотношения их амплитуд, поэтому вход,ной двухтональный сигнал может классифицироваться как недвухтональный, если соотношение амплитуд .тональных сигналов превышает допустимое значение. Воздействие кратковременных (импульсных) помех на устройство приводит к ошибкам в регистрации55 60 65 моментов экстремумов разностной частоты тональных сигналов и, следо вательно, к ошибкам различения двухтональных сигналов.Цель изобретения - повышение точности выделения двухтональных сигналов с неизвестными параметрами. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения двухтональных сигналов, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения .и пороговый блок, введены первый и второй блоки памяти, блок двойного дифференцирования, второй делитель напряжения, электронный ключ, ждущий мультивибратор, первый, второй и третий элементы И, триггер и формирователь импульсов, первый вход которого соединен с управляющим входом электронного ключа и выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к первому входу второго элемента И, установочному входу триггера и выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, вход которого соединен с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого подключен к первому входу первого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти и первым входом второго делителя напряжения, выход которого соединен с входом электронного ключа, выход которого подключен к входу порогового блока, а второй вход второго делителя напряжения соединен с выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, причем второй. вход первого делителя напряжения соединен с первым выходом блока двойного дифференцирования, четвертый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а первый вход блока двойного дифференцирования соединен с выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с вторым входом блока двойного дифференцирования и выходом регистратора моментов экстремумов сигналов, вход которого является первым входом усТройства и подключен к первому входу первого блока памяти, вход сброса которого соединен с третьим входом блока двойного дифференцирования, входами сброса триггера, второго блока памяти и формирователя импульсов и является вторым входом устройства. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 При этом блок двойного дифференцирования содержит первый, второй и третий элементы . заборка-запоминание , блок управления, первый,авторой и третий вычитатели, причемавыход первого элементаВыборкаазапоминание соединен с первыми входами первого вычитателя и второго элемента Выборка-запоминание , выход которого соединен с первым выходом блока двойного дифференцирования, с вторым входом первого вычитателя и первыми входами второго вычитателя и третьего элемента Вюборказапоминаниеа, выход которого соединен с четвертым выходом блока двойного дифференцирования и вторым входом второго вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего вычитателя, второй вход которого соединен с выходом первого . вычитателя и с третьим выходом блока двойного дифференцирования, второй выход которого соединен.с выходом третьего вычитателя, а второй вход блока двойного дифференцирования соединен с входом блока управления, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов "Выборка-запоминание", третьи входы которых соединены с третьим входом блока двойного дифференцирования, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента , Выборка-запоминаниеИзобретение основано на формировании ступенчатого напряжения огибающей входного сигнала, напряжения второй производной огибающей входного сигнала и опорного напряжения, равного отношению напряжения второй производной огибающего сигнала к напряжению огибающей сигнала. При этом фиксируют первое и второе значения опорного напряжения, измеренные соответственно в моменты первого и второго положительных экстремумов огибающей сигнала, определяют их отношение, которое сравнивают с пороговым значением, и по результатам сравнения принимают решение, является ли входной сигнал двухтональным. Для двухтонального сигнала указанное отношение равно 1.1 На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на Фиг. 2 - диаграммы напряженийУстройство содержит первый блок 1 памяти, регистратор 2 моментов экстремумов сигналов, блок 3 двойного дифференцирования, первый, второй и третий элементы 4 - 6 " Выборка-запоминание , блок 7 управлеания, второй и третий вычитатели 8 - 10, первый делитель 11 напряжения, второй блок 12 памяти, второйделитель 13 напряжения, электронный ключ 14, ждущий мультивибратор 15, первый элемент И 16, триггер 17, второй элемент И 18, третий элемент И 19, пороговый блок 20, формирователь 21 импульсов, первый вход 22 устройства, второй вход 23 устройства, первый и второй выходы 24 и 25 устройства.Устройство для выделения двух- тональных сигналов работает следующим образом.Различение входного сигнала осуществляется в .интервалах времени Т от появления импульса на втором входе 23 устройства до появления импульса на втором выходе 25 устройства. Поступающий на второй вход 23 устройства импульс (фиг. 2 а) устанавлива,ет первый и второй блоки 1 и 12 памяти, элементы 4-6 Выборка-запоминание и триггер 17 в нулевое состояйие.При наличии на входе 22 устройства двухтонального сигнала (фиг.2 б )о(Ь ы -(гг (и ыг 01.- соэ 1 ЬЬ --(созе(Ц 2я .) ггдеа и БСг и (д 2, ( (1) - соответственно амплитуды, круговые частоты и разность фаз первого и второго тональных сигналов.С помощью первого блока 1 памяти, представляющего собой элемент "Еыборка-запоминание , и регистратора 2 моментов экстремумов сигналов, Формирующего импульсы (фиг,2 в) в момент положительных экстремумов входного сигнала, на первом входе блока 3 двойного дифференциро,вания формируется ступенчатое на пряжение (фиг.2 г ).О+ Ь Я -ЯгО,Ю = сов - 1со 5Я; 2 з г где 1 Э - моменты положительныхэкстремумов входного сигнала.При поступлении каждого из импульсов (фиг,2 в) на вход блока 7 управления на его первом, втором и третьем выходах последовательно через интервалы времени с формируются импульсы (соответственно фиг. 2 д, е, ж). При этом на выходах первого, второго и третьего элементов " Выборка-запоминаниеустанавливаются.напряженияо д("22гИ =соэ(собо(+Ь У дгОз= (, г Э- созцЯ,)а+Ь ) )гО 4 Ю- эу(, )оэ г-гравные значениям входного сигнала в моменты его -го, (-1) и -2)- го положительных экстремумов.Фи совпадении (ф)-го экстремума входного сигнала с моментом времени о положительного экстремума его огибающей; 1 о.-Т,где Т - длительность интервала времени между экстремумами сигналаТогдаОг.-(а+Ь) со 5 - (Ф, -т 1-- оОЩ"-(о(Ъ) С 05 ---О(Ц:(аЦ со ( +офНа выходах первого, второго и третьего вычитателей 8 - 10 в качестве которых используются дифференциальные усилители с коэффициентами передачи К Ки Кг, формируются соответственно напряжения 51015 20 Я иг . Гя-сг(. Ъ 71ц-Кфг-=К,(а ЬЪ ъг 2 (о Я 30 у-с)г, Гбд ыгО К(о и(:к(снь( т щ( (оеЦ 2 285 Я КК 2(О+Я1СОВСд-Ц 2 г и-Яг 45 Причем в моменты положительных;экстремумов огибающей входного сиг: нала50 На выходе второго блока 12 памяти аналогично первому блоку 1 памяти Формируется напряжение 0, равное значению напряжения О) в момент наличия положительного импульса на ее втором входе. 60 Моменты 1 о, положительных экстремумов огибающей входного сигнала(напряжения О, ) определяются путемрегистратии моментов изменения 65 ,знака напряжения О, пропорциональПоскольку первые входы вычитателей 8 - 10 являются инвертирую.щими, а вторые - неинвертирующими,имеют О;,0 при ОО г 40 Ц О пРи О 4 0"тг 0 при 06 05Первый делитель 11 напряженияформирует на своем выходе напряжениео30 Напряжение Ц 9 определяет коэффициент деления второго делителя 13 напряжения, на выходе которого формируется напряжение, поступающее 35 на вход электронного ключа 14 о40 =оЗадним фронтом первого в интерва 40 ле анализа импульса с выхода первого элемента И 16 триггер 17 устанавливается в единичное состояние, при этом на его втором выходе формируется положительный потенциал. В момент времени 1 О 2 второго в интервале анализа положительного экстремума напряжения , на выходе ждущего мультивибратора 15 формируется импульс, который через открытые по вторым входам первый и третий элемент И 16 и 19 поступает на управляющий вход электронного ключа 14 (фиг. 2 м), на выход котороготечие ирл 2- 1,+при ходит напряжение8 И ( 2) (.2/ ( 2 1гВыходное напряжение электронного ключа 14 поступает на вход порогового блока 20, верхний и нижний по 50 60 65 ного первой производной напряжения0 , с положительного на отрицательный.В моменты отрицательных перепадов, напряжения 0 на выходе ждущего мультивибратора 15 Формируютсяимпульсы длительностью ь, (фиг.2),которые для исключения ложных регистраций моментов экстремумовнапряжения 0 в начале интервалов анализа проходят на выход первого элемента И 16 только при наличии положительного потенциала на еевтором входе. Цзи установке триггера 17 в нулевое состояние на егопервом и втором выходах соответствен но формируются положительный и нулевой потенциалы (фиг. 2 и,к).Первый в интервале анализа импульс с выхода первого элемента И 16(в момент времени 1 в, первого положительного экстремума напряжения Опоступает на первый вход второго элемента И 18, на выходе которого формируется импульс (фиг.2 л). При этомна выходе второго блока 12 памятиустанавливается напряжение 0, равное значению напряжения 8 в моментвремени 1 О,роги которого выбираются симметричными относительно напряжения в, соответствующего напряжению ИВ при равенстве напряжений на входах второго делителя 13 напряжения.Фи эначениях входного напряжения порогового блока 20, выходящих за пределы пороговых, в том чйсле и нулевых, на его выходах формируется положительный потенциал, а при 0( )пвО 8 Н, ) Ячнулевой(ов п - верхний и нижний пороговые уровни)В интервале времени 1- 1, на первом выходе 24 устройства присутствует нулевой потенциал, при котором входной сигнал классифицируется как двухтональный. Импульсы на выходе рагистратора 2 времени формируются при поступлении на его первый вход импульсов или при отсутствии импульса на его первом входе через интервал временипосле начала интервала анализа, причем вылбираютТщ, где Т,а- макСимальный расчетный интервал анализа.Формирователь 21 импульсов может состоять, например, иэ двух последовательно соединенных ждущих мультивибраторов,. первый из которых запускается импульсом с второго входа формирователя 21 импульсов формирует импульс длительностью 1 и устанавливается в начальное состояние в момент поступления импульса на первый вход. Задним фронтом с выхода первого мультивибратора запускается второй мультивибратор, с выхода которого на выход формирователя 21 импульсов и на второй вход 25 устройства поступает импульс, регистрирующий окончание интервала анализа. Этот импульс может служить командой внешнему стройству на регистрацию и обработку результата оценки.1 ри поступлении на первый вход 22устройства( -тонального сигнала (где Ь ) 2) его работа происходит аналогичным образом. Однако значениеМотношения О 8 Щ на входе порогового .блока 20 выходит за пределы пороговых уровней, т.е.8 ИОДНа первом выходе 24 устройства присутствует положительный потенциал (в интервале времени 11- 11 Ф при котором входной сигнал классифицируется как недвухтональный, 1059705 101 Фи отсутствии сигнала или наличии гармонического сигнала на первом входе 22 устройства на выходахэлементов 4 - б ц Выборка-запоминание " устанавливаются равные напряжения, при этом на выходах вычитателей 8 - 10 устанавливаются нулевые напряжения. П.репады напряжения 05 отсутствуют, импульс навыходе ждущего мультивибратора 15не формируется, электронный ключ 14 10закрыт, на входе порогового блока20 присутствует нулевой потенциал,а на его выходе - положительный.Импульс на втором выходе 25 устройства формируется через время спосле начала интервала анализа,при этом принимается решение, чтовходной сигнал не является двухтональным. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет выделитьдвухтональные из других видов сигналов при априорной неопределенностипараметров этих сигналов на приемной стороне, так как результат различения не зависит от параметров 25входного двухтональйого сигнала.1 Громе того, возможные нестабильности первого блока 1 памяти, блока 3 двойного дифференцированияи первого делителя 11 напряжениякомпенсируются при делении напряжения И 9 на напРяжение 08,. Предлагаемое устройство для различения двухтональных сигналовотносится к изобретениям, не создающим прямого экономического эффекта. Однако его техническое преимущество по сравнению с прототипом - более высокая достоверность различения двухтональных сигналов.)и использовании известного устройства вероятность (Рош.проп). классификации двухтональиого сигнала как недвухтонального равнагСн и Ь и.(щ )Роы"оп С и (и) где о и и - соответственно число известных и возможных тональных частотС и С- соответственно число возможйых сочетаний из п по 2 и из В по 2 (в данном случае %=10, Э=19 и Рош.проп 0,737).Э предлагаемом устройстве осуществляется различение двухтональных сигналов при любых возможных комбинациях тональных частот (напряжение Ц(оне зависит от значений 1 и т тональных частот ). В этом случае а:п, при этом Рош.проп=0.Цэедлагаемое устройствопозволяет повысить достоверность различения априорно неизвестных на приемной стороне двухтональных сигналов, что, в свою очередь, повысит достоверность их приема. Ци этом сокращается объем дублированной информации., а следовательно, сокращается время ее передачи и повышается пропускная способность линии связи.1059705Состави тель В. Паницкий Редактор А . Курах ТехредМ,Гергель Корректор Й.Шароши Заказ 9860/60 Тираж 677 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР