Устройство для выделения двухтональных сигналов

Устройство для выделения двухтональных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ дВУХТОНАЛЬПЫХ СИГНАЛОВ, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения и пороговый блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вьщеления двухтональных сигналов с неизвестными параметрами , в него 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 на .пряжения, 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 первь 4 выходе 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 которо& го соединен с третьим входом блока двойного дифференцирования, входами сброса триггера, второго

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (199 (И) 1 у "" )

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок двойного дифференцирования содержит первый, второй и третий элементы "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 которого соединен с первым выходом блока двойного дифференцирования, с вторым входом первого вычитателя и первыми входами второго вычитателя и третьего элемента Выборказапоминание ", выход которого соеди.нен с четвертым выходом блока двойГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3437768/18-09 (22) 14.05.82 (46 ) 07.12.83. Вюл. Р 45 (72) С.И.Скляров, В. В. Карпов и A.A.Ìàðòüÿíîâ (53 ) 621. 395. 032 (088.8 ) (56 ) 1. Патент Ctdh Р 4042790, кл. 179-84 VF, 1979.

2. Патент США Р 3976843, кл. 179-15/3 U, 1978 -(прототип ) .

; (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

ДВУХТОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее регистратор моментов экстремумов сигналов, первый делитель напряжения и пороговый блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности выделения двухтональных сигналов с неизвестными параметрами, в него 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 на.пряжения, выход которого. соединен с первым входом второго блока памяти и первым вкодом 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 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 g

C? 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.

1059705

2 ного дифференцирования и вторым входом второго вычитателя, выход кодорого 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 выходом третьего вычитателя, а второй вход блока двойного дифференцирования

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемниках многочастотного кода для повышения достоверности приема двухтональных сигналов, параметры. 5 которых неизвестнМ.

Цэи приеме двухтональных сигналов для повышения достоверности.. приема дополнительно осуществляют различение двухтональных от других видов сигналов, при этом результаты измерения частот тональных сигналов считаются достоверными, если в результате различения выносится решение, что входной сигнал является,двухтональным. Различение двухтональиых сигналов известными устройствами сводится к определению одновременного наличия двух из известных на приемной стороне час1 тот параметрического ряда, при этом результаты различения достоверны только при допустимых (и известных на приемной стороне) соотношениях частот 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 другую схему сравнения с другим порогом (1). !

Недостатком устройства является низкая достоверность различения двухтональных сигналов, частоты которых неизвестны на приемной стороне. 4р

Это объясняется тем, что устройство осуществляет различение двухтональных сигналов по одновременному присутствию в каждом из двух частотных диапазонов соответственно сигналов 45 первой 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" . принимаются ложные решения об отсутствии двухтонального 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 f2j .

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 разностные частоты отличаются от эталонных на величину, превышающую допустимую. Кроме того, результаты оценки суммарной 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 регистрации

1059 705

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.

При этом блок двойного дифференцирования содержит первый, второй и третий элементы Выборка-запоминание, блок управления, первый, а второй и третий вычитатели, причем

tl выход первого элемента „ Выборкаа запоминание 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 „ Выборказапоминание", 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-запоминание

Изобретение 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 l.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы напряжений..

Устройство 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 управлеа ния, второй и третий вычитатели

8 — 10, первый делитель l l напряжения, второй блок 12 памяти, второй

1059705 делитель 13 напряжения, электронный ключ 14, ждущий мультивибратор 15, первый элемент И 16, триггер 17, второй элемент И 18, третий эле1 мент 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 двухтональных 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. 2а) устанавлива,ет первый и второй блоки

1 и 12 памяти, элементы 4-6 42ыборка-запоминание и триггер 17 в нулевое состояйие.

При наличии на входе 22 устройства двухтонального сигнала (фиг.2б )

QI»ü (-д» (d1 ., Ги»ФМ2 ()(

cosg(t) 2 где а и Ь,Ы, и Ыг, (j(4) — 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.2в) . в момент положительных экстремумов входного сигнала, на первом входе блока 3 двойного дифференциро,вания формируется ступенчатое на пряжение (фиг.2г ).

С+ь 63» (д2

0»Ю= (cos — E, .

С05 (»" (Я ;) 2 где Э, . — моменты положительных экстремумов входного сиг-. нала.

При поступлении каждого из импульсов (фиг.2в) на вход блока 7 управления на его первом, втором и третьем выходах последовательно через интервалы времени с формируются импульсы (соответственно фиг. 2д, е, ж). При этом на выходах первого, второго и третьего элементов " Выборка-запоминание устанавливаются.напряжения

< -(гг гИ =соэ((() сои э

c(+ Ь @»-Qg

О>(U=, cos с05ц(((,g ) Я»- » г а+ Ъ ) ь г

Uq l1 l (-cos равные значениям входного сигнала в моменты его i -го, ((-1) и (»-2)го положительных экстремумов. (Ри совпадении (i-1)-ro экстремума входного сигнала с моментом времени t> положительного экстремума его огибающей

ЧИо) = 0; С05((1 о) = ( э (,Î.-те, где Т»2 — длительность интервала вРемени между экстремумами сигнала..

Тогда

М)=(с(»b} coS — (-.Г оО Щ=(О(+Ъ) СО(3..<

ttt tk(=(asÜ(coS (k + T о»

На выходах первого, второго и третьего вычитателей 8 — 10 в ка честве которых используются дифференциальные усилители с коэффициентами передачи К», К и К, формируются соответственно напряжения

10 !

20

Q»-Cdg, 1 Я»-Сгг(. 1 Я71 ц =)(ф -() )=)(,(а+ь} g s»<(о Я)

30 ()5»-43 у, Гбд» Ыг

,.k(ttt-щ:K,(le(, (ko ÿ gE)7 () =К (и -()6)=К» Кг(С(Ъ) } 1 .СО& ! сд»-яД я Я» иг

Причем в моменты положительных

;экстремумов огибающей входного сиг: нала

На выходе второго блока 12 памяти аналогично первому блоку 1 памя° ти Формируется напряжение 0, равное значению напряжения О) в момент наличия положительного импульса на ее втором входе.

Моменты 1О, положительных экстремумов огибающей входного сигнала (напряжения U, ) определяются путем регистраг ии моментов изменения

65,знака наПРяжения Utk, пропорциональПоскольку первые входы вычитателей 8 — 10 являются инвертирую.щими, а вторые — неинвертирующими, имеют О,; +Опри 03> Uг

40 UI, >О при 04 >Ц

"г> 0 при U6 о U5

Первый делитель 11 напряжения формирует на своем выходе напряжение и, 0g= —, 1059705 ного первой производной напряжения

U с положительного на отрицательный.

В моменты отрицательных перепадов, напряжения О на выходе ждущего мультинибратора 15 формируются импульсы длительностью ь, (фиг.2), которые для исключения ложных регистраций моментов экстремумов напряжения 0< в начале интервалон анализа проходят на выход пер-вого элемента И 16 только при наличии положительного потенциала на ее втором входе. Цэи установке триггера 17 в нулевое состояние на его первом и втором выходах соотнетствен-15 но формируются положительный и нулевой потенциалы (фиг. 2и,к).

Первый в интервале анализа импульс с ныхода первого элемента И 16 (в момент времени (в,первого положительного экстремума напряжения U поступает на первый вход второго элемента И 18, на выходе которого формируется импульс (фиг.2л). 1ри этом на выходе второго блока 12 памяти устанавливается напряжение 0 ), равное значению напряжения ()8 н момент времени о, ()ч=к,.к, ) — " ) .

«1 «2

Напряжение И9 определяет коэффициент деления второго делителя 13 напряжения, на выходе которого формируется напряжение, поступающее 35 на вход электронного ключа 14

u, !

) 0

u, Задним фронтом первого в интерна40 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 1О второго в интервале анализа положительного экстремума напряжения Uq на выходе ждущего мультинибратора 15 формиру- 50 ется 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 которого 55

s течение интервала t2- 12+ при4 ходит напряжение ()8Ж «(«2

Выходное напряжение электронного ключа 14 поступает на вход порогового блока 20, верхний и нижний пороги которого выбираются симметричными относительно напряжения ()в, соответствующего напряжению И В при равенстве напряжений на входах второго делителя 13 напряжения.

1фи эначениях входного напряжения порогового блока 20, выходящих за пределы пороговых, в том чйсле и нулевых, на его выходах формируется положительный потенциал, а при () («, ) ! E„â

u8(t,) нулевой (Eдви

В интервале времени tg- (i< 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 перный вход импульсов или при отсутствии импульса на его первом входе через интервал времени после наи чала интервала анализа, причем выл бирают > Т „, где Tmax максимальныйй расчетный и нтернал анали за.

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 н начальное состояние н момент поступления импульса на первый вход. Задним фронтом с выхода первого мультивибратора запускается второй мультинибратор, с ныхода 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.

Ера поступлении на первый вход 22 устройства -тонального сигнала (где ) 2 ) его работа происходит ана« логичным образом. Однако значение в8 21 отношения ()8 Щ на входе порогового блока 20 выходит за пределы порого вых уровней, т.е.

"s(t )

"8 (tî ) пв () 8(«01)

На первом выходе 24 устройства присутствует положительный потенциал (в интервале времени «g- tg < 1 при котором входной сигнал классифицируется как недвухтональный.

1059 705

1фи отсутствии сигнала или наличии гармонического сигнала на первом входе 22 устройства на выходах элементов 4 — б " Выборка-запоминание " устанавливаются равные напряжения, при этом на выходах вычитателей S — 10 устанавливаются нулевые напряжения. Перепады напряжения 05 отсутствуют, импульс на выходе ждущего мультивибратора 15 не формируется, электронный ключ 14 10 закрыт, на входе порогового блока

20 присутствует нулевой потенциал, а на его выходе — положительный.

Импульс на втором выходе 25 устройства формируется через время с 15 после начала интервала анализа, при этом принимается решение, что входной сигнал не является двухтональным. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет выделить двухтональные из других видов сигналов при априорной неопределенности параметров этих сигналов на приемной стороне, так как результат различения не зависит от параметров 25 входного двухтонального сигнала.

) роме того, возможные нестабильности первого блока 1 памяти, блока 3 двойного дифференцирования и первого делителя 11 напряжения компенсируются при делении напряжения )9 на напРяжение U(), . Предлагаемое устройство для различения двухтональных сигналов относится к изобретениям, не создающим прямого экономического эффекта.

Однако его техническое преимущество по сравнению с прототипом — более высокая достоверность различения двухтональных сигналов.

)фи использовании известного устройства вероятность (Рош.проп). классификации двухтональиого сигнала как недвухтонального равна l

С п.(ь-<)- e,(m s)

Poid

С и (n-<)

1 где rn и и - соответственно число известных и возможных тональных частот °

С и С вЂ” соответственно число возможйых сочетаний из tn no 2 и из В по 2 (в данном случае оп=10, Э=19 и Рош.проп 0,737).

D предлагаемом устройстве осуществляется различение двухтональных сигналов при любых возможных комбинациях тональных частот (напряжение Ц(()не зависит от значений

1 и f тональных частот ). В этом случае tn=n, при этом Рош.проп=0.

Цзедлагаемое устройствопозволяет повысить достоверность различения априорно неизвестных на приемной стороне двухтональных сигналов, что, в свою очередь, :повысит достоверность их приема.

Цзи этом сокращается объем дублированной информации., а следовательно, сокращается время ее передачи и повышается пропускная способность линии связи.

1059705

1059705 фиг. Е

Состави тель В. Паницкий

Редактор A . .Курах ТехредМ.Гергель Корректор Й.Шароши

Заказ 9860/60 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Ироектная, 4