Способ амплитудной нормализации сигналов и устройство для его осуществления

Способ амплитудной нормализации сигналов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 55543 1 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 20.09.74 (21) 2064960(24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. 606K9(00

Государственный комитет

Саавта Министров СССР оо долам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.04.77. Бтоллетещь ф 15 (45) Дата опубликования описания О!т06.77 (53) УДК 621.391,19 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Болотов, А. Н. Пивоваров, А. Д, Рябинин, Н. Я. Искренко, С. Н. Сотсков и Г. И. Куц

J

1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ АМПЛИТУДНОЙ НОРМАЛИЗАЦИИ СИГНАЛОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕЦЯЯ

Изобретение относится к области распознавания сигналов и может быть использовано в технике повышении дальности передачи сообщений, в устройствах для печати устного текста, при управлении механизмами голосам, вводе информации в вычислительные машины, автоматическом переводе с одного языка на другой, в исследованиях, связанных с электромагнитными явлениями.

Известны способы преобразования сигналов, основанные на разложении на частотные составляющие и выделении огибающих спектральных сигналов, по которым определяют значения амплитуды, частоты и времени характерных точек. В известных способах амплитудная нормализация является одной из операций преобразования сигналов . и может осуществляться изменением коэффициента усиления в динамическом диапазоне входных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обработки сигналов, в котором амплитуда сигналов является одним иэ параметров преобразования; основан на ограничении ампли,туды входных сигналов в динамическом диапазоне..

Однако при амплитудной нормализации возни. кают искажения формы нормализуемых сигналов, что снижает достоверность прн распознавании, Целью изобретения является повышение точности воспроизведения формы нормализуемых сигЬ палов.

Для этого согласно предлагаемому способу динамический диапазон входных сигналов разбивают на последовательные участки усиления, формируют раэностные сигналы для каждых двух смежных г"

1О участков динамического диапазона и суммируют разностные сигналы.

Известно также устройство для осуществления способа обработки сигналов, содержащее многокаскадньй усилитель — ограничитель напряжения, 1а Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что в него введены блоки формирования разностных сигналов и сумматор, входы каждых двух смежных каскадов усилителей-ограничителей напряжения подключены через соответствующие з0 блоки формирования раэностных сигналов к сумматору, На фиг. 1 даны временные диаграммы сигналов, поясняющие способ амплитудной нормализации: амплитуды входных сигналов U Bx H U вх х вх

25 (фиг.1 а), выходных сигналов U „(фиг. 1 е), вых

555411 сигналов Ul q на выходах смежных участков усилеt ния (фиг. 1 б) с частичнь|м ограничением значений амплиту, входных сигналов и разностных сигна.! лов: U, (фиг. 1 д) на выходах участков усиления.

В рассматриваемом примере осуществления предложенного способа динамический диапазон входных сигналов разбивают на и последовательных участков усиления: на фиг. 1 изображены кривые изменения значений амплитуд сигналов для трех пар смежных участков усиления: для участ.: 1р ков! и 2 на входе усиления (фиг, 1 б), для участков и и п-1 (фиг. 1 г) на выходе усиления и произвольно выбранных средних n- (m- 1) и n- m (фиг. 1 в) участков усиления. Для этих пар смежных участков усиления приведены кривые изменения значений амплитуд сигналов 0 на выходах

l участков усиления, разностных сигналов О

I сформированных для каждых двух смежных участков динамического диапазона, и кривые изменения оптимальных значений амплйтуд выходных сигналов Uвы,„„при двух значениях амплитуды входаых 4,2 ных сигналов Ов„и О в„. ,вт л

На фиг. 2 дана блок-схема устройства для осуществления предложежюго способа амплитудной цормализации сигналов. Оно содержит многокаскадный усилитель-ограничитель 1 напряжения, выполненньй, например, беэ инверсии фазы прохо- дящих через него сигналов и состоящий нз чередующихся между собой в последовательном соеди,нении каскадов 2, 3 на транзисторе типа р-и-р и на ЭО транзисторе п-р-п, блок 4 формирования разностных сигналов, выполненный; например, в виде вычитающего устройства, сумматор 5 и резистор 6.

Анализ кривых изменения значений амплитуд сигналов на выходах смежных участков .усиления еи показывает, что «:рнвые изменения результатов сопоставления амплитуд сигналов на выходах этих участков усиления независимо от значений амплитуд входных сигналов имеют только два вида—

l показанные на фиг. 1 д-кривые О, которые представляют собой результат вычитания двух синусоид: в первом случае — результат вычитания синусоид с разными неограниченными амплитуда- ми, во втором — результат вычитания синусоиды с неограниченной амплитудой от синусоиды с ограниченной амплитудой.

Вычитание ограниченных по амплитуде синусоид на выходах тех смежных участков усиления, которые ограничивают сигнал в одинаковой степени, дает результирующий сигнал, амплитудное зна- р кние которого при поццержании напряжения литания одинаковым для всех участков усиления приближается к нулю.

Суммированием раэностных сигналов, сформированных в резун тате сопоставления значений амплитуд сигналов на выходах смежных участков усиления, например, при распознавании на слух речсвого сигнала двух уровней, отличающихся на три порядка, «ro составляет 6,9 Нц или 60 дБ получают практически незаметное для слухового восприятия речевого сигнала изменение уровня выходного сигнала.

Устройство для осуществления .предложенного. способа работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход многокаскадного усилителя-ограничителя 1 напряжения, с помощью каскадов 2 и 3 которого динамический диапазон входных сигналов разбивается на последовательные участки усиления. Сигналы с частичным ограничением по амплитуде с выходов каскадов поступают на входы блоков 4 формирования разностнь х сигналов, причем на входы каждого блока 4 поступают сигналы с выходов смежных каска ов усилителя-ограничителя1 напряжения. При выполнении усилителя 1 без инверсии фазы усиливаемых им сигналов с помощью блоков 4 осуществляется вычитание значений амплитуд сигналов на выходах смежных каскадов 2 и 3 усилителя- ограничителя 1 напряжения.

С выходов блоков 4 формирования разностных с сигналов сигналы поступают в сумматор 5, содержащий нагруэочный резистор б, на котором происходит суммирование разностных сигналов, сформированных для каждых двух смежных участков динамического диапазона. С выхода сумматора 5 сигнал поступает на выходные клеммы устройства.

Многокаскадный усилитель-ограничитель 1 напряжения может быть выполнен и с инверсией фазы усилнваемых сигналов не только из чередующихся в последовательном соединении каскадов на транзисторе типа p-n-р и на транзисторе типа п-р-п, но и при других сочетаниях и на других элементах, например на МОП-транзисторах илн интегральных элементах. В этом случае сигналы на выходах смежных каскадов могут быть противофазными, а суммирование. раэностных сигналов для каждых двух смежных участков динамического диапазона при этом обеспечивается совмещением блоков 4 формирования разностных сигналов и сумматора 5.

Нормализованный предложенным способом сигнал является амплитудным инвариантом входных сигналов. Предложенный способ амплитудной нормализации сигналов позволяет выбирать смещение динамического диапазона входных сигналов в область оптимальных значений амплитуд;

Получение амплитудного инварианта сигналов имеет также важное значение для снижения влияния сигналов с большой амплитудой, мешающих распознаванию сигналов малого уровня. Из-за мешающего влияния сигналов с большой амплитудой входные цепи чувствительны- приборов перегружаются и приборы с большой чувствительностью не обеспечивают распознавания сигналов с малой амплитудой.

Использование амплитудного ннварианта сигна. лов, позволяющего сместить динамический диапазон входных сигналов в область оптимальных значений амплитуд, позволяет повысить точность распознавания сигналов малого и большого уровней.

555411

16 б

Формула изобретения

1. Способ амплитудной нормализации сигналов, основанный на ограничении амплитуды входных сигналов в динамическом диапазоне, о т л и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения точности воснроиэведения формы нормалиэуемых сигналов, динамический диапазон входных сигналов разбивают на последовательные участки усиления формируют раэностные сигналы для каждых двух смежных участков динамического диапазона и суммируют раэностные сигналы.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее многокаскадный усилитель. ограничитель напряжения, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блоки формирования разностных сигналов и сумматор, входы каждых двух смежных каскадов усилителей-ограничителей напряжения подключены через соответствующие блоки формирования раэностных сигналов к сумматору.

555411

3 фиг.2

Составитель Т. Ничипорович

Техред М. Левицкая Корректор С, Шекмар

Редактор В. Дибобес

Заказ 460/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открьпий

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