Пороговое устройство

Пороговое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р1179О255 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27.12.78 (21) 2703356/18-21 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОп убликовано 2 3,12,80. Бюллетень ¹ 4 7

Дата опубликования описания 26,12.80

М Кл3

Н 03 К 5/22

G 05 В 1/01

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374.3. (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

Ю.П.Кустов, П.Н.Смирнов и В.A ßêèìîâ ——— ф Г т - !

- Ф 1,,, ",- т

° . 4 з, (71) Заявитель (54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к радиотех-, нике и может быть использовано в автоматических системах обработки информации для подавления ложных срабатываний, вызванных боковыми ле- 5 пестками обрабатываемых сигналов и остаточными шумами.

Известно пороговое устройство, которое содержит устройство сравнения, интегрирующее устройство, две линии 10 задержки, устройство вычитания и аттенюатор L1J .

На входе порогового устройства всегда присутствуют остаточные шумы, обусловленные как входными шумами системы первичной обработки информации, так. и ее собственными шумами, причем входной шум может носить существенно нестационарный характер, а собственный шум — менять свое 2О эффективное значение во время работы и отличаться для различных однотипных образцов, поэтому важно свести к минимуму ложные срабатывания от шумов и сохранять постоянной вероят- 25 ность этих срабатываний на достаточно большом интервале обрабатываемой реализации независимо от уровня шума, характерного для данного образца. ,Кроме того, если обрабатываемая pea", 3П лизация на входе порогового устройст— ва представляет собой множество сигналов, амплитуды главных лепестков которых меняются случайно, а временные положения их максимумов также следуют .случайно друг относительно друга, что является типичным для многоканальной обработки информации„ то, как правило, становится задача о временной фиксации максимума главного лепестка наибольшего из сигналов.

Зависимость ложных срабатываний по остаточным шумам от изменения во времени их эффективного значения или мощности, а также отсутствие фиксации по положению максимального выброса ограничивают применение этого порогового устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пороговое устройство, содержащее линию задержки, усилитель, блок памяти со сбросом и блок сравнения в виде ограничителя по уровню 2) .

Однако и для этого устройства характерна зависимость ложных срабатываний от эффективного значения

Шума поступающего с выхода системы первичной обработки, хотя количество

790255

39

Х пикАеТ. Аоп (>)

+С

Ц,„= yG;„(z) этих срабатываний ввиду фиксации максимального выброса может быть существенно уменьшена.

Кроме того, линии задержки,через которые сигналы подаются на бпок сравнения, должны обладать требуемой задержкой в достаточно широкой полосе частот, чтрбы задержать сигнал беэ искажений, это усложняет подобные устройства, уменьшает их стабильность и приводит к наличию задержки фиксируемого выброса относительно начала .отсчета.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности порогового устройства, а именно, одновременно с подавлением ложных срабаТываний от боковых лепестков обрабатываемого сигнала. поданить ложные срабатывания от остаточных шумов независимо от поведения но времени их (дисперсии) мощности и устранить необходимость в задержке сигналов.

Укаэанная цель достигается тем, что и пороговое устройство, содержащее блок сравнения и пиковый детектор, соединенный с шиной входных сигналон, введены диод, генератор импульсов запуска, ключ, конденсатор и фильтр нижних частот, причем пиковый детектор соединен и с выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен с шиной входных сигналов, а выход пикового детектора соединен через диод с выходом детектора, импульсов запуска и через последовательный ключ, с одной из обкладок дополнительного конденсатора и одним иэ входов блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной входных сигналов, а выход — с управляющим входом ключа, причем вторая обкладка дополнительного конденсатора соединена с обцей шиной. ,На фиг. 1 принедена функциональ- ная схема порогового устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы "а", "б" и "в", поясняюцие его работу .

Пороговое устройство содержит блок 1 сравнения и.пиковый детектор

2, собранный на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого соединен с шиной входных сигналов и с ныходом фильтра 3 нижних частот вход которого также соединен с шиной входных сигналов, выход пикового детектора соединен с катодом диода 4 и через последовательный ключ 5 а одной иэ обкладок дополнительного конденсатора 6 и со нторыи входом блока 1 сравнения, а первый вход соединен с шиной входных сигналов. Вторая обкладка дополнительного конденсатора 6 заземлена, анод диода 4 соединен с генератором 7, импульсов запуска, а выход блока 1 сравнения соединен с управляющим входом ключа 5.

Иа фиг . 2 (диагра>тма "а" ) изобра жен входной сигнал 0 „.> состоящий из участка шума Т и части интервала занимаемого множеством сигналов

Тс на этом же рисунке изображен

ТоТ >ке сигнал, но уже на выходе пикового детектора 2, как при разомкнутой перемычке (А-Р.) У/» так и при ее замыкании Uc и Ucz,где Uc< напря>кение на нагрузке пикового детектора, à Ucp - напряжение на дополнительном конденсаторе б, т.е. на втором входе блока 1 сравнения.

Импульсы, соответствующие началу и концу фиксации главного лепестка по— казаны на фиг, 2 (диаграмма "б")

Импульсы срабатываний К р, а для большей наглядности изменение напряжения U cq u U с н увеличенном масштабе, выделено на фиг. 2 (диаграмма "н").

Устройство работает следующим образом.

Моменту начала обработки входной реализации предшествует импульс запуска, который через диод 4 заряжает конденсатор нагрузки пикового детектора 2 до величины, необходимой для обеспечения выбранной (малой) вероятности ложных срабатываний по остаточным шумам н начале обработки

U с» . При отсутствии сигнала срабатываний Кср ключ 5 все время открыт, сопротивлением его можно пренебречь и считать, что емкость нагрузки состоит из конденсатора нагрузки пикового детектора 2 и дополнительного конденсатора б, то есть

Этот суммарный конденсатор начи— нает разряжаться с постоянной времени Т.»с, котоРаЯ опРеделЯетсЯ сопротивлением н обратной связи операционного усилителя и параллельным ему сопротивлением нагрузки,. т.е. входным сопротивлением блока 1 срав-. нения.

Одновременно, после окончания импульса запуска, фильтр нижних частот наЧинает накапливать постоянную составляющую шумов с постоянной времени (.<р, которая выбирается иэ условия >.,р = рс,f (1) . В случае наличия только остаточных шумов (T ) значение этой постоянной составляющей Бош связано с (дисперсии) мощностью шума некоторым коэффициентом >>,,-зависящим от характера распределения огибающий на выходе системы первичной обработки а н случае наличия сигнала (Тс ),, ее значение связано HeKoTophM коэффициентом,К с эффективным значением этого сигнала Ugy которое

790255

2 )пор .

F- e, -у — — ((2) Гш

40

A((ДТ

U 5 Зарс

mUoe 1

60 а с учетом (2 > если выбрать пик. ет. О С > (Я)

Аоп зависит от поведения era скважности и изменения амплитуды на интервале обработки, то есть

" =" ". aac p. (3) Постоянная составляющая U суммируется с мгновенными значениями входной реализации 0$>5 и, если бы связь (А-А) на фиг.1, была разомкнута, то на выходе пикового детектора 2 в точке (А), образовался бы суммарный сиrнал причем подбором величин суммирующих резисторов и делителя в обратной связи операционного усилителя, масшт аб суммирования для 0Д„„выбирается равным 1, а для постоянной составляющей 0о в (2) и (3) равным

Как только Ugz превысит значение напряжения 0сq на суммарном конденсаторе С последнее начнет изменяться по закону где С,уар С вЂ” постоянная времени цепи заряда, которая определяется выход— ным сопротивлением операционного усилителя Я д,, сопротивлением диода в открытом состоянии R и величиной Cg то есть причем соотношение между этой постоянной нремени и постоянной времени фильтра нижних частот выбирается из

УслОВИЯ

, И вЂ” апРиорно известная, наибольшая длительность сигнала на входе системы обработки .

В этом случае выражение (5) с учетом (6) и (7) может быть за.— писано в виде

55з диаграммы "н" (фиг.2) . видно1 что условие отсутствия срабатывания по шумам, с учетом (8) будет

n5 G

U (<) + (U К)сН )И)

SXI зсфср с 3с рсу " 8Х (если обозначить первое слагаемое в правой части неравенства через 0 пор) то есть

nt 6

5 пор арф

Это и будет тот порог, превышение которого разностью и приведет к срабатыванию.

Если учесть, что распределение огибающей .шумов на входе порогового устройстна — релеевское, то вероятность ложных срабатываний определяется, как показано например в (4) выражением

Подставив в (12) выражение для U (10) получим

2, 2

Fe т 03)

2 ЗсЕС2 откуда видно, что для данного устройства величина вероятности ложных срабатываний зависит от выбранного для нее масштаба суммирования постоянной составляющей m в (4) и посс тоянной времени заряда Cheap C <б ) и не зависит от (дисперсии) мощности остаточных шумов .

При наличии сигнала, постоянная составляющая его 0сс, благодаря наличию задержки в фильтре нижних частот (фильтр двухзвенный) в начальный момент будет равна постоянной составляющей 0аи шумов, накопленной в предыдущей части реализации на входе порогового устройства и в момент, когда будет равенство

45 и> ©ш и к>- 5U Юш- е (4)

ЬХ(аРс ЬХ< Зарный сигнал с выхода блока 1 сравнения закроет ключ 5 и дополнительный кон50 денсатор б (при достаточно большом сопротивлении ключа н закрытом состоянии и большой величине сопротив;— ления нагрузки), сохранит значение

U с, которое было на суммарной емкости в момент превышения (фиг.2, диаграмма "в" ), а емкость нагрузки пикового детектора продолжает заряжаться с постоянной времени с =(g tR r((. -С зарспикьет. вых д" оп

790255 то практически 3ctpc>IVX Let будет

С на ар С

В момент, когда Ugq (t) станет меньше Un@p сигнал с выхода схемы сравнения откроет ключ и дополнительный конденсатор (С цоем) быстро зарядится до значений Uc< =U gg которое будет в этот момент на конденсаторе нагрузки пикового детектора (Спцк.де>>) .

К следующему выбросу сигнала уже начинает нарастать его постоянная составляющая 0 >г. и в условиях срабатывания (11) к цд необходимо прибавить gg > из (3), т.е. из (10) следует, что (V<н+™сэр)

15 ïîð С gape, Таким образом, благодаря пиковому детектору и двухэвенному фильтру ниж- 2О них частот с соотношением между их постоянными времени (7) и (1), .последнее срабатывание от сигнала будет соответствовать главному лепестку наибольшего из сигналов, положение максимума которого можно беэ труда определить измерением половины длительности импульса К р на выходе схемы сравнения (фиг.2, диаграмма

"б").Причем задержка относительно начала отсчета, которая имеет место 30 в аналогичных устройствах,в этом устройстве отсутствует.

Применение предлагаемого устройства позволяет, наряду с подавлением ложных срабатываний по боковым ле- 35 песткам обрабатываемого сигнала, которое осуществляется путем фикса- . ции максимального выброса, стабилизирова ь вероятность ложных срабатываний по шумам при их нестационарном характере и фиксировать выброс сигнала не прибегая к его задержке относительно начала отсчета.

Формула изобретения

Пороговое устройство, содержащее блок сравнения и пиковый детектор, соединенный с шиной входных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него введены диод, генератор импульсов запуска, ключ, конденсатор и фильтр частот, причем пиковый детектор соединен и с выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен с шиной входных сигналов а выход пикового детектора соединей через диод с выходом генератора импульсов запуска и, через последовательный ключ, с одной иэ обкладок дополнительного конденсатора и с одним из входов блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной входных сигналов, а выход — с управляющим входом ключа, причем вторая обкладка дополнительного конденсатора соединена с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

9 530445, кл. Н 03 К 5/20, 30 .11. 76.

2 . Ипатов В .П. Казаринов Ю.М.

Коломенский Ю.А. Ульяницкий Ю.Д.

Поиск, обнару>кение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Yi., "Сов.радио", 1975, с.234, рис, 7,18а (прототип).

790255 т.

Составитель Л. Николаева

Редактор М.Габуда. Техред С. Мигунова Корректор С. Щомак

Заказ 9071/63 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д е4/5

Филиал iltlli"патент", г.ужгород,ул. проеитная,я