Шумоподавитель

Шумоподавитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИИ(919096

И 305РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 17.03.80 (21) 2897427/18-09 с присоединением заявки ¹ (23)Приорнтет(5l)M. Кл.

Н 04 В 1/10

Госудврстееииый комитет оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.04.82. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания р7,р4,82 (S3) УДК 621. 396. .669.8(088.81 (72) Авторы изобретения

Ю.К.Ануфриев, И,Б.Томанов и Е.E.Àáðàìîà т . " т аъ-, (7I) Заявитель (54) ШУИОПОДАВИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемных устройствах для приема и регистрации сигналов с заранее заданным отношением сигнал/шум при . изменяющемся отношении си гнал/шум

5 на входе.

Известно устройство для подавления шумов в приемнике, включенное между детектором и усилителем звукоt0 вой частоты и содержащее фильтр нижних частот, параллельно конденсатору которого подключены последовательно соединенные второй конденсатор и транзистор, работающий в режиме ключа (t) .

Недостатком устройства является срабатывание ключевого транзистора от уровня входного сигнала, тогда как качество входного сигнала, как пра" вило, определяется отношением сигнал/

/шум. Кроме того, работа транзистора в ключевом режиме приводит к дискретному изменению частоты среза R|""ôèëüòра и полоса пропускания устройства может принимать только два значения.

Укаэанные недостатки снижают эффективность использования устройства для целей улучшения отношения сигнал/

1 ум на выходе устройства при изменяющемся отношении сигнал/шум на входе.

Известен также шумоподавител ь,содержащий последовательно соединенные генератор низкочастотного шума,управляемый аттенюатор, блок установки отношений сигнал/шум, аналоговый сумматор, формирователь, первый счетчик импульсов, первый логический блок, второй счетчик импульсов, выход которого подключен ко второму входу первого логического блока, третий вход которого одновременно подключен к вхо. ду обнуления первого счетчика н к первому выходу блока тактирования, второй выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, задающий генератор, выход которого одновременно подключен к входу блока тактирования и к первому входу второго

Недс1ст ат ком устройства является ключевой режим работы, т.е. информационный сигнал, имеющий отношение сигнал/шум менее установленного оператором порогового значения,, не проходит на выход устройства. Таким образом, устройство работает как пороговое к заданному отношению сигнал/ шум, т . е. обладает недостаточной помехоустойчивостью.

Цель изобретения

ЗО помехоустойчивости.

Для достижения цели -o шумоподавителе, содержащем последовательно соединенные управляемый аттенюатор, блок установки отношений сигнал/шум, ана35 логовый сумматор, аналого-цифровой преобразователь, первый счетчик импульсов, первый логический блок и второй счетчик импульсов, а также второй логический блок„ генератор низкочастотного шума и задающий генератор, вход которого через блок тактирования соединен с другим входом первого логического блока и со счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к третьему входу первого логического блока, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, сигнальный вход которого объединен

5Q со вторым входом аналогового сумматора и с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу управляемого аттенюатора, ко второму входу аналогового сумматора

N подключен выход первого регулируемого фильтра нижних частот, сигнальный вход которого подключен к входной шине, между его сигнальным входом и повышение

3 91909 логического блока, второй вход кс -орого одновременно подключен ко второму выходу первого логического блока, к управляющему входу аналогового ключа и ко второму входу управляемого аттенюатора, третий вход которого подключен к выходу второго логического блока, первый вход блока сравнения одновременно подключен ко второму входу аналогового сумматора, к сиг- 10 нальному входу аналогового ключа и является входом устройства, второй вход блока сравнения подключен к выходу управляемого аттенюатора, а выход блока сравнения подключен к 15 третьему входу второго логического блока, выходом устройства является выход аналогового ключа (2) . первым входом второ о логического блока включены последовательно фильтр нижних частот, дополнительный аналого-цифровой преобразователь и первый дополнительный счетчик импульсов, между первым выходом второго логического блока и управляющими входами управляемого аттенюатора включены последовательно элемент запрета и первый распределитель импульсов, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения, между выходом генератора низкочастотного шума и сигнальным входом управляемого аттенюа— тора включен второй регулируемый фильтр нижних частот, между выходом задающего генератора и управляющими входами регулируемых фильтров нижних частот включены последовательно ВТо рой распределитель ипмульсов,иеверсивный c÷åò÷èê и J,èôðoàíàëîãoüûé преобразовател ь, между выходом которого и входом обнуления первого счетчи ка импул ьсов в ключе н упра вляемый генератор, а между выходом блока тактирования и вторым входом второго логического блок- включен второй дополни тельный счетчик импульсов, вход обнуления которого под. ключен ко второму Bb,õîäó второго логического блока, а счетный вход объединен со входом обнуления первого дополнительногоо счетчика импульсов и с третьим входом второго логи-:еского блока, при этом выход задающего генератора подключен кс: второму входу элемента "àïðåòà, а выход первого счетчика импульсов ко í — îðîìó входу второго распределителя импульсов.

На чертеже представлена с руктурная электрическая схема шумоподавителя .

Устройство содержи - последовательно соединенные фильтр 1 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, счетчик 3 импульсов, логический блок 4 и счетчик 9 имг,ульсов. Выход сче:чика g подключен ко второму входу логического блока 4, третий вход которого одновременно подключен к входу обнуления счетчика 3, к счетному входу счетчика 5 и к выходу блока 6 тактирования,второй выход логического блока 4 подключен к первому входу элемента запрета, второй вход которого одновременно подключен к выходу задающего генератора 3 и к входу блока

6 тактирования, Выход элемента 7

1 сч, 4/ Гв

Зэпр 7 3 подкгк чс« к пер вому B; säó р а с и р е Д е. . л и 1 е л л 9, м и у л ь с о в, в 1 с > p o ii вход которого подключен к выходу элемента 10 сравнения.

В ЫХОдЫ ра СП род ЕЛИ Т <- ???? 9 clcs??????????e 5 ???? ?? ?????????????????????? ???????????? ???????????????????????? ?????????????????????? 11. ???????????????????? ???????????????????????? ?????????? ???????????????? ????????????????????. ?????????????????????? ?? ?????????????????????? ?????????????????? ??????????????????. ?????????? ????????????-!?? ?????????? ???????????????????????? ?????????????????? ?????????? ?????????? 12 ?????????????????? ?????????????????? ????????????>

4ум, (представляющему собой, например, масштабный усилитель), и к первому входу элемента 10 сравнения. >5

Выход блока 12 установки отношений сигнал/шум последовательно соединен с аналоговым сумматором 13, аналогоцифровым преобразователем (АЦП) 14, счетчиком 15 импульсов, логическим 20 блоком 16 и счетчиком 17 импульсов.

Выход счетчика 17 подключен к второму входу логического блока 16, тре" тий вход которого одновременно подключен к счетному входу счетчика 17 25 и к выходу блока 6 тактирования.

Выход управляемого генератора 18 подключен к входу обнуления счетчика 15. Первый вход распределителя

19 импульсов подключен к выходу счет-зо чика 15, второй — к выходу задающего генератора 8. Выходы распределителя

19 импульсов подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 20, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя ЦАП1 2 1, выход которого одновременно подключен к входу управляемого генератора 18, к управляющему входу регулируемого фильтра 22 нижних частот и к управляющему входу регулируемого фильтра

23 нижних частот, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора 24 низкочастотного шума а выход регулируемого фильтра 23 нижних частот подключен к сигнальному входу управляемого аттенюатора 11. Выход регулируемого фильтра 22 нижних частот одновременно подключен ко второму входу аналогового сумматора 13, ко второму входу элемента 10 сравнения и к сигнальному входу аналогово" го ключа 2, управляющий вход которого подключен ко Второму выходу ло гического блока 16, а выход аналогового ключа 25 является выходом устройства, Точка соединения входа фильт ра 1 нижни", частот с входом регули 6 6 руемого фильтра 22 является входом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий собой смесь cèãíàëííóè, поступает на вход фильтра 1 нижних частот с полосой пропускания, равной полосе пропускания стандартного радиотелефонного канала. При отсутствии информационного сигнала на входе устройства средняя частота шум 1 щ <р на выходе фильтра 1 нижних частот определяется выражением

<, где 1: — частота среза фильтра П4, С выхода фильтра 1 смесь сигнал+шум поступает на вход АЦП 2, вырабатывающего импульсы на каждое положительное пересечение входной смесью нулевой линии. Импульсы с выхода АЦП 2 поступают на счетный вход счетчика

3, который накапливает их в те«ение времени, определяемом периодом следования импульсов обнуления, поступающих на вход обнуленил счетчика 3 с выхода блока 6 тактирования. Объем счетчика 3 выбран из условия. сч.з - 1ш.cp. где Т вЂ” период следованиг. импульс" в обнуления.

При переполнении счетчика 3 за время Т, импульс переполнения с его вгыхода поступает на первый вход логического блока 4, который при этом злп рещает прохождение импульсов с выхода блока 6 тактирования на вход обнуления счетчика 5. Счетчик начинает накапливать импульсы, поступающие на его счетный вход с выхода блока 6 тактирования и соответствующие циклам обнуления счетчика . Объем счетчика выбран из условил где Тп - средняя продолжительность паузы речевого сигнала.

Если счетчик 5 переполняется за время Тп, то импульс переполнения с его выхода, поступая на второй вход логического блока 4, формирует на его втором выходе разрешающий уровень напряжения, который поступает на управляющий вход элемента запрета. Элемент запрета при этом разрешает прохождение тактовых импульсов с выхода задающего генерато-

7 91909 ра 0 на сигнальный вход распределителя 9 импульсов.

Описанный механизм работы устройства происходит в том случае, когда на выходе фильтра 1 в течение времени, большего Т, присутствует только шум или смесь сигнал+шум с отношением сигнал/шум менее единицы (так как чувствительность устройства к отношению сигнал/шум по входу йЦЛ 2 10 постоянна и приблизительно равна единице) .

Одновременно напряжение шума с выхода генератора 24 низкочастотного шума через. регулируемый фильтр 23 1 наступает на сигнальный вход управляемого аттенюатора 11. С выхода управляемого аттенюатора напряжение шума поступает на первый вход элемента 10 сравнения, второй вход которого под- 20 ключен к выходу регулируемого фильтра 22. Элемент 10 сравнения включает в себя детекторные схемы и пороговое устройство, например компаратор.Если уровень напряжения шума на выходе управляемого аттенюатора 11 больше уровня напряжения шума на выходе регулируемого фильтра 22, то уровень управляющего напряжения на выходе элемента 10 сравнения имеет уровень 36 логической единицы. Этот уровень поступает на управляющий вход распределителя 9 импульсов и направляет тактовые импульсы на тот выход распределителя 9, который соединен с входом

"Вычитание" реверсивного счетчика, входящего в состав управляемого аттенюатора 11. Каждый тактовый импульс поступающий на вход "Вычитание" управляемого аттенюатора, на одну 4О ступеньку уменьшает уровень ыума на

его выходе. Если уровень шума на выходе управляемого аттенюатора 11 меньые уровня шума на выходе регулируемого фильтра 22, то уровень напря-м женил на выходе элемента 10 сравнения имеет уровень логического нуля.

Этот уровень поступает на управляющий вход распределителя 9 импульсов и направляет тактовые импульсы р на тот выход распределителя 9, который соединен с входом "Сложение" реверсивного счетчика, входящего в состав управляемого аттенюатора 11 Каждый тактовый импульс, поступающий на вход "Сложения" управляемого аттенюатора, на одну ступеньку увеличивает уровень напряжения шума на его выходе. Таким образом, предлагаемое устройство во время гауз в информационном сигнале производит подстройку уровня шума на выходе управляемого аттенюатора под уровень шума на выходе регулируемого фильтра 22.

Если на вход ALP поступает смес ь сигнал + шум с отношением сигнал/шум больше единицы, то средняя частота смеси не будет вызывать переполнение счетчика 3 за время T. При отсутствии импульсов переполнения с выхода счетчика 3 логический блок 4 разрешает прохождение импульсов с выхода блока 6 тактирования на вход обнуления счетчика 5, При отсутствии импульсов переполнения на выходе счетчика 5 на втором выходе логического блока 4 формируется уровень напряжения, запрещающий дальнейшее прохождение тактовых импульсов через элемент

7 запрета.

Таким образом, при появлении на входе устройства информацианнага сигнала, на выходе управляемого аттенюатора 11 сохраняется уровень шума,равный уровню шума на выходе регулируемого фильтра 22.

С выхода управляемого аттенюатара

11 напряжение шума поступает на вход блока 12 установки отношений сигнал/

/шум. Входная смесь сигнал+шум через

/ регулируемый фильтр 22 поступает на вход аналогового сумматора 13 на другой вход которого поступает напряжение шума с выхода блока 12. Причем на вход аналогового сумматора 13 3с выхода блока 12 поступает напряжение шума в полосе, равной полосе пропускания регулируемога фильтра

22„ за счет синхронной регулировки полос пропускания регулируемых фильт., ров 22 и 23 Дополнительное напряжение шума, подаваемое на вход аналогового сумматора 13, снижает отношение сигнал/шум на его выходе. Поэтому пороговая чувствительность устройства к отношению сигнал/ыум определяется выражением где U @- уровень напряжения шума на выходе управляемого аттенюаTOp3 . 1;

И„„> уровень напряжения шума н выходе ре гулируе ма го филь т— ра 22;

Š— коэффициент передачи блока

12 установки î —н.ошений сигнал/шум.

9 919

Так как 11ц, „= 11,ри при условии, что коэффициенты передачи аналогового сумматора 13 по первому и второму входам равны, то (Ц. U )nop = + K ,r

С выхода аналогового сумматора 13 результирующая смесь через Apl 1ч поступает на вход счетчика 15. Объем счетчика равен l 0

Х Ч lg — О, 52 1с (Щ ° T(U) где 1 ® - частота среза регулируемого фильтра 22, как функция от напряжения с 5 выхода цифроаналогового преобразователя 21;

Т(U) — период следования импуль сов обнуления с выхода генератора 18, как функ- zo ция от напряжения с вы . хода цифроаналогового преобразователя 21.

Так как минимальная полоса пропускания регулируемого фильтра 22 равна 2s номинальной полосе пропускания фильтра 1, то объем счетчика 1г5 может быть равен объему счетчика 3 при р(Ц1 T(U) = const сигнал/шум, то частота результирующе1 смеси вызывает переполнение счетчика 15 и импульс переполнения с его

В том случае, когда на выходе регулируемого фильтра 22 присутствует толь только шум или смесь сигнал+шум с отношением сигнал/шум менее установленного порогового отношения 1 + К

2. средняя частота результирующей смеси на выходе аналогового сумматора 13 такова, что счетчик 15 переполняется за время T(U), определяемое периодом следования импульсов обнуления, посту-40 пающих на вход обнуления счетчика 15 с выхода управляемого генератора 18.

Импульс переполнения с выхода счетчика 15 поступает на управляющий вход распределителя 19 импульсов, при этом распределитель 19 направляет тактовые импульсы с выхода генератора 8 на тот выход распределителя

19, который подключен к входу "Вычитание" реверсивного счетчика 20. Каждый импульс, поступающий на вход

"Вычитание реверсивного счетчика

20, на одну ступеньку уменьшает уровень напряжения на выходе цифроанало гового преобразователя 21. Уменьше-. ние напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя приводит к уменьшению полос пропускания синхронно регулируемых фильтров 22 и 23 и к

096 10 одновременному увеличению периода следования импульсов обнуления с выхода управляемого генератора 18, поступающих на вход обнуления сче-,чика 15, т.е. к выполнению условия

Х (ц)ТЩ =- const. Уменьшение полосы пропускания регулируемого фильтра 22 приводит к увеличению отношения сигнал/шум на его выходе и на выходе устройства в целом, до значения ф - к .

В том случае, когда отношени= сигнал/шум на выходе регулируемого фильтра 22 больше установленно"o.порогового отношения ф + К, средняя частота результирующей смеси на выходе аналогового сумматора 13 такова, что счетчик 15 не успевает переполниться за время T(U). При этом нулевой логический уровень с выхода счсг чика 15 поступает на управляющий вход распределителя 19 импульсов и направляет тактовые импульсы с выхода генератора 8 на вход "Сложение" реверсивного счетчика 20. Каждый импульс, поступающий на вход "Сложение ревсрсивного счетчика 20 на одну ступень . увеличивает уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 21. Увеличение уровня ..апряжен..я на выходе цифроаналогового преобразователя 21 приводит к синхронному расширению полос пропускания регулируемых фильтров 22 и 2 > и одноврсменно к уменьшению период- следования импульсов обнуления с выхода управляемого генератора 18 на вход обнуления счетчика 15.

Таким образом, регулируемый фильтр

22, аналоговый сумматор 13, дЦП 1 (, счетчик 15, задающий генератор 8, распределитель 19 импульсов, ревсрсивный счетчик 20, цифроаналоговый прсобразователь 21 и управляемый генератор 18 образуют систему автоматического регулирования, следящую за установленным отношением сигнал/шум и поддерживающую заданное отношсние сигнал/шум на выходе шумоподавителя путем плавного регулирования полосы г1ропускания регулируемого фильтра 22, Когда отношение сигнал/шум на выходе регулируемого фильтра 22, а следовательно, и на выходе шумоподавителя, при самой узкой полосе фильтра

22 все же меньше заданного отношения

9 < aoe(> выхода поступает на вход логического блока 16, который при этом запрещает прохождение обнуляющих импульсоа с выхода блока 6 тактирования на вход

» обнуления счетчика 17. Счетчик накап- Б лиаает импуг(ьсы, поступающие на его счетный вход с выхода блока 6 тактирования и соответствующие циклам обнуления счетчика 17, Объем этого счетчика равен объему счетчика 5,Через время Та, равное длительности естественной паузы речевого сигнаг(а, импульс переполнения с выхода счетчика 17 поступает на вход логического блока 16 и формирует на его атОрОм выходе уровень напряжения,который поступая на вход управления аналогового ключа 25, переводит его в состояние "Закрыто". При этом ь смесь сигнал+шум не проходит на Щ выход устройства.

Если на выходе регулируемого фильтра 22 вновь появился информационный сигнал с заданным отношением сигнал/шум, результирующая частота смеси не будет вызь(вать переполне" ния счетчика 15„ Нулевой логи-(еский уровень с его выхода, погтупая на вход логического блока 16, разрешает прохождение I-Ia вход обнуления счетчика 17 обнуляющих импульсов с выхода блока 6 тактироаания. Bp(I этом нулевой логический уровень с выхода счетчика 17 поступает на вход логи . ческого блока 16 и формирует н= его выходе уровень напряжений, который, поступая на управляющий вход аналогового ключа 2 переводит его в состояние "Открыто" и смесь сигнал+

-Н((ум с заданным отношением си.(ал/

4а шум с выхода регулируемого фильтра

22 проходит на выход шумоподааителя„

Таким образом, шумоподавитель автоматически регулирует полосу flpo " пускания в зависимости от отношения

4„5, сигнал/шум входной смеси, что исключает потерю информации при приеме слабых сигналов с высоким отношением сигнал/шум и исключает возможность ложного срабатывания.

Формула изобретения

Шумоподавитель, содержащий последовательно соединенные уг(равляемый

55 аттенюатор, блок установки отношений сигнал/шум, аналоговый сумматор, аналого-цифровой преобразователь, первый счетчик импульсов, первый лог((ческий блок (второй с ° ет ик импульсоа, а также второй лог,l-:вский блок, генератор низкочастотного шума и задающий генератор, вхор которого ерез блок тактирования =Оединен с другим входом первого логического блока и со счетным вхОдОм второго счетчика импульсоз, выход которого подключен к третьему входу первого логического блока, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, сигнальный вход, которого объединен со B;opûì вхоцом аналогового сумматора и с с первым входом элемента ".равнения, EITopoM >(o KoTopoco подклю ен к выходу управляемого аттенюатора, о т л и чающий с г, †.ем, то, с целы", повышения поме..:.оустойчивос. ти, ко второму входу аналогово-". сумматора подключен выход первого регулируемого фильтра нижних ча=тот. сигнальный вход Koòopocо подключен к входной шине, между его сигнальным входом и первым входом вторсго логического блока зкл(очень(г(осле;О(>ательно фильтр нижних -(астот, до(>-.:.":нитспьный аналого-цифровой oреобразовател.—

u г(ервый дополнительнь(й счетчик импул ов, между первым выходом ьторого логического блока и у:..авляощими

:.õîäàìè управляемого аттен(оато;.а включень последовательно эле(-е

J»-. пГъе (а (4 первы»й((>а сc»c»- ге:1,м ("»»ль им пульсе=-,, второй вход ко-срого подкл(ок»(:ходу элемента сравнения„между выхо(>ом генератооа низкочастот ->Ого

ИУМс(((СИГНаЛЬНЫМ. БХС>ДОМ У il>аВЛЯЕМОГ .> аттЕНЮа:>Ра ЗКПЮч-!II ВтОРОй РЕ.,-УЛ :>»=. мый филь(р нижних -(астот, между выходом задающего генератора и уг .-.- вляющими входами регулируемых ф::льтров нижних частот включены послед-.а: —тельно второй распределитель имг;ульсов., реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, между выходом которогс и входом О(>(-(уле(-ия первогО с чет чика импуль сОа BK 7(юче н(»прав

I-,яемый генератор, а между FI:ü,("".o(»oì, блока тактvlpoE(2Hèÿ и втop(-!11 I!> O(»o!»I второго логического блока включен второй дополнительный счетчик импульсоа,, з. - Од обнуления»(OTnpo(с пОдклю ен ко второму выходу второго логического блока, а с етный вход Объеди. нен со входом обнуления первого допол— нительного счетчика импульсоа ." с третьим входом íторого логическс,о блока, при этом выход задающе"o геке14

919096

1. Заявка ФРГ 4 2452360, кл ° H 04 В 1/1", 1974, Составитель Г. Лфанасьева

Редактор Е.Лушникова Техред g. Tenep Корректор Л. Ференц

Заказ 2163/40 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 30 35, Нос кв а, Ж-35, Рауш скал наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4 ратора подключен ко второму входу элемента запрета, а выход первого счетчика импульсов ко второму входу вто» рого распределителя импульсов.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 26)4590/09,кл.И 04 В 1/10„

1973 1прототип1.