×
16.06.2023
223.018.7ac9

Результат интеллектуальной деятельности: Импульсное пороговое устройство с шумовой стабилизацией порога

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к приему сигналов, в частности к технике выделения сигналов из шума, и может быть использовано в любой области, где требуется обеспечение максимального отношения сигнал/шум. Технический результат изобретения состоит в сокращении времени выхода на режим. Для этого импульсное пороговое устройство с шумовой стабилизацией порога содержит пороговое устройство с сигнальным и компенсационным входами, формирователь стандартного импульса и схему шумовой автоматической регулировки порога (ШАРП), включенную между выходом формирователя стандартного импульса и компенсационным входом порогового устройства, введены последовательно включенные источник линейно нарастающего сигнала и аналоговый сумматор с неинвертирующим и инвертирующим входами, причем выход сумматора подключен к управляющему входу порогового устройства, его неинвертирующий вход связан с выходом схемы ШАРП, а инвертирующий вход связан с выходом источника линейного сигнала, а, кроме того, на выходе формирователя стандартного импульса введен ключ, управляемый схемой синхронизации, подключенной также к источнику линейного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к приему сигналов, в частности к технике выделения сигналов из шума, и может быть использовано в любой области, где требуется обеспечение максимального отношения сигнал/шум.

Известен метод стабилизации средней частоты шумовых выбросов над пороговым уровнем [1-2], заключающийся в определении частоты шумовых срабатываний на выходе порогового устройства и автоматической корректировки порога для поддержания заданной частоты срабатываний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является импульсное пороговое устройство [3], содержащее пороговое устройство с сигнальным и управляющим в ходами, формирователь стандартного импульса и схему шумовой автоматической регулировки порога, включенную между выходом формирователя стандартного импульса и управляющим входом порогового устройства. В данном устройстве частоту шумовых срабатываний f на выходе определяют путем накопления выходных импульсов в течение времени Т, а порог U в установившемся режиме определяется соотношением U=U0+Uf=U0+ΔUTf0exp(-U2/2σ2), где U0 - начальное значение порога; f0 - частота пересечения шумом нулевого порога; σ - среднеквадратическое значение шума; ΔU - единичное приращение порога по контуру обратной связи при пересечении порога шумом.

Недостатком указанного порогового устройства является медленный выход на рабочий режим ввиду того, что в процессе установления рабочего порога частота шумовых срабатываний уменьшается, и скорость переходного процесса, пропорциональная текущей частоте, снижается. Согласно [3] время Tr выхода на рабочий режим при таком способе составляет 1-6 с в зависимости от требований, предъявляемых к точности стабилизации частоты шумовых срабатываний.

Задачей изобретения является уменьшение времени выхода на рабочий режим.

Указанная задача решается за счет того, что в известном импульсном пороговом устройстве с шумовой стабилизацией порога, содержащем пороговое устройство с сигнальным и управляющим в ходами, формирователь стандартного импульса и схему шумовой автоматической регулировки порога (ШАРП), включенную между выходом формирователя стандартного импульса и управляющим входом порогового устройства, введены последовательно включенные источник линейно нарастающего сигнала и аналоговый сумматор с неинвертирующим и инвертирующим входами, причем выход сумматора подключен к управляющему входу порогового устройства, его неинвертирующий вход связан с выходом схемы ШАРП, а инвертирующий вход связан с выходом источника линейного сигнала, а кроме того, на выходе формирователя стандартного импульса введен ключ, управляемый схемой синхронизации, подключенной также к источнику линейного сигнала.

Сумматор может быть снабжен схемой переключения выходного уровня Up*=mUp, связанной со схемой синхронизации, где m - коэффициент повышения порога, необходимый для обеспечения заданной величины частоты ложных тревог.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени выхода на рабочий режим порогового устройства с шумовой стабилизацией порога при обеспечении максимальной вероятности обнаружения сигнала.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ. На фиг. 2 показан процесс выхода на рабочий режим. На фиг. 3а), 3б) и 3в) приведены реализации процесса установления рабочего режима порогового устройства при разных углах наклона линейного сигнала.

Импульсное пороговое устройство с шумовой стабилизацией порога включает последовательно включенные пороговое устройство 1 и формирователь стандартного импульса 2, выход которого связан с управляющим входом порогового устройства 1 через схему ШАРП 3 и неинвертирующий вход сумматора 4. На инвертирующем входе сумматора включен источник линейного сигнала 5, управляемый схемой синхронизации 6, связанной также с ключом 7 на выходе формирователя стандартного импульса 2.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t1 схема синхронизации 6 запирает ключ 7 и запускает линейный сигнал 8 (фиг. 2). Пороговое устройство 1 имеет начальный пороговый уровень U1, близкий к среднеквадратическому значению шума σ. При низком пороговом уровне U1 частота его превышений шумом f1=f0exp(-U12/2σ2) близка к частоте f0 пересечения шумом нулевого порога. Эта частота обычно составляет (10-20)⋅106 1/с, таким образом, в начальный момент времени на выходе схемы ШАРП 3 быстро растет компенсационный сигнал Uf 9, повышающий уровень порога и, соответственно, резко снижающий частоту шумовых срабатываний, что замедляет выход на режим. Подача на инвертирующий вход сумматора 4 линейного сигнала Ut 8 препятствует быстрому снижению частоты f, поэтому выход на рабочий режим происходит быстрее. В момент времени t2 угол наклона β процесса 9 равен углу наклона -β линейного сигнала 8, и эквивалентный порог 10 срабатывания порогового устройства Uэкв(t2)=U1+Uf(t2)-Ut(t2) становится постоянным. Для сравнения приведен процесс 11 установления порога в известном устройстве [3] - этот переходный процесс продолжает медленно подниматься в течение длительного времени, во много раз превышающего время выхода на режим стабилизации Т=t2-t1, обеспечиваемое настоящим изобретением. В рабочем периоде Тр=t3-t2 после открытия ключа 7 возможен прием сигналов с частотой ложных тревог F=fp Эта вероятность нелинейно зависит от угла наклона линейного сигнала 8. Процесс изменения частоты f показан кривой 12.

Если необходимо расширить рабочий период за пределы динамического диапазона сумматора, то можно снабдить его схемой переключения выходного уровня Up*=mUp, связанной со схемой синхронизации, где m - коэффициент повышения порога, необходимый для обеспечения заданной величины частоты ложных тревог. При этом порог Up* может поддерживаться в течение произвольного времени, и одновременно устанавливается требуемая частота ложных тревог

Зависимость переходного процесса, в том числе времени выхода на режим и рабочей частоты F, от угла наклона α линейного сигнала 8 показана на фиг. 3. На фиг. 3 а) показан ход порога 10, средней частоты шумовых срабатываний 12 и реальный шумовой процесс 13 на выходе устройства. Видно, что по мере убывания частоты шумовых срабатываний процесс фиг. 3 а) замедляется, и порог 10 поднимается к рабочему положению долго, более 1000 делений по шкале времени. При подаче линейного сигнала с углом наклона α2 рабочий порог устанавливается за 300 делений по шкале времени. При этом средняя частота шумовых импульсов в установившемся режиме увеличивается с 2 до 5 отн. ед. При дальнейшем увеличении α (в 10 раз) время выхода на режим уменьшается до 50 делений, а средняя частота шумовых срабатываний увеличивается до 50 отн. ед. - пропорционально увеличению α. При этом колебания средней частоты срабатываний увеличиваются до 5% от среднего значения.

Пример, f0=10 МГц. Время выхода на рабочий режим Т в зависимости от угла наклона линейного сигнала β.

Данное техническое решение позволяет:

- Существенно сократить время выхода порогового обнаружителя на рабочий режим до 1 мс и менее.

- Обеспечить работу в частотном режиме, что существенно для ряда приложений, например, в частотных дальномерах, при обновлении информации с частотой до 1000 Гц.

- Обеспечить работу при нестационарном шуме.

- Обеспечить максимальное значение отношения порог шум с высокой точностью. Эти выводы подтверждены компьютерным моделированием и испытаниями макетных образцов. Тем самым, подтверждено решение поставленной задачи - существенное уменьшение времени выхода на рабочий режим.

Источники информации

1. US pat. №3516751. Optical radiation pulse control receiver. 1970.

2. Бурд A.M., Лейченко Ю.А., Мотенко Б.Н., Попов A.C. Температурная стабилизация фотоприемника с ЛФД // Приборы и техника эксперимента. - 1975. - №4, - С. 176-178.

3. Вильнер В.Г. Проектирование пороговых устройств с шумовой стабилизацией порога. // Оптико-механическая промышленность. - 1984 г. - №5, - С. 39-41. - прототип.

4. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). - «Наука», М., 1973 г. - 832 с.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 71-71 of 71 items.
17.06.2023
№223.018.819f

Приемный канал лазерного дальномера

Изобретение относится к области лазерной техники и касается приемного канала лазерного дальномера. Приемный канал содержит приемный объектив и два фоточувствительных элемента с усилителями, на выходах которых введены схемы временной фиксации сигнала. Фоточувствительные элементы расположены на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002756383
Дата охранного документа: 29.09.2021
Showing 81-90 of 97 items.
11.05.2023
№223.018.541e

Жидкостной лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Жидкостной лазер содержит замкнутый гидротракт с активной жидкостью на основе апротонного растворителя с ионами редкоземельных элементов, камеру возбуждения активной жидкости, диодную накачку, теплообменник, насос для прокачки жидкости, компенсатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795380
Дата охранного документа: 03.05.2023
16.05.2023
№223.018.643c

Способ выделения оптических импульсов

Изобретение относится к приему оптических сигналов, в частности, к технике приема сигналов с помощью лавинных фотодиодов, и может быть использовано в локации, связи и других фотоэлектронных системах. Способ выделения оптических импульсов с помощью лавинного фотодиода и порогового устройства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002791438
Дата охранного документа: 07.03.2023
21.05.2023
№223.018.6875

Способ сканирования пространства лазерным лучом и определения координат обнаруженных объектов

Изобретение относится к устройствам для обнаружения пространственных объектов. Способ сканирования пространства лазерным лучом и определения координат обнаруженных объектов, включающий формирование спиральной развертки луча двумя одинаковыми оптическими клиньями, последовательно установленными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794869
Дата охранного документа: 25.04.2023
21.05.2023
№223.018.68cd

Способ шумовой автоматической регулировки порога

Изобретение относится к выделению импульсных сигналов из флуктуационного шума, в частности к технике приема импульсных оптических сигналов, и может быть использовано в локации, связи и других областях. Техническим результатом изобретения является оперативное определение среднеквадратического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794928
Дата охранного документа: 25.04.2023
16.06.2023
№223.018.7ace

Способ приема импульсных сигналов

Изобретение относится к приему сигналов, в частности к технике выделения сигналов из шума, и может быть использовано в любой области, где требуется обеспечение максимального отношения сигнал/шум. Технический результат состоит в существенном сокращении времени выхода на режим. Для этого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732005
Дата охранного документа: 09.09.2020
16.06.2023
№223.018.7ad8

Пороговое устройство с автоматической шумовой стабилизацией порога

Изобретение относится к приему сигналов, в частности к технике выделения сигналов из шума, и может быть использовано в любой области, где требуется обеспечение максимального отношения сигнал/шум. Технический результат состоит в существенном сокращении времени выхода на режим. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732003
Дата охранного документа: 09.09.2020
16.06.2023
№223.018.7b90

Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля

Изобретение относится к области обслуживания, содержания, ремонта легковых автомобилей и может быть использовано для обнаружения скрытых дефектов реставрированных деталей кузова. Устройство содержит осветительное устройство, воздействующее излучением на исследуемую деталь, и сопряженный с ним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755564
Дата охранного документа: 17.09.2021
17.06.2023
№223.018.7dc2

Система формирования и наведения лазерного излучения излучателей с оптоволоконными выводами на цель

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению в части формирования и наведения лазерного излучения на удаленные цели. Система формирования и наведения лазерного излучения излучателей с оптоволоконными выводами на цель содержит устройство грубого наведения суммарного излучения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002785768
Дата охранного документа: 13.12.2022
17.06.2023
№223.018.7de1

Устройство для наведения лазерного пучка

Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению, к устройствам для перемещения лазерного луча в пространстве, устройствам оптического сканирования и слежения. Устройство для наведения лазерного пучка включает неподвижный корпус, на котором закреплены электропривод, подшипник,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002787968
Дата охранного документа: 13.01.2023
17.06.2023
№223.018.7f57

Способ локационного измерения дальности

Изобретение относится к лазерной локации, а именно к импульсным лазерным дальномерам и локаторам. Способ локационного измерения дальности путем зондирования цели пробным импульсом малой энергии Е и приема отраженного целью сигнала, а в случае отсутствия отраженного сигнала - повторным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002766065
Дата охранного документа: 07.02.2022
+ добавить свой РИД