RU2732005C1 - Pulse signal reception method - Google Patents

Pulse signal reception method Download PDF

Info

Publication number
RU2732005C1
RU2732005C1 RU2019111490A RU2019111490A RU2732005C1 RU 2732005 C1 RU2732005 C1 RU 2732005C1 RU 2019111490 A RU2019111490 A RU 2019111490A RU 2019111490 A RU2019111490 A RU 2019111490A RU 2732005 C1 RU2732005 C1 RU 2732005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threshold
frequency
noise
level
time
Prior art date
Application number
RU2019111490A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Григорьевич Вильнер
Михаил Михайлович Землянов
Евгений Викторович Кузнецов
Александр Ефремович Сафутин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority to RU2019111490A priority Critical patent/RU2732005C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732005C1 publication Critical patent/RU2732005C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the reception of signals, in particular to the technique of signal extraction from noise, and can be used in any area where it is required to provide maximum signal-to-noise ratio. For this purpose, in the method of receiving pulse signals by adjusting the threshold level depending on the frequency of its excess noise, frequency f0 of the threshold device triggering from the noise action at zero threshold value is pre-determined, setting threshold at level 0 < U1 < U2, then increasing threshold to level U2, simultaneously determining frequency f of noise operations, and at frequency f = f2 = kf0, where k is a predetermined coefficient from the range of k = 0.01…0.9, increasing threshold by m times to level U3 = mU2 and receiving pulse signals.
EFFECT: technical result consists in considerable reduction of time for entering the mode.
1 cl, 2 dwg

Description

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.The proposed invention relates to signal reception, in particular, to the technique of separating signals from noise and can be used in any field where maximum signal-to-noise ratio is required.

Известен способ 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.A known method of stabilizing the average frequency of noise emissions above the threshold level [1-2], which consists in determining the frequency of noise alarms at the output of the threshold device and automatic adjustment of the threshold to maintain a given response frequency.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ приема импульсных сигналов [3] путем регулирования порогового уровня в зависимости от частоты его превышений шумом. Согласно данному способу частоту f определяют путем накопления выходных импульсов в течение времени Т, а порог U в установившемся режиме определяется выражением 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.The closest in technical essence to the proposed method is a method for receiving pulse signals [3] by adjusting the threshold level depending on the frequency of its excess noise. According to this method, the frequency f is determined by accumulating output pulses during the time T, and the threshold U in the steady state is determined by the expression U = U 0 + U f = U 0 + ΔUTf 0 exp (-U 2 / 2σ 2 ), where U 0 - the initial value of the threshold; f 0 - frequency of crossing the zero threshold by noise; σ is the root-mean-square noise value; ΔU is the unit increment of the threshold along the feedback loop when the noise crosses the threshold.

Недостатком указанного способа 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.The disadvantage of this method is a slow exit to the operating mode due to the fact that in the process of establishing the operating threshold, the frequency of noise responses decreases, and the speed of the transient process, proportional to the current frequency, decreases. According to [3], the time T r of reaching the operating mode with this method is 1-6 s, depending on the requirements for the accuracy of stabilization of the frequency of noise operations.

Задачей изобретения является уменьшение времени выхода на рабочий режим.The object of the invention is to reduce the time to reach the operating mode.

Указанная задача решается за счет того, что в известном способе приема импульсных сигналов путем регулирования порогового уровня в зависимости от частоты его превышений шумом, предварительно определяют частоту f0 срабатываний порогового устройства от воздействия шума при нулевом значении порога, устанавливают порог на уровне 0<U1<U2, затем увеличивают порог до уровня U1<U2<U3, одновременно определяя частоту f шумовых срабатываний, и при частоте f=f2=kf0, где k - предварительно заданный коэффициент из диапазона k=0,01…0,9, увеличивают порог в m раз до рабочего уровня U3=mU2 после чего фиксируют этот порог и начинают принимать сигналы, причем,

Figure 00000001
, где f3 - допустимая частота ложных срабатываний в режиме приема сигналов.This problem is solved due to the fact that in the known method of receiving pulse signals by adjusting the threshold level depending on the frequency of its excess noise, the frequency f 0 of the threshold device triggers from the effect of noise is preliminarily determined at a zero threshold value, the threshold is set at the level 0 <U 1 <U 2 , then the threshold is increased to the level U 1 <U 2 <U 3 , while simultaneously determining the frequency f of noise operations, and at a frequency f = f 2 = kf 0 , where k is a predetermined coefficient from the range k = 0.01 ... 0.9, increase the threshold m times to the working level U 3 = mU 2 after which this threshold is fixed and signals are received, and,
Figure 00000001
, where f 3 is the permissible frequency of false alarms in the signal reception mode.

Эквивалентный порог U3 можно вводить путем введения ослабления с коэффициентом m перед пороговой обработкой сигнала.An equivalent threshold U 3 can be introduced by introducing an attenuation with a factor of m before the signal threshold processing.

Техническим результатом изобретения является минимальное время выхода на рабочий режим порогового обнаружителя сигналов при обеспечении максимальной вероятности обнаружения сигнала.The technical result of the invention is the minimum time for reaching the operating mode of the threshold signal detector while ensuring the maximum probability of signal detection.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ. На фиг. 2 показана циклограмма способа.FIG. 1 shows a diagram of a device that implements the method. FIG. 2 shows the sequence diagram of the method.

Согласно фиг. 1 пороговый обнаружитель содержит схему сравнения 1, на вход которой подается смесь сигнала с шумом, а на выходе включен импульсный формирователь 2, генерирующий импульсы стандартной амплитуды и длительности при превышении порога схемы сравнения смесью сигнала с шумом. Между выходом импульсного формирователя 2 и управляющим входом схемы сравнения 1 включены схема обратной связи 3 и схема повышения порога 4, замыкающие контур шумовой автоматической регулировки. Схема повышения порога 4 управляется последовательно связанными пороговым измерителем частоты 5, подключенным к выходу импульсного формирователя, и вычислителем рабочего порога 6. Последний выдает результат вычислений порога на схему повышения порога 4 и синхросигнал для переключения - на схему переключения 7, управляющую моментом повышения порога. На выходе импульсного формирователя установлен ключ 8, открывающий выход схемы при поступлении синхросигнала от схемы переключения 7. Если величина коэффициента m фиксирована, то эквивалентное повышение порога может осуществляться включением аттенюатора 9, установленного на входе схемы сравнения.As shown in FIG. 1, the threshold detector contains a comparison circuit 1, the input of which is a signal-to-noise mixture, and a pulse former 2 is turned on at the output, generating pulses of standard amplitude and duration when the threshold of the comparison circuit is exceeded by the signal-to-noise mixture. Between the output of the pulse shaper 2 and the control input of the comparison circuit 1, a feedback circuit 3 and a circuit for raising the threshold 4 are connected, which close the noise automatic control loop. Threshold raising circuit 4 is controlled by a serially connected threshold frequency meter 5, connected to the output of the pulse shaper, and an operating threshold computer 6. The latter outputs the result of the threshold calculations to the threshold increasing circuit 4 and a sync signal for switching - to the switching circuit 7, which controls the threshold raising moment. A switch 8 is installed at the output of the pulse shaper, which opens the circuit output when a clock signal is received from the switching circuit 7. If the value of the coefficient m is fixed, then the equivalent increase in the threshold can be carried out by turning on the attenuator 9 installed at the input of the comparison circuit.

На фиг. 2 показана последовательность операций способа. T1 - время стабилизации; Т2 - время переключения порога; Т3 - время работы (рабочий режим).FIG. 2 shows the flow of the method. T 1 - stabilization time; T 2 is the time for switching the threshold; T 3 - operating time (operating mode).

Способ осуществляется следующим образом (фиг. 2).The method is carried out as follows (Fig. 2).

В момент времени t1 устанавливают первоначальный уровень порога U1 и запирают ключ 8, блокируя появление на выходе срабатывания от превышения порога шумом. В течение времени T1=t2-t1 осуществляют стабилизацию порога посредством его корректировки на величину ΔU при каждом шумовом превышении порога схемы сравнения 1 и соответствующем срабатывании импульсного формирователя 2. Формирование добавки ΔU производят с помощью схемы обратной связи 3, связанной со схемой повышения порога 4, то есть с помощью шумовой автоматической регулировки ШАРП [3]. В момент времени t2, останавливают процесс стабилизации и повышают порог до уровня U3=mU2, где

Figure 00000002
По окончании переходного процесса переключения в момент времени t3 фиксируют порог на уровне U3, открывают ключ 8 и, тем самым, переходят в рабочий режим приема сигналов.At the moment of time t 1 , the initial level of the threshold U 1 is set and the key 8 is locked, blocking the appearance at the output of triggering from exceeding the threshold by noise. During the time T 1 = t 2 -t 1 , the threshold is stabilized by adjusting it by the value of ΔU for each noise excess of the threshold of the comparison circuit 1 and the corresponding actuation of the pulse former 2. The addition of ΔU is formed using the feedback circuit 3 associated with the increase circuit threshold 4, that is, using the automatic noise control SHARP [3]. At time t 2 , the stabilization process is stopped and the threshold is raised to the level U 3 = mU 2 , where
Figure 00000002
At the end of the transient switching process at the time t 3, the threshold is fixed at the level U 3 , the key 8 is opened and, thus, the signal is received in the operating mode.

Период Т1 должен обеспечивать выход на стабильный режим частоты f2. Частоту f2 выбирают из условия, чтобы выполнялись два противоположных требования. С одной стороны, частота f2 должна быть как можно ближе к f0, чтобы минимизировать время выхода T1 на режим стабилизации. С другой стороны, разница между f2 и f0 должна быть значимой, чтобы обеспечить необходимую точность вычисления и установки рабочего порога. Для существующих исходных данных отношение f2/f0 должно находиться в пределах 0,01<f2/f0<0,9.The period T 1 should provide an output to a stable mode of frequency f 2 . The frequency f 2 is selected from the condition that two opposite requirements are fulfilled. On the one hand, the frequency f 2 should be as close to f 0 as possible in order to minimize the time T 1 reaches the stabilization mode. On the other hand, the difference between f 2 and f 0 must be significant in order to provide the necessary accuracy in the calculation and setting of the operating threshold. For existing initial data, the ratio f 2 / f 0 should be in the range of 0.01 <f 2 / f 0 <0.9.

Частота f пересечения порога U нормальным процессом с дисперсией σ2 и коэффициентом корреляции R(τ) определяется выражением [3]The frequency f of crossing the threshold U by a normal process with variance σ 2 and the correlation coefficient R (τ) is determined by the expression [3]

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
- частота пересечения нулевого порога.Where
Figure 00000004
- the frequency of crossing the zero threshold.

Из (1) и фиг. 2 следуетFrom (1) and Fig. 2 follows

Figure 00000005
Figure 00000005

И, соответственно,And correspondingly,

Figure 00000006
Figure 00000006

где U3 и f3 - рабочие значения порога и частоты шумовых срабатываний после момента t3 выхода на рабочий режим.where U 3 and f 3 are the operating values of the threshold and the frequency of noise operations after the moment t 3 of entering the operating mode.

Период стабилизации T1 определяется по известной методике [3], причем T1 и время выхода на режим Тпр, обеспечиваемое прототипом, связаны очевидным соотношениемThe stabilization period T 1 is determined by the well-known method [3], and T 1 and the time to reach the mode T pr , provided by the prototype, are related by the obvious relationship

Figure 00000007
Figure 00000007

Пример 1. f0=107 Гц; f2=0,8 f0=8⋅106 Гц; f3=100 Гц; Тпр=1 с (низкая точность стабилизации). Предлагаемый способ при этих исходных данных обеспечивает период стабилизации T1=1,25⋅10-4 с.Example 1. f 0 = 10 7 Hz; f 2 = 0.8 f 0 = 8⋅10 6 Hz; f 3 = 100 Hz; T pr = 1 s (low stabilization accuracy). The proposed method with these initial data provides a stabilization period T 1 = 1.25⋅10 -4 s.

Время переключения Т2 определяется быстродействием применяемой электроники и может не учитываться.The switching time T 2 is determined by the speed of the electronics used and can be ignored.

Прототип обеспечивает выход на режим за Тпр=1-6 с [3]. Таким образом, максимальный выигрыш предлагаемого способа по быстродействию составляет Тпр1=80000 раз.The prototype provides an exit to the mode in T pr = 1-6 s [3]. Thus, the maximum gain of the proposed method in terms of speed is T pr / T 1 = 80,000 times.

Данный способ позволяет:This method allows:

- Существенно сократить время выхода порогового обнаружителя на рабочий режим до 1 мс и менее.- Significantly reduce the time required for the threshold detector to reach the operating mode to 1 ms or less.

- Обеспечить работу в частотном режиме, что существенно для ряда приложений, например, в частотных дальномерах, при обновлении информации с частотой до 1000 Гц.- Ensure operation in frequency mode, which is essential for a number of applications, for example, in frequency rangefinders, when updating information with a frequency of up to 1000 Hz.

- Обеспечить работу при нестационарном шуме.- Provide work with non-stationary noise.

- Обеспечить максимальное значение отношения порог шум с высокой точностью.- Provide the maximum value of the threshold noise ratio with high accuracy.

Эти выводы подтверждены компьютерным моделированием и испытаниями макетных образцов. Тем самым, подтверждено решение поставленной задачи - существенное уменьшение времени выхода на рабочий режим.These conclusions are confirmed by computer modeling and testing of prototypes. Thus, the solution to the task was confirmed - a significant reduction in the time to reach the operating mode.

Источники информацииSources of information

1. US pat. №3516751. Optical radiation pulse control receiver. 1970.1. US pat. No. 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. 176-178.2. Burd A.M., Leichenko Yu.A., Motenko B.N., Popov A.C. Temperature stabilization of a photodetector with APD // Instruments and experimental techniques. - 1975. - No. 4, - S. 176-178.

3. Вильнер В.Г. Проектирование пороговых устройств с шумовой стабилизацией порога. // Оптико-механическая промышленность. - 1984 г. - №5, - С. 39-41. - прототип.3. Vilner V.G. Design of threshold devices with noise threshold stabilization. // Optical and mechanical industry. - 1984 - No. 5, - S. 39-41. - prototype.

4. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). - «Наука», М., 1973 г. - 832 с.4.G. Korn, T. Korn. Handbook of mathematics (for scientists and engineers). - "Science", M., 1973 - 832 p.

Claims (2)

1. Способ приема импульсных сигналов путем регулирования порогового уровня в зависимости от частоты его превышений шумом, отличающийся тем, что предварительно определяют частоту f0 срабатываний порогового устройства от воздействия шума при нулевом значении порога, устанавливают порог на уровне 0<U1<U2, затем увеличивают порог до уровня U1<U2<U3, одновременно определяя частоту f шумовых срабатываний, и при частоте f=f2=kf0, где k - предварительно заданный коэффициент из диапазона k=0,01…0,9, увеличивают порог в m раз до рабочего уровня U3=mU2, после чего фиксируют этот порог и начинают принимать сигналы, причем
Figure 00000008
, где f3 - допустимая частота ложных срабатываний в режиме приема сигналов.
1. A method for receiving pulse signals by adjusting the threshold level depending on the frequency of its excess noise, characterized in that the frequency f 0 of the threshold device triggers from the effect of noise at a zero value of the threshold is pre-determined, the threshold is set at the level 0 <U 1 <U 2 , then the threshold is increased to the level U 1 <U 2 <U 3 , while simultaneously determining the frequency f of noise operations, and at a frequency f = f 2 = kf 0 , where k is a preset coefficient from the range k = 0.01 ... 0.9, increase the threshold m times to the operating level U 3 = mU 2 , after which this threshold is fixed and signals are received, and
Figure 00000008
, where f 3 is the permissible frequency of false alarms in the signal reception mode.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эквивалентный порог U3 вводят путем введения ослабления с коэффициентом m перед пороговой обработкой сигнала.2. A method according to claim 1, characterized in that the equivalent threshold U 3 is introduced by introducing an attenuation with a coefficient m before the threshold signal processing.
RU2019111490A 2019-04-17 2019-04-17 Pulse signal reception method RU2732005C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111490A RU2732005C1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Pulse signal reception method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111490A RU2732005C1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Pulse signal reception method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732005C1 true RU2732005C1 (en) 2020-09-09

Family

ID=72421978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111490A RU2732005C1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Pulse signal reception method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732005C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756384C1 (en) * 2020-11-26 2021-09-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Method for threshold reception of optical signals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU320067A1 (en) * Э. Г. Митрейтер , А. А. Рудой DEVICE OF STABILIZATION OF AVERAGE FREQUENCY OF NOISE EMISSIONS OVER THE THRESHOLD LEVEL
US3516751A (en) * 1965-06-04 1970-06-23 Frank Fruengel Optical radiation pulse control receiver
US4051473A (en) * 1976-09-27 1977-09-27 Rockwell International Corporation Input tracking threshold detector
SU1133672A1 (en) * 1983-02-08 1985-01-07 Предприятие П/Я В-2232 Device for stabilizing average frequency of noise shoots over threshold level

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU320067A1 (en) * Э. Г. Митрейтер , А. А. Рудой DEVICE OF STABILIZATION OF AVERAGE FREQUENCY OF NOISE EMISSIONS OVER THE THRESHOLD LEVEL
US3516751A (en) * 1965-06-04 1970-06-23 Frank Fruengel Optical radiation pulse control receiver
US4051473A (en) * 1976-09-27 1977-09-27 Rockwell International Corporation Input tracking threshold detector
SU1133672A1 (en) * 1983-02-08 1985-01-07 Предприятие П/Я В-2232 Device for stabilizing average frequency of noise shoots over threshold level

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВИЛЬНЕР В.Г. Проектирование пороговых устройств с шумовой стабилизацией порога, ж.ОМП,1984. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756384C1 (en) * 2020-11-26 2021-09-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Method for threshold reception of optical signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sonnenschein et al. Radiometric detection of spread-spectrum signals in noise of uncertain power
US4812769A (en) Programmable sampling time base circuit
RU2732005C1 (en) Pulse signal reception method
RU2718856C1 (en) Method for automatic stabilization of threshold frequency crossing frequency by noise process emissions
Garvanov et al. The experimental study of possibility for pulsar signal detection
US4051473A (en) Input tracking threshold detector
US4213129A (en) Delay stabilizing system
US3611157A (en) Pulse width discriminator
RU2732004C1 (en) Pulse threshold device with noise threshold stabilization
GB1102962A (en) Improvements in or relating to pulse radar systems
RU2721174C1 (en) Threshold device with threshold noise stabilization
RU2732003C1 (en) Threshold device with automatic noise stabilization of threshold
Kabakchiev et al. Separation of pulsar signals in FSR system
FR2872280B1 (en) MONOCOUP PULSE PROFILE MEASUREMENT DEVICE OF VERY SHORT DURATION
RU2755602C1 (en) Method for threshold detection of optical signals
US3619793A (en) Digital waveform generator with adjustable time shift and automatic phase control
Ruban et al. Signal sampling with analog accumulation
RU2778047C1 (en) Method for receiving optical signals
US3262057A (en) Gain control systems
US3600687A (en) Logic one-shot
US2883661A (en) Pulse radar simulator
SU894614A1 (en) Device for setting and measuring tunnel diode peak current
SU657378A1 (en) Method and apparatus for stabilizing spectrometer energy scale
RU2030762C1 (en) Radio altimeter with frequency modulation
RU2204146C2 (en) Adaptive signal detector