книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Логические схемы устройства первичной обработки радиолокационной информации учебное пособие

Схема рис. 2.5 содержит два дополнительных (сравнительно со схемой, показанной на рис. 2.3) элемента: дополнительное запоминающее устройство (линия задержки Л 32 на время Т3 — Тп) и схему «ИЛИ». Вход и выход линии задержки через схему «ИЛИ» соединен с устройством совпадений С. Благодаря этому, если, например, в моменты 3 и 6 (рис. 2.6,а) образуется «нуль», следующий за «единицей», то отсутствующая «единица» будет восстановлена «единицей» схемой «ИЛИ». Импульсы U„" на выходе схемы «ИЛИ» показаны на диаграмме (рис. 2.6,в).

Рис. 2.6

Только при образовании двух или более подряд «нулей» на по­ зициях, отстоящих друг от друга на интервал 7’П (моменты 6 и 7 на рис. 2.6,а), на выходе схемы «ИЛИ» фиксируется «нуль» (момент 7). В этом случае цепь рециркуляции, замыкаемая че­ рез линию ЛЗ], разрывается и дальнейшее суммирование им­ пульсов не производится.

7. Из сказанного выше можно заключить, что рассмотренны схемы (рис. 2.3 и 2.5) позволяют обойтись с ограниченным коли­ чеством основных запоминающих устройств, в которых хранит­ ся информация, представляющая собой результат обработки первичной информации.

Амплитуда суммарного импульса (£Л ) несет в себе инфор­ мацию не только о .самом факте накопления (а при достижении выходного порога — обнаружение), но также и о «длине» обна­ руженного пакета.

Отметим и другие особенности таких схем. Если обработка первичной информации (суммирование) происходит до основно­ го запоминающего устройства, то и восстановление отсутствую­ щих «единиц» следует производить также до основного запоми-

210

лающего устройства. Логика «сброса» накопленной информации ■в таких схемах должна быть особо предусмотрена.

Выше были рассмотрены схемы, в которых производится сум­ мирование величин импульсов. Однако информацию о накоплен­ ной сумме пришедших импульсов можно .сохранять в запоминаю­ щем устройстве также и в другой форме, например, в форме цифрового кода. Соответствующие этому случаю схемы обычно называются схемами цифровой обработки информации.

т-1

не перед основным запоминающим устройством, а на выходе за­

обеспечивает выполнение логики «k/т». При этом предполагает­ ся, что импульсы, снимаемые .с >п отводов ЛЗ, имеют одинаковые амплитуды . Работа всего устройства обработки иллюстри­ руется представленными на рис. 2.8 временными диаграммами, соответствующими логике обработки «2/3». Здесь моменты по­ ступления импульсов с выхода порогового устройства Я, отме­ чены точками 1, 2, ... (азимутальные позиции). На рис. 2.8,о по­ казана последовательность импульсов, подаваемая на вход пер­ вой линии задержки (£/„). Имея включенными последовательно

По видам сигналов, получаемым с выхода суммирующего устройства, можно судить еще об одном существенном различии схем с совмещенной и с раздельной памятью.

В схеме с совмещенной памятью величина суммарного сигна­ ла (рис. 2.4,6 и 2.6,г) зависит или от числа импульсов обрабаты­

ваемого пакета (при отсутствии цепи восстановления пропав­ ших внутри пакета импульсов), или же от числа азимутальных

позиций, охватываемых обрабатываемым пакетом: (если отсут­ ствующие на азимутальных позициях импульсы восстанавлива­ ются). .Уровень суммарного сигнала в схемах с 'совмещенной памятью (например, рис. 2.6,г), .при котором происходит «сброс» при определенном признаке .«конца» пакета, определяет «.длину» и, следовательно, «середину» обнаруженного пакета, если изве­ стна азимутальная позиция, на которой произошел «сброс» на­ копленной информации. Поэтому, применяя, например, много­ канальный анализатор уровней или другое устройство (без до­ полнительного запоминающего устройства), можно определить «середину» обнаруженного пакета. Таким образом, основное запоминающее устройство объединяет в себе функции памяти

212

как первичной РЛ информации, так и результатов обработки сигналов, которые могут быть использованы для решения задач по определению «середины» обнаруженного пакета.

В схеме же с раздельной памятью максимальная величина суммарного сигнала Us (рис. 2.8,г) зависит от числа отводов т.

Если число импульсов обнаруженного пакета превышает чи­ сло т, то все равно амплитуда Us выходного импульса равна

максимальной величине и не несет в себе информации о «длине» пакета импульсов (и, следовательно, об азимутальном положе­

импульсов, после надлежащей обработки, можно судить об ази­

сигналов, так и для сигналов, полученных в результате обработ­ ки первичных сигналов.

т- 7

Рис. 2.9

9. В схемах с раздельной памятью так же, как и в схемах с совмещенной памятью, может предусматриваться восстанов­ ление пропавших импульсов («единиц»). Обычно такое восста­ новление «единиц» производят в серии импульсов, которая по­ ступает на запоминающее устройство ЗУ2 (рис. 2.7). Операцию

213

восстановления «единиц» в серии «импульсов при таких схемах можно назвать « в о с с т а н о в л е н и е м на выходе ».

На рис. 2.9 представлен примерный вид схемы, в которой предусмотрено восстановление пропавших «единиц» в серии им­ пульсов. В этой схеме восстановление пропавших «единиц» в се­ рии продолжается до появления на входе трех «нулей» подряд, после чего осуществляется сброс накопленной информации (ло­ гика сброса — «000»), При такой логике сброса отводы с линий задержки ЛЗ приключаются к выходам схемы «ИЛИ1» такимобразом, чтобы на ее выходе не появлялся импульс лишь при отсутствии на трех (или более) азимутальных позициях первич­ ных импульсов UH. С выхода схемы «ИЛИ1» импульсы подво­ дятся к каскаду совпадений (С), включенному в цепь рецирку­ ляции. Цепь рециркуляции, содержащая запоминающее устрой­ ство в виде линии задержки ЛЗ', каскад совпадений С и схему «ИЛИ2», позволяет восстановить импульсы в серии. Цепь ре­ циркуляции размыкается только в том случае, если выполняет­ ся логика «сброса».

Т а б л и ц а 2 . L

Л о г и н а „ 2 j S - 0 0 0 "

. В табл. 2.1 показан пример действия логики «2/3 — ООО» на конкретной последовательности «нулей» и «единиц» (в одном кольце дальности). Каждый знак соответствует одной посылке РЛС. Логика обнаружения в данной последовательности впер­ вые выполняется на позиции 7. Условие обнаружения (по логи­

214

ке «2/3») впервые не выполняется на позиции 15, однако здесь еще не выполняется условие «сброса» («000»), Поэтому на вы­ ходе схемы образуется непрерывная последовательность им­ пульсов до позиции 23, .где не выполняется условие обнаруже­ ния («2/3») и вместе с тем выполняется условие «сброса».

10. Выше рассмотрены схемы, позволяющие производить ло­ гическую обработку сигналов путем суммирования амплитуд импульсов. Однако, как уже отмечалось, информацию о накоп­ ленной сумме импульсов можно сохранять в запоминающем уст­ ройстве и в 'виде цифрового кода

логическую обработку вида «3/3 — 00». Здесь в качестве основ­ ных логических элементов использованы схемы совпадений С

исхема «ИЛИ». На выходе «начало» импульс появляется лишь

втом случае, когда на все три входа схемы совпадений С при­

дут одновременно импульсы. Импульсы же на выходе схемы «конец» будут отсутствовать только тогда, когда ни на один из входов схемы «ИЛИ» ,не поступают импульсы, находящиеся на азимутальных позициях. Число входов схемы «ИЛИ» равно чи­ слу «нулей», определяющих логику «конца» пакета (логику «сброса»),

В общем случае следует иметь раздельные каналы для реа­ лизации логик «начала» и «конца», однако принципы их схем­ ных решений подобны. Поэтому в дальнейшем мы будем гово­ рить только о схемах устройств, определяющих «начало» обнаружейного пакета.

12. Как указывалось выше, в схемах с раздельной память при отсутствии нормирования входных сигналов роль входного порогового устройства как бы выполняет пороговое устройство, расположенное на в ы х о д е запоминающего устройства и схем логической обработки.

Не касаясь особенности работы запоминающих устройств с нормированными и ненормированными сигналами, остановим­ ся лишь на особенностях одной часто встречающейся схемы ло­ гической обработки — диодной схеме совпадений. Ради конкрет­ ности примем, что такое устройство имеет две линии задержки

215

(т — 3), а в качестве схемы логической обработки применена диодная схема совпадений .на три входа. Такая схема, подобная приведенной на рис. 2.10, позволяет реализовать логику обра­ ботки «3/3».

Пусть коэффициенты усиления входных сигналов в каналах

Рис. 2.11

Действительно, пусть в трех каналах логической схемы дей­ ствуют показанные на рис. 2.11 сигналы и в х о д н о е пороговое (нормирующее) устройство осуществляет нормирование импуль­

216

сов только по амплитуде. На выходе нормирующего устройства образуются импульсы, 'подобные показанным на рис. 2.11 пункти­ ром. При воздействии нормированных импульсов на три входа каскада совпадений на его выходе образуется импульс длитель­ ностью 12 — tu равной длительности зацепления нормированных импульсов (рис. 2..11,г).

Если рассматриваемые сигналы подать на каскад совпадений ■без предварительной пороговой обработки, то мгновенное зна­ чение выходного напряжения будет равно наименьшему в каж­ дый данный момент времени мгновенному значению одного из трех сигналов (рис. 2.11,6, огибающая заштрихованной области).

При равенстве коэффициентов усиления в каналах соотношение напряжений на входах каскада совпадения равно соотношению напряжений на входе запоминающего устройства. Поэтому при надлежащей установке выходного порога (на выходе каскада совпадений) должен получиться импульс, длительность которо­ го также равна t2— tx.

ний напряжений на входах каскада совпадения будет отличать­ ся от соотношения мгновенных значений напряжения на входе запоминающего устройства. Поэтому при установке величины порога на выходе каскада совпадения, согласованного с коэффи­ циентом усиления в одном из каналов, в остальных каналах та­ кого согласования не будет. Следовательно, результат обработ­ ки при различном размещении пороговых устройств («до» и «после») будет различным.

При Pi =£ Рг =£ Рз схема обработки с в ы х о д н ы м поро­ говым устройством эквивалентна схеме многоканальной обра­ ботки, в каждом из каналов которой имеются пороговые устрой­ ства, имеющие надлежащие пороги обработки первичных сигна­ лов (рис. 2.12). При правильном подборе входных пороговых уровней (а для нашего случая коэффициентов усиления Р/) мо­ жно значительно повысить эффективность схемы по выделению сигналов из шумов. Такая схема представляет собой в некотором приближении схему многоканальной обработки сигналов с так называемыми «весовыми коэффициентами».

217

13. Выше подробно рассматривалась схема, в которой в ка честве основного логического элемента используется схема сов­ падений С.

ЗыхоЗ

Ри с. 2.12

Вчастности, была рассмотрена схема совпадений иа три входа для реализации логики обработки «3/3» (рис. 2.10). Одна­ ко логика обработки, реализуемая в такой схеме, может быть получена также путем использования логических элементов ти­ па «И» с двумя входами. Такая схема изображена на рис. 2.13.

Схемы, показанные на рис. 2.10 и 2.13, формально определя­ ют одну и ту же логику «начала» (в частности, «3/3»), Однако эффективность обработки сигналов этими схемами может быть различной, особенно в том случае, корда производится обработ­ ка ненормированных сигналов, что можно объяснить инерцион­ ностью отдельных элементов.

Логика „3/3

Р и с. 2.14

Для реализации логик обработки типа «k из т» (kjtn) при­ меняются более сложные схемы, включающие в себя элементы «И», «ИЛИ», «С» и др. Для примера на рис. 2.14, 2.15, 2.16 при­ ведены схемы, позволяющие производить обработку сигналов методом «3/4». Первая схема (рис. 2.14) основана на примене-

218

■нии четырех схем совпадений С -на три входа каждая и одно-го элемента «ИЛИ».

При применении логических элементов типа «И» и «ИЛИ» ■схема может бы^ь построена по другому варианту, изображен­ ному на рис. 2.15. Недостатком этого варианта является боль­ шое число элементов «И» (и малое число элементов «ИЛИ»); но, как известно, элементы «И» более сложны, чем элементы «ИЛИ». Естественно поэтому поставить вопрос об использова­ нии минимального количества элементов «И». Но прежде чем перейти к вопросу выбора минимального количества элементов «И» в логических схемах, необходимо рассмотреть, в каких слу­ чаях следует не учитывать определенные ситуации «нулей» и «единиц», хотя они и удовлетворяют логике обнаружения.

применяться в случаях, когда логика «конца» по структуре сов­

логики «3/4» после обнаружения «начала» пакета. Так как ло­ гики обнаружения «начала» и «конца» пакета формально сов­ падают между собой, их выделение производится по одному каналу.

Однако в некоторых случаях (а в устройстве с совмещенной памятью — обязательно) выделение «начала» и «конца» пакета производится по разным каналам, и эти логики формально не совпадают между собой.

•Рассмотрим определенные ситуации «нулей» и «единиц», при которых происходит обнаружение пакета для конкретной логики «3/4». При этом будем иметь в виду схемы, показанные на

219