RU193622U1

RU193622U1 - AGREED FILTER

Info

Publication number: RU193622U1
Application number: RU2019126055U
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Цимбал; Сергей Евгеньевич Потапов; Василий Евгеньевич Тоискин; Сергей Сергеевич Чайков; Константин Павлович Солнцев; Максим Артурович Лягин; Виктор Викторович Ромкин; Максим Вячеславович Голдобин; Сергей Николаевич Шиманов
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2019-11-07

Abstract

Полезная модель относится к средствам синхронизации радиосистем различного профиля. Технический результат заключается в расширении арсенала средств согласованного фильтра. При этом решается задача обеспечения возможности обработки двадцатиразрядной последовательности вида «00000000011100011011». Последовательность отрезков гармонических колебаний поступает на вход вспомогательного фильтра 1. На выходе вспомогательного фильтра 1 под воздействием входного дельта-импульса возникает радиоимпульс огибающей прямоугольной формы. Этот импульс поступает в линию задержки 2 с отводами. Прямоугольный радиоимпульс, перемещаясь вдоль линии задержки 2, и, в зависимости от номера отвода с линии задержки, проходя через фазовращатели 3.1-3.13, поочередно возбуждает входы сумматора 4. На каждом такте работы схемы в сумматоре 4 происходит суммирование полученных сигналов. Результат суммирования является основанием для принятия решения о наличии или отсутствии сигнала в линии задержки 2.The utility model relates to means for synchronizing radio systems of various profiles. The technical result consists in expanding the arsenal of means of a matched filter. This solves the problem of providing the possibility of processing a twenty-bit sequence of the form "00000000011100011011". The sequence of segments of harmonic oscillations is fed to the input of the auxiliary filter 1. At the output of the auxiliary filter 1, under the influence of the input delta pulse, a rectangular envelope radio pulse arises. This pulse enters delay line 2 with taps. A rectangular radio pulse moving along the delay line 2, and, depending on the number of taps from the delay line, passing through the phase shifters 3.1-3.13, alternately excites the inputs of the adder 4. At each clock cycle of the circuit in the adder 4, the received signals are summed. The result of the summation is the basis for deciding on the presence or absence of a signal in the delay line 2.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в системах синхронизации радиосистем различного профиля, функционирующих в сложной помеховой обстановке, при этом обеспечивая прием двадцатиразрядной последовательностью вида «00000000011100011011».The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in synchronization systems of radio systems of various profiles, operating in a complex jamming environment, while providing a twenty-bit sequence of the form “00000000011100011011”.

Известно устройство обработки фазо-кодо-манипулированных сигналов по коду Баркера, содержащее фильтр, многоотводную линию задержки, М фазовращателей, сумматор, причем вход фильтра является входом устройства, а выход фильтра соединен с входом М-го фазовращателя и с входом многоотводной линии задержки, М-1 выходов которой соединены с каждым из М-1 фазовращателей, которые в свою очередь соединены с входом сумматора, к которому также подключен выход М-го фазовращателя, а выход сумматора является выходом устройства (Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» / С.И. Баскаков. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2000).A device for processing phase-code-manipulated signals according to the Barker code, comprising a filter, a multi-tap delay line, M phase shifters, an adder, the filter input being the input of the device and the filter output connected to the input of the Mth phase shifter and the input of the multi-tap delay line, M -1 outputs of which are connected to each of the M-1 phase shifters, which in turn are connected to the input of the adder, to which the output of the Mth phase shifter is also connected, and the output of the adder is the output of the device (Baskakov S.I. s circuits and signals: Textbook for high schools on special "Radio" / SI Baskakov - 3rd Edition revised and enlarged - M .: Higher wk, 2000).........

Наиболее близким по технической сущности решением является согласованный фильтр, содержащий вспомогательный фильтр, вход которого является входом устройства, а его выход является входом линии задержки. В него введены семь фазовращателей и сумматор, причем фазовращатели подключены к восемнадцатому выходу линии задержки, семнадцатому выходу линии задержки, тринадцатому выходу линии задержки, двенадцатому выходу линии задержки, одиннадцатому выходу линии задержки, первому выходу линии задержки, а к выходу вспомогательного фильтра параллельно многоотводной линии задержки подключен фазовращатель, выход которого подключен к сумматору, к которому также подключены все выходы с линии задержки (RU №176645, опубл. 24.01.2018).The solution closest in technical essence is a matched filter containing an auxiliary filter, the input of which is the input of the device, and its output is the input of the delay line. It introduced seven phase shifters and an adder, with phase shifters connected to the eighteenth output of the delay line, the seventeenth output of the delay line, the thirteenth output of the delay line, the twelfth output of the delay line, the eleventh output of the delay line, the first output of the delay line, and the output of the auxiliary filter parallel to the multi-tap line the delay is connected to the phase shifter, the output of which is connected to the adder, to which all outputs from the delay line are also connected (RU No. 176645, publ. 24.01.2018).

Недостатком приведенных устройств является то, что они принимают только одну числовую последовательность, то есть ограниченные функциональные возможности, выражающиеся в невозможности получения непериодической и периодической автокорреляционной функции, основной лепесток которой имеет ширину в четыре тактовых импульса, а боковые лепестки равны нулю.The disadvantage of these devices is that they accept only one numerical sequence, that is, limited functionality, expressed in the impossibility of obtaining a non-periodic and periodic autocorrelation function, the main lobe of which has a width of four clock pulses, and the side lobes are zero.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности обработки двадцатиразрядной последовательности вида «00000000011100011011».The objective of the utility model is to expand the functionality by providing the ability to process a twenty-bit sequence of the form "00000000011100011011".

Сущность полезной модели заключается в том, что в согласованный фильтр, содержащий вспомогательный фильтр, вход которого является входом устройства, а его выход является входом линии задержки, семь фазовращателей и сумматор, причем пять фазовращателей подключены, соответственно, к восемнадцатому выходу линии задержки, семнадцатому выходу линии задержки, тринадцатому выходу линии задержки, двенадцатому выходу линии задержки, одиннадцатому выходу линии задержки, а выход вспомогательного фильтра параллельно многоотводной линии задержки подключен к сумматору, к которому также подключены все выходы с линии задержки, введены дополнительно шесть фазовращателей, причем шестой фазовращатель подключен ко второму выходу линии задержки, седьмой фазовращатель - к пятому выходу линии задержки, восьмой фазовращатель подключен к девятнадцатому выходу линии задержки, девятый фазовращатель - к шестнадцатому выходу линии задержки, десятый фазовращатель - к пятнадцатому выходу линии задержки, одиннадцатый фазовращатель - к четырнадцатому выходу линии задержки, двенадцатый фазовращатель - к седьмому выходу линии задержки, тринадцатый фазовращатель - к шестому выходу линии задержки.The essence of the utility model is that in a matched filter containing an auxiliary filter, the input of which is the input of the device, and its output is the input of the delay line, seven phase shifters and an adder, with five phase shifters connected, respectively, to the eighteenth output of the delay line, the seventeenth output delay line, thirteenth delay line output, twelfth delay line output, eleventh delay line output, and an auxiliary filter output parallel to the multi-tap delay line connected to the adder, to which all outputs from the delay line are also connected, an additional six phase shifters are introduced, the sixth phase shifter connected to the second output of the delay line, the seventh phase shifter to the fifth output of the delay line, the eighth phase shifter connected to the nineteenth output of the delay line, the ninth phase shifter to the sixteenth delay line output, the tenth phase shifter to the fifteenth delay line output, the eleventh phase shifter to the fourteenth delay line output, the twelfth phase shifter Tel - the seventh output of the delay line, phase shifter thirteenth - a sixth output of the delay line.

Новизна заключается в том, что согласованный фильтр обеспечивает возможность обработки сигнала, представленного двадцатиразрядной последовательностью вида «00000000011100011011» за счет введения тринадцати фазовращателей на определенных отводах линии задержки.The novelty is that the matched filter provides the ability to process a signal represented by a twenty-bit sequence of the form “00000000011100011011” by introducing thirteen phase shifters at specific taps of the delay line.

На фиг. 1 изображена электрическая структурная схема согласованного фильтра для приема двадцатиразрядной последовательности вида «00000000011100011011».In FIG. 1 is an electrical block diagram of a matched filter for receiving a twenty-bit sequence of the form “00000000011100011011”.

На фиг. 2 изображена автокорреляционная функция дискретной двадцатиразрядной последовательности в непериодическом режиме.In FIG. 2 shows the autocorrelation function of a discrete twenty-bit sequence in a non-periodic mode.

На фиг. 3 изображена автокорреляционная функция дискретной двадцатиразрядной последовательности при наличии трех повторов.In FIG. 3 shows the autocorrelation function of a discrete twenty-digit sequence in the presence of three repetitions.

На фиг. 4 изображена непериодическая автокорреляционная функция фазоманипулированной двадцатиразрядной последовательности.In FIG. 4 depicts the non-periodic autocorrelation function of a phase-manipulated twenty-bit sequence.

На фиг. 5 изображена периодическая автокорреляционная функция фазоманипулированной двадцатиразрядной последовательности.In FIG. 5 shows a periodic autocorrelation function of a phase-manipulated twenty-bit sequence.

Согласованный фильтр содержит вспомогательный фильтр 1, вход которого является входом согласованного фильтра 1, а его выход является входом линии задержки 2, тринадцать фазовращателей 3.1…3.13 и сумматор 4, причем фазовращатель 3.1 подключен к девятнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.2 - к восемнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.3 - к семнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.4 - к шестнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.5 - к пятнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.6 - к четырнадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.7 - к тринадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.8 - к двенадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.9 - к одиннадцатому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.10 - к седьмому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.11 - к шестому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.12 - к пятому выходу линии задержки 2, фазовращатель 3.13 - ко второму выходу линии задержки 2, а выход вспомогательного фильтра 1 подключен к сумматору 4, к которому также подключены все выходы с линии задержки 2.The matched filter contains an auxiliary filter 1, the input of which is the input of the matched filter 1, and its output is the input of the delay line 2, thirteen phase shifters 3.1 ... 3.13 and the adder 4, and the phase shifter 3.1 is connected to the nineteenth output of the delay line 2, the phase shifter 3.2 to the eighteenth output delay line 2, phase shifter 3.3 - to the seventeenth output of delay line 2, phase shifter 3.4 - to the sixteenth output of delay line 2, phase shifter 3.5 - to the fifteenth output of delay line 2, phase shifter 3.6 - to fourteenth at the output of delay line 2, phase shifter 3.7 - to the thirteenth output of delay line 2, phase shifter 3.8 - to the twelfth output of delay line 2, phase shifter 3.9 - to the eleventh output of delay line 2, phase shifter 3.10 - to the seventh output of delay line 2, phase shifter 3.11 - to the sixth output of the delay line 2, the phase shifter 3.12 - to the fifth output of the delay line 2, the phase shifter 3.13 - to the second output of the delay line 2, and the output of the auxiliary filter 1 is connected to the adder 4, to which all outputs from the delay line 2 are also connected.

Согласованный фильтр работает следующим образом.The matched filter works as follows.

Последовательность отрезков гармонических колебаний поступает на фильтр 1. На выходе этого фильтра под воздействием входного дельта-импульса возникает радиоимпульс с огибающей прямоугольной формы. Этот импульс подается на линию задержки 2 с отводами. Прямоугольный радиоимпульс, перемещаясь вдоль линии задержки 2, и, в зависимости от номера отвода с линии задержки, проходя через фазовращатели 3.1-3.13 поочередно возбуждает входы сумматора 4. На каждом такте работы схемы в сумматоре 4 происходит суммирование полученных сигналов. Результат суммирования является основанием для принятия решения о наличии или отсутствии сигнала в линии задержки 2.The sequence of segments of harmonic oscillations goes to filter 1. At the output of this filter, under the influence of the input delta pulse, a radio pulse with a rectangular envelope appears. This pulse is applied to delay line 2 with taps. A rectangular radio pulse moving along the delay line 2, and, depending on the number of taps from the delay line, passing through phase shifters 3.1-3.13 alternately excites the inputs of the adder 4. At each clock cycle of the circuit in the adder 4, the received signals are summed. The result of the summation is the basis for deciding on the presence or absence of a signal in the delay line 2.

Общая длительность линии задержки 2 с отводами составляет величину 19τ₀, при этом задержка сигналов между двумя каждыми смежными отводами имеет величину τ₀.The total duration of the delay line 2 with taps is 19τ ₀ , while the signal delay between each two adjacent taps is τ ₀ .

Фазовращатели 3.1-3.13 обеспечивают поворот фазы отрезка гармонического колебания, поступающего на их вход, на величину 180°.Phase shifters 3.1-3.13 provide phase rotation of the segment of harmonic oscillations entering their input by 180 °.

Сумматор 4 на двадцать входов обеспечивает сложение отрезков гармонического колебания, имеющихся как на выходах линии задержки 2, так и на выходах фазовращателей 3.1-3.13.An adder 4 to twenty inputs provides the addition of segments of harmonic oscillations available both at the outputs of the delay line 2 and at the outputs of the phase shifters 3.1-3.13.

Совокупность линии задержки 2 с отводами и фазовращателей 3.1-3.13 представляет собой «замороженную» искомую двадцатиразрядную последовательность. Поэтому последовательно поступающие фазоманипулированные импульсы двадцатиразрядной последовательности с выхода вспомогательного фильтра 1 на вход линии задержки 2 будут складываться в сумматоре 4 в общее гармоническое колебание. При этом, огибающая общего гармонического колебания будет от такта к такту отображать автокорреляционную функцию данной дискретной двадцатиразрядной последовательности. При поступлении девятнадцатого импульса в линию задержки 2 с отводами, а двадцатого импульса на сумматор 4, все фазоманипулированные импульсы двадцатиразрядной последовательности сложатся в сумматоре 4 в фазе на одном периоде в общее гармоническое колебание, что будет соответствовать автокорреляционному пику данной дискретной двадцатиразрядной последовательности. Дальнейшее продвижение фазоманипулированных импульсов искомой последовательности по линии задержки 2 с отводами приведет к уменьшению числа складываемых в сумматоре 4 импульсов, и огибающая их суммы от такта к такту также будет отображать автокорреляционную функцию данной дискретной двадцатиразрядной последовательности.The set of delay line 2 with taps and phase shifters 3.1-3.13 is a “frozen” desired twenty-bit sequence. Therefore, the phase-manipulated pulses of a twenty-bit sequence successively arriving from the output of the auxiliary filter 1 to the input of the delay line 2 will add up to a total harmonic oscillation in the adder 4. At the same time, the envelope of the general harmonic oscillation will display the autocorrelation function of this discrete twenty-bit sequence from step to step. When a nineteenth pulse arrives in the delay line 2 with taps, and a twenty pulse to the adder 4, all phase-manipulated pulses of a twenty-bit sequence will add up in the totalizer 4 in a single period to a single harmonic oscillation, which will correspond to the autocorrelation peak of this discrete twenty-bit sequence. Further advancement of the phase-manipulated pulses of the desired sequence along the delay line 2 with taps will lead to a decrease in the number of 4 pulses added in the adder, and the envelope of their sum from clock to clock will also display the autocorrelation function of this discrete twenty-bit sequence.

Автокорреляционная функция дискретной двадцатиразрядной последовательности в непериодическом режиме имеет вид, представленный на фиг. 2. Отличительной ее особенностью является то, что длительность основного лепестка составляет 4τ₀, по отношению к длительности 2τ₀, которую имеют основные, известные к настоящему времени дискретные последовательности, например, М-последовательности, последовательности Баркера и другие. Однако, автокорреляционная функция дискретной двадцатиразрядной последовательности при наличии трех повторов имеет вид, представленный на фиг. 3. Из фиг. 3 следует, что в периодическом режиме автокорреляционная функция двадцатиразрядной последовательности имеет боковые лепестки, равные нулю, чего нет ни у одной из известных дискретных последовательностей.The autocorrelation function of a discrete twenty-bit sequence in a non-periodic mode has the form shown in FIG. 2. Its distinctive feature is that the duration of the main lobe is 4τ ₀ , with respect to the duration 2τ ₀ , which have the basic, currently known discrete sequences, for example, M-sequences, Barker sequences and others. However, the autocorrelation function of a discrete twenty-bit sequence in the presence of three repetitions has the form shown in FIG. 3. From FIG. 3 it follows that in the periodic mode the autocorrelation function of a twenty-bit sequence has side lobes equal to zero, which is not found in any of the known discrete sequences.

При поступлении на вход согласованного фильтра одного повтора такой последовательности на выходе согласованного фильтра будет получена автокорреляционная функция фазоманипулированной двадцатиразрядной последовательности, которая представлена на фиг. 4. Отметим, что данная автокорреляционная функция является непериодической.Upon receipt of one repeat of such a sequence at the input of the matched filter, the autocorrelation function of the phase-manipulated twenty-bit sequence will be obtained at the output of the matched filter, which is shown in FIG. 4. Note that this autocorrelation function is non-periodic.

При поступлении на вход согласованного фильтра трех повторов такой последовательности на выходе согласованного фильтра будет получена автокорреляционная функция фазоманипулированной двадцатиразрядной последовательности, которая представлена на фиг. 5. Отметим, что данная автокорреляционная функция имеет два периода с нулевыми боковыми лепестками и на их длительности представляет собой периодическую автокорреляционную функцию.Upon receipt of three repetitions of such a sequence at the input of the matched filter, the autocorrelation function of the phase-manipulated twenty-bit sequence will be obtained at the output of the matched filter, which is shown in FIG. 5. Note that this autocorrelation function has two periods with zero side lobes and for their duration is a periodic autocorrelation function.

Таким образом, предлагаемый согласованный фильтр позволяет реализовать функции, не предусмотренные прототипом, то есть позволяет обрабатывать двадцатиразрядную последовательность вида «00000000011100011011».Thus, the proposed matched filter allows you to implement functions that are not provided by the prototype, that is, it allows you to process a twenty-bit sequence of the form "00000000011100011011".

Claims

A matched filter containing an auxiliary filter, the input of which is the input of the device, and its output is the input of the delay line, seven phase shifters and an adder, with five phase shifters connected, respectively, to the eighteenth output of the delay line, the seventeenth output of the delay line, the thirteenth output of the delay line, the twelfth the output of the delay line, the eleventh output of the delay line, and the output of the auxiliary filter parallel to the multi-tap delay line is connected to the adder, to which is also connected we have all the outputs from the delay line, characterized in that six additional phase shifters are introduced into it, the sixth phase shifter connected to the second output of the delay line, the seventh phase shifter to the fifth output of the delay line, the eighth phase shifter connected to the nineteenth output of the delay line, the ninth phase shifter to sixteenth delay line output, the tenth phase shifter to the fifteenth delay line output, the eleventh phase shifter to the fourteenth delay line output, the twelfth phase shifter to the seventh output dy delay line, phase shifter thirteenth - a sixth output of the delay line.