RU2116700C1 - Device for communication - Google Patents
Device for communication Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116700C1 RU2116700C1 RU97112753/09A RU97112753A RU2116700C1 RU 2116700 C1 RU2116700 C1 RU 2116700C1 RU 97112753/09 A RU97112753/09 A RU 97112753/09A RU 97112753 A RU97112753 A RU 97112753A RU 2116700 C1 RU2116700 C1 RU 2116700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- phase
- carrier signal
- correlation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details 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
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам передачи информации, представленной в дискретной (двоичной) форме, по линиям высокочастотной связи, использующим сигналы с расширенным спектром (шумоподобные сигналы). The invention relates to means for transmitting information presented in a discrete (binary) form via high-frequency communication lines using spread spectrum signals (noise-like signals).
Основу наиболее распространенных средств связи на шумоподобных сигналах (ШПС) составляют так называемые активные корреляционные приемники, а для формирования соответствующих высокочастотных сигналов на передающем конце линий связи, как правило, применяют различного рода модуляторы (см. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985). Для передачи двоичной информации при этом могут быть использованы разного типа модулирующие кодовые псевдослучайные последовательности, характеризующиеся тем, что максимальное значение автокорреляционной функции конкретно заданной последовательности, определяющей каждое из состояний бита данных, больше аналогичного значения функции взаимной корреляции этих последовательностей (см. заявка ЕПВ N 0366086, кл. Н 04 К 3/00, 1990). The basis of the most common means of communication on noise-like signals (SHPS) is the so-called active correlation receivers, and for the formation of the corresponding high-frequency signals at the transmitting end of communication lines, as a rule, various kinds of modulators are used (see Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals . - M.: Radio and Communications, 1985). Different types of modulating code pseudorandom sequences can be used to transmit binary information, characterized in that the maximum value of the autocorrelation function of a specific sequence that defines each of the states of the data bit is greater than the corresponding value of the cross-correlation function of these sequences (see EPO application N 0366086 Cl. H 04 K 3/00, 1990).
Однако возможности применяемой элементной базы и высокие требования к цепям временной синхронизации приемников ограничивают ширину спектра используемых здесь сигналов до единиц и нескольких десятков МГц. However, the capabilities of the used element base and high requirements for the time synchronization circuits of receivers limit the spectrum width of the signals used here to units and several tens of MHz.
При применении согласованных фильтров наличие синхронизации в общем случае не является необходимым условием для обнаружения (различения) входных сигналов приемников. В то же время трудность сопряжения характеристик модуляторов и согласованных фильтров делает реализацию преимуществ таких приемников достаточно сложной технической задачей, что существенно ограничивает классы используемых сигналов с расширенным спектром и, следовательно, возможности систем связи. Каждая из таких систем становится уникальной, ориентированной либо на применение определенного вида и характеристик псевдошумовых (псевдослучайных) сигналов (см. заявка Японии N 63-31127, кл. Н 04 J 13/00, 1988; заявка ЕПВ N 0263687, кл. Н 04 К 3/00, 1988), либо на использование согласованной фильтрации для улучшения работы цепей синхронизации при многоступенчатой обработке входных сигналов приемника (см. заявка ФРГ N OS 3740665, кл. Н 04 J 13/00, 1988). В результате ширина спектра практически используемых ШПС в лучшем случае составляет 10-20 МГц при весьма ограниченной реальной их базе, в то время как в системах связи с достаточно большой пропускной способностью и в системах с многостанционным доступом преимущества ШПС проявляются тем в большей степени, чем шире спектр используемых в них сигналов. При этом возникают проблемы, связанные с обеспечением надежного различения двоичных сигналов при сохранении высокой эффективности систем передачи-приема данных. When using matched filters, the presence of synchronization in the general case is not a necessary condition for detecting (distinguishing) the input signals of receivers. At the same time, the difficulty of combining the characteristics of modulators and matched filters makes the realization of the advantages of such receivers a rather difficult technical task, which significantly limits the classes of signals used with an extended spectrum and, therefore, the capabilities of communication systems. Each of these systems becomes unique, oriented either to the use of a certain type and characteristics of pseudo-noise (pseudo-random) signals (see Japanese application N 63-31127, CL N 04
Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам является устройство связи, содержащее формирователь несущих сигналов, управляющий вход которого подключен к выходу источника двоичной информации, а выход соединен с входом передатчика, выход которого через линию связи соединен с входом приемника высокочастотных сигналов, а также корреляционно-фазовый демодулятор, вход которого подключен к выходу приемника высокочастотных сигналов, а выход соединен с входом решающего блока, выход которого соединен с входом приемника двоичной информации (см. патент США N 4363130, кл. Н 04 К 1/00, 1982). The closest in technical essence and the tasks to be solved is a communication device containing a carrier signal shaper, the control input of which is connected to the output of the binary information source, and the output is connected to the input of the transmitter, the output of which is connected through the communication line to the input of the receiver of high-frequency signals, as well as the correlation phase demodulator, the input of which is connected to the output of the receiver of high-frequency signals, and the output is connected to the input of the decision unit, the output of which is connected to the input of the receiver in binary information (see. U.S. Patent N 4,363,130, cl. H 04 K 1/00, 1982).
Формирование выборок из непериодической последовательности, вырабатываемой генератором формирователя несущих сигналов, осуществляется триггерным генератором прямоугольных стробирующих импульсов со сважностью "два", синхронизируемым выходным сигналом источника двоичной информации. В результате несущие сигналы представляют собой следующие непосредственно друг за другом, неперекрывающиеся по времени и равные по длительности выборки из задержанного и не задержанного непериодических сигналов. Подобная реализация представления логических уровней передаваемого сообщения при передаче его по линии связи (в данном случае - свободное пространство) и вариант временной корреляционной обработки принятых сигналов (перемножение задержанного и не задержанного одного и того же сигнала) приводит к снижению пропускной способности системы связи при одновременном увеличении потерь при образовании сигналов как минимум на З дБ (2 раза по мощности), что в реальных условиях воздействия шумов и помех значительно снижает эффективность данной системы связи. Sampling from a non-periodic sequence generated by the generator of the carrier signal generator is performed by a trigger generator of rectangular gate pulses with the accuracy of “two”, which is synchronized by the output signal of the binary information source. As a result, the carrier signals are immediately following each other, not overlapping in time and equal in duration to samples from the delayed and not delayed non-periodic signals. Such an implementation of the presentation of the logical levels of the transmitted message when transmitting it over the communication line (in this case, free space) and the option of temporary correlation processing of received signals (multiplying the delayed and not delayed one and the same signal) leads to a decrease in the throughput of the communication system while increasing losses in the formation of signals at least 3 dB (2 times power), which in real conditions of exposure to noise and interference significantly reduces the effectiveness of this system communication topics.
Задачей изобретения является увеличение пропускной способности связи при одновременном уменьшении потерь при образовании сигналов за счет использования различных модуляционных форматов шумоподобных сигналов и расширения их спектра. The objective of the invention is to increase communication bandwidth while reducing losses in the formation of signals through the use of various modulation formats of noise-like signals and the expansion of their spectrum.
Указанная задача достигается тем, что устройство связи, содержащее формирователь несущих сигналов, управляющий вход которого подключен к выходу источника двоичной информации, а выход соединен с входом передатчика, выход которого через линию связи соединен с входом приемника высокочастотных сигналов, а также корреляционно-фазовый демодулятор, вход которого подключен к выходу приемника высокочастотных сигналов, а выход соединен с входом решающего блока, выход которого соединен с входом приемника двоичной информации, в отличие от устройства по прототипу, снабжено формирователем коротких дельтаобразных запускающих импульсов, вход которого подключен к выходу источника двоичной информации, а выход соединен с импульсным входом формирователя несущих сигналов, выполненного с различной для каждого из значений информации фазой составляющих одного из двух ограничительных по длительности однотипных шумоподобных сигналов, задержанных один относительно другого на заданный промежуток времени Т, превышающий интервал их корреляции, а корреляционно-фазовый демодулятор выполнен с возможностью сжатия принятых сигналов. This problem is achieved in that the communication device containing the carrier signal generator, the control input of which is connected to the output of the binary information source, and the output is connected to the input of the transmitter, the output of which is connected through the communication line to the input of the receiver of high-frequency signals, as well as a correlation-phase demodulator, the input of which is connected to the output of the receiver of high-frequency signals, and the output is connected to the input of the decision block, the output of which is connected to the input of the receiver of binary information, in contrast to the device According to the prototype, it is equipped with a shaper of short delta-shaped triggering pulses, the input of which is connected to the output of the binary information source, and the output is connected to the pulse input of the carrier signal shaper, made with a different phase for each of the information values of one of the two duration-limiting noise-like signals of the same duration, detained relative to each other for a given period of time T, exceeding the interval of their correlation, and the correlation-phase demodulator to despread the received signals.
При этом указанный формирователь несущих сигналов может быть выполнен в виде генератора шумоподобных сигналов, вход которого образует импульсный вход формирователя несущих сигналов, а выход соединен с первыми объединенными входами перемножителей, причем второй вход одного из перемножителей подключен к одному из выходов двухфазного генератора, а второй вход другого - к выходу переключателя, один вход которого образует управляющий вход формирователя несущих сигналов, а два других подключены к выходам двухфазного генератора, при этом выход одного из перемножителей соединен с одним из входов сумматора непосредственно, а выход другого соединен с другим входом сумматора через линию задержки на заданное время Т, причем выход сумматора является выходом формирователя несущих сигналов. Moreover, the specified carrier signal shaper can be made in the form of a noise-like signal generator, the input of which forms a pulse input of the carrier signal shaper, and the output is connected to the first combined inputs of the multipliers, the second input of one of the multipliers being connected to one of the outputs of the two-phase generator, and the second input the other to the output of the switch, one input of which forms the control input of the carrier signal shaper, and the other two are connected to the outputs of the two-phase generator, while the course of one of the multipliers is connected directly to one of the inputs of the adder, and the output of the other is connected to the other input of the adder through a delay line for a predetermined time T, the output of the adder being the output of the carrier signal shaper.
Указанный формирователь несущих сигналов может быть выполнен в виде генератора шумоподобных сигналов, вход которого образует импульсный вход формирователя несущих сигналов, а выход соединен с первыми входами двух перемножителей соответственно через линию задержки и непосредственно, причем второй вход одного из перемножителей подключен к одному из выходов двухфазного генератора через фазовый корректор, а второй вход другого перемножителя - к выходу переключателя, один вход которого образует управляющий вход формирователя несущих сигналов, а два других подключены к выходам двухфазного генератора, выходы перемножителей соединены с соответствующими входами сумматора, выход сумматора является выходом формирователя несущих сигналов. The specified carrier signal shaper can be made in the form of a noise-like signal generator, the input of which forms a pulse input of the carrier signal shaper, and the output is connected to the first inputs of two multipliers, respectively, through a delay line and directly, and the second input of one of the multipliers is connected to one of the outputs of the two-phase generator through a phase corrector, and the second input of another multiplier - to the output of the switch, one input of which forms the control input of the carrier shaper catch and the other two are connected to the outputs of the two-phase generator, the outputs of the multipliers are connected to respective inputs of the adder, the adder output is the output of the carrier signal.
Корреляционно-фазовый демодулятор может быть выполнен в виде согласованного фильтра, вход которого образует вход корреляционно-фазового демодулятора, а выход соединен с одним из входов синхронного детектора, другой вход которого подключен к выходу согласованного фильтра через линию задержки на заданное время Т, при этом выход синхронного детектора образует выход корреляционно-фазового демодулятора. The correlation-phase demodulator can be made in the form of a matched filter, the input of which forms the input of the correlation-phase demodulator, and the output is connected to one of the inputs of the synchronous detector, the other input of which is connected to the output of the matched filter through a delay line for a given time T, while the output synchronous detector forms the output of the correlation-phase demodulator.
Указанный согласно одному из возможных вариантов выполнения формирователь несущих сигналов имеет двухфазный генератор, три стробирующих элемента, сумматор, коммутатор, фазовращатель на 90o, элемент задержки на заданное время Т, пассивный фазокодовый манипулятор, причем один из выходов двухфазного генератора соединен с высокочастотным входом первого стробирующего элемента, импульсный вход которого подключен к одному из выходов коммутатора, другой выход которого соединен с импульсным входом второго стробирующего элемента, высокочастотный вход которого подключен к другому выходу двухфазного генератора, при этом высокочастотный вход третьего стробирующего элемента через фазовращатель подключен к одному из выходов двухфазного генератора, а импульсный вход третьего стробирующего элемента объединен с входом элемента задержки на заданное время Т и образует импульсный вход формирователя несущих сигналов, выход элемента задержки соединен с импульсным входом коммутатора, другой вход которого образует управляющий вход формирователя несущих сигналов, причем выходы каждого из стробирующих элементов соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом пассивного фазокодового манипулятора, выход которого, в свою очередь, является выходом формирователя несущих сигналов.Specified according to one of the possible embodiments, the carrier signal generator has a two-phase generator, three gate elements, an adder, a switch, a 90 ° phase shifter, a delay element for a predetermined time T, a passive phase-shifter, one of the outputs of a two-phase generator connected to a high-frequency input of the first gate element, the pulse input of which is connected to one of the outputs of the switch, the other output of which is connected to the pulse input of the second gate element, the positive input of which is connected to another output of the two-phase generator, while the high-frequency input of the third gate element through the phase shifter is connected to one of the outputs of the two-phase generator, and the pulse input of the third gate element is combined with the input of the delay element for a given time T and forms a pulse input of the carrier signal shaper, the output of the delay element is connected to the pulse input of the switch, the other input of which forms the control input of the carrier signal shaper, the outputs of each one of the gate elements is connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the passive phase-code manipulator, the output of which, in turn, is the output of the carrier signal shaper.
Корреляционно-фазовый демодулятор может быть выполнен также в виде согласованного фильтра, вход которого образует вход корреляционно-фазового демодулятора, а выход через линию задержки на заданное время Т соединен с объединенными входами сумматора и первого вычитателя, другие входы которых также объединены и подключены к выходу согласованного фильтра, при этом выходы сумматора и первого вычитателя, каждый через свой амплитудный детектор, соединены с соответствующими входами второго вычитателя, выход которого является выходом корреляционно-фазового демодулятора. The correlation-phase demodulator can also be made in the form of a matched filter, the input of which forms the input of the correlation-phase demodulator, and the output through the delay line for a given time T is connected to the combined inputs of the adder and the first subtractor, the other inputs of which are also combined and connected to the output of the matched filter, while the outputs of the adder and the first subtractor, each through its own amplitude detector, are connected to the corresponding inputs of the second subtractor, the output of which is the output of the correl tionally demodulator.
Указанный формирователь несущих сигналов может быть выполнен в виде элемента на поверхностных акустических волнах, содержащего три синфазных и один противофазный входные согласованные по полосе сигнала встречно-штыревые преобразователи, размещенные на пьезоподложке по одну сторону от модулирующего встречно-штыревого преобразователя, выход которого является выходом формирователя несущих сигналов, при этом входные преобразователи элемента на поверхностных акустических волнах попарно объединены и подключены к соответствующим выходам коммутатора, входы которого образуют, соответственно, импульсный и управляющий входы формирователя несущих сигналов, причем расстояния между преобразователями каждой входной пары в направлении звукопровода элемента равны между собой и определяются произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны. The specified carrier signal shaper can be made in the form of an element on surface acoustic waves containing three in-phase and one antiphase input interdigital transducers matched along the signal strip, placed on the piezo substrate on one side of the modulating interdigital transducer, the output of which is the output of the carrier shaper signals, while the input transducers of the element on surface acoustic waves are paired and connected to the corresponding outputs Am switch whose inputs form, respectively, a control pulse and inputs the carrier signal, wherein the distance between the transducers of each pair of the input member in the direction of the acoustic line are equal and are determined by product of the predetermined delay time T by the velocity of propagation of a surface acoustic wave.
Корреляционно-фазовый демодулятор может быть выполнен в виде элемента на поверхностных акустических волнах, содержащего два одинаковых выходных согласованных по полосе сигнала встречно-штыревых преобразователя, размещенных на пьезоподложке по одну сторону от демодулирующего встречно-штыревого преобразователя, вход которого образует вход корреляционно-фазового демодулятора, причем расстояние между выходными преобразователями, в направлении звукопровода элемента на поверхностных акустических волнах определяется произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения волны, при этом каждый из выходных преобразователей соединен с соответствующим входом синхронного детектора, выход которого является выходом корреляционно-фазового демодулятора. The correlation-phase demodulator can be made in the form of an element on surface acoustic waves containing two identical output signals of the interdigital transducer located on the piezo substrate on one side of the demodulating interdigital transducer, the input of which forms the input of the correlation-phase demodulator, moreover, the distance between the output transducers, in the direction of the sound duct of the element on the surface acoustic waves, is determined by the product beyond given delay time T by the speed of wave propagation, with each of the output converters connected to the corresponding input of the synchronous detector, the output of which is the output of the correlation-phase demodulator.
Корреляционно-фазовый демодулятор может быть выполнен в виде элемента на поверхностных акустических волнах, содержащего размещенный на пьезоподложке демодулирующий встречно-штыревой преобразователь, образующий вход корреляционно-фазового демодулятора, а также равноотстоящие с одной стороны от входного преобразователя по направлению звукопровода элемента две группы, состоящие из синфазного и синфазного, а также из синфазного и противофазного выходных согласованных по полосе сигнала встречно-штыревых преобразователей, причем расстояния между выходными преобразователями каждой группы в направлении звукопровода элемента определяются произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны, а разноудаленные от входного преобразователя в направлении звукопровода элемента выходные преобразователи попарно объединены и через отдельные амплитудные детекторы соединены с соответствующими входами вычитателя, выход которого является выходом корреляционно-фазового демодулятора. The correlation-phase demodulator can be made in the form of an element on surface acoustic waves, containing a demodulating interdigital transducer located on the piezo substrate, which forms the input of the correlation-phase demodulator, as well as two groups equally spaced on one side of the input transducer in the direction of the sound duct of the element, consisting of in-phase and in-phase, as well as from in-phase and out-of-phase output signals of interdigital converters matched along the signal band, The positions between the output transducers of each group in the direction of the sound duct of the element are determined by the product of the specified delay time T by the propagation velocity of the surface acoustic wave, and the output transducers that are different from the input transducer in the direction of the sound duct of the element are pairwise coupled and connected through separate amplitude detectors to the corresponding inputs of the subtractor, the output of which the output of the correlation-phase demodulator.
Согласно еще одному варианту указанный формирователь несущих сигналов выполнен в виде элемента на поверхностных акустических волнах, содержащего два входных согласованных по полосе сигнала встречно-штыревых преобразователя, размещенных на пьезоэлектрике с одной стороны от модулирующего встречно-штыревого преобразователя, который является выходом формирователя несущих сигналов, причем первый входной преобразователь подключен к выходу переключателя, первый вход которого образует управляющий вход формирователя несущих сигналов, второй вход, объединенный с входом инвертора, образует импульсный вход формирователя несущих сигналов и соединен с вторым входным преобразователем, а третий подключен к выходу инвертора, при этом расстояние между входными преобразователями в направлении звукопровода элемента определяется произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны. According to yet another embodiment, said carrier signal shaper is made in the form of an element on surface acoustic waves, comprising two input band-aligned interdigital transducers placed on the piezoelectric on one side of the modulating interdigital transducer, which is the output of the carrier signal imager, the first input converter is connected to the output of the switch, the first input of which forms the control input of the carrier signal shaper, W The second input, combined with the inverter input, forms a pulse input of the carrier signal generator and is connected to the second input converter, and the third is connected to the inverter output, while the distance between the input converters in the direction of the sound duct of the element is determined by the product of the specified delay time T by the propagation velocity of the surface acoustic wave .
Расстояния между согласованными по полосе сигнала встречно-штыревыми преобразователями, определяемые в направлении звукопровода элемента произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны, равны нечетному числу четвертей ее длины. The distances between the interdigital transducers matched in the signal band, determined in the direction of the sound duct of the element by the product of the specified delay time T by the propagation velocity of the surface acoustic wave, are equal to an odd number of quarters of its length.
Указанный формирователь несущих сигналов может быть также выполнен в виде элемента на поверхностных акустических волнах, содержащего размещенный на пьезоэлектрике модулирующий встречно-штыревой преобразователь, являющийся выходом формирователя несущих сигналов, а также входной согласованный по полосе сигнала встречно-штыревой преобразователь, подключенный к выходу сумматора, один вход которого подключен к выходу элемента задержки на заданное время Т, а другой - к выходу переключателя, первый вход которого образует управляющий вход формирователя несущих сигналов, второй вход, объединенный с входами инвертора и элемента задержки, образует импульсный вход формирователя несущих сигналов, а третий подключен к выходу инвертора. The specified carrier signal shaper can also be made in the form of an element on surface acoustic waves containing a modulating interdigital transducer located on the piezoelectric, which is the output of the carrier signal shaper, as well as an input interdigital transducer matched by the signal strip connected to the adder output, one whose input is connected to the output of the delay element for a given time T, and the other to the output of the switch, the first input of which forms a control input carrier signal shaper, the second input, combined with the inputs of the inverter and the delay element, forms a pulse input of the carrier signal shaper, and the third is connected to the inverter output.
Указанная задача достигается также тем, что устройство связи снабжено элементом коррекции фазы, подключенным между одним из входов синхронного детектора корреляционно-фазового демодулятора и выходом его согласованного фильтра. This problem is also achieved by the fact that the communication device is equipped with a phase correction element connected between one of the inputs of the synchronous detector of the correlation-phase demodulator and the output of its matched filter.
В основу изобретения положено обстоятельство, заключающееся в том, что определяющие признаки большинства применяемых для передачи информации шумоподобных сигналов в основном сосредоточены на промежутке времени, сравнимым с интервалом их корреляции, что объективно характеризуется малым относительным уровнем боковых лепестков автокорреляционной функции используемых ШПС по сравнению с ее главным максимумом. The invention is based on the fact that the defining features of the majority of noise-like signals used for information transmission are mainly concentrated on a period of time comparable to the interval of their correlation, which is objectively characterized by a small relative level of the side lobes of the autocorrelation function of the used SHPS compared to its main maximum.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты исполнения формирователя несущих сигналов; на фиг. 4 и 5 - варианты выполнения корреляционно-фазового демодулятора; на фиг. 6 - вариант выполнения формирователя несущих сигналов с использованием элемента на поверхностных акустических волнах, возбуждаемых однополярными импульсами; на фиг. 7 и 8 - варианты выполнения корреляционно-фазового демодулятора с использованием элементов на поверхностных акустических волнах; на фиг. 9 - вариант выполнения формирователя несущих сигналов с использованием элемента на поверхностных акустических волнах, возбуждаемых двухполярными импульсами; на фиг. 10 - вариант выполнения формирователя несущих сигналов с использованием элемента на поверхностных акустических волнах и внешней время задающей цепью; на фиг. 11 и 12 - исходный шумоподобный сигнал и его АКФ, соответственно, на фиг. 13 - осциллограмма напряжения на выходе формирователя несущих сигналов; на фиг. 14 и 15 - сигналы на входах и выходе синхронного детектора, соответственно, приходящиеся на один бит информации; на фиг. 16 и 17 - сигналы на входах и выходе синхронного детектора, соответственно определяемые исходной информацией. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 and 3 - embodiments of the carrier signal shaper; in FIG. 4 and 5 - embodiments of the correlation-phase demodulator; in FIG. 6 is an embodiment of a carrier signal shaper using an element on surface acoustic waves excited by unipolar pulses; in FIG. 7 and 8 - embodiments of the correlation-phase demodulator using elements on surface acoustic waves; in FIG. 9 is an embodiment of a carrier signal shaper using an element on surface acoustic waves excited by bipolar pulses; in FIG. 10 is an embodiment of a carrier signal shaper using an element on surface acoustic waves and external time by a driving circuit; in FIG. 11 and 12 are the original noise-like signal and its ACF, respectively, in FIG. 13 - voltage waveform at the output of the carrier signal shaper; in FIG. 14 and 15 - signals at the inputs and outputs of the synchronous detector, respectively, per one bit of information; in FIG. 16 and 17 - signals at the inputs and outputs of the synchronous detector, respectively, determined by the source information.
Устройство состоит (см. фиг. 1) из последовательно соединенных источника 2 двоичной информации, формирователя 2 несущих сигналов с различной для каждого из значений информации фазовой составляющих одного из двух однотипных шумоподобных сигналов, разделенных заданным промежутком времени Т, передатчика 3, линии 4 связи, приемника 5 высокочастотных сигналов, корреляционно-фазового демодулятора 6, решающего блока 7, приемника 8 двоичной информации, а также формирователя 9 коротких запускающих импульсов, вход которого подключен к выходу источника 1 двоичной информации. The device consists (see Fig. 1) of a binary information source 2 connected in series, a carrier signal shaper 2 with phase components different for each of the information values of the phase components of one of two noise-like signals of the same type, separated by a predetermined time interval T, transmitter 3, communication line 4, a receiver 5 of high-frequency signals, a correlation-phase demodulator 6, a decision block 7, a receiver 8 of binary information, as well as a shaper 9 of short trigger pulses, the input of which is connected to the output source and 1 binary information.
Формирователь 2 несущих сигналов, в свою очередь, содержит генератор 10 шумоподобных сигналов, вход которого образует импульсный вход 11 формирователя 2 несущих сигналов и подключен к выходу формирователя 9 коротких запускающих импульсов, а выход соединен с первыми объединенными входами перемножителей 12 и 13. Второй вход перемножителя 12 подключен к одному из выходов двухфазного генератора 14, а второй вход перемножителя 13 - к выходу переключателя 15, два входа которого подключены к выходам двухфазного генератора 14, а третий образует управляющий вход 16 формирователя 2 несущих сигналов и подключен к выходу источника 1 двоичной информации. Выход перемножителя 13 соединен с одним из входов сумматора 17, другой вход которого через линию 18 задержки на заданное время Т подключен к выходу перемножителя 12. Выход сумматора 17 является, в свою очередь, выходом 19 формирователя 2 несущих сигналов. Shaper 2 carrier signals, in turn, contains a
Корреляционно-фазовый демодулятор 6 представляет собой согласованный фильтр 20, вход которого образует вход 21 демодулятора 6, а выход непосредственно соединен с одним из входов синхронного детектора 22, с другим входом которого выход демодулятор 6 соединен через компенсирующую линию 23 задержки на заданное время Т, причем выход синхронного детектора 22 одновременно является выходом 24 корреляционно-фазового демодулятора 6. The correlation-phase demodulator 6 is a matched
Предлагаемое устройство может работать с любыми модуляционными форматами ШПС - сигналами с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), фазоманипулированными (ФМ) и дискретно-временными (ДВ) сигналами, кодированными импульсными псевдослучайными последовательностями (ПСП) и др. Согласованный фильтр ориентирован на оптимальную обработку сигналов, вырабатываемых генератором ШПС формирователя несущих сигналов, и для каждого конкретного случая может быть определен известный вариант его реализации (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами - М.: Радио и связь, 1985, Морган Д. Устройство обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. Пер. с англ., М.: Радио и связь, 1990). Пример выполнения согласованного фильтра, предназначенного для обработки ПСП и ФМ сигналов, показан на фиг. 4. The proposed device can work with any modulating SPS formats - linear frequency modulation (LFM) signals, phase-shift (FM) and discrete-time (LW) signals encoded by pulsed pseudorandom sequences (PSP), etc. The matched filter is oriented to optimal signal processing, carrier signals generator generated by the ShPS generator, and for each specific case a well-known version of its implementation can be determined (L. Varakin, Communication systems with noise-like signal Ami - M .: Radio and communications, 1985, Morgan D. A device for processing signals on surface acoustic waves. Trans. from English., M .: Radio and communications, 1990). An example of the implementation of a matched filter intended for processing SRP and FM signals is shown in FIG. 4.
Формирователь коротких запускающих импульсов выполнен на основе дифференцирующей цепи с применением активных элементов ТТ-логики соответствующего быстродействия. The generator of short triggering pulses is made on the basis of a differentiating circuit using active elements of the TT logic of the corresponding speed.
Двухфазный генератор синусоидальных сигналов - любого типа и вырабатывает на своих выходах два противофазных высокочастотных напряжения, необходимых для переноса спектра ШПС в рабочую часть радиодиапазона. A two-phase generator of sinusoidal signals is of any type and generates at its outputs two antiphase high-frequency voltages necessary for transferring the NPS spectrum to the working part of the radio range.
Переключатель (коммутатор) выполняется по диодно-резистивной схеме с применением элементов ТТ-логики. Уровень паразитного прохождения через переключатель (коммутатор) составляет не хуже минус 20 дБ. The switch (switch) is performed according to the diode-resistive circuit using the elements of the TT-logic. The level of spurious passage through the switch (switch) is no worse than minus 20 dB.
В зависимости от вида сигналов, вырабатываемых генератором ШПС, перемножители могут быть выполнены как по схеме балансного модулятора, так и по схеме смесителя с дополнительной резекцией сигналов частоты двухфазного генератора. В основу положена схема Гильберта с дополнительным фаэированием входов и выходов перемножителя. Уровень подавления сигналов двухфазного генератора составляет не менее 20 дБ. Depending on the type of signals generated by the ShPS generator, the multipliers can be made both according to the balanced modulator scheme, and according to the mixer circuit with additional resection of the frequency signals of the two-phase generator. The basis is a Hilbert circuit with additional faecing of the inputs and outputs of the multiplier. The signal suppression level of a two-phase generator is at least 20 dB.
Сумматор - любого типа. В простейшем случае представляет собой общую избирательную нагрузку перемножителей (см. фиг. 1 и 2). Adder - any type. In the simplest case, it represents the total selective load of the multipliers (see Fig. 1 and 2).
Передатчик в простейшем случае представляет собой усилитель мощности с цепями перехода (согласования) на применяемую линию связи. The transmitter in the simplest case is a power amplifier with transition circuits (matching) to the applicable communication line.
Приемник высокочастотных сигналов может быть как гетеродинным, так и прямого усиления, в зависимости от вида используемого согласованного фильтра. The receiver of high-frequency signals can be either heterodyne or direct amplification, depending on the type of matched filter used.
Синхронный детектор представляет собой перемножитель с цепями низкочастотной фильтрации на его выходе, оптимальной по отношению к огибающей АКФ используемого ШПС, например цепью Вина с открытым входом. The synchronous detector is a multiplier with low-pass filtering circuits at its output, which is optimal with respect to the envelope of the ACF of the used SHPS, for example, the Wien circuit with an open input.
Решающий блок в простейшем случае представляет собой дифференциальный усилитель-ограничитель с RS-триггером на его выходе. The decisive unit in the simplest case is a differential amplifier-limiter with RS-trigger at its output.
Линии задержки рассчитаны на функционирование каждая в своей полосе частот, и выполняются с учетом рекомендаций, изложенных в монографиях (Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, с. 352-361; Морозов А. И. , Проклов В.В., Станковский Б.А. Пьезоэлектрические преобразователи для радиоэлектронных устройств. - М.: Радио и связь, 1981, с. 102-105). The delay lines are designed to operate each in its own frequency band, and are implemented taking into account the recommendations set forth in the monographs (L. Varakin, Communication Systems with Noise-Like Signals. - M.: Radio and Communications, 1985, pp. 352-361; Morozov A I., Proklov V.V., Stankovsky B.A. Piezoelectric transducers for electronic devices. - M.: Radio and communications, 1981, pp. 102-105).
При увеличении средней частоты спектра ШПС обеспечение требуемых характеристик линии 18 задержки на заданное время Т может являться сложной технической задачей. Для устранения возникающих при этом затруднений (см. фиг. 2) линия 18 задержки включена на первый вход перемножителя 12, выход которого непосредственно соединен с соответствующим входом сумматора 17 (см. фиг. 2). При этом вход линии 18 задержки на заданное время Т подключен к выходу генератора 10 шумоподобных сигналов, а на второй вход перемножителя 12 включен фазовый корректор 25 любого типа на диапазон изменяемых узлов не менее 90o. Во всем остальном схема и работа формирователя 2 несущих сигналов изменений не претерпевает.With an increase in the average frequency of the NPS spectrum, providing the required characteristics of the
Длительность вырабатываемых генератором 10 шумоподобных сигналов в вышеприведенных реализациях формирователя 2 несущих сигналов (см. фиг. 1 и 2), ограничена минимальным значением межбитового интервала времени в передаваемом потоке данных, поступающего с выхода источника 1. The duration of noise-like signals generated by the
Для снятия этого ограничения в формирователь 2 несущих сигналов (см. фиг. 3), содержащий двухфазный генератор 26, введены три стробирующих элемента 27, 28, 29, а также - сумматор 30, коммутатор 31, фазовращатель 32 на 90o, элемент 33 задержки на заданное время Т, пассивный фазокодовый манипулятор 34. Один из выходов двухфазного генератора 26 соединен с высокочастотным входом первого стробирующего элемента 27, управляющий вход которого подключен к одному из выходов коммутатора 31. Другой выход коммутатора 31 соединен с управляющим входом второго стробирующего элемента 28, высокочастотный вход которого подключен к другому выходу двухфазного генератора 26. Высокочастотный вход третьего стробирующего элемента 29 через фазовращатель 32 подключен к одному из выходов двухфазного генератора 26, а управляющий вход третьего стробирующего элемента 29 объединен с входом элемента 33 задержки и образует импульсный вход 11 формирователя 2 несущих сигналов. Выход элемента 33 задержки соединен с сигнальным входом коммутатора 31, другой вход которого образует управляющий вход 16 формирователя 2 несущих сигналов. Выходы каждого из стробирующих элементов 27, 28, 29 соединены с соответствующими входами сумматора 30. Выход сумматора 30 соединен с входом пассивного фазокодового манипулятора 34, который в данном случае выполнен на основе многоотводной линии 36 задержки с дискретом, равным длительности импульсов на выходах стробирующих элементов 27, 28, 29. В свою очередь выходы многоотводной линии 36 задержки через матрицу 37 весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами сумматора 38, выход которого образует выход манипулятора 34 и является выходом 19 формирователя 2 несущих сигналов.To remove this restriction, three
Одновременно на вход синхронного детектора 22 корреляционно-фазового демодулятора 6 (см. фиг. 4) дополнительно включен элемент 35 коррекции фазы, выход которого объединен с входом компенсирующей линии 23 задержки на заданное время Т и подключен к выходу согласованного фильтра 20. Вход согласованного фильтра 20 образует вход 21 демодулятора 6. Выходы компенсирующей линии 23 задержки и элемента 35 коррекции фазы подключены к соответствующим входам синхронного детектора 22, выход которого является выходом 24 демодулятора 6. At the same time, the
Согласованный фильтр 20 корреляционно-фазового демодулятора 6 в данном случае представляет собой многоотводную линию 39 задержки, выходы которой через матрицу 40 весовых коэффициентов, обратную по сравнению с матрице 37 фазокодового манипулятора 34, соединены с входами сумматора 41, выход которого через полосовой фильтр 42, оптимальный по отношению к импульсам на выходах стробирующих элементов формирователя 2, соединен с входом компенсирующей линии 23 задержки. The matched
Стробирующие элементы выполнены по схеме коммутатора на p-i-n диодах. Для управления состояниями диодов и формирования на выходах стробирующих элементов высокочастотных импульсов определенной длительности используются ждущие мультивибраторы на основе ТТ-логики. Уровень паразитного прохождения через закрытый коммутатор составляет не хуже минус 30 дБ, время установления - не более одного периода выходного напряжения двухфазного генератора. The gate elements are made according to the switch circuit on p-i-n diodes. To control the states of diodes and generate high-frequency pulses of a certain duration at the outputs of the gate elements, standby multivibrators based on TT logic are used. The level of spurious passage through a closed switch is no worse than minus 30 dB, the settling time is no more than one period of the output voltage of a two-phase generator.
Элемент задержки - любого типа, например, интегрирующая RC-цепь с формирователем на элементах ТТ-логики. The delay element is of any type, for example, an integrating RC circuit with a shaper on the elements of the TT logic.
Фазовращатель на 90o построен на задерживающих RC-цепях, точность установки заданного фазового сдвига не хуже ±10o.The 90 o phase shifter is built on RC delay circuits; the accuracy of setting a given phase shift is no worse than ± 10 o .
Дискрет времени многоотводной линии задержки фазокодового манипулятора и согласованного фильтра равен длительности импульсов на выходах стробирующих элементов. The time discrete of the multi-tap delay line of the phase-coded manipulator and the matched filter is equal to the pulse duration at the outputs of the gate elements.
Полоса пропускания согласованного фильтра - по выходному сигналу - определяется отношением единицы к длительности импульсов на выходах стробирующих элементов. The passband of the matched filter — by the output signal — is determined by the ratio of unity to the pulse duration at the outputs of the gate elements.
Элемент коррекции фазы имеет то же исполнение, что и 90-градусный фазовращатель. The phase correction element has the same design as the 90-degree phase shifter.
При ширине полосы ШПС, сравнимой с значением его средней частоты, когда число периодов заполнения корреляционных пиков на выходе согласованного фильтра 20 составляет несколько единиц, эффективность работы синхронного детектора 22 существенно снижается. When the bandwidth of the BBA is comparable to the value of its average frequency, when the number of periods of filling of the correlation peaks at the output of the matched
С целью относительного расширения спектра обрабатываемых сигналов в корреляционно-фазовый демодулятор 6, содержащий последовательно соединенные согласованный фильтр 20 и компенсирующую линию 23 задержки, введены сумматор 43, первый вычитатель 44, второй вычитатель 46, амплитудные детекторы 46 и 47 (см. фиг. 5). При этом вход согласованного фильтра 20 образует вход 21 демодулятора 6, а выход через компенсирующую линию 23 задержки на заданное время Т соединен с объединенными входами сумматора 43 и первого вычитателя 44, другие входы которых также объединены и подключены к выходу согласованного фильтра 20. Выходы сумматора 43 и первого вычитателя 44, каждый через свой амплитудный детектор 46 и 47, соединены с соответствующими входами второго вычитателя 45, выход которого является выходом 24 корреляционно-фазового демодулятора 6. In order to relatively expand the spectrum of the processed signals into a correlation-phase demodulator 6 containing a matched
Сумматоры и вычитатели выполняются по схеме сложения токов на общей нагрузке и отличаются друг от друга лишь наличием инвертора на одном из входов элемента. Adders and subtractors are performed according to the scheme of adding currents to the total load and differ from each other only by the presence of an inverter at one of the inputs of the element.
Амплитудные детекторы выполняются по любой схеме выделения огибающей импульсов с высокочастотным заполнением. На выходе детекторы содержат цепи низкочастотной фильтрации, оптимальной по отношению к огибающей АКФ используемого ШПС, например, цепи Вина с открытым входом. Amplitude detectors are performed according to any scheme for extracting the envelope of pulses with high-frequency filling. At the output, the detectors contain low-pass filtering circuits that are optimal with respect to the ACF envelope of the used BPS, for example, Wines with an open input.
Вышеприведенные варианты реализаций патентуемого устройства позволяют использовать шумоподобные сигналы с полосой до 30-50 МГц и средней частотой до 100-150 МГц. The above embodiments of the patented device allow the use of noise-like signals with a band of up to 30-50 MHz and an average frequency of 100-150 MHz.
Для дальнейшего расширения полосы ШПС, при соответствующем увеличении его средней частоты, формирователь 2 несущих сигналов, выполнен на поверхностных акустических волнах (см. фиг. 6) и содержит три синфазных и один противофазный входные встречно-штыревые преобразователи 48 - 51, размещенные на пьезоподложке 52 по одну сторону от кодирующего встречно-штыревого преобразователя 53, выход которого является выходом 19 формирователя 2 несущих сигналов. Входные преобразователи 48 и 49, а также 50 и 51 попарно объединены и подключены к соответствующим выходам коммутатора 54, входы которого образуют, соответственно, импульсный и управляющий входы 11, 16 формирователя 2 несущих сигналов. Расстояния L между преобразователями 48 и 49, 50 и 51 равны произведению заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны V. В одной из объединенных пар одноименные штыри преобразователей разнонаправлены. To further expand the bandwidth of the BSS, with a corresponding increase in its average frequency, the carrier signal shaper 2 is made on surface acoustic waves (see Fig. 6) and contains three in-phase and one antiphase input interdigital transducers 48-51 placed on the
С той же целью (расширение частотного спектра обрабатываемых шумоподобных сигналов) корреляционно-фазовый демодулятор 6 выполняется на поверхностных акустических волнах и содержит два одинаковых выходных встречно-штыревых преобразователя 55, 56, размещенных на пьезоподложке 57 по одну сторону от демодулирующего встречно-штыревого преобразователя 58, вход которого является входом 21 демодулятора 6 (см. фиг. 7). Каждый из выходных встречно-штыревых преобразователей 55 и 56 соединен с соответствующим входом синхронного детектора 59, выход которого является выходом демодулятора 6. Расстояние L между выходными преобразователями определяется произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны V. Для уменьшения влияния вторичных эффектов в пьезоэлектрических преобразователях на результат обработки входных сигналов демодулятора 6 это расстояние выбирается кратным нечетному числу четвертей длины акустической волны. For the same purpose (expanding the frequency spectrum of processed noise-like signals), the correlation-phase demodulator 6 is performed on surface acoustic waves and contains two identical output
Дальнейшее расширение спектра обрабатываемых ШПС при сравнимых с их полосой значениях средней частоты обеспечивает корреляционно-фазовый демодулятор 6 (см. фиг. 8), выполненный на поверхностных акустических волнах и содержащий размещенный на пьезоподложке 60 демодулирующий встречно-штыревой преобразователь 61, который образует вход 21 демодулятора 6, а также равноотстоящие от демодулирующего встречно-штыревых преобразователя 61 две группы из следующих друг за другом синфазного, синфазного и синфазного, противофазного выходных встречно-штыревых преобразователей 62 - 65. Расстояния L между выходными преобразователями 62, 63 и 64, 65 в каждой из этих групп равны между собой и определяются произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны V. Разноудаленные от указанного преобразователя 61 выходные встречно-штыревые преобразователи 62, 63 и 64, 65 попарно объединены и через амплитудные детекторы 66, 67 соединены с соответствующими входами вычитателя 68, выход которого является выходом 24 демодулятора 6. A further expansion of the spectrum of the processed SHSs at values of the average frequency comparable with their bandwidth is provided by the correlation-phase demodulator 6 (see Fig. 8), made on surface acoustic waves and containing a demodulating
С целью уменьшения влияния вторичных эффектов в преобразователях поверхностных акустических волн при одновременном упрощении конструкции ПАВ-элемента, формирователь 2 несущих сигналов (см. фиг. 9) содержит два входных встречно-штыревых преобразователя 69 и 70, размещенных на пьезоподложке 71 по одну сторону от модулирующего встречно-штыревого преобразователя 72, выход которого является выходом 19 формирователя 2 несущих сигналов. При этом первый входной преобразователь 69 подключен к выходу переключателя 73, один вход которого образует управляющий вход 16 формирователя 2 несущих сигналов, а другой вход подключен к выходу инвертора 74. Вход инвертора 74 объединен с третьим входом переключателя 73, который одновременно является импульсным входом 11 формирователя 2 несущих сигналов, и подключен к второму входному встречно-штыревому преобразователю 70. Расстояние между входными преобразователями 69 и 70 определяется произведением заданного времени задержки Т на скорость распространения поверхностной акустической волны V. In order to reduce the effect of secondary effects in transducers of surface acoustic waves while simplifying the design of the SAW element, the carrier signal shaper 2 (see Fig. 9) contains two input
В формирователях несущих сигналов на поверхностных акустических волнах заданное время задержки Т определяется взаимным расположением входных встречно-штыревых преобразователей, которое после изготовления ПАВ-элемента изменить весьма сложно. In the carriers of the carrier signals on surface acoustic waves, the specified delay time T is determined by the relative position of the input interdigital transducers, which, after manufacturing the SAW element, is very difficult to change.
Для повышения функциональных возможностей в части задания времени задержки Т в формирователь 2 несущих сигналов, выполненный с применением элемента на поверхностных акустических волнах, который размещен на пьезоэлектрике 75 модулирующий встречно-штыревой преобразователь 76, являющийся выходом 19 формирователя 2 несущих сигналов, а также входной согласованный по полосе сигнала встречно-штыревой преобразователь 77, введен сумматор 78, один вход которого подключен к выходу элемента 79 задержки на заданное время Т, а другой - к выходу переключателя 80, первый вход которого образует управляющий вход 16 формирователя 2 несущих сигналов, второй вход, объединенный с входами инвертора 81 и элемента 79 задержки, образует импульсный вход 11 формирователя 2 несущих сигналов, а третий подключен к выходу инвертора 80. Выход сумматора 78 при этом соединен с входным встречно-штыревым преобразователем 77. To increase the functionality in terms of setting the delay time T to the carrier signal shaper 2, made using an element on surface acoustic waves, which is placed on the piezoelectric 75 modulating
Устройство связи (см. фиг. 1) работает следующим образом. По каждому изменению логического уровня сигналов на выходе источника 1 формирователем 9 вырабатываются достаточно короткие импульсы, передним фронтом которых осуществляется запуск генератора 10, в результате чего на первых входах перемножителей 12 и 13 разворачивается шумоподобный сигнал в заданном модуляционном формате (см. фиг. 11) с дельтаобразной огибающей его автокорреляционной функции. Одновременно управляющие сигналы с выхода источника 1 поступают на вход переключателя 15, и в зависимости от логического состояния передаваемых данных на втором входе перемножителя 13 устанавливается либо синфазное по отношению к сигналу на первом входе перемножителя 12 напряжение с выхода генератора 14, либо противофазное. В соответствии с этим изменяются и фазовые соотношения составляющих преобразованных сигналов, поступающих на входы сумматора 17. С помощью линии 18 выходной сигнал перемножителя 12 задерживается на определенное время Т, как правило превышающее интервал корреляции шумоподобного сигнала, вырабатываемого генератором 10, и на выходе формирователя 2 образуется также шумоподобный несущий сигнал (см.фиг.13), одна из составляющих которого претерпевает фазовые изменения в однозначном соответствии с передаваемой информацией. The communication device (see Fig. 1) operates as follows. For each change in the logical level of the signals at the output of the source 1, the shaper 9 generates sufficiently short pulses, the leading edge of which starts the
С выхода передатчика 3 сигнал, прошедший линию 4 связи первичную обработку в приемнике 5, поступает на вход корреляционно-фазового демодулятора 6, и следовательно, на вход согласованного фильтра 20, на выходе которого образуется корреляционный отклик, составляющие которого, смещенные на время Т, в зависимости от логического состояния передаваемой информации либо синфазны, либо противофазны. На один из входов синхронного детектора 22 выходной сигнал согласованного фильтра 20 поступает непосредственно, а на другой - через компенсирующую линию 23 задержки на время Т, при этом перекрывающиеся по времени части входных сигналов синхронного детектора 22 (см.фиг.14) сфазированы по разному в зависимости от значения передаваемой информации, что предопределяет полярность видеоимпульса на его выходе (см.фиг.15). В результате на выходе корреляционно-фазового демодулятора 6 образуются импульсы переменной полярности (см. фиг. 16 и 17), которые затем селектируются и регистрируются в решающем блоке 7, откуда восстановленная двоичная информация поступает в приемник 8. From the output of the transmitter 3, the signal that passed the primary communication line 4 in the receiver 5 is fed to the input of the correlation-phase demodulator 6, and therefore, to the input of the matched
Работа устройства связи с формирователем 2 по схеме, представленной на фиг. 2, осуществляется в рассмотренном порядке и с тем же результатом, так как фазовое несоответствие между спектрами огибающих и заполнениями АКФ составляющих несущего сигнала, обусловленного наличием в цепи первого входа одного из перемножителей 12 (13) линии 18 задержки, устраняется с помощью фазового корректора 25, установленного в цепь второго входа одного из этих перемножителей. The operation of the communication device with the former 2 according to the circuit shown in FIG. 2, is carried out in the considered order and with the same result, since the phase mismatch between the envelope spectra and the ACF fillings of the components of the carrier signal due to the presence of one of the multipliers 12 (13) of the
Формирователь 2 несущих сигналов по схеме, представленной на фиг.3, работает следующим образом. Shaper 2 carrier signals according to the scheme presented in figure 3, works as follows.
По каждому из запускающих импульсов на входе 11, на выходе стробирующего элемента 29 вырабатывается сигнал с прямоугольной огибающей и заполнением, частота которого равна частоте двухфазного генератора 26. В зависимости от логического состояния передаваемой информации на входе коммутатора 31 на выходе одного из стробирующих элементов 27 или 28 формируется аналогичный высокочастотный импульс с задержкой на время Т, задаваемой элементом 33, с различной фазой заполнения. Сформированные таким образом сигналы поступают на входы сумматора 30, с выхода которого полученная пара радиоимпульсов поступает на вход пассивного фазокодового манипулятора 34, который в простейшем случае представляет собой многоотводную линию 36 задержки, выходы которой через матрицу 37 весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами сумматора 38. Таким образом, на выходе 19 формирователя 2 образуется высокочастотный сигнал, часть составляющих которого меняется в соответствии с передаваемой информацией. С помощью фазовращателя 32 на 90o обеспечивается лучший пик-фактор выходного сигнала формирователя 2 и дополнительная ортогональность его составляющих за счет квадратурных соотношений высокочастотных заполнений фазокодовых последовательностей импульсов. При этом устранение квадратуры заполнений совпадающих по времени импульсов на входе синхронного детектора 22 корреляционно-фазового демодулятора 6 (см.фиг.4) осуществляется с помощью элемента 35 коррекции фазы. В остальном работа устройства связи не отличается от вышеизложенной.For each of the triggering pulses at
Демодулятор 6 по схеме, представленной на фиг.5, работает следующим образом. The demodulator 6 according to the scheme shown in figure 5, operates as follows.
Поступающие на вход 21 демодулятора 6 с выхода приемника 5 шумоподобные сигналы сжимаются в согласованном фильтре 20 в два корреляционных всплеска, разделенных интервалом времени Т. Эта пара импульсов, относительная фаза заполнения одного из которых меняется в соответствии с передаваемой информацией на выходе источника 1, поступает на входы сумматора 43 и вычитателя 44. Одновременно на другие входы сумматора 43 и вычитателя 44 с выхода компенсирующей линии 23, приходит эта же пара импульсов, задержанная на время Т. В результате на одном из выходов детектора 46 или 47 образуются три видеоимпульса, разделенные интервалом времени Т, причем амплитуда центрального импульса в два раза больше боковых. Одновременно на выходе другого детектора появляются два видеоимпульса равной амплитуды, разделенные интервалом времени 2Т. При смене передаваемой информации выходные состояния детекторов 46 и 47 меняются местами. Боковые импульсы компенсируются в вычитателе 45, и на выходе 24 демодулятора 6 выделяются импульсы той или иной полярности в однозначном соответствии с исходной информацией. The noise-like signals arriving at
Формирователь 2 несущих сигналов на поверхностных акустических волнах (см.фиг.5) работает следующим образом. Shaper 2 carrier signals on surface acoustic waves (see figure 5) works as follows.
В зависимости от логического состояния управляющих сигналов на входе 16 с одного из выходов коммутатора 54 на соответствующую группу преобразователей поступают дельтаобразные запускающие импульсы с входа 11 формирователя 2. Под их воздействием в приповерхностном слое пьезоэлектрика 52 образуются два коротких акустических цуга (см. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990, с.289-292), которые, попадая в модулирующую структуру преобразователя 53, генерируют на выходе 19 формирователя 2 составной несущий сигнал в заданном формате - ФМ, ЛЧМ, ДВ и др. Возбуждаемые под воздействием импульсов, поступающих с выходов коммутатора 54, отрезки акустических волн различаются переменной фазой заполнения одного из цугов в паре. Тем самым обеспечивается однозначность соответствия характеристик выходных сигналов формирователя 2 логическим уровням на его входе. Depending on the logical state of the control signals at
Корреляционно-фазовый демодулятор 6, выполненный на поверхностных акустических волнах (см.фиг.7), работает следующим образом. The correlation-phase demodulator 6, performed on surface acoustic waves (see Fig. 7), works as follows.
Поступающий на вход 21 демодулятора 6 сигнал сворачивается со своей копией, создаваемой под его воздействием пространственной структурой штыревых преобразователей, выполненной таким образом, что в результате суперпозиции поверхностных акустических волн, на каждом из выходных преобразователей 55 и 56 образуются по два корреляционных импульса, разделенных интервалом времени Т. (см. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. Схемы, технология, конструкции. - М.: Радио и связь, 1987, с.90-113; Ширман Я. Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработка радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, с.129-131). Благодаря определенной разнице пространственного смещения выходных преобразователей 55 и 56 по отношению к входному на одном из входов синхронного детектора 59 сигнал задерживается на время Т, причем перекрывающиеся по времени части этих сигналов сфазированы по разному в зависимости от значения передаваемой информации, в результате чего на выходе 24 демодулятора 6 образуются видеоимпульсы разной полярности. The signal arriving at the
При размещении выходных преобразователей 55 и 56 на расстоянии L друг от друга, кратном нечетному числу четвертей длины волны, вторичные сигналы, обусловленные переотражениями волн от штырей, приходят на входы синхронного детектора в квадратурном соотношении к основным, что существенно снижает их влияние на результат обработки входных сигналов демодулятора 6. When the
Корреляционно-фазовый демодулятор 6, выполненный по схеме, представленной на фиг.6 работает следующим образом. Correlation-phase demodulator 6, made according to the scheme presented in Fig.6 works as follows.
Поступающие на вход 21 демодулятора 6 шумоподобные сигналы сжимаются входным преобразователем 61, и на каждом из выходных преобразователей 62, 63, 64 и 65 образуются два разделенных интервалом времени Т корреляционных всплеска, относительная фаза заполнения одного из которых меняется в соответствии с передаваемой информацией. В результате попарного объединения отстоящих друг от друга на расстоянии L выходных преобразователей на одном из выходов детектора 66 или 67 образуются три видеоимпульса, разделенные интервалом времени Т6 причем амплитуда центрального импульса в два раза больше боковых, а на выходе другого детектора появляются два видеоимпульса равной амплитуды, разделенные интервалом времени 2Т. При смене передаваемой информации выходные состояния детекторов 66 и 67 меняются местами. Боковые импульсы компенсируются в вычитателе 68, и на выходе 24 демодулятора 6 выделяются импульсы той или иной полярности в однозначном соответствии с исходной информацией. The noise-like signals arriving at the
Формирователь 2 несущих сигналов на поверхностных акустических волнах, показанный на фиг. 9, работает следующим образом. Surface acoustic wave carrier signal generator 2 shown in FIG. 9, works as follows.
Дельтаобразные запускающие импульсы с входа 11 формирователя 2 поступают на второй входной преобразователь 70. Одновременно те же импульсы, но в полярности, зависящей от логического состояния управляющих сигналов на входе 16, поступают на первый преобразователь 69. Под их воздействием в приповерхностном слое пьезоэлектрика 71 образуются два коротких акустических цуга, разделенные интервалом времени Т, которые, попадая в модулирующую структуру преобразователя 72, генерируют на выходе 19 формирователя 2 составной несущий сигнал в заданном формате - ФМ, ЛЧМ, ДВ и др. В зависимости от полярности поступающих на входные преобразователи 69 и 70 импульсов отрезки акустических волн разнятся переменной фазой заполнения одного из цугов в паре. Тем самым обеспечивается однозначность соответствия выходных сигналов формирователя 2 логическим уровнем на его входе 16. The delta-shaped triggering pulses from the
Формирователь 2 несущих сигналов, выполненный по схеме, показанной на фиг. 10, работает следующим образом. Carrier signal generator 2 made according to the circuit shown in FIG. 10, operates as follows.
Дельтаобразные импульсы, поступающие на вход 11 формирователя 2 несущих сигналов, через переключатель 80 и сумматор 78 поступают на входной преобразователь 77 ПАВ-элемента. На этот же преобразователь 77 с выхода сумматора 78 поступают те же импульсы, но задержанные элементом 79 на заданное время Т. Под их воздействием в приповерхностном слое пьезоэлектрика 75 образуются два коротких акустических цуга, разделенные интервалом времени Т, которые попадая в модулирующую структуру преобразователя 76, генерируют на выходе 19 формирователя 2 составной несущий сигнал в заданном формате - ФМ, ЛЧМ, ДВ и др. В зависимости от состояния переключателя 80, определяемом значением бита данных на входе 16 формирователя несущих сигналов, полярность первых импульсов, поступающих на входной преобразователь 77, различна. В результате отрезки акустических волн в приповерхностном слое пьезоэлектрика характеризуются переменной фазой заполнения одного из цугов в паре. Тем самым обеспечивается однозначность соответствия выходных сигналов формирователя 2 логическим уровням на его входе 16. The delta-shaped pulses arriving at the
Проведенные экспериментальные исследования применительно к системам радиотелефонной и технологической (пожарная и охранная сигнализация) связи, а также для построения локальных вычислительных сетей (ARCNET, ИOЛА, ETHERNET) подтвердили перспективность заложенных в патентуемое устройство технических решений (см. фиг. 11-17). The conducted experimental studies in relation to radiotelephone and technological systems (fire and burglar alarms) communications, as well as for the construction of local area networks (ARCNET, IOLA, ETHERNET) confirmed the promise of technical solutions incorporated in the patented device (see Fig. 11-17).
При спектральной плотности используемых ШПС - 10-16 Дж/Гц, на скорости до 3 Мбит/с, в радиусе свыше 20 км ошибка на бит составила не хуже 10-6. В закрытых помещениях зданий железобетонных конструкций на расстояниях свыше 150 м, при тех же параметрах линии связи по пропускной способности и ошибкам, мощность сигнала на антенном выходе передатчика составляла 0,5-10 мВт.With the spectral density of the used SHPS - 10 -16 J / Hz, at a speed of up to 3 Mbit / s, in a radius of more than 20 km, the error per bit was no worse than 10 -6 . In closed buildings of reinforced concrete structures at distances of more than 150 m, with the same parameters of the communication line in terms of bandwidth and errors, the signal power at the antenna output of the transmitter was 0.5-10 mW.
Для изготовления ПАВ-элементов в промышленных условиях использовалась фотолитография с разрешением 2-3 мкм на подложках из ниобата лития и термостабильных ST-срезов кварца. Технологический разброс составил не более 5% (менее 0,5 дБ - по уровню сигнала) для полос, используемых ШПС до 200-250 МГц на средних частотах 400-600 МГц при базах сигналов до 100. Размеры ИС на ПАВ-элементах (без корпуса) 3,0 - 3,5 мм. For the manufacture of surfactant elements under industrial conditions, photolithography with a resolution of 2-3 μm was used on substrates of lithium niobate and thermostable ST slices of quartz. The technological spread was not more than 5% (less than 0.5 dB - according to the signal level) for the bands used by BSSs up to 200-250 MHz at medium frequencies 400-600 MHz with signal bases up to 100. Dimensions of ICs on SAW elements (without housing) ) 3.0 - 3.5 mm.
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112753/09A RU2116700C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Device for communication |
PCT/RU1998/000248 WO1999010988A2 (en) | 1997-08-06 | 1998-07-31 | Spread spectrum communication device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112753/09A RU2116700C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Device for communication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2116700C1 true RU2116700C1 (en) | 1998-07-27 |
RU97112753A RU97112753A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20195684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97112753/09A RU2116700C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Device for communication |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2116700C1 (en) |
WO (1) | WO1999010988A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200168U1 (en) * | 2020-03-03 | 2020-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "НПФ Мультиобработка" | HIGH-FREQUENCY COMMUNICATION DEVICE FOR ELECTRIC POWER LINES |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9400101D0 (en) * | 1994-01-05 | 1994-03-02 | Thomson Consumer Electronics | Consumer interface for a satellite television system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363130A (en) * | 1960-03-18 | 1982-12-07 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Binary digital communication system |
US4912722A (en) * | 1988-09-20 | 1990-03-27 | At&T Bell Laboratories | Self-synchronous spread spectrum transmitter/receiver |
US5341396A (en) * | 1993-03-02 | 1994-08-23 | The Boeing Company | Multi-rate spread system |
-
1997
- 1997-08-06 RU RU97112753/09A patent/RU2116700C1/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-07-31 WO PCT/RU1998/000248 patent/WO1999010988A2/en active Application Filing
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DE 2742696 В1, 22.0 3.79. * |
RU 94025658 А1, 2 0.05.96. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200168U1 (en) * | 2020-03-03 | 2020-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "НПФ Мультиобработка" | HIGH-FREQUENCY COMMUNICATION DEVICE FOR ELECTRIC POWER LINES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999010988A2 (en) | 1999-03-04 |
WO1999010988A3 (en) | 1999-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4293953A (en) | Bi-orthogonal PCM communications system employing multiplexed noise codes | |
US5048052A (en) | Spread spectrum communication device | |
US5157689A (en) | GOLD code generating device in a spread spectrum communication device | |
US3916313A (en) | PSK-FSK spread spectrum modulation/demodulation | |
US7151477B2 (en) | Signal detection | |
US5001723A (en) | Sinusoidal M-ary orthogonal keyed decoding | |
RU2116700C1 (en) | Device for communication | |
Bell et al. | Application of acoustic surface-wave technology to spread spectrum communications | |
US6020672A (en) | Surface acoustic wave converter with improved frequency characteristics, surface acoustic wave device using such converter, and communication system using such device | |
JPH077456A (en) | Component for direct-sequence wide-spectral-signal differential transmitter and corresponding transmitter-receiver | |
Vale | SAW quadraphase code generator | |
WO1999046878A1 (en) | Comb-like spectrum communication method of complementary series repetition modulation type | |
US4385377A (en) | Pulse position time division surface wave device transmitter | |
US5661358A (en) | Demodulation apparatus and communication system using the same | |
JP3025457B2 (en) | Spread spectrum multiplexing communication equipment | |
RU2801873C1 (en) | Method for forming noise-like signals | |
Van de Vaart et al. | Surface-acoustic-wave multiplexing techniques | |
Hjelmstad et al. | Fast synchronisation modem for spread-spectrum communication system using burst-format message signalling | |
SU1252963A1 (en) | Receiver of four-position phase-shift keyed signal | |
RU2118052C1 (en) | Method and device for information transmission in multiple beam channel | |
US6226319B1 (en) | Spread spectrum demodulation circuit, spread spectrum communication apparatus, delay-detection-type demodulation circuit, and delay-detection-type communication apparatus | |
RU2097925C1 (en) | Receiver of noise-like signals | |
US4184052A (en) | AM/FM time division surface wave device transmitter | |
JP3545885B2 (en) | Spread spectrum communication apparatus and spread spectrum communication system | |
JP3330510B2 (en) | Surface acoustic wave device and communication device using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20060920 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090807 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20061102 |