SU1157676A1 - Устройство дл формировани последовательности импульсов - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее выпр митель, элемент задержки , последовательно соединенные формирователь и элемент И, отличающеес  тем, что, с целью повьщгенн  точности формировани  импульсов стробировани  колебани  суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов, в него введены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитани , рециркул тор, дополнительный элемент задержки и сумматор, второй вход которого подключен к выходу рециркул тора , а выход - к входу формировател , выход которого  вл етс  первым выходом устройства, причем выход выпр мител  соединен с первыми входами блока вычитани  и элемента задержки, выход которого подключен к второму входу блока вычитани , а второй вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента эадержки и рециркул тора и с первьм выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации,  вл ющимс  BTopbiM выходом устройства. 2.Устройство ПОП.1, отличающеес  тем, что рециркул тор содержит последовательно соединенные сумматор, выпр митель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитани  и второй усилитель, выход которого  вл етс  выходом -рециркул тора и соединен с первьм входом сумматора, второй вход которого  вл етс  первым входом рециркул то- (Л ра, при этом второй вход блока вычитани  подключен к второму выходу элемента задержки, второй вход которого  вл етс  вторым входом рециркул тора . 3.Устройство по ПП.1 и 2, отличающеес  тем, что блок ел синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор, управ sl л емьй генератор тактовых импульсов, Од делитель, триггер и одновибратор, вход которого подклю 1ен к входу дисО ) криминатора, при этом второй вход триггера  вл етс  входом блока синхронизации , а выходы управл емого генератора тактовых импульсов и .одновибратора  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блоха сннхронизации .

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в приемной аппаратуре цифровой информации, а именно в системах син хронизации и стробированн  свернутого в согласованном фильтре многолучевого сигнала с последующей обра боткой в цифровой вычислительной ма шине. Известен временной селектор импульсов , осуществл ющий выделение первого импульса из пакета импульсов со случайными параметрами, содер жащий элемент задержки, два формировател  импульсов, линейный пропус катель, пиковый детектор и два элемента ЗАПРЕТ .1 . Данное устройство обладает высокой веро тностью пропуска сигнала при вли нии различного рода стабилизируюпщх факторов (снижение ампли туды первого импyJA ca в услови х многократного отражени  радиоволн) и не обеспечивает высокой точности формировани  селекторного строба, Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство вьщелени  тактовой часто ты, содержащее последовательно .сое диненные вьтр митель, вьтолненный, например, по схеме моста, элемент И колебательную систему, представл ющую собой, например, контур LC, эле мент задержки, формирователь, выход которого подключен к второму входу элемента И И. Это устройство вьшолн ет накопление колебаний тактовой частоты входных радиоимпульсов, если расхождение частоты собственных колебаний колебательной системы устройства и часто ты следовани  принимаемых радиоимпульсов не превышают допустимого значени . Однако в каналах с перемен ными парамет|)ами, характеризующихс  многолучевым (многопутевым) распространением радиоволн и доплеровским смещением частоты спектральных составл ющих сигнала, в св зи с наличием больших смещений фазы выдел емой так товой частоты собственных колебаний колебательной системы и флюктуацией частоты следовани  пpинимae a x сигна лов, устройство не обеспечивает высокой точности формировани  селекторного строба. Кроме того, устройство не обеспечивает вьщеление точек временного положени  экстремумов огиба ющей колебани  сумме свернутых в согласованном фильтре псевдослучейных сигналов, пришедших в точку приема различными пут ми. Так как отклонение момента стробировани  накопленного колебани  информационного сигнала от оптимального момента стробировани   вл етс  одним из сзлцественных факторов вли ющих на эффективность обработки сигнала, задача обеспечени  высокой точности формировани  селекторного строба, с точки зрени  получени  наилучших характеристик аппаратуры дп  обработки сигнала,  вл етс  одной из главных. Цель изобретени  - повьшение точности формировани  импульсов стрсбировани  колебани  суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  формировани  последовательности импульсов, содержащее вьшр митель, элемент задержки , последовательно соединенные формирователь и элемент И, введены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитани , рециркул тор , дополнительньй элемент задержки и сумматор, второй вход которого подключен к выходу рециркул тора , а выход - к входу формировател , выход которого  вл етс  первым выходом устройства, причем выход вьтр мител  соединен с первыми входами блока вычитани  и элемента задержки, выход которого подключен к второму входу блока вычитани , а второй вход соединен с вторыьш входами дополнительного элемента задержки и рециркул тора и с первым выходом блока синхронизации , вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации,  вл к цимс  вторым выходом устройства. Рециркул тор содержит последовательно соединенные сумматор, вьшр митель , элемент задержки, первый усиитель , блок вычитани  и второй усиитель , выход которого  вл етс  выодом рециркул тора и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого  вл етс  первым входом реиркул тора , при этом второй вход лока вычитани  подключен к второму ыходу элемента задержки, второй 31 вход которого  вл етс  вторьт входом рециркул тора. Блок синхронизации содержит после довательно соединенные дискриминатор управл емый генератор тактовых импульсов , делитель, триггер и одновибратор , вход которого подключен к входу дискриминатора, при этом второй вход триггера  вл етс  входом блока синхронизации, а выходы управл емого генератора тактовых импульсов и одновибратора  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока синхронизации. На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл  формировани  по следовательности импульсов; на фиг.2 принципиальна  схема дискриминатора; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг.4 временные диаграмммы, по сн кнцие работу дискриминатора; на фиг. 5 - характеристика дискриминатора в рабочей области. Устройство дл  формировани  после довательности импульсов содержит выпр митель 1, элемент 2 задержки, последовательно соединенные формирователь 3 и элемент И 4, а также блок 5 синхронизации, последовательно соеди ненные блок 6 вычитани , рециркул тор 7, дополнительный элемент 8 задержки и сумматор 9, второй вход которого подключен к выходу рециркул тора 7, а выход - к входу формировател  3, выход-которого  вл етс  первым выходом устройства, причем выход вьшр мител  1 соединен с первыми вхо дами блока 6 вычитани  и элемента 2 задержки, выход которого подключен к второму входу блока 6 вычитаний, а второй вход соединен с вторыми вхо дами дополнительного элемента 8 задержки и рециркул тора 7 и с первым выходом блока 5 синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И 4, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 5 синхронизации  вл ющимс  вторым выходом устройства Рециркул тор содержит последовательно соединенные сумматор 10, выпр митель 11, элемент 12 задержки, первый усилитель 13, блок 14 вычитани  и второй усилитель 15, выход которого  вл етс  выходом рециркул тора 7 и соединен с первым входом сумматора 10, второй вход которого  вл  етс  первым входом рециркул тора 7, 764 при этом второй вход блока 14 вычитани  подключен к второму выходу элемента 12 задержки, второй вход которого  вл етс  вторым входом рециркул тора 7. Блок синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор 16, управл емый генератор 17 тактовых импульсов, делитель 18, триггер 19 и одновибратор 20, вход которого подключен к входу дискриминатора 16, при этом второй вход триггера 19  вл етс  входом блока 5 синхронизации, а выходы управл емого генератора 17 тактовых импульсов и одновибратора 20  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока 5 синхронизации. Устройство дл  формировани  последовательности импульсов работает следующим образом. Информационный поток многолучевых псевдослучайных сигналов, например относительной фазовой телеграфии, проход щей через согласованный фильтр, поступает на вход вьшр мител  1. Дл  упрощени  понимани  процессов , происход щих в устройстве, форма колебани , подаваемого на вход выпр мител  1 (фиг. За) упрощена. Така  форма колебани  соответствует отклику последовательности псевдослучайных сигналов на .выходе согла- сованного фильтра, приход щих на вход согласованного фильтра по одному пути (лучу) распространени  радиоволн (коэффициент распространени  радиоволн от отражающей поверхности мал) . Рассто ние между откликами псевдослучайных сигналов, принадлежащих двух соседним информационным посылкам (фиг. За), соответствует периоду следовани  информационных посылок T|j Выходной сигнал с выпр мител  1 поступает на первый вход блока 6 вычитани  (фиг. 35) и через элемент 2 задержки, врем  задержки которого равно полупериоду несущей частоты сигнала, на второй вход блока 6 вычитани  (фиг. Зв). В результате вычитани  колебани , поступающего на второй вход, из колебани , поступающего на первый вход блока 6 вычитани , формируетс  сигнал с бипол рной формой огибающей (фиг. Зг), которьй поступает на вход

сумматора 10, выходное колебание которого (фиг. Зг) в цепи однополупериодного вьтр мител  11 (фиг. Зж) и элемента 12 задержки (фиг. 3) подвергаетс  одностороннему ограничению на нулевом уровне и задержке. При этом элемент 12 задержки реализует запаздывание сигнала, пол рность которого положительна , на первом выходе на врем , равное сумме периода следовани  радиоимпульсов входного информационного потока и полупериода колебани  несущей частоты этих радиоимпульсовt а на втором выходе - на врем  равное периоду следовани  радиоимпульсов входного информационного потока.С первого вькода элемента 12 задержки колебание через усилитель 13, коэффициент усилени  которого К-,, поступает на вход блока 14 вычитани  где вычитаетс  из колебани , поступающего на его второй вход с второго выхода элемента 12 задержки. С выхода блока

14вычитани  сигнал через усилитель

15поступает на другой вход сумматора 10, где суммируетс  с колебанием , поступающим на его первый вход Усилитель 15 предназначен дл  частичной компенсации ослаблени  сигнала

в цепи рециркул тора, св зывающей выход сумматора 10 с его вторым входом. В процессе нелинейного преобразовани  сигнала в цепи, св зывающей вход устройства с первым входом сумматора 10, а также в цепи рециркул тора 7, на выходе усилител  15 формируетс  затухающее колебание последовательности бипол рных импульсов (фцг. Зд). Это колебание через элемент 8 задержки (фиг. Зи), врем  задержки которого составл ет полупериод несущей частоты входного сигнала, поступает на первый и непосредственно на второй входы сумматора . 9. .

Напр жение, формируемое на выходе сумматора 9 (фиг. Зк), представл ющее собой сумму воздействующих на его входы напр жений, через формирователь 3, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта, поступает на первый вход элемента И 4 (фиг. 3л.) . При этом на выходе формировател  3 вьодел ютс  импульсы пр моугольной формы, длительность которых не превьшает половины периода несущей частоты входного сигнала.

а положение фронтов отображает границы временных интервалов,заключающих в себе оптимальные моменты прин ти  решени  о значении информативного параметра сигнала в услови х выделени  информации из задержанного на врем 

At 1/2f,

10

где f - несуща  частота сигнала колебани , воздействукицегр на вход устройства дл  формировани  последовательности импульсов.

Получаемые на выходе формировател  3 импульсы могут быть использованы в стробирующем устройстве приемника дл  стробировани  задержанного на врем  At колебани , поступающего с входа данного устройства на

пороговое устройство и далее на устройство формировани  вторичных импульсов определенной длительности, амплитуды и пол рности, отображающих прин тие той или иной гипотезы.

Чтобы устранить стробирование сигнала в точках с низким отношением сигнал/шум, ведущее при последующей обработке сигнала к снижению веро тности правильного прин ти  гипотезы о его значении, порог срабатывани  формировател  3 должен соответствовать определенному уровню , завис щему от уровн  входного сигнала.

На второй вход элемента И 4 (фиг. 3м) поступают импульсы, вырабатываемые одновибратором 20. До момента поступлени  на первьй вход элемента И 4 первого импульса, одновибратор 20 наход сь в состо нии ожидани  запускающего импульса, поступающего с выхода триггера 19, наход щегос  в единичном состо нии, формирует сигнал, воздействие которого на элемент И 4 приводит к по влению на его выходе импульса, поступающего на его первый вход. Выходной импульс элемента И 4 (фиг. Зн) осуществл ет переброс триггера 19 из единичного состо ни  в нулевое, которое сопровождаетс  запуском одновибратора 20.

Запуск одновибратора 20 вызьгаает генерацию на его выходе импульсов, длительность которых не должна превьшать интервал, равный длительности

7 . 1 информационной посылки уменьшенной на полпериода несущей частоты сигнала . В моменты пребьгаани  одновибратора 20 в режиме генерации импульса элемент И 4 исключает подачу управл ющего воздействи  на второй вход триггера 19 со стороны формировател  3.

Импульсы, формируемые на выходе управл емого генератора 17 тактовых импульсов (фиг. Зр), наход щегос  в состо нии свободных колебаний, имеют частоту следовани , превышающую в два или более раз несущую частоту сигнала. Эти импульсы подаютс  на вторые входы элементов задержки 2, 8 и 12 и на вход делител  18.При этом йа выходе делител  18 (фиг. Зп формируютс  импульсы, частота следовани  которых отличаетс  от частоты следовани  информационных посылок на величину рассогласовани , не превьщ1ающую некоторого допустимого значени , существенным образом завис щего от значени  параметров звеньев рециркул ционной цепи 7.

С выхода делител  18 импульсы поступают на первый вход триггера 19, возвраща  его в исходное единичное состо ние. Поочередное воздейст вне импульсов на первьй и второй входы триггера 19 формирует на его выходе (фиг. Зр) пр моугольные импульсы , отношение длительности к периоду которых отображает фазовьй сдвиг между импульсными последовательност ми , воздействующими на входы триггера 19.

С выхода триггера 19 колебание поступает на вход дискриминатора 16 на выходе которого выдел етс  управл ющее напр жение (фиг. 3с), поступающее на вход управл емого генератора 17 тактовых импульсов.

Под воздействием управл ющего напр жени  управл емый генератор 17 тактовых импульсов измен ет частоту следовани  импульсов формируемых на его выходе, последующее воздействие которых на вход делител  18 и управл емые вторые входы элементов 2, 8 и 12 задержки вызывает автоподстройку частоты импульсов, воздействующих на первый вход триггера 19, в процессе которой частота их приближаетс  к частоте импульсов, воздействующих на второй вход триггера 19 и изменение времени задержки эле6 .8

ментов 2, 8 и 12 задержки, обеспечивающее согласование времени задержки элементов 2, 8 и 12 задержки с параметрами воздействующего на вход устройства колебани  сигнала, относ щегос  к вьщел емому устройством лучу многолучевого сигнала.

Как показано на фиг. Зо,п,р,к в режиме слежени  за несущей частотой сигнала снижение напр жени  на выходе дискриминатора 16 вызьгаает снижение частоты следовани  импульсов на выходе управл емого генератора 17 тактовых импульсов, сопровождающеес  уменьшением частоты следовани  импульсов на выходе делител  18.

Уменьшение частоты следовани  импульсов на выходе делител  18 влечет за собой задержку перехода триггера 19 из нулевого состо ни  в единичное , при котором форма пр моугольных импульсов, порождаемых на выходе триггера 19, приближаетс  к форме пр моугольных импульсов типа ме:андр .

Отмеченное изменение формы пр моугольных импульсов на выходе триггера 19 ведет к росту напр жени  на выходе дискриминатора 16 (напр жение на выходе дискриминатора приближаетс  к н улевому значению), которое сопровождаетс  ростом частоты следовани  тактовых импульсов на выходе управл емого генератора 17 тактовых импульсов. По окончании переходного процесса на выходе дискриминатора устанавливаетс  уровень напр жени , при котором частота следовани  импульсов на выходе делител  18 достигает значени  частоты следовани  информационных посыпок.

В услови х реализации в приемном устройстве упрощенной процедуры прин ти  гипотезы о значении сигнала, заключающейс  в пренебрежении энергией отраженных лучей, импульс, формируемый на выходе одновибратора 20 (одновибратор 20 находитс  в состо нии ожидани  запускающего импульса) может использоватьс  в стробирующем устройстве приемника дп  стробировани  колебани , поступающего с входа редлагаемого устройства на пороговое устройство и далее на устройство

ормировани  вторичных импульсов J

определенной длительности, амплитуы и пол рности. При этом длительность генерируемого одновибратором 91 20 импульса должна корректироватьс  таким образом, чтобы оптимальные моменты прин ти  гипотезы совпадали с временным положением заднего фрон- та генерируемого на вькоде одновибратора 20 импульса. Элементы 2, 8 и 12 задержки представл ют собой устройства, содержащие аналогово-цифровой преобразователь , Z регистров сдвига, каждый из которых содержит п двоичных запоминающих элементов и цифроаналоговьй преобразователь, содержащий Z входов и выход. При этом j-выход (J 1,2,3...,Z) аналого-цифрового преобразовател  соединен с входом j-ro регистра сдвига, выход которого соединен с j-ым входом цифроаналогового преобразовател . Один из входов аналогово-цифрового преобразовател   вл етс  входом элемента задержки, а второй объединен с управл клцими входами всех регистров сдвига и  вл етс  управл ющим входом элемента задержки. Выходом элемента задержки  вл етс  выход цифроаналогового преобразовател . Под воздействием тактовых импульсов на вторые (управл клцие) входы элементов 2, 8 и 12 задержки, осуществл етс  пересыпка содержимого j-ой  чейки пам ти в i+1  чейку пам ти (i 1,2,3,...,п) и запись в пе вую  чейку пам ти кодовой комбинации двоичньк сигналов, формируемьк на вы ходах аналогово-цифрового преобразовател . Содержимое п  чейки пам ти подаетс  на вход цифроаналогового преобр зовател  (двоичные сигналы, формируе мые на выходах Z регистров сдвига воздействуют на Z входов цифроанапогового преобразовател ) на выход которого поступает информаци , преобразованна  из цифровой формы в ана логовую. Снижение погрешности элемента задержки , обусловленной неучитываемой задержкой сигнала в инерционных звень х цифроаналогового преобразовател , достигаетс  повышением частоты следовани  управл ющих импульсов и, соответственно, увеличением числа  чеек пам ти запоминающего устройства , вьшолн емого на Z регистрах сдви га. Дискриминатор 16 представл ет собой , например, устройство, содержа6 щее конденсатор 21, диоды 28 и 29 и резистор 25, первые выводы которых соединены вместе, резисторы 26 и 27 и конденсатор 24, первые выводы которых соединены вместе, конденсатор 22, первьш вывод которого соединен с вторыми выводами диода 28 и резистора 26, конденсатор 23, первый вывод которого соединен с вторыми выводами диода 29 и резистора 27. Входное напр жение прикладываетс  к второму выводу ко.йденсатора 21 и вторым выводам соединенных вместе резистора 25 и конденсаторов 22, 23 и 24. Выходное напр жение снимаетс  с первого и второго выводов конденсатора 24. Выходное напр жение дискриминатора 16 представл ет собой сумму напр жений , пропорциональных пиковым уровн м напр жений положительной и отрицательной пол рностей последоват тельности бипол рных пр моугольных импульсов, формируемых из входного напр жени  последовательности однопол рных пр моугольных импульсов. Напр жение бипол рных пр моугольных импульсов (фиг. 45) формируетс  из входного напр жени  однопол рных пр моугольных импульсов (фиг. 4cj) с помощью цепи, содержащей разделительный конденсатор 21-й резистор 25. Напр жени , пропорциональные пиковым уровн м напр жений положительной и отрицательной пол рностей последовательности бипол рных пр моугольных импульсов (фиг. 4е и 4г)вьщел к)тс  соответственно на обкладках конденсаторов 22 и 23,емкости которых должны быть динаковыми. Выходное напр жение дискриминатоа 16 вьщел етс  на активном сопроивлении нагрузки (входна  цепь упавл емого генератора тактовых имульсов 17) (фиг. 4д). Сопротивлени  резисторов 26 и 27 уммирующей цепи дискриминатора 16 олжны иметь одинаковые значени . Таким образом при априорно известых параметрах принимаемого сигнала, аких как среднее значение несущей астоты сигнала, среднее значение астоты следовани  информационных осьток, диапазон изменени  несущей астоты сигнала, вызываемого дестаилизируюищми факторами к которым тнос тс : нестабильность кварцевого енератора колебани  модулируемой II 11 частоты, используемого в передатчике, изменени  частоты сигнала, св занные с эффектом Доплера и т.д., диапазон изменени  амплитуды сигнала, поступающего на вход устройства. Технический эффект от использовани  предлагаемого устройства в аппаратуре передачи дискретной информации с использованием согласованных фильтров по сравнению с известными устройствами про вл етс  в высокой точности формировани  импульсов стробировани  колебани  суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов, пришедших в точку приема различными пут ми и с доплеровским смещением частоты спектраль57 5 10 15 7612 ных составл ющих. При этом такие свойства устройства, как обеспече1ше высокой точности формировани  импульсов стробировани , эффективное слежение за несущей частотой сигнала и вьщеление доминирующего луча многолучевого сигнала делают его перспективным при решении некоторых проблем в системах передачи информации и в, первую очередь, дл  обеспечени  отношени  сигнал/шум на выходе решающего устройства в услови х обраеЗотки сигналов многолучевого распространени  в каналах подвижной св зи как раздел емых по времени прихода после свертки в согласованном фильтре, так и на нераздел емых.

фиг. 2

111(111НП1111Н1ПШ1ШШШШИ11111Ш111Ш11Ш111ШШ11Ш11ШН11Н1И

0.5Гц

фие.З

в

г

t

Фиг. 5

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее выпрямитель, элемент задержки, последовательно соединенные формирователь и элемент И, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов, в него введены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитания, рециркулятор, дополнительный элемент задержки и сумматор, второй вход которого подключен к выходу рециркулятора, а выход - к входу формирователя, выход которого является первым выходом устройства, причем выход выпрямителя соединен с первыми входами блока вычитания и'элемента задержки, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, а второй вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента задержки и рециркулятора и с первьм выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, являющимся вторым выходом устройства.

2. Устройство поп.1, отличающееся тем, что рециркулятор содержит последовательно соеди ненные сумматор, выпрямитель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитания и второй усилитель, выход которого является выходом рециркулятора и соединен с первьм входом сумматора, второй вход которого является первым входом рециркулятора, при этом второй вход блока вычитания подключен к второму выходу элемента задержки, второй вход которого является вторым входом рециркулятора .

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит последователь но соединенные дискриминатор, управляемый генератор тактовых импульсов, делитель, триггер и одновибратор, вход которого подключен к входу дискриминатора, при этом второй вход триггера является входом блока синхронизации, а выходы управляемого генератора тактовых импульсов и одновибратора являются соответственно первым и вторым выходами блока синхронизации.