Цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов

 

ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯЗА ЗАДЕРЖКОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединённые управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСИ), отличающееся тем, что, с целью повышения точности синхронизации , в него введены два элемента И, элемент НЕ, три D -триггера , аналого-цифровой преобразователь .(АЦП) и цифровой фильтр, выход которого подключен к входу управляемого тактового генератора, а выход управляемого тактового генератора/ подключен к С -входам первого : второго В -триггеров и входу элемента НЕ, выход которого подключен к С-вхоДУ третьего D -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого подключен выход второго перемкожителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход . генератора ПСП подключен к D -входу первого D гтриггера, прямой выход которого подключен к D -входу третьего D -триггера, первому входу первого элемента И и D -входу второго D -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго D -триггера и инверсньА выход пер90 Ml вого D -триггера подключены соответственно к первому и второму входам СО ;Р О второго элемента И, выход которого, la также выход первого элемента И подключены к второму и третьему входам второго перемножитёля.

-СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11), А

3(Я) H 04 Ь 7 02

1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530823/18-09 (22) 28.12.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) В.Ф.. Коваленко, В.С. Ладыко, С.А. Груша, А.А. Алексеев, С.С. Глазов и М.А. Жодзишский (53) 621.394.662(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, У 402163, кл. Н 04 L 7/02, 197 1.

2. Журавлев В.И., Бонч-Бруевич А.М.

Об одной схеме синхронизации корреляционного приемника сигналов с псевдошумовой модуляцией. — Труды НИИР, f968, N - 1, с. 35-40, рис. 3 (прототин) (54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

СЛЕЖЕНИЯ ЗА ЗАДЕРЖКОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙ-

НОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители,, а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) > о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности син" хронизации, в него введены два элемента И, элемент НЕ, три П -триггера, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр„ выход Ко торого подключен к входу управляеl мого тактового генератора, а выхоу управляемого тактового генератора подключен к С -входам первого:. вто.рого 3 -триггеров и входу элемента

НЕ, выход которого подключен к С-входу третьего 3 -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу

1 которого подключен выход второго перемножителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход . Е, генератора ПСП подключен к 9 -входу первого j) â€, триггера, прямой выход которого подключен к Э -входу третьего D -триггера, первому входу первого элемента И и 9 -входу второго Я

Р -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго

D -триггера и инверсный выход первого Д -триггера подключены соответственно к первому и второму входам . второго элемента И, выход которого, а также выход первого элемента И под" ключены к второму и третьеяу входам второго перемножителя.

108339

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиотехнических системах, где необходима синхронизацияпсевдослучайных сигналов.

Известно устройство для синхронизации псевдослучайных последовательностей (ПСП) импульсов, содержащее временной дискриминатор, в цепь обратной связи которого вклю- 1О чены последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор, блок исключения тактовых импульсов и генератор опорной ПСП, а также формирователь сигнала поис- ка и последовательно соединенные пороговый блок, дифференцирующая цепь и триггер, выход которого подключен к управляющему входу блока исключения тактовых импульсов, а к щ второму входу триггера подключен выход управляемого генератора, к до-. полнительному входу которого через формирователь сигнала поиска подключен выход порогового блока, к входу 2S которого подключен выход фильтра нижних частот (1 j.

Данное устройство обладает низкой точностью синхронизации.

Наиболее близким к предлагаемому является цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, З5 а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), выход которого через третий перемножитель и непосредственно подключен соответственно к вторым входам первого и второго перемножнтелей, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные интеграторы и стробируемые усилители подключены к первому и второму входам фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу управляемого тактового генера- 50 тора, выход которого подключен к второму входу третьего перемножителя, и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь управляющих сигналов к управляющим вхо- 5 дам интеграторов и стробируемых усилителей, при этом выходы разрядов генератора ПСП через дешифратор под0

2 ключены к второму входу формирователя управляющих сигналов (27.

Известное устройство обладает низкой точностью синхронизации.

Цель изобретения — повышение точности синхронизации.

Для достижения поставленной цели в цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, а. также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), введены два элемента И, элемент НЕ, три 3 -триггера, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр, выход которого подключен к входу управляемого тактового генератора, а выход управляемого тактового генератора подключен к С-входам первого и второго D -триггеров и входу элемента НЕ, выход которого подключен к С-входу третьего В -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого подключен выход второго перемножителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход генератора ПСП подключен к

Д -входу первого 1) -триггера, прямой выход которого подключен к 3 -входу третьего P -т р и г г е р а, первому входу первого элемента И и Д -входу второго 3 -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго Д -триггера и инверсный вы- ход первого 1) -триггера подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, вьусод которого, а также выход первого элемента И подключен к второму и третьему входам второго перемножителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифроаналогового устройст" ва слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифроаналоговое устройство слежения за задержкой- псевдослучайной

1083390

10 последовательности импульсов со.держит первый перемножитель 1, фильтр 2, фазовый детектор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой . фильтр 5, управляемый тактовый генератор 6, генератор 7 ПСП, второй перемножитель 8, первый, второй и третий Р -триггеры 9-11, первый и второй элементы И 12 и 13, элементы НЕ 14.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с фазой "0" или

tI

И В Ч = колебания поступает на пер15 выи и второй перемножители t и 8.

Первый перемножитель 1 перемножает входной сигнал на двузначный опорный сигнал (+1), а второй перемножитель 8 — на трехзначный эпорный сигнал (+1,0) . Значениям (+1) . опорного сигнала первого перемножителя 1 соответствуют логические "1" и "0" на прямом выходе третьего D -тригге-. ра 11 и, соответственно, "0" и "1" на его инверсном выходе.

Все ф -триггеры срабатывают от среза импульсов, поступающих на их синхронизирующие входы. В результате на опорные входы первого перемножителя 1 поступает ПСП, а на опорные входы второго перемножителя 8 — импульсы с длительностью = Т

0 ц < симметрично расположенные относительно фронтов и срезов этой ПСП.. !

На выходе первого перемножителя Э5

1 выделяется высокочастотный сигнал, частота которого может меняться в пределах полосы пропускания фильтра

2. Полоса фильтра 2 выбирается из условия обеспечения высокого соот- 40 ношения сигнал/шум на его выходе.

Выходной сигнал фильтра 2 является опорным сигналом для фазового детектора 3, на второй вход которого поступает сигнал непосредственно. с выхода второго перемножителя 8. Сигнал ошибки с выхода фазового детек-! тора 3 поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, где происхо«. дит квантование смеси. сигнала с 50 шумом (в частном случае это может быть бинарный квантователь). С выхо, да АЦП 4 сигнал в цифровом виде поступает на цифровой фильтр (при бинарном квантовании последний может . быть выполнен на базе реверсивного счетчика) и далее поступает на вход управляемого тактового генератора 6..

Формирование дискриминационной

-характеристики без дрейфа нуля из-за неидентичности и нестабильности каналов схемы слежения sa задержкой поясняется эпюрами сигналов °

На фиг. 29 представлена фаза высокочастотного сигнала на входе .первого и второго.перемножителей 1 и 8.

Фаза высокочастотного сигнала на выходе фильтра 2 после первого перемножителя 1 постоянна при сдвиге = + „t2 опорной последовательности относительно входной, а амплитуда изменяется по закону автокорреляцион,,ной функции псевдослучайной последовательности.

Точность работы устройства слежения за задержкой характеризуется флуктуационной ошибкой из-за воздействия входного шума (дисперсной ошибки слежения 6; ), динамической

2 ошибкой из-за изменения отслеживаемого параметра .(задержки сигнала), аппаратурной ошибкой — ошибкой смещения из-за неидентичности и нестабильности коэффициента передачи и фазовых сдвигов в элементах схемы.

При фиксированном порядке астатиэма системы и линейном режиме работы флуктуационная и динамическая ошибка определяются эквивалентной полосой прозрачности системы df и эквиваЭ лентной флуктуационной характеристикой дискриминатора k = й, I К

Э * * где М„ - флуктуационная характеристика дискриминатора К вЂ” наклон его

А дискриминационной характеристики (коэффициент передачи дискриминатора). При этом увеличение Ь привоЭ дит к уменьшению динамической ошибки Г, а также длительности переходных процессов в системе tn, но к увеличению флуктуационной ошибки g2 а уменьшение йЮ вЂ” к противоположЭ ным эффектам. Поэтому д выбирают ис-, Э ходя из компромисса между Ф и

° fl

В отличие от этого величину

L эквивалентной флуктуационной характеристики N> дискриминатора в линейном режиме работы всегда целесообразно уменьшать, так как при этом можно уменьшить флуктуационную ошибг 2 ку =Й и Х без увеличения сд и;Ьп либо в определенной степени (путем изменения одновременно hl u д ) 2 уменьшить как ь, так и iA

Найдем величину Мэ в предлагаемой схеме и сравним ее с М Э в из1083390

30 вестных схемах. Входной сигнал (1 „(Ф) в первом перемножителе. 1 перемножается с опорным сигналои U„(t), который представляет собой задержанный с выхода генератора 2 ПСП псев- 5 дослучайный сигнал. Этот сигнал принимает значения +1 (фиг. 2 6 )..

Во втором перемножителе 8 Мак(М перемножается с сигналом 0,н,(t) принимакицим значения 1, О.Этот сигнал можно представить и виде последовательности двухполярных импульсов с единичной амплитудой, с длительностью ь, симметрично расположенных относительно. фронтов и срезов

0„(Ц, причем фронтам соответствуют положительные, а срезам - отрицательные импульсы (фиг, 2 В ) . После пер-. вого перемножителя 1 стоит (паласовой) фильтр 2, который выделяет первую гармонику сигнала после первого (полосового) фильтра 20с ()перемножается с помощью фазового детектора 3 с выходами сигналов второго перемножителя

UIA(t)=K„V, (tj "„(t|. где К вЂ” коэффициент передачи фазо1 ваго детектора.

Выходной сигнал фазового детекто- ра ЗЦ (М фильтруется с помощью фильтра нижних частот, входящего в состав фазового детектора 3.

Положим, что на вход дискриминатора поступает аддитивная смесь входного псевдошумового .радиосигнала с амплитудой /с и белого нормального шума с односторонней спектральной плотностью Ко . Умножение входного шума на Оо (М делает его нестаоп 40 ционарным: при умножении на + 1 шум остается белым со спектральной плотностью Йо, а при умножении на нуль (между импульсами) шум на выходе второго перемножителя 8 отсутствует.

Однако из-за усредняющего действия фильтра нижчих частот с этой нестационарностью можно не считаться и провести усреднение статических характеристик шума по времени. Усредненная спектральная платность шума на выкоде второго перемножителя равна N0 i /2t.р . Полоса прозрачности (полосового) фильтра 2 выбирается такой, чтобы обеспечить на его выходе высокое отношение сигнал/шум.

Благодаря этому на выходе фазового детектора 3 можно учитывать лишь компоненты биений сигнал — сигнал б и сигнал (с выхода полосового фильтра) - шуи (с выхода второго перемножителя}. В результате перемножения белого шума со спектральной плотностью И с 2VГ на гармонический сигО 0 и нал с амплитудой / ., на выходе ФД получим белый шум со спектральной плотностью N+- K„V и /4 Г

Коэффициент передачи фильтра нижних частот на нулевой частоте будем полагать единичным. Тогда найденная . величина N+ будет флуктуационной характеристикой дискриминатора. Найдем его дискриминационную характеристику. Считая коэффициент передачи (полосового) фильтра 2 на частоте заполнения входного псевдошумового радиосигнала единичным, получим выражение для амплитуды сигнала t/ „ (, (1-gi g /а при / г/<,„ ч, (L) =vc R(t

О при / / > и

I где Р(Т} — автокорреляционная функция псевдошумового видеосигнала.

Сигнал 0 „(1) можно выразить следующим образом:

U (t)=05(U„(t+0 f -U (t-05ГО))

С помощью этого выражения нетрудно найти зависимость первой гармоники в спектре колебания на выходе второго

1 перемножителя 8 Vz< от ошибки слежения . В результате перемножения в фазовом детекторе 3 первой гармоники сигнала U (Ю с гармоническим сигналом. выделенным (паласовым) фильтром 2, получим постоянное напряжение, зависящее от, которое и определяет дискриминационную характеристику.

Отметим, что высшие гармоники на выходе второго перемножителя 8 образуют на выходе фазового детектора гармонические составляющие, которые подавляются фильтром нижних частот, поэтому с ним можно не считаться.

Наклон дискриминационной характеристики при Г = О

° к - о,5 к„ч, (cos а 4 Ц i„ где k9 — паразитный фазовый сдвиг между гармоническими сигналами на входах фазового детектора 3. Теперь нетрудно найти эквивалентную флуктуационную характеристику (при Т= 0) и дисперсию ошибкц слежения

1083390

1 1

1 00

2Р (созе V)2

0 О р О и Р Р О О а О О-О

gÔ 00 О О

О О O

О О

О 0

9Ьр 2

Составитель Г. Лерантович

Редактор В. Петраш Техред Л.Мартяшова Корректор А. Зимокосов

Заказ 1789/53 Тираж 635

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 2 2

0 0 У н 2pс ь„(соВ dg)

Анализ полученньи выражений показывает, что паразитный фазовый сдвиг приводит к незначительному (при aY(cf) ухудшению помехоустойчивости, однако этот сдвиг не приводит к смещению дискриминационной характеристики, т.е. к аппаратурной ошибке. Изменение коэффициентов усиления элементов. устройства слежения за задержкой приводит к изменениюЯ, но не к ошибке смещения.

Таким образом, предлагаемое.цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов обеспечивает ловы шение точности синхронизации.