Устройство для формирования последовательности импульсов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее выпрямитель, элемент задержки , последовательно соединенные формирователь и элемент И, отличающееся тем, что, с целью повьщгення 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 эадержки 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 BTopbiM выходом устройства. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что рециркулятор содержит последовательно соединенные 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 рециркулято- (Л ра, 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 ел синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор, управ sl ляемьй генератор тактовых импульсов, Од делитель, триггер и одновибратор, вход которого подклю 1ен к входу дисО ) криминатора, при этом второй вход триггера является входом блока синхронизации , а выходы управляемого генератора тактовых импульсов и .одновибратора являются соответственно первым и вторым выходами блоха сннхронизации .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5!) Н 03 К 5 156

Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (%( ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,," .

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г,р.;,",,;:,;. .-, (21) 3543058/24-21 (22) 18.01.83 (46) 23.05.85. Бюл. Р 19 (72) В.Л.Чернышев (53) 621.373 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 617825, кл. Н 03 К 5/19, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР

У 413610, кл. H 03 K 5/156, 1974..(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ЛЯ ФОРИИРО-.

ВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее выпрямитель, элемент задержки, последовательно соединенные . формирователь и элемент И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутьм 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 фориирователя, 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 saдержки и рециркулятора и с первым

„„Я0„„1157676 A 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 по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор, выпрямитель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитания и второй усилитель, выход которого является выходом .рециркулятора и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является первым входом рециркулятора, при этом второй вход блока вычитания подключен к второму выкоду элемента задержки, второй вход которого является вторым входом рециркулятора.

3. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч.а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит последовательно 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 иипульсов и одно" вибратора являются соответственно первым и вторьаю выходаии блока синхронизации.

1157

Изобретение относится к импульс» ной технике и может быть использовано в приемной аппаратуре цифровой информации, а именно в системах синхронизации и стробирования свернутого в согласованном фильтре много" лучевого сигнала с последующей обработкой в цифровой вычислительной машине °

Известен временной селектор им- IO пульсов, осуществляющий вьщеление первого импульса из пакета импульсов со случайными параметрами, содер. жащий элемент задержки, два формирователя импульсов, линейный пропус- 15 катель, пиковый детектор и два элемента ЗАПРЕТ Я .

Данное устройство обладает высокой вероятностью пропуска сигнала при влиянии различного рода стаби- щ

Лизирующих факторов (снижение амплитуды первого импульса в условиях многократного отражения радиоволн) и не обеспечивает высокой точности формирования селекторного строба.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство вьщеления тактовой частоты содержащее последовательно,соедийенные выпрямитель, выполненный, например, по схеме моста, элемент И, колебательную систему, представляющую собой, например, контур ЬС, элемент задержки, формирователь, выход которого подключен к второму входу элемента И 2 .

35 б76 2 ющей колебания сумме свернутых в согласованном фильтре псевдослучейных сигналов, пришедших в точку приема различными путями. Так как отклонение момента стробирования накопленного колебания информационного сигна. ла от оптимального момента стробирования является одним из существенных факторов влияющих на эффективность обработки сигнала, задача обеспечения высокой точности формирования селекторного строба, с точки зрения получения наилучших характеристик аппаратуры для обработки сигнала, является одной из главных.

Цель изобретения — повышение точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов.

Это устройство выполняет накопление колебаний тактовой частоты входных радиоимпульсов, если расхождение частоты собственных колебаний коле- 40 бательной системы устройства и частоты следования принимаемых радиоимпульсов не превышают допустимого значения. Однако в каналах с переменными параметрами, характеризующихся 45 многолучевым (многопутевым) распространением радиоволн и доплеровским смещением частоты спектральных cocv тавляющих сигнала, в связи с наличием больших смещений фазы выделяемой так-50 товой частоты собственных колебаний колебательной системы и флюктуацией частоты следования принимаемых сигналов, устройство не обеспечивает высокой точности формирования селектор-55 ного строба. Кроме того, устройство не обеспечивает вьщеление точек временного положения экстремумов огиба

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования последовательности импульсов, содержащее выпрямитель, элемент задержки, последовательно соединенные формирователь и элемент И, введены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитания, рециркулятор, дополнительный элемент задержки и сумматор, второй вход которого подключен к выхоцу 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 первым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, являющимся вторым выходом устройства.

Рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор, выпрямитель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитания и второй усилитель, выход которого является выходом рециркулятора и соединен с первым 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.

Блок синхронизации содержит после- довательно 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 управ- 1р ляемого генератсра тактовых импульсов и одновибратора являются соответственно первым и вторым выходами блока синхронизации.

На фиг. 1 представлена структурная 1 схема устройства для формирования последовательности импульсов; на фиг.2принципиальная схема дискриминатора; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.4- 20 временные диаграмммы, поясняющие работу дискриминатора; на фиг. 5 — характеристика дискриминатора в рабочей области.

Устройство для формирования последовательности импульсов содержит выпрямитель 1, элемент 2 задержки, последовательно соединенные формирователь 3 и элемент И 4, а также блок 5 синхронизации, последовательно соединенные блок 6 вычитания, рециркулятор 7, дополнительный элемент 8 задержки и сумматор 9, второй вход которого подключен к выходу рециркулятора 7, а выход — к входу формирова- 35 теля 3, выход которого является первым вькодом устройства, причем выход выпрямителя 1 соединен с первыми входами блока 6 вычитания и элемента 2 задержки, выход которого подключен к второму входу блока 6 вычитаний, а второй вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента 8 задержки и рециркулятора 7 и с первым выходом блока 5 синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента

И 4, второй вход которого соединен с. вторым вькодом блока 5 синхронизации, являющимся вторым выходом устройства.

Рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор 10, выпрямитель 11, элемент 12 задержки, первый усилитель 13, блок 14 вычитания и второй усилитель 15, выход которого является выходом рециркулято- зэ ра 7 и соединен с первым входом сумматора 10, второй вход которого является первым входом рециркулятора 7, 676 4 при этом второй вход блока 14 вычитания подключен к второму выходу элемента 12 задержки, второй вход которого является вторым входом рециркулятора 7.

Блок синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор 16, управляемый генератор 17 тактовых импульсов, делитель 18, триггер 19 и одновибратор 20, вход которого подключен к входу дискриминатора 16, при этом второй вход триггера 19 является входом блока 5 синхронизации, а вькоды управляемого генератора 17 тактовых импульсов и одновибратора 20 являются соответственно первым и вторым выходами блока

5 синхронизации.

Устройство для формирования последовательности импульсов работает следующим образом.

Информационный поток многолучевых псевдослучайньм сигналов, например относительной фазовой телеграфии, проходящей через согласованный фильтр, поступает на вход выпрямителя 1.

Для упрощения понимания процессов, происходящих в устройстве, форма колебания, подаваемого на вход выпрямителя 1 (фиг. Зе) упрощена.

Такая форма колебания соответствует отклику последовательности псевдослучайных сигналов на . вьмоде согласованного фильтра, приходящих на вход согласованного фильтра по одному пути (лучу) распространения радиоволн (коэффициент распространения радиоволн от отражающей поверхности мал) .

Расстояние между откликами псевдослучайных сигналов, принадлежащих двух соседним информационным посылкам (фиг. 3a) соответствует периоду следования информационных посылок Т .

Выходной сигнал с выпрямителя 1 поступает на первый вход блока 6 вычитания (фиг. Зо) и через элемент

2 задержки, время задержки которого равно полупериоду несущей частоты сигнала, на второй вход блока 6 вычитания (фиг. Зв).

В результате вычитания колебания, поступающего на второй вход, из колебания, поступающего на первый вход

1 блока 6 вычитания, формируется сигнал с биполярной формой огибающей (фиг. Зг), который постуттает на вход

1157676 сумматора 10, выходное колебание которого (фиг. Зп) в цепи однополупериодного выпрямителя 11 (фиг. Зж) и элемента 12 задержки (фиг. Зп) подвергается одностороннему ограниче- 5 нию на нулевом уровне и задержке.

При этом элемент 12 задержки реализует запаздывание сигнала, полярность которого положительная, на первом выходе на время, равное сум- 16 ме периода следования радиоимпульсов входного информационного потока и полупериода колебания несущей частоты этих радиоимпульсов, а на втором выходе — на время равное перио- 15 ду следования радиоимпульсов входного информационного потока.С первого выхода элемента 12 задержки колебание через усилитель 13, коэффициент усиления которого К„, поступает на © вход блока 14 вычитания, где вычитается из колебания, поступающего на его второй вход с второго выхода элемента 12 задержки. С выхода блока

14 вычитания сигнал через усилитель

15 поступает на другой вход сумматора 10, где суммируется с колебанием, поступающим на его первый вход.

Усилитель 15 предназначен для частичной компенсации ослабления сигнала 30 в цепи рециркулятора, связывающей выход сумматора 10 с его вторым входом. В процессе нелинейного преобразования сигнала в цепи, связывающей вход устройства с первым входом сумматора 10, а также в цепи рециркулятора 7, на выходе усилителя

15 формируется затухающее колебание последовательности биполярных импульсов (Фиг. Зд). Это колебание 1в через элемент 8 задержки (фиг. Зи), время задержки которого составляет полупериод несущей частоты входного сигнала, поступает на первый и непосредственно на второй входы суммато- 5 ра.9..

Напряжение, формируемое на выходе сумматора 9 (фиг. Зк), представляющее собой сумму воздействующих на

его входы напряжений, через формиро- 5© ватель 3, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта, поступает на первый вход элемента

И 4 (фиг. Зь) . При этом на выходе формирователя 3 выделяются импульсы прямоугольной формы, длительность которых не превьппает половины периода несущей частоты входного сигнала, а положение фронтов отображает границы временных интервалов, заключающих в себе оптимальные моменты принятия решения о значении информативного параметра сигнала в условиях выделения информации нз задержанного на время

ht = 1/2f, где f — несущая частота сигнала колебания, воздействующего на вход устройства для формирования последовательности импульсов.

Получаемые на выходе формирователя 3 импульсы могут быть использованы в стробирующем устройстве приемника для стробирования задержанного на время Ь t колебания, поступающего с входа данного устройства на пороговое устройство и далее на устройство формирования вторичных импульсов определенной длительности, амплитуды и полярности, отображающих принятие той или иной гипотезы.

Чтобы устранить стробирование сигнала в точках с низким отношением сигнал!шум, ведущее при последующей обработке сигнала к снижению вероятности правильного принятия гипотезы о его значении, порог срабатывания Формирователя 3 должен соответствовать определенному уровню, зависящему от уровня входного сигнала.

На второй вход элемента И 4 (фиг. Зм) поступают импульсы, вырабатываемые одновибратором 20. До момента поступления на первый вход элемента И 4 первого импульса, одновибратор 20 находясь в состоянии ожидания запускающего импульса, поступающего с выхода триггера 19 находящегося в единичном состоянии, Формирует сигнал, воздействие которого на элемент И 4 приводит к по- явлению на его выходе импульса, поступающего на его первый вход.

Выходной импульс элемента И 4 (фиг. Зп) осуществляет переброс триггера 19 из единичного состояния в нулевое, которое сопровождается запуском одновибратора 20.

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

1157676

Ю

SS информационной посылки уменьшенной на полпериода несущей частоты сигнала. В моменты пребывания одновибратора 20 в режиме генерации импульса элемент И 4 исключает подачу управляющего воздействия на второй вход триггера 19 со стороны формирователя 3.

Импульсы, формируемые на выходе управляемого генератора 17 тактовых импульсов (фиг. Зр)1 находящегося в состоянии свободных колебаний, имеют частоту следования, превышающую в два или более раэ несущую частоту сигнала. Эти импульсы подаются на вторые входы элементов задержки

2, 8 и 12 и на вход делителя 18.При этом йа выходе делителя 18 (фиг. Зп ) формируются импульсы, частота следования которых отличается от частоты следования информационных посылок на величину рассогласования, не превышающую некоторого допустимого значения, существенным образом зависящего от значения параметров звеньев рециркуляционной цепи 7.

С выхода делителя 18 импульсы поступают на первый вход триггера .19, возвращая его в исходное единичное состояние. Поочередное воздействие импульсов на первый и второй входы триггера 19 формирует на его вьмоде (фиг. Зр) прямоугольные импульсы, отношение длительности к периоду которых отображает фазовый сдвиг между импульсными последовательностями, воздействующими на входы триггера 19.

С вьмода триггера 19 колебание поступает на вход дискриминатора 16, на вьмоде которого выделяется управляющее напряжение (фиг. Зс), поступающее на вход управляемого генератора 17 тактовых импульсов.

Под воздействием управляющего напряжения управляемый генератор 17 тактовых импульсов иэменйет частоту следования импульсов формируемьм на

его выходе, последующее воздействие которых на вход делителя 18 и управляемые вторые входы элементов 2, 8 и

12 задержки вызывает автоподстройку частоты импульсов, воздействующих на первый вход триггера 19, в процессе которой частота их приближается к частоте импульсов, воздействующих на второй вход триггера 19 и изменение времени задержки элементов 2, 8 и 12 задержки, обеспечивающее согласование времени задержки элементов 2, 8 и 12 задержки с параметрами воздействующего на вход устройства колебания сигнала, отно1 сящегося к выделяемому устройством лучу многолучевого сигнала.

Как показано на фиг. Зо,п, р,к, в режиме слежения за несущей частотой сигнала снижение напряжения на выходе дискриминатора 16 вызывает снижение частоты следования импульсов на выходе управляемого генератора 17 тактовых импульсов, сопровождающееся уменьшением частоты следования импульсов на выходе делителя 18.

Уменьшение частоты следования импульсов на выходе делителя 18 влечет за собой задержку перехода триггера 19 из нулевого состояния в единичное, при котором форма прямоугольньм импульсов, порождаемых на вьмоде триггера 19, приближается к форме

11 прямоугольнык импульсов типа меандр", Отмеченное изменение формы прямоугольных импульсов на выходе триггера 19 ведет к росту напряжения на выходе дискриминатора 16 (напряжение на выходе дискриминатора приближается к нулевому значению), которое сопровождается ростом частоты спедова" ния тактовых импульсов на выходе управляемого генератора 17 тактовьм импульсов. По окончании переходного процесса на выходе дискриминатора устанавливается уровень напряжения, при. котором частота следования импульсов на выходе делителя 18 достигает значения частоты следования информационных посылок.

В условиях реализации в приемном устройстве упрощенной процедуры принятия гипотезы о значении сигнала, заключающейся в пренебрежении энергией отраженных лучей, импульс, формируемый на вьмоде одновибратора 20 (одновибратор 20 находится в состоянии ожидания запускающего импульса) может использоваться в стробирующем устройстве приемника для стробирования колебания, поступающего с входа предлагаемого устройства на пороговое устройство и далее на устройство формирования вторичных импульсов : определенной длительности, амплитуды и полярности. При этом длительность генерируемого одновибратором

1157676 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, первый 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 напряжение прикладывается к второму выводу конденсатора 21 и вторым выводам соединенных вместе резистора 25 и конденсаторов 22, 23 и 24.

Выходное напряжение снимается с первого и второго выводов конденсатора 24 °

Выходное напряжение дискриминатора 16 представляет собой сумму напряжений, пропорциональных пиковым: уровням напряжений положительной и отрицательной полярностей последова-. тельности биполярных прямоугольных импульсов, формируемых из входного напряжения последовательности однополярных прямоугольных импульсов.

Напряжение биполярных прямоугольных импульсов (фиг. 4f) формируется из входного напряжения однополярных прямоугольных импульсов (фиг. 4а) с помощью цепи, содержащей разделительный конденсатор 21 и резистор 25.

Напряжения, пропорциональные пиковь1м уровням напряжений положительной и отрицательной полярностей последовательности биполярных прямоугольных импульсов(фиг.4 и 4 )выделяются соответственно на обкладках конденсаторов

22и 23,емкости которых должны быть одинаковыми.

Выходное напряжение дискриминатора 16 выделяется на активном сопротивлении нагрузки (входная цепь управляемого генератора тактовых импульсов 17) (фиг. 4A), Сопротивления резисторов 26 и 27 суммирующей цепи дискриминатора 16 должны иметь одинаковые значения.

Таким образом при априорно извест. ных параметрах принимаемого сигнала, таких как среднее значение несущей частоты сигнала, среднее значение частоты следования информационных посылок, диапазон изменения несущей частоты сигнала, вызываемого дестабилизирующими факторами к которым .относятся: нестабильность кварцевого генератора колебания модулируемой

20 импульса должна корректироваться таким образом, чтобы оптимальные ,моменты принятия гипотезы совпадали с временным положением заднего фрон» та генерируемого на выходе одновнб- S ратора 20 импульса.

Элементы 2, 8 и 12 задержки представляют собой устройства, содержащие аналогово-цифровой преобразователь, Е регистров сдвига, каждый из которых содержит и двоичных запоминающих элементов и цифроаналоговый преобразователь, содержащий Z входов и выход. При этом j-выход (j " 1,2,3..;,Z) аналого-цифрового 1З преобразователя соединен с входом

j-го регистра сдвига, выход которого соединен с j-ым входом цифроаналогового преобразователя. Один из входов аналогово-цифрового преобра- Ю зователя является входом элемента задержки, а второй обьединен с управляющими входами всех регистров сдвига и является управляющим входом элемента задержки. Выходом элемента задержки является выход цифроаналогового преобразователя.

Под воздействием тактовых импульсов на вторые (управляющие) входы эдементов 2, 8 и 12 задержки, осу- Зп ществляется пересылка содержимого

1-ой ячейки памяти в i+1 ячейку памяти (i = 1,2,3,...,п) и запись в первую ячейку памяти кодовой комбинации двоичных сигналов, формируемых на вы- ходах аналогово-цифрового преобразователя.

Содержимое и ячейки памяти подается на вход цифроаналогового преобразователя (двоичиые сигналы, формируе-4О мые на выходах Е регистров сдвига воздействуют на Е входов цифроаналогового преобразователя), на выход которого поступает информация, преобразованная из цифровой формы в ана-$$ логовую.

Снижение погрешности элемента задержки, обусловленной неучитываемой задержкой сигнала в инерционных звеньях цифроаналогового преобразователя, достигается повышением частоты следования управляющих импульсов и, соответственно, увеличением числа ячеек памяти запоминающего устройства, выполняемого на Е регистрах сдви- га.

Дискриминатор 16 представляет собой, например, устройство, содержаll 1157 частоты, используемого в передатчике, изменения частоты сигнала, связанные с эффектом Йоплера и т.д., диапазон изменения амплитуды сигнала, поступающего на вход устройства. 5

Технический эффект от использования предлагаемого устройства в àïïàратуре передачи дискретной информации с использованием согласованных фильтров по сравнению с известными 1О устройствами проявляется в высокой точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов, пришедших в точку приема различными путями и с доплеровским смещением частоты спектраль676 12 ных составляющих. При этом такие свойства устройства, как обеспечение высокой точности формирования импульсов стробирования, эффективное слежение sa несущей частотой сигнала и выделение доминирующего луча многолучевого сигнала делают его перспективным при решении некоторых проблем в системах передачи информации и в, первую очередь, для обеспечения отношения сигнал/шум на выходе решающего устройства в условиях обработки сигналов многолучевого распространения в каналах подвижной связи как разделяемых по времени прихода после свертки в согласованном фильтре, так и на неразделяемых.

Фиг I

1157676

1157676

Составитель В.Лобынцев

Редактор А.Сабо Техред М.Пароцай Корректор М.Максимишинец

Заказ 3391/54 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная,4