Устройство задержки низкочастотных сигналов

 

лмтен м: 1 . т .. Мел

О.V» Oтe а М Ь и

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советския

Социалистических

Республик

<>790107 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2201,79 (21 ) 2716508/18-21 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 231280.Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 30. 12. 80 (51)М. Кл.

Н 03 Н 7/30

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 374..5(088.8) ! (72) Автор изобретения

Н.П.Оганезов (71) Заявитель

Горьковскйй политехнический институт им. А.А.Жданова (54) УСТРОЙСТВО ЗАДЕРЖКИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области электрических цепей полного сопротивления, а именно к многополюсникам, представляющим собой схемы задержки электрических сигналов, и может применяться в радиотехнических устройствах и системах, где необходимо осуществлять задержку сигналов низких и инфранизких частот на время, значительно превышающее время згдержки, используемой в предлагаемом устройстве линии задержки.

Известен ряд устройств задержки сигналов, имеющих целью увеличение 15 времени задержки сигналов. Для получения временных задержек сигнала cBbl ше 10 мс в настоящее время используются рециркуляторы.

Известно устройство задержки с 20 использованием рециркулятора на основе линии задержки, охваченной через элемент запрета и элемент совпадения обратной связью (1) .

Однако такое устройство нельзя 25 непосредственно, использовать с целью увеличения времени задержки, так как примитивный алгоритм рециркуляции импульсов не позволяет осуществить сжатие сигнала во времени, 30 необходимое с информационной точки зрения.

Известно устройство задержки электрических сигналов, содержащее каскадно включенные модулятор, рециркулятор на основе ультразвуковой линии задержки, охваченной положительной обратной связью, с устройством сдвига спектра, и демодулятор, а между выходом рециркулятора и демодулятором включен полосовой фильтр (2f .

В указанном устройстве значительно увеличено время задержки сигнала за счет его многократной циркуляции по линии задержки с большой информационной емкостью. Однако жесткие требования к стабильности коэффициента передачи и формы частотной характеристики петли обратной связи являются существенным недостатком известного устройства, ограничивающим область его применения.

Известно устройство задержки электрических сигналов, содержащее каскадно включенные генератор тактовых импульсов, модулятор, рециркулятор на основе линии задержки, охваченной через сумматор обратной связью, и демодулятор, а между сум790107 матором н линией задержки включено формирующее устройство, вход модулятора соединен с входом элемента совпадения, включенного между выходом рециркулятора, и через триггер— с входом демодулятора. а через инвертор-- с входом элемента совпадеS ния, включенного в упомянутой цепи обратной связи (3) .

Однако известное решение не обес.,печивает достаточно длительную за- lO держку сигналов.

Максимально достижимое время задержки сигнала при заданном значении времени задержки, используемой в рециркуляторе ультразвуковой линии задержки, ограничено взаимным влиянием импульсов, циркулирующих в петле обратной связи рециркулятора.

Действительно, отклик линии задержки на о -импульс, действующий на ее входе, представляет собой радиоимпульс с частотой заполнения, равной центральной частоте полосы пропускания линии задержки и огибеющей, вид которой зависит от вида амплитудночастотной характеристики линии задерж- ки. В частности, при колокольной форме амплитудно-частотной характеристики огибающая отклика на выходе линии задержки имеет колокольную форму. Чем уже относительная полоса 35 пропускения линии задержки b=d/èÐ(ãäå с6-полоса пропускания линии задержки;

Ыо-центральная частота ее амплитудно-частотной характеристики), тем больше протяженность отклика во вре- 3$ мени.

Дюж получения длительной временной:задержки необходимо уяеличинать число циркуляций импульсов, что сопровождается уменьшением -временного 4 интервала между ними, а следовательно, увеличением взаимного влияния откликон на их временное положение.

Таким образом, формирующее устройстно на входе линии задержки ныраба- 45 тывает -импульсы с некоторой ошибкой их временного положения. Так как информация о мгновенных значениях задерживаемого сигнала в известном устройстве заключена во временном $O положении циркулирующих по петле обратной связи импульсов, а ошибка в процессе циркуляции и многократного формирования имгульсов на входе ультразвуковой ликии задержки на- у каплинается, взаимное влияние откликон приводит к возникновению искажений задержанного сигнала, которые увеличиваются по мере уменьшения временного интервала между циркулирующими по цепи положительной обрат- 4О ной связи импульсами.

Указанные обстоятельства приводят к ограничению числа циркуляции значением порядка 50-100 в зависимости от относительной полосы пропускания 65 линии задержки и требуемого динамического диапазона.

Цель изобретения — увеличение времени задержки сигнала.

Для достижения указанной цели в устройство задержки низкочастотных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, модулятор, сумматор„ включенные последовательно, линию задержки, элемент совпадения, подключенный выходом к второму входу сумматора, второй элемент совпадения, демодулятор, введен стробирующий каскад, вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход— с входами элементов совпадения, другие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, импульсный вход стробирующего каскада подключен к стробирующему выходу генератора тактовых импульсов, при этом модулятор выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, другой вход которого соединен со стробирующим выходом генератора тактовых импульсов, а демодулятор выполнен в виде цифроаналогового преобразователя и подключен к выходу второго элемента совпадения.

Переход от нремяимпульсной модуляции выборок задерживаемого сигнала к их цифровому представлению позволяет осуществить стробирование сигнала на выходе ультразвуковой линии задержки и тем самым полностью регенерировать значения выборок, циркулирующих в петле обратной связи рециркулятора.

В результате такого схемного решения удается увеличить число циркуляций сигнала, а следонательно, время его задержки. Число циркуляций ограниченной во времени реализации сигнала может быть выполнено сколь угодно большим без потери содержащейся в нем информации.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства задержки низкочастотных сигналов; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие принцип задержки сигнала; на фиг. 3 временные диаграммы, пояснякщие принцип стробиронания кодов.

Устройство (фиг. 1) содержит модулятор 1, тактируемый генератором

2 тактовых импульсов, причем выход модулятора (аналого-цифрового преобразователя) 1 соединен с входом рециркулятора, выполненного нз последовательно соединенных сумматора

3, ультразвуковой линии задержки 4, стробирующего каскада 5, первого элемента 6 совпадения, второй вход которого соединен с выходом селекторных импульсов (точка а) генера" тора 2 тактовых импульсов, а также с селекторным входом второго элемента 7 совпадения, сигнальный вход которого подключен к выходу рециркуля790107 тора, а к выходу второго элемента 7 совпадения подключен демодулятор (цифроаналоговый преобразователь) 8.

Предлагаемое устройство работает следукщим образом.

Генератор 2 тактовых импульсов вырабатывает два ряда опорных импульсов. Селекторные импульсы (точка а, фиг ° 1) имеют период следования

Т CfPF, где F - наивысшая частота активного спектра задерживаемого сигнала S(t). Стробирующие импульсы (точка с, фиг. 1) следует с периодом с2В/Ио, где оз — центральная частота полосы пропускания ультразвуковой линии задержки 4. Под воздействием опорных импульсов модулятор 5 (аналого-цифровой преобразователь)

1 преобразует непрерывный сигнал

S(t), подлежащий задержке, в последовательность выборок из сигнала

S(t), представленных двоичным ко- Щ дом. Причем период следования кодов выборок равен Т>, т.е. сигнал S(t} .дискретизируется во времени в соответствии с теоремой Котельникова, а период следования двоичных символов (нулей и единиц) внутри кода выборки равен периоду следования стробирующих импульсов 5t (фиг. Зб, c).

Рассмотрим организацию накопления кодов выборок в рециркуляторе, пользуясь блок-схемой (фиг. 1) и диаграммами (фиг. 2). Для удобства описания наиболее характерные точки блок-схемы (фиг. 1) обозначены буквами а, б, в, r, д, е, с, а соответствующие им временные диаграммы приведены на фиг. 2 и 3. Кроме того, коды выборок, отображающие мгновенные значения сигнала S(t) в моменты времени с, с,,....,n, обозначены соответственно цифрами 1, 2, 3.... Щ

Пусть в момент времени е на вход сумматора 3 (точка б) поступает код выборки 1, отображающий мгновенное значение сигнала 5(t) в момент времени с„ . Пройдя сумматор, он посту- Я пает на вход ультразвуковой линии .задержки 4 и через время задержки линии Т появляется на входе стробиЪ рующего каскада 5 в виде импульсной реакции ультразвуковой линии задери- у) ки на короткие импульсы, соответствующие единицам кода выборки 1 (фиг. 3, диаграмма r). При выполнении усл вия T> /bt=R где R - целое числе, максимумы импульсной реакции ультразвуковой линии задержки достаточно точно совпадают по времени со стробирующими импульсами (фиг. 3, диаграмма с}. Таким образом, на выходе стробирующего каскада 5 образуется регенерированный по форме код выбор- 60 ки 1. Для предотвращения ложного срабатывания стробкруижего каскада в моменты действия максимумов осцклляцик импульсной реакции, прилеганхцих к центральному выбросу, сигналь- 65 ный вход стробирующего каскада (фиг, 1 точка г) выполнен с некоторым поро- i гом д, который составляет 90-70% от максимума центрального выброса.

Далее код выборки 1 поступает на вход первого элемента б совпадения, который находится в открытом состоянии при отсутствии на втором его входе селекторного импульса, поступающего с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Последнее иллюстрируется диаграммами д и а (фиг. 2).

Пройдя первый элемент совпадения, код выборки 1 через второй вход сумматора вновь поступает на вход линии задержки 4.

Процесс циркуляции кода выборки

1 по петле обратной связи рецкркулятора продолжается до тех пор, пока

N-ная циркуляция кода выборки 1 не совпадет по времени действия с селекторным импульсом (диаграммы д и а на фиг. 2). Прк этом первый элемент б совпадения прекращает дальнейшую циркуляцию выборки 1 по петле обратной связи рециркулятора, а эле-мент 7 совпадения открывается, пропуская код выборки 1 на вход цифроаналогового преобразователя 8.

Аналогично происходит циркуляция к селекция кодов выборок 2, З,...,п.

Условие несовпадения В0 Времени кодов отдельных выборок, циркулирующих по петле обратной связи рецкркулятора, обесгечивается,.акенством

TT =k 3+v ht или равенством

Т3 — — k Т-» 1- г Q t где k - целое положительное число; г - число двокчнл разрядов кода выборки, определяемое требуемьг ; динамическим дкагазоном устройства задержки.

Число k определяет алгоритм рециркуляции (последовательность накопления выборок в петле обратной связи рецирку. :ятора)„ не отражаясь на схемном решении устройства задержки. В связк с этим на фиг. 2 изображен один кз наиболес простых алгоритмов рециркуляции, соответствующий значению k=1 и условию несовпадения выборок Т /Т + г д . Так как коды выборок 1, 2, З,...,п селектируются на выходе рециркулятора после й-кратного прохождения через ультразвуковую линию задержки 4 с временем задержки ТЗ, выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 8 задерживается на время NT> по отношению к входному сигналу S(t), совпадая с ним по форме с точностью до шага квантования по уровню.

3 связи с тем, что код выборок, циркулирующих по петле обратной связи рециркулятора, регенерируется после прохождения ультразвуковой линии задержки полностью, в процессе цир790107

Pgz 7 куляции задерживаемого сигнала не происходит потери информации, как это имеет место в известном устройстве, Формула изобретения

5 устройство задержки низкочастотных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, модулятор, сумматор, включенные последовательно, линию задержки, элемент совпадения, IQ подключенный выходом к второму входу сумма-. îðà,,второй элемент совпадения, демодулятор, о т л и,ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения времени задержки, в него введен стробирующий каскад, вход которогс соединен с выходом линии задержки, а выход — с входами элементов совпадения, другие входы которых подключены к выходу генератора тактовых що импульсов, импульсный вход стробирукщего каскада подключен к стробирующему выходу генератора тактовых импульсов, при этом модулятор выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, другой. вход которого соединен со стробирующим выходом генератора тактовых импульсов,а демодулятор выпблнен в виде цифроаналогового преобразователя и подключен к выходу второго элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3277381, кл. 333-30, опублик. 04.10.66.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 465716, кл, Н 03 Н 7/30, опублик.

22.01.73.

3. Авторское свидетельство СССР

9 595844, кл. Н 03 H 7/30, опублик.

12.07.76 (прототип).

790107 иг.

Составитель И.Радько

Редактор И.Николайчук Техред М.Голинка КорРектор О.Билак

Заказ 9056 56 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4