Устройство синхронизации псевдослучайных сигналов
(7 (54) УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ
СИГНАЛОВ
Изобретение относится к подвиж-. ным системам радиосвязи, радиолокации .и радиоуправления различного назначения, псевдошумовой сигнал которых представляет собой гармоническое колебание, манипулированное по фазе двоичной кодовой последо,вательностью и может быть использовано в системах синхронизации при действии на входе многолучевости с малой задержкой между лучами.
Известно устройство синхрониза- ции псевдослучайных сигналов, содерmagee генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), выходы которого подключены к входам сумматора и дискриминатора, выход которого подключен к первому входу решающего блока, к второму входу которого подключен выход коррелятора, а выход решающего блока через управляющий блок подключен к входу генератора
ПСП Г 13.
Однако устройство обладает низкой точностью синхронизации w низкой помехоустойчивостью.
Цель изобретения - повышение точности синхронизации и помехоустойчивости.
Для достижения поставленной цели в устройство синхронизации псевдослучайных сигналов, содержащее гене-. 0 ратор псевдослучайной последовательности (ПСП), выходы которого подключены к входам сумматора и дискриминатора, выход которого подключен к первому входу решающего блока, к 5 второму входу которого подключен выход коррелятора, а выход решающего блока через управляющий блок подключен ко входу генератора ПСП, введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и втором инверторы,блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), блок определения полярности напряжения, 98596 состоящий из фильтра низких частот, выход которого через инвертор и непосредственно подключен к управляю1 щим входам первого и второго компа раторов соответственно, регулируемая линия задержки, состоящая из форми ров ателя опорно го напряжения, выходы которого подключены к.опорным входам компараторов, выходы которых подключены к первым входам ю элементов совпадения, к вторым входам которых подключены выходы разрядов регистра сдвига, а выходы weментов совпадения подключены к входам элемента ИЛИ, а также объединенные по входу перемножитель, синхронный детектор и блок измерения интенсивности многолучевости, состоя- щий из полосового фильтра, выход которого через последовательно соединенные частотный детектор и первый фильр низких частот, а также через последовательно соединенные амплитуд-, ный детектор и второй фильтр низких частот подключен к первому и второму входам перемножителя, выход которого подключен к входу третьего фильтра низких .частот, выход которого подключен к управляющим входам компараторов регулируемой линии задержки, соответствующий выход формирователя опорного напряжения которой подключен к опорным входам первого и второго компараторов блока определения полярности напряжения, к входу фильтра низких частот которо( го, объединенному с входами первого и шестого ключей, и входом дискриминатора, через последовательно соединенные перемножитель, блок ФАПЧ и синхронный детектор подключен выход генератора ПСП, при этом выход сумматора подключен к входу восьмого ключа и входу второго ключа, к управляющему входу которого, а также к управляющим входам четвертого и седьмого ключей непосредственно и через второй инвертор к управляющему входу восьмого ключа подсоединен выход первого компаратора блока определения полярности напряжения, выход второго компаратора которого подключе; к управляющим входам первого,тры ьего и пятого ключей непосредственно и через первый инвертор к управляющему входу шестого ключа, вы- 55 ход которого, объединенный с выходом пятого ключа, подсоединен к первому входу коррелятора, к второму входу
1 4 которого подключены выходы седьмого и восьмого ключей, при этом выходы первого и второго ключей подсоединены к входу регистра сдвига регулируемой линии задержки, к входу регистра сдвига регулируемой линии задержки подключен второй выход управляющего блока, а выход элемента ИЛИ регулируемой линии задержки подключен к входам третьего и четвертого ключей, выходы .которых подключены соответственно к входам пятого и седьмого ключей, На фиг. > представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений на выходе дискриминатора. Устройство синхронизации псевдослучайных сигналов содержит перемножитель 1, синхронный детектор 2, блок 3 ФАПЧ, дискриминатор 4, генератор 5 ПОП, управляющий блок б, решающий блок 7, сумматор 8, коррелятор 9, регулируемая линия 10 задержки, содержащая регистр 11 сдвига, элементы 12 совпадения,,элемент ИЛИ
13, компараторы 14, формирователь 15 опорного напряжения, первый и второй ключи 1б и 17, блок 18 измерения интенсивности многолучевости, содержащий полосовой фильтр 19, амплитудный детектор 20, частотный детектор 21, первый и второй фильтры 22 и
23 низких частот, перемножитель 24, третий Фильтр 25 низких частот, третий, четвертый, пятый и шестой ключи 26- 29, первый инвертор 30, седьмой и восьмой ключи 31 и 32, второй инвертор 33, блок 34 определения полярности напряжения, содержащий Фильтр 35 низких частот, инвертор 36, первый и второй компараторы
37 и 38.
Устройство работает. следующим образом.
При отсутствии многолучевости на один из входов дискриминатора 4,. первый вход коррелятора 9 через шестой ключ 29 с выхода синхронного детектора 2 поступает сигнальная
ПСП, которую необходима синхронизировать с опорной flCll, вырабатываемой генератором 5 ПСП. На два других входа дискриминатора 4 подаются две опорные ПСП с двух соседних выходов генератора 5 ПСП. Сигнал на выходе дискриминатора 4 в каждый момент времени соответствует виду дискриминационной характеристики и воздейст5 985 вует на первый вход решающего блока «7. В это же время на второй вход
- коррелятора 9 через восьмой ключ 32 подается сумма определенного числа опорных ПСП с дополнительных выхо- S дов генератора 5 ПСП через сумматор
8, на выходе которого получаются значения взаимнокорреляционной функции сигнальной ПСП, поступающей с выхода синхронного детектора 2 через 10 пятый ключ 28 на первый вход коррелятора 9 и суммы определенного числа опорных ПСП.
В зависимости от величины напряже- ний на выходах дискриминатора 4 IS и коррелятора 9- решающий блок 7 принимает решение о шаге перестройки генератора 5 ПСП и выдает команду на управляющий блок б, который перестраивает генератор 5 ПСП. 20
Если значение взаимнокорреляционной функции на выходе коррелятора 9 не превышает заданного порога в решающем блоке 7, опорная IlCll сдвигается на вреия, не превышающее длитель- 2S ности выброса взаимнокорреляционной функции на выходе коррелятора 9.
Перестройка генератора ПСП происходит до тех пор, пока значение вза.имнокорреляционной функции íà Bblxo» З0 де коррелятора 9 не превысит уста|новленного порога в решающем блошку 7. На этом заканчивается первый этап синхронизации системы.
Второй этап синхронизации состоит в поиске "нуля" дискриминационной характеристики (ДХ) дискриминатора
4 на основании анализа значений корреляционной функции сигнальной ПСП и одной опорной ПСП со значениями корреляционной функции сигнальной
llCll и второй опорной ПСП, сдвинутой относительно первой, на один элементарный иипульс. Когда значения разности этих корреляционных функций малы по сравнению с установленным порогом, решающий блок 7 выдает ко манду на перестройку генератора 5
ПСП в ту we сторону, что и в первом этапе, на,время, меньшее длительности элементарного импульса
S0 фК: Такии образом, синхронизи между принимаемым сигналом и опорной ПСП
"-устанавливается в соответствии с "нулем" ДХ дискриминатора 4.
При наличии многолучевости процесс синхронизации сигнальной ПСП и опорной ПСП происходит так же, 961 6 как описан выше при отсутствии мно голучейости, íî в этои случае "нуль
ДХ дискриминатора 4 не соответствует точному взаимному положению на временной оси. сигнальной ПСП и опорной.
ПСП. Его сдвиг от истинного значе" ния определяется величиной многолучевости и задержками запаздывающих лучей по отношению к первому, Наибольший сдвиг "нуля" ДХ дискриминатора 4 происходит при наличии двухлучевости, сильного второго луча, задержанного по отношению к первому лучу на время в пределах длительности элементарного иипульса ПСП, На фиг. 2 представлены эпюры нормированных напряжений на выходе дискриминатора 4 яри наличии на входе устройства;двухлучеЪости, т.е. первого луча и запаздывающего по отношению к первому второго луча. Зпю. ры напряжений на фиг. 2а соответствуют случаю, когда на входе устройства имеется первый луч, который обеспечивает на выходе дискриминатора 4 амплитуду А0р (кривая 1) и запаздывающий второй луч, который на выходе дискрииинатора 4 обеснечивает амплитуду А . При этом принято в = --- р-- = 2 и cosw,Ò70, .т е наА у у ° ° пряжение на,выходе синхронного детек тора 2 для несущей частоты w и задержки запаздывающего луча Ф =
0,5 „положительно. В этом случае нуль дискриминационной характеристики ,("O" ДХ) дискриминатора 4 смещается влево, происходит смещение сигналь:ной ПСП (ПСПс) и опорной ПСП (ПСПоп) на время б, что обуславливает неточ. ную синхронизацию ПСПс и ПСПоп и соответствующее ухудшение помехоустой- чивости. Эпюры нормированных напря- . жений на фиг. 2К .соответствуют слу. чаю, когда сози„Д сО, т.е. напряжение на выходе синхронного детектора
2 отрицательно, а = --, Р - 2 и . л . = Г„ . В этом случае смещение "О"
ДХ происходит вправо. ПСПс и ПСПоп синхронизируются неточно, что приводит также к ухудшению помехоустойчивости приема псевдослучайных сиг" налов. Для увеличения точности синхронизации и помехоустойчивости при- ема псевдослучайных сигналов в первом случае, который соответствует фиг. 26, необходимо задержать ПСПс на величину В, а во втором случае, который соответствует фиг. 2g, необходимо задержать ПСРоп на величину
985961
При этом требуется знать интенсивность многолучевости и знак
cosw ty Для измерения интенсивности многолучевости служит блок 18 измерения интенсивности многолучевости, а для определения знака сози Г служит блок 34 определения полярности напряжения, которые управляют величиной задержки ПСПс или ПСПоп.
При наличии многолучевости устрой- о ство работает следующим образом.
Рассмотрим работу устройства s режиме синхронизации. Многолучевый сигнал поступает на вход синхронного детектора 2 и на вход блока 18 измерения интенсивности многолучевости, на выходе которого устанавливается напряжение, пропорциональное двухлучевости, Это напряжение подается на управляющие входы компараторов 14, 20 на опорные входы которых подаются опорные напряжения от формирователя
15 опорного напряжения. Ряд опорных напряжений может быть любым. Напряжение с выхода компаратора 14 подает-25 ся на управляющий вход соответствующего элемента 12 совпадения, подготавливая его для подключения выхода ячейки регистра 11 сдвига, который обеспечивает задержку ПСПс или ПСПоп.ЗО
С выхода синхронного детектора 2 напряжение подается на вход блока 34 определения полярности напряжения и на входы дискриминатора 4, первого ключа 16 и шестого ключа 29.
Блок 34 определения полярности напРЯжениЯ пРи соьив 7 0 обеспечивает сигнал на выходе второго компаратора
38, а при созир <0 - на выходе первого компаратора 37. Сигнал с выхо- 4р да второго компаратора 38 подается на управляющий вход первого 16, третьего 26 и пятого 28 ключей и вход первого инвертора 30,а сигнал с выхода первого компаратора 37 подается на 5 управляющий вход второго 17, четвертого 27 и седьмого 31 ключей и вход второго; инвертора 33.
Если созч Г 0, то ПСПс через ,первый ключ 16 поступает на вход регистра 11 сдвига„ в котором она продвигается импульсами сдвига, по., даваемыми с второго выхода управляющего блока 6, далее на вход соответ ствующего элемента 12 совпадения и
Ф 55
:через элемент ИЛИ 13, третьего и. пятого ключей 26 и 28 на первый вход коррелятора 9. Пои этом.ПСПс задержи вается на время, которое опреде8 ляется интенсивностью многолучевости, т.е. напряжением на управляющих входах компараторов 14. ПСПоп при этом не задерживается и поступает с выхода сумматора 8 через открытый восьмой ключ 32 на второй вход коррелятора 9.
Если cosw З <О ТО восьмой ключ
32 закрыт и ПСб оп с выхода сумматора 8 через открытый второй ключ 17, регистр 11 сдвига, соответствующий элемент 12 совпадения, элемент ИЛИ
13, четвертый 27 и седьмой 31 ключи поступает на второй вход коррелятора 9 ° При этом ПСПоп задерживается на время, соответствующее интенсивности многолучевости. ПСПс при этом не задерживается и поступает с выхода синхронного детектора 2 через открытый шестой ключ 29 на первый вход коррелятора 9. B зависимости от знака сози г задерживается
ПСПс или ПСПоп. Если многолучевость отсутствует, та ПСПс и ПСПоп через открытые шестой и восьмой ключи 29 и 32 подаются на входы коррелятора
9 без задержки. Таким образом устраняется задержка между ПСПс.и ПСПоп, вызванная сдвигом "О" ДХ дискриминатора 4, увеличивается кочность синхронизации и улучшается помехоустойчивость приема псевдослучайных сигналов.
Блок 18 измерения интенсивности многолучевости работает следующим образом.
Сигнал с входа устройства поступает на полосовой фильтр 19, полоса которого выбирается из расчета спектра частот огибающих амплитуды и частоты, обусловленных многолучевостью сигнала, а центральная частота равна частоте наиболее сильной спектральной составляющей первого луча сигнала. Далее сигнал детектируется одновременно амплитудным и частотным детекторами 20 и 21 и соответственно фильтруется первым и вторым фильтрами 22 и 23 низких частот, с выходов которых напряжения подаются на входы перемножителя 24.
Сигнал на выходе перемножителя
24 фильтруется третьим фильтром 25 низких частот и подается на управляющие входы компараторов 14 регулируе: мой линии задержки 10. Если на, входе устройства имеется многолучевый сигнал, то имеет место изменение огибающей амплитуды и частоты сигнала.
985961
Формула изобретения
Э
Эти изменения выделяются амплитудны йи 20 и частотным 21 детекторами и через первый и второй фильтры 22 и
23 низких частот подаются на перемножитель 24. Произведение сигналов на выходе первого фильтра 22 низких частот и .второго фильтра 23 низких частот определяют интенсивность иного.лучевости на входе устройства. Если на входе устройства отсутствует много- IO лучевость, то сигнал на выходе третьего фильтра 25 низких частот отсутствует, и управление регулируемой линией 10 -задержки: не происходит.
Предлагаемое устройство позволяет увеличить точность синхронизации и улучшить помехоустойчивость приема псевдослучайных сигналов в условиях многолучевого сигнала при малых задержках между лучами. При одинаковой помехоустойчивости системы радиосвязи, радиолокационной системы и т.д. устройство обеспечивает большую дальность действия при меньшей мощности передающих устройств.
Блок 34 определения полярности напряжения работает следующим образом.
При наличии на входе устройства многолучевости в псевдослучайной последовательности на выходе синх-.. ронного детектора 2 имеет место медленно изменяющаяся составляющая напряжения, которая определяется многолучевостью. Напряжение имеет знак сози & и подается через фильтр.35 низких частот, полоса которого значительно меньше спектра ПСПс, на управляющие входы первого и второго комлараторов 37 и 3&, на опорные входы которых подается пороговое напряжение одинаковой величины от формирователя 15 опорного напряжения.
Величина порога:устанавливается такой, чтобы компараторы 37 и 38 не срабатывали от постоянной составляющей напряжения, обусловленной флук« туационным шумом при наличии только первого луча на входе устройства. Если на входе устройства имеется многолучевость и соя Вр О, то срабатывает второй компаратор 38 и напряжение с его выхода подается на управляющие входы первого, третьего и пятого ключей 16, 26, 28 и вход первого, инвертора 30, определяя этим самым необходимость задержки ПСПс с помощью регулируемой задержки 10. Если сози о 0, то напряжение с выхода фильтра 35 низких частот поступает на вход инвертора 36 и вызывает срабатывание.первого компаратора 37, напряжение с выхода которого подается на управляющие входы второго, четвертого и седьмого ключей 17, 27, 31 и вход второго инвертора 33, определяя тем самым необходимость задержки ПСПоп также с помощью регулируемой линии 10 задержки.
Устройство синхронизации псевдослучайных сигналов, содержащее гене-ратор псевдослучайной последователь« ности, выходы которого подключены к входам сумматора и дискриминатора, выход которого подключен к первому входу решающего блока, к второму входу, которого подключен выход коррелятора, а выход решающего блока у5 через управляющий блок подключен к входу генератора псевдослучайной последовательности, о:т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхронизации и помехоустойчивости, в него введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой клю. чи, первый и второй инверторы, блок фаэовой автоподстройки частоты, блок определения полярности напряS жения, состоящий и фильтра низких частот, выход которого через weepтор и непосредственно подключен к управляющим входам первого и второ= го компараторов соответственно, регулируемая,линия задержки, состояиая иэ формирователя опорного напряжения, выходы которого подключены
jc опорным входам к4мпараторов, выходы которых подключены к первым входам элементов совпадения, к вторым входам которых подключены выходы разрядов регистра сдвига, а выходы элементов совпадения подключены к вхоМ
:дам элемента ИЛИ, а также объединен,ные по входу перемножитель, синхронный детектор и блок измерения интенсивности многолучевости, состоящий ,из полосового фильтра, выход кото55 рого через последовательно соединенные частотный детектор и первый фильтр низких частот, а также через последовательно соединенные амплитудный детектор и второй фильтр низких
ll 98596 частот подключен к первому и второму входам перемножителя, выход которого подключен к входу третьего фильтра низких частот, выход которого подключен к управляющим входам компараторов регулируемой линии задержки, соответствующий выход формирователя опорного напряжения которой подключен к опорным входам первого и второго компараторов блока определения 16 полярности напряжения, к входу фильтра низких частот которого, объединенному с входами первого и шестого ключей,. и входом дискриминатора че-, рез последовательно соединенные 15 перемножитель, блок фазовой автоподстройки частоты и синхронный де тектор. подключен выход генератора псевдослучайной последовательности, при этом выход сумматора подключен к входу восьмого ключа и входу второго ключа, к уйравляющему входу которого, а также к управляющим входам четвертого и седьмого ключей непосредственно и через второй инвертор к управляющему входу восьмого ключа подсоединен выход первого компаратора блока определения поляр1
1 12 ности напряжения, выход второго компаратора которого подключен к управляющим входам первого, третьего и пятого ключей непосредственно и через первый инвертор к управляющему входу шестого ключа, выход которого, объединенный с выходом пятого ключа, подсоединен к первому входу коррелятора, к второму входу которого подключены выходы седьмого и восьмого ключей, при этом выходы первого и второго ключей подсоединены к входу регистра сдвига регулируемой линии задержки, к входу регистра сдвига регулируемой линии задержки подключен второй выход управляющего блока, а выход элемента
ИЛИ регулируемой линии задержки подключен к входам третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены соответственно к входам пятого и седьмого ключей.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
11 423256, кл. H 04 L 7/04, 1972 (прототип) .
985961
0 ь4ь.э
Составитель Г. Лерантович
Редактор Е. Лушникова Техреду.Гергель Корректор А Дзятко
Заказ 101о9/78 Тираж 688 Подпйсное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
l1303$„ Москва Ж-35,Раушская наб.„ д. 4/5
Фйлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
