Устройство для цифровой обработкисигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцналмстнческнкРеспублик 1 и 1834559(23) Приоритет Государственный комитет ло делам изобретений и открытийДата опубликования описания 03.06.81 В, В. Пискорж, А, А, Чумаченко, Н, В, Долженк и С. Л, Голинец(72) Авторы изобретения Харьковский авиационный институт им, Н. К. Жуковекжо.,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и, в частности, в радиотехнических системах траекторных измерений для измерения.частоты и запаздывания радиоимпульсного сигнала.Известно устройство обработки сигналов, содержащее И каналов преобразования скгналов в цифровую форму, квадратурный1 О генератор, генератор дискретизации, вычислитель, квадратор; интерполятор ( 1(.Недостатком устройства является сни- жение точности измерения частоты при уменьшении длительности радиоимпульсногс входного сигнала,Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому устройству цифровой панорамный измеритель частоты содержит последовательно соединенные генеОф ратор тактовых импульсов, счетчик импульсов, стробицируемый дешифратор, запоминающий блок, блок сумматоров, квадрагар и решающий блок, а также блок фсрмиро 2вания, импульсов нулей, выход которогоподключен к первому входу стробируемогодешифратора Г 2(.Недосгстком устройства является иВекая точность измерения частоты короткого радиоимпульса в случае, если моментприхода его точно не известен, так какв этом случае устройство должно организовывать измерения на временном интервале, значительно превышающем длительностьинформационного импульса,Цель изобретения - повышение точности измерений несущей частоты сигнала известной формы при случайном времени егоприхода,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для цифровой обработкисигналов, содержащее основной запоминающий блок, блок формирования импульсовнуль-пересечений, основной счетчик импульльсов, основной блок накапливающих сумматоров, квадратар, выход которого подключен ко входу решающего блока, дополнительно введены последовательно соединенные делитель частоты, первый ключ, буферный регистр, блок вычитания, блок сравнения, блок запрета,распределитель, блоки накапливающих сумматоров и буферный запоминающий блок, последовательно соединенные триггер, второй ключ и счетчик импульсов, а также последовательно соединенные запоминающий блок и третий ключ, выходы которого через основной блок накапливающих сумматоров подключены ко 10 вторым входам блока вычитания, выходы3 которого через основной запоминающий блок соединены с входами блока запрета, причем выход блока формирования импульсов нуль- пересечений через делитель частоты .соединения с управляющим входом блока. накапливающих сумматоров и с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу дополнительного счетчика импульсов, разрядные выходы ко торого подключены ко вторым входам рас-пределителя, при этом выход второго ключа соединен с управляющим входом третьего ключа, выход основного счетчика импульсов соединен со входом первого ключа, а выход буферного запоминающего блока соединен с входом квадратора.На чертеже представлена структурная схема устройства для цифровой обработки сигналов.30Устройство для цифровой обработки сигналов содержит счетчик 1, первый ключ 2, буферный регистр 3, блок 4 вычитания, запоминающий блок 5, блок 6 запрета, распределитель 7, блоки . 8 накапливаюющих сумматоров, буферный запоминающий35 блок 9, квадратор 10, решающий блок 11, блок 12 формирования импульсов нуль-пересечений, делитель 13 частоты, блок 14 сравнения, триггер 15, второй ключ 16, дополнительный счетчик 17, дополнитель 40 ный запоминающий блок 18, третий ключ19, блок 20 накапливающих сумматоров.На чертеже также показаны шины 21 и 22 опорной и тактовой частоты, шина23 измерительного сигнала.Устройство работает следующим образом., В момент начала измерения т- =0счетчик 1, счетчик 17 и блоки 8 накапливающих сумматоров находятся в исходном состоянии "0. На входы счетчика 1ключа 16 начинают поступать с шин 21и 22 импульсы счетной и тактовой частот.В течение интервала наблюдения Ти Э Тна шину 23 формирователя 12 поступает 55измерительный сигнал О(1), представляющий собой аддитивную смесь узкополоснойнормальной помехи и(+) и импульснса"о информационного радиосигнала 5 (1 ) известной формы длительностью То, Формирователь 12 вырабатывает короткие импульсы в моменты положительного перехода измерительного,сигнала через нулевую ось амплитуд, которые делителем 13 прореживаются в о раз,выбирается иэ условияР 321 2Импульс с выхода делителя 13 открывает на короткий временнои интервал ключ2, через который в буферный регистр 3с выхода счетчика 1 переписывается число, зарегистрированное им от начала интервала наблюдения до соответствующегонуль -пересечений 1Одновременноэтим импульсом устанавливается в состояние "О" блок 20 накапливающих сумматоров, а триггер 15 в состояние "1",Ключ16 открывается и через него на счетныйвход счетчика 17 и на управляющий входключа 19 начинают поступать импульсытактовой частоты. Счетчик 17, ведущийсчет по модулю И, формирует на своихвыходах управляющий код для адресныхшин распределителя 7. При полном заполнении счетчика 17 вырабатывается сигнал,который устанавливает триггер 15 в состояние "0" и ключ 16 закрывается. Тактовая частота в предлагаемом устройстведля цифрового анализа сигналов выбирается так, чтобы полное заполнение счетчика 17 всегда завершалось до приходаочередного импульса нуль-пересеченияс выхода делителя 13,В момент прихода импульса нуль-пересечения с выхода делителя 13 триггер 15устанавливается й состояние "1", вследствие чего ключ 16 открывается. Первыйпришедший импульс тактовой частоты поступает на вход счетчика 17 а также открывает на время дпц,. ( ключ 19.тактВ результате в блоке 20 накапливающихсумматоров путем сложения с содержимымформируется вычитаемое ь аргументаимпульсной характеристики, которое с помощью блока 4 вычитания вычитается изсодержимого буфернего регистра 3, Результат вычитания, определяющий адресстроки данных запоминающего блока 5,поступает на адресные шины запоминающего блока 5, вследствие чего производится чтение нужной строки данных. Еслиблок 6 запрета открыт, данные через блокзапрета и распределитель .7 поступают834559 Ь на вход первого из блоков 8 накапливаю- писываются из Гчоков 8 накапливающих ших сумматоров, где и осуществляется сумматоров в буферный запоминающийблок 9. В квадраторе 10 на основе кажБлок 6 запрета, управляемый блоком дого комплексного отсчета 1 Жи форми сравнения, закрыт в случае, если вы-. 5 руется действительный отсчет выходного численный аргумент импульсной характери- эффекта Т ( Ье )после чего цикл накопстики Х не удовлетворяет хотя быления комплексных отсчетов выходного одному из условий эффекта повторяется на следующем интервале наблюдения, х )т с 10 Вычисленные отсчеты Ч( ье ) переГ гф Х п 1(0 писываются далее в решающий блок 11, где на основе анализа всех отсчетов де; При закрытом блоке 6 запрета данные ня лается вывод о присутствии информационвход одного из блоков 8 накапливающих ного импульсного сигнала в один из дисл% сумматоров, соответствующего аналиэи кретных моментов времени , интерваруемой задержки дь, не поступают. ла наблюдения на одной из % анйлизируС приходом очередного тактового им- емых частот, Таким путем формируется пульса содержимое счетчика 17 увеличи- искомая оценка задержки и несущей часвается на 1, а константа, формируемая в тоты измерительного сигнала. блоке 20 накапливающих сумматоров, - на 20 Устройство обеспечивает повышение величину шага изменения задержки Дь, точности измерения несущей частоты сиг- К адресным шинам распределителя 7 при- нала известной формы при неизвестном кладывается следующее (по отношению к времени его прихода. Структура предлагйпредыдущему показанию счетчика 17) дво- емого устройства позволяет организовать ичное число, вследствие чего выход рас(при приемлемом на практике аппаратурпределителя подключается ко входу оче- ном объеме) высокоточные измерения в редного из блоков 8 накапливающих сум- реальном масштабе времени с быстродей маторов, С помощью блока 4 вычитания ствием, близким к быстродействию аналоформируется адрес читаемой строки данных, говых измерителей. которая (в случае, если блок 6 запрета открыт) суммируется с содержимым очеродного из блоков 8 накапливающих сум-, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я маторов. Блок 6 запрета как и на предыдущем этапе закрыт лищь в случае не- Устройство для цифровой обработки сигвыполнения ограничений, накладываемых наЗ 5 налов, содержащее основной запоминающий. аргумент импульсной характеристики. блок, блок формирования импульсов нульОписанная процедура для фиксированного пересечений, основной счетчик импульсов, нуль-пересечения смеси сигнала и шума основной блок накапливающих сумматоров, повторяется для всех М анализируемых квадратор, выход которого подключен ко40 значений задержки. С учетом аппаратур- входу решающего блока, о т л и ч а юной задержки после прихода М-го тактово- щ е е с я тем, что, с целью повышения го импульса счетчик 17 ведущий счет по точности измерения несущей частоты сигмодулю И и триггер 15 устанавливаются нала известной формы при случайном врев положение "0 и ключ 16 закрывается. мени его прихода, в него дополнительио45 Устройство переходит в режим ожидания введены последовательно соединенные де-. прихода очередного импульса нуль-пересе-литель частоты, первый ключ, буферный чения с выхода делителя 13, С приходом регистр, блок вычитания, блок сравнения, очередного импульса цикл формирований блок запрета, распределитель, блоки нааргумента импульсной характеристики длякапливающих сумматоров и буферный запо 50 различных дискретных задержекпро- икающий блок, последовательно соединен- верки выполнения условий на сформирован- , ные триггер, второй ключ и дополнительный аргумент и сложения данных соответ- ный счетчик импульсов, а также пооледо- ствующих строк запоминающего блока 5 с .вательно соединенные запоминающий блок содержимым блоков 8 накапливающих сум- и тре 1 ий ключ, выходы которого через ос 55 маторов повторяется, новной блок накапливающих сумматоровПо окончании интервала наблюдения подключены ко вторым входам блока выТи отсчеть комплексного выходного эф- читания, выходы которого через основной фекта йе) по всем % частотам пере- запоминающий блок соединены с входами.Ужгород,ул.Проектная,4 7 834159 8блока запрета, причем выход блока фор- ход основного счетчика импульсов соеди -мирования импульсов нуль-пересечений че- нен со входом первого ключа, а выход бурез делитель частоты соединен с управля- ферного запоминающего блока соединен сющнм входом основного блока накаплива- входом квадратора.ющих сумматоров и с первым входом триг- Ис т очн ик и инфор мали и фгера, второй вход которого подключен к принятые во внимание при экспертизевыходу дополнительного счетчика импу, Авторское свидетельство СССРльсов, разрядные выходы которого подклю-611210, кл. Я 06 Г 15/34, 1977,чены ко вторым входам распределителя, 2, Авторское свидетельство СССРпри этом выход второго ключа соединен с 10 по.заявке2551687/21,управляющимвходом третьего ключа, вы- кл, 6; 01 К 23/00, 1977.