Устройство для формирования сигнала разностной частоты импульсных последовательностей

(1 Е ИИ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК К 5/15 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21) (22) (46) (72) (71) (53) (56) прибо фЭнер 3370495/ 17.12.81 1504.84 Э.К.Скво Институт 621.374.1. Новиц ры с час гия", 19 18-2 Бюл. Р 1 рцов теплофиз 335 (088.8) кий П,В, и тотными да 70, с.240 и СО АН СССР др Цифровые чиками. Л., 43. с ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЛАМ ИЗОБРЕтЕНИй И аТЮ ЦТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 2. Авторское свидетельство СССР 9 841101, кл. Н 03 К 5/156, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, информационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответственно, информационные входы которых соединены с входными шинамИ устройства, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности формирования разностной частоты импульсных последовательностей, в ного введены элемент задержки, два элемента И, два элемента НЕ, первый и второй сумматоры по модулю два, первые входы которых соединены с выходами первого и второго триггеров, а вторые входы - с выходами четвертого и третьего триггеров соответственно, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов и через элемент ,задержки к первым входам элементов И, при этом второй вход первого элемента И.соединен с выходом первого сумматора по модулю два и через первый элемент НЕ с вторым входом второ-ЕФ го элемента И, третий вход которого подключен к вкходу второго сумматора по модулю два и через второй элемент НЕ к третьему входу первого элемен- (, та И, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход - к вымодной шине устройст ь.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова-.но в дискретных и цифровых системах,в частности в дискриминаторах частотыеИзвестно устройство для Формирования сигнала разностной.частоты,содержащее усилитель, ограничительи смеситель, например триггериый балансный модулятор И ,Однако данное устройство применико только при близких между собойчастотах входных сигналов и нв допускает наличия во входных сигналахшума.Наиболее близким по технической 5сущности к изобретению являетсяустройство для формирования разиост"ной частоты импульсных последовательностей, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импуль)сов, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второготриггеров, ифнормационные входы которых подключены к выходам третьего ичетвертого триггеров соответственно,информационные входы которых соединены соответственно с первым и вторымвыходами пятого триггера, первыйвход которого подключен к первой входной шине и к входу синхронизациитретьего триггера, вход установки внулевое состояние которого соединенс первым выходом первого триггера,второй выход которого подключен кпервой выходной шине, при этом вто"рой вход пятого триггера соединен с 5второй входной шиной и с входом. синхронизации четвертого триггера, входустановки в нулевое состояние которого подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которого 40соединен с второй выходной шиной 2 .Недостатком известного устройстваявляется низкая точность формирования разностной частоты импульсныхпоследовательностей при наличии ихво.входных сигналах за счет невозмоФности распознавания иьячульсных помех. Цель изобретения - повышение точности Формирования разностной часто" ты импульсных. последовательностей.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования сигнала разностной частоты импульсных последовательностей, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импульсов, .выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, инФормационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответст венно, информационные входы которых соединены с входными шинами устройства, введены элемент задержки, два элемента И, два элемента НЕ, первый и второй сумматоры по модулю два, 65 первые входы которых соединены с.вы ходами первого и второго триггеров, а вторые - с выходами четвертого и третьего триггеров соответственно, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов и через элемент задержки к первым входам элементов И, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом первого сумматора по модулю два и через. первый элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго сумматора по модулю два и через второй элемент НЕ к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к выходной шине устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для Формирования сиг-. нала разностной частоты импульсных последовательностей. содержит пять триггеров 1-5 и генератор тактовых импульсов 6, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров 1 и 2, информационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров 3 и 4 соответственно, информационные входы которых соединены с входными шинами устройства, а также элемент задержки 7, два элемента И 8 и 9, два элемента НЕ 10 и 11, первый и второй сумматоры по модулю два 12 и 13, первые входы которых соединены с выходами первого и второго тригге" ров 1 и 2, а вторые - с выходами четвертого и третьего триггеров 4 и 3 соответственно, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов б и через элемент задержки к первым входам элементов И 8 и 9. При этом второй вход первого элемента И 8 соеди- нен с выходом первого сумматора пЬ модулю два 12 и через первый элемент НЕ 10 с вторым входом второго элемента И 9, третий вход которого подключен к выходу. второго сумматора по модулю два 13 и через второй элемент НЕ 11 к третьему входу первого элемента И 8, выход которого соединен с первым входом пятого триггера 5, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И 9, а выходк выходной шине устройства.Устройство работает следующим образом.Два входных сигнала запоминаютсяс помощью триггеров 3 и 1, 4 н 2. На информационные входы П -триггеров 3 и 4 поступают сигналы с амплитудой ф 1" или "О", а на входы синх" ронизации - тактовые импульсы от генератора 6. Аналогично работают триггеры 1 и 2. Каждый .из триггеров .запоминает значения сигнала на период тактовых импульсов. Сумматоры 12 5 и 13 осуществляют сложение по модулю два первого входного сигнала, определенного в момейт запоминания , с вторым входным сигналом, определен-. ным в момент запоминания+1. Если10 при сложении получаются одновременно едиийчные уровни сигналов, то они заменяются нулевыми уровнями с помощью элементов И 8 и 9, на другие вхОды которых подаются запрещающие 5 сигналы соответственно от сумматоров 13 и 12 через элементы НЕ 11 и 10. Для исключения влияния переходных процессов при переключениях Э-триггеров элементы И тактируютсяимпульсами от генератора б, задержанными с помощью элемента задержки 7 на отрезок времени, меньший периода тактовых импульсов. Сигналы с выходов элементов И устанавливают триггер 5 в положение "1" или "О", Формируя сигнал разностной частоты,На временной диаграмме фиг. 2). изображено преобразование входных сигналов, приводящее к формированию сигнала разностной частоты. ЗОНа 2 -триггерах значения прямоугольных входных сигналов запоминаются в моменты времени, соответствующие последовательности тактовых импульсов - сигналу "Ь". Ошибку в 35 Фазе сигнала, получающуюся при этой операции дискретизации, можно ограничить требуемой малой величиной, увеличивая частоту тактовых импульсов. Зиачеиия сигналов нужно запоми нать на время не менее одного перно" да тактовых импулЬсов. В схеме устройства фиг. Ц время запоминания значений сигналов равно двум периодам тактовых импульсов. Суммирование 45 по модулю двухразновременных и разноименных значений входных сигналов, Фиксированных при их запоминании к моменту времени ,+1, пояснено на фиг. 2 стрелками: суммируются значения сигналов ф 1" или "О", определенные в моменты времени, соответствую.щие началу и концу стрелки. Получаемые при этом суммарные сигналы ф 2" и изображены над под) исходными сигналами.Далее, после исключения из двух суммарных сигналов тех участков, На которых сигналы одновременно принимают значения "1", получаются два сигнала "е" и "Ж".60Наконец, Формируются Фронт и срез сигнала разностной частоты сигнал ф)"1 в моменты, когда сигналы "е" и "А" принимают соответственно единичные значения. ,65 Доказательство того Факта, чтоданная последовательность операцийдействительно приводит к Формированию сигнала развостной частоты, основано на анализе трех возможных случаев относительного положения Фронтов и срезов входных сигналов "афи фВ" (Фиг. 2) . В первом случае (слева Фронт второго сигнала отстает отФронта первого сигнала, что определяет единичные значения первого сум"марного сигнала и нулевые значениявторого суммарного сигнала. Во втором случае (справа), наоборот, Фроит,первого сигнала отстает от Фронтавторого сигнала, что соответственноопределяет нулевые значения первогосуммарного сигнала и единичныевторого. Третий случай - тбчное совпадение Фронтов (срезов) сигналовне позволяет получить единичные значения первого или второго суммарныхсигналов, необходимые для формирования сигнала разностной частоты. Однако ввиду неравенства частот вход"ных сигналов после третьего случаянемедленно следуют рассмотренныепервый или второй случаи. Посколькусигнал разностной частоты следуетрассматривать с физической стороны,как результат биений двух входныхсигналов, когда Фронты (сры 3 одного сигнала "обгоняют" Фронты срезы)другого сигнала, становится очевидным,что операции данного алгоритма, Фиксирующие изменения во взаимном положении Фронтов срезов), приводят кформированию сигнала разностной частоты,Согласно Фиг. 2, входные сигналы "О", ф 6" близки по частоте, а по Форме являются меандрами, т.е. прямоугольными. импульсами со скважностью два. Выходной сигнал разностной частоты при этом также формируется в виде меандра. Такой вид сигналов взят лишь для наглядности. Однако данный алгоритм полностью применим к более широкому классу сигналов,в частности к входным сигналам с произвольным отношением частот, к непериодическим сигналам, к сигналам с различной и переменной скважностью,смеси сигналов с шумом. Применение алгоритма к некоторым из перечисленных сигналов рассмотрено, на фиг. 3. Единственным требованием к сигналам является необходимость выполнения неравенства Ч ( 1, где Т - наименьший интервал времени между переменами состояний "1" (1 О") входного сигнала; 1 - частота запоминания значений входного сигнала. Это условие аналогично по виду и физическому смыслу иэвестной теореме В.А.Котельникова, относящейся к дискретизации сигналов с ограниченным спектром.1086552 2 Иэ описания предлагаемого устройства следует также возможность его применения в двух предельных случа" ях входных сигналов. Если частота одного из сигналов равна нулю, то операция суммирования по модулю два переменных значений одного из сигналов с постоянной величиной дает в итоге сигнал с частотой входного сигнала. Если же частоты входных сигналов равны между собой, сигналы 10 отличаются друг от друга только фазой. В этом случае после суммирования их значений и исключения из суммарных сигналов одновременно появляющихся единичных участков получаем 15 два сигнала, иэ которых только один принимает какединичные, так и нулевые значения, второй же везде равеннулю. Следовательно, н раэностнаячастота также равна нулю. Знак разности частот двух входных сигналов можно определить при расщеплении одного нэ входных сигналов по фазе, т,е. преобразовании двух пар сигналов. Известно, что если частота входного сигнала, расщепляемого по фазе, больше частоты второго нерасщепленного) сигнала, то для сигнала разностной частоты сохраняется не только величина, но и знак фазового сдвига. Если же ча стота расщепляемого сигнала меньше, то знак фазового сдвига меняется на противоположный.1086552 аау аюаювооиоюс д УЮ 1 д 1 д Гдд 501 ОУУУд 1 Г 1 1 дд 17111 У 5 О 2 д 1 10000, 3 3 3 1 1 1 00 1 1100360 О 1 Г Составнтел Техред А Ва еев Корректор Л. Пилипен А.Гуль Тираж 862 ПодписноИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Заказ 2266/52 филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,