Устройство для выделения импульсныхсигналов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(221 За явл 1)2788305/18-0 02.0 7 Н 04 Я 1/3 Н 04 В 1/1 с присоедииекием заявки Гос рствеииыи комитетСССРлам изобретенийи открытий) Приорите Опублико ано 23 Р 4 Бюллетень йписания 2 3,04.8 3)УДК 621.б 32 (08 ата опубликования Авторыобретени С.С.Кукушкин и Л,В,Мовчан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ИМПУЛЬССИГНАЛОВ повышение поочности выделения и видами модуля изобретен йчивости с различ сится к элементам язи и может иселения информаа оне мов и им тение отсводной .ься длямп льсов Изобре носистем пр свполь зоват ныдцианных и у н ф шупульсных помех.Известно устройство для выделенияимпульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные первую линию задержки, инвертор и первый сумматор, другой вход которого соединенсо входом первой линии задержки, блокдифФеренцирования и формирователь импульсов, при этом выход первого сумматора подключен ко входу блока подавления шумов и импульсных помех,выполненного в виде последовательносоединенных амплитудного различителявторой линии задержки и второго сумматора, другой вход которого соединен с дополнительным выходом амплитудного различителя, при этом выходпервого сумматора, подключен ко входу амплитудного различителя, а выходвторого сумматора является выходомблока поданления шумов и импульсныхпомех 11),Однако известное устройство имеетнизкую помехоустойчивость и точностьвыделения сигналов с различными видами модуляции. мехоусто и тсигналов нымции,5 йоставленная цель достигаетсятем, что в устройство для выделенияимпульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные первую линиюзадержки, иннертор и первый сумматор,другой вход которого соединен со входом первой линии задержки, блок дифференцирования и формирователь импуль-сон,.при этом выход первого сумматораподключен ко входу блока подавления15 шумов и импульсных помех, выполненного н виде последовательно соединенных амплитудного различителя, второйлинии задержки и второго сумматора,другой вход которого соединен с допол 20 нительным выходом амплитудного различителя, при этом выход первого сумматора подключен ко входу амплитудногоразличителя, а выход второго сумматора является выходом блока подавле"ния шумов и импульсных помех, введены блок фильтрации и корреляционнойобработки сигналов, третья линия задержки, ключ, расширитель импульсови дополнительные аналогично выполиенЗО ные блоки подавления шумов и импульсционная обработка). 4 О 45 ЗО ных помех, при этом выход блока Фильтрации и корреляционной обработки сигналов подключен ко входам первой и третьей линии задержки, выход блока подавления шумов и импульсных помех через последовательно соединенные дополнительные блоки подавления шумов и импульсных помех подключен ко входублока дифференцирования, выход которо.го подключен к первому входу ключа и .ко входу Формирователя импульсов, выход третьей линии задержки подключен ко второму входу ключа, при этом .выход ключа и выход Формирователя импульсов подключен ко входам расширителя импульсов.На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы.Устройство для выделения импульсных сигналов содержит последовательно соединенные первую линию 1 задержки, инвертор 2 и первый сумматор 3, блок 4 фильтрации и корреляционной обработки сигналов, блок 5 подавления шумов и импульсных помех, выполненный в виде последовательно соединенных амплитудного различителя б, второй линии 7 задержки и второго сумматора 3, дополнительные блоки 9 (9-1У-к, где к - любое целое число) подавления шумов и импульсных помех,.выполненные аналогично з виде последовательно соединенных амплитудного различителя 10 (10-110-к),линии 11 (11-111-,к) задержкии сумматора 12 (12-112-к), атакже блок 13 дифференцирования,формирователь 14 Импульсов, ключ 15,третью линию 16 задержки и расширитель 17 импульсов,. выход которого является выходом устройства.Предлагаемое устройство для выделения импульсных сигналов работает следующим образом.На вход блока фильтрации и корре" ляционной обработки сигналов 6, являющийся входом устройства, поступают импульсные сигналы с временно-импульсной, амплитудно-импульсной, кодово-импульсной (ВИМ,АИМ и КИМ) Н другими видами импульсной модуляции искаженные шумами и импульсными помехами. Поскольку при всех видах модуляции длительность (неискаженная) импульсов сигнала априорно известна, известны также период следования ну" левых импульсов при ВИМ, импульсов, кода при АИМ и КИМ,КИМ-ЬМ,то становится возможной оптимальная обработка принимаемой смеси сигнал/помеха,Известно, что общей задачей обра" боткн является увеличение отношения сигнал/шум в результате обработки. Оптимальная обработка сигналов обеспечивает получение максимально воз" можного отношения сигнал/шум и подразделяется на оптимальную фильтрацию и корреляционную (автокорреляционную) обработку.Оптимальная обработка импульсных сигналов подразделяется на Фильтрацию и стробирование, а также на определение скалярного произведения принимаемого сигнала с неискаженными образцами полезных сигналов (корреляДля осуществления оптимальной обработки импульсно-переходная характеристика оптимальных фильтров должна быть подобна зеркальному отображению входного сигнала, смещенному относительно его начала на время,равное времени стробирования. Строби;рование представляет собой установление такого процесса опроса напряжения на выходе Фильтра, при котором эа результат .обработки принимаетсятекущее значение сигнала в моментопроса, Моменты стробирования определяются сигналами синхронизации и должны совпадать с моментами окончания сигнала. При этом все спектральные составляющие выходного сигнала оптимального фильтра нахоцятся в одной и той же Фазе, равной нулю,чтообеспечивает выделение максимально возможного значения его напряжения,При смещении момента стробированиявеличина максимально возможного зна" чения отношения сигнал/шум уменьшается и выделенное значение сигнала не соответствует истинной величине,получаемой прн стробировании в моментокончания нюпульса.Анализ выражения для частотной характеристики оптимального Фильтра показывает, что частотная характеристика оптимального Фильтра определяется лишь формой и не зависит от амплитуды сигнала. Данное свойство позволяет производить оптимальную Фильтрацию сигналов с ЗИМ, ВИМ, КИМ и КИМ-М.Частотная характеристика Фильтра не зависит и от временного положения сигнала, поэтому при его изменении должен соответственно меняться момент стробирования,Известно, что если на входе опти" мального фильтра действует сигнал соответствующей длительности, то сигнал на выходе этого Фильтра также имеет конечную длительность, равную удвоенной длительности сигнала на входе. Если на вход такого оптимального фильтра поступает последовательность символов одинаковой длительности и стробирование производится в конце каждого символа,то переходные искажения между сигналами теоретически отсутствуют. Искажения имеют место при неточной установке параметров отдельных элементов Фильтра и при смещении моментов стробировання.Таким образом, отношение сигнал/шум переходные искажения н степень соответствия значения величины сигналана выходе фильтра кистинному егозначению определяется соотнетствиеммомента стробирования к моменту окончания действия импульса на входе.Это накладывает жесткие требования на стабильность работы системысинхронизации, особенно при приемепериодических сигналов со скважностьюбранной двум. Для устранения искаженийв величине выделенных амплитуд символов, границы последних четко определены, а их длительность соответ"ствует длительности сигнала, длякоторого оптимальный фильтр построен. Известно, что флуктуационный шум, наряду с изменением остальных параметров, приводит к изменениюдлительности импульсов по случайномузакону и н случае приема сигналовКИМ, ВИМ, КИМ-АМ система синхронизации не способна обеспечить постоянство длительности обрабатынаемых импульОсов на входе Фильтра. При приеме сигналов с ВИМ,КИМ, КИМ-АМ выделение,синхрониэирующих сигналов с требуемой помехоустойчивостью (например,импульсов с частотой следования разрядов КИМ, КИМ-АМ) непосредственноиз принимаемой смеси весьма,затруднительно, поскольку число разрядовсообщения н КИМ и КИМ-АМ н процессеприема изменяется и эти изменениянерегулярны. При приеме информациис ВИМ непрерывно изменяется положение измерительного импульса. Формирование сигналон стробиронания, совпадающих по времени с концом воздействия информационных импульсов н учитынающих случайные изменения их длительности, в известном устройстве. невозможно. Очевидно, что более эффективной работа оптимального фильтра приналичии синхронизации, учитываощей 40изменение длительности принимаемыхимпульсон путем соответствующего изменения момента стробиронания,Известно, что определение скаляр-ного произведения сигналов при корреляционной обработке эквивалентнооптимальной Фильтрации и стробированию сигналов. При этом к системе синхронизации предъявляются требования,аналогичные требованиям.предъявляеийм при фильтрации, Последние состоят в определении границ символов и вобеспечении совпадения начала и конца образца сигнала, подаваемого накорреляторф с началом и концом поленного сигнала, содержащегося н смеси. Кроме того, система синхронизации управляет зарядом-разрядом емкости интегратора, причем разряд(считйнание информации) осуществляется в момент окончания символа. 60Нри осуществлении корреляционнойобработки на другой .вход блока Фильтрации и корреляционной обработкисигналов 4 подаются образцы принима"емых сообщений 65 Блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 производит оптимальную фильтрацию импульсов ВИМ, КИМ, КИМ-АМ, АИИ или импульсов с другими видами модуляции, а при наличии копий принимаемых сообщений- корреляционную обрлботку сообщений. На Фиг,2 а для примера изображен входной сигнал (с амплитудно-импульсной модуляцией и со скважностью Равной двум), искаженный шумами и имеющий флуктуирующие по случайноь закону длительности (истинная длительность импульсов соответствует длительнос".и первых трех импульсов). Для простоты графического изображения символы представлены прямоугольными импульсами. В реальных системах их Форма близка к колоколообразной.Быходной сигнал блока Фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 представлен ка Фиг.2 б. Из диаграммы напряжения видно, что при Флуктуациях Фронтов импульсов, увеличивающихих длительность, между символами появляются переходные искажения. Прискважности принимаемых сигналов, бОЛьшей двух, данный вид искажений от"сутствует. Для Формирования нмпульсон стробиронания, соответствующихпо времени моменту окончания входныХ импульсов и максимальному значениюамплитуд обработанных сигналов, выходной сигнал блока Фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 подается на входи первой 1 и третьейЕб линий задержек и первого суммато,ра 3. После задержки сигнала в пер" ,вой линии 1 задержки на время,равное длительности входчых импульсов(6" ) и инвертирования инвертором 2 сигналы, представленные на Фиг.2 б суммируются, результат суммирования (Фиг.2 в) в амплитудном Различителе б разделяется на положительную и отрицательную части по нулевому уровню.Отрицательная часть разделенного сигнала подается на сумматор 8 непо-. средственно, а положительная - через линию 7 задержки, которая осуществляет задержку импульсов на время Ь =- Задержанный положительный (8 иг.2 г) и прямой отрицательный (Фиг.2 г) сигналы суммируются в сумматоре Ы, выходной сигнал сумматора 8 (Фиг.2 д) имеет большую по сравнению с сигналом Фиг.2 в) скорость перехода от отрицательной к положительной части. Цля увеличения крутизны данного перепада сигнал с выхода сумматора 8, являющегося выходом блока по- давления помех и импульсных шумов подается на следующий блок подавления шумов и импульсныхпомех 9"1, содержащий амплитудный раэличитель 10-1, линию задержки 11-1 и сумматор 12-1. Работа этого блока аналогична первому с той разницей, что эадержкЬ ны824483 формула изобретения 7деленной положительной части сигнала с выхода сумматора 8 в линии 11-1 задержки осуществляется на время С = "7Для обострения перепадов между различными полярностями сигнала, последний подвергают.дополнительной .обработке в последующих (к) блоках подавления шумов и импульсных у 1 омех. Для этого в каждом блоке подавления шумов и импульсных помех результаты предоствующей обработки раэ-о деляются по нулевому уровню соответствующим амплитудным раэличителем 10 на сигналы положительной и отрицательной полярностей. Положительные сигналы задерживаются в линиях 11 задержки на время, равное ц с" , Г и суммируются в сумматорах 12. При каждом последующем суммировании дополнительно подавляются шумовые и импульсные помехи и обостряется перепад между положительным и отрица О тельными импульсами в сигналах на выходах сумматоров 12, в связИ с этим достигается высокая помехоустойчивость выделения сигналов синхронизации и высокая точность определения моментов стробирования, Импульсы стробирования формируются путем дифференцирования сигнала на выходе сумматора 12-к (фиг.2 е) . Резулыаты об-, работки входного сигнала в блоке фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 (фиг.2 б) задерживаются третьей линией 1 б задержкина время обработки сигнала в к блоках подавления помех и импульсных сигналов и опрашивак)тся через ключ 15 в устанавливаемые сигналом на выходе сумматора12-к моменты стробирования.Расширитель 17 импульсов иэ коротких выходных ймпульсов ключа.15 формирует импульсы (фиг.2 ж) 40 требуемой длительности, поступающие на выход устройства, Работой расширителя 17 импульсов уп"равляют сигналы с формирователя 14импульсов, синхронизация которого осу-щществляется сигналами с блока 13 дифференцирования. Расширитель 17 импульсов может быть выполнен в виде конденсатора, имеющего цепь заряда с малойпостоянной времени. Моментом началазаряда и разряда конденсатора управляют сигналы с формирователя 14импульсов.Устройство для выделения импульсных сигналов звлет производитьоптимальную обработку принимаемых со" общений с различными видами первичноймодуляции (ВИМ,КИМ, КИМ-АМ), имеетповышенную помехоустойчивость и точность выделения сигналов с различнымивидами модуляции. Устройство для выделения импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные первую линию задержки, инвертор и первый сумматор, другой вход которого соединен со входом первой линии задержки, блок дифференцирования и формирователь импульсов, при этом выход первого сумматора подключен ко входу блока подавления шумов и импульсных помех, выполненного в виде последовательно соединенйых амплитудного разлячителя, второй линии задержки и второго сумматора, другой вход которого соединен с дополнительным выходом амплитудного раэличителя, при этом выход первого сумматора подключен ко входу амплитудного различителя, а выход второго сумматора является выходом блока подавления шумов и импульсных помех, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности выделения сигналов с различными видами модуляции, введены блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов, третья линия задержки, ключ, расширитель импульсов и дополнительные аналогично выполненные блоки подавления шумов и импульсных помех, при этом выход блока фильтрации и корреляционной обработки сигналов подключен ко входам первой и третьей линии задержки, выход блока подавления шумов и импульсных помех через последовательно соединенные дополнительные блоки подавлеоия шумов и импульсных помех подключен ко входу блока дифференцирования, выход которого подключен к первому входу ключа и ко входу формирователя импульсов, выход третьей линии задержки подключен ко второму входу ключа, при этом выход ключа и выход формирователя импульсов подключены ко входам расширителя импульсовИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 658784, кл, Н 04 Ц 1/36, 1977.8244 ВЗ г г.Г Н.Вабииец Составитель. Г.%елейедактор Г,Волкова Техред Н.Граб, Коррект сн СР Зака аб., д Филиал ППП Патент 1, г.ужгород, ул.Проектная,52/85ВНИИПИпо де113035 ираж 698 По сударственного комитета ам изобретений и открыти Иосква,.Ж, Раушская н