Устройство для формирования последовательности импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1157676 А 4(5) Н 03 К 5 156 Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11" . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор, выпрямитель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитания и второй усилитель, выход которого является выходом рециркулятора и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является первым входом рециркулятора, при этом второй вход блока вычи" тания подключен к второму выходу элемента задержки, второй вход которого является вторым входом рециркулятора.3. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч.а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор, управляемый генератор тактовых импульсов, делитель, триггер и одновибратор, вход которого подключен к входу дискриминатора, при этом второй вход триггера является входом блока синхронизации, а выходы управляемого генератора тактовых импульсов и одно" вибратора являются соответственно первым и вторьвю выходами блока синхронизации.(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРО-.ВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ,содержащее выпрямитель, элемент задержки, последовательно соединенныеформирователь и элемент И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповыюения точности формированияимпульсов стробирования колебания суммы свернутьм в согласованном фильтрепсевдослучайных сигналов, в неговведены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитания, рециркулятор, дополнительныйэлемент задержки и сумматор, второйвход которого подключен к вьмоду рециркулятора, а выход - к входу формирователя, выход которого являетсяпервым выходом устройства, причемвыход выпрямителя соединен с первымивходами блока вычитания иэлементазадержки, выход которого подключенк второму входу блока вычитания, авторой вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента задержки и рециркулятора и с первым выходом блока синхронизации, входкоторого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединенс вторым выходом блока синхронизации,являющимся вторым выходом устройства.1157Изобретение относится к импульс" ной технике и может быть использова" но в приемной аппаратуре цифровой информации, а именно в системах синхронизации и стробирования свернутого в согласованном фильтре много" лучевого сигнала с последующей обработкой в цифровой вычислительной машинеИзвестен временной селектор им- Ю пульсов, осуществляющий выделение первого импульса из пакета импульсов со случайными параметрами, содер жащий элемент задержки, два формирователя импульсов, линейный пропус катель, пиковый детектор и два элемента ЗАПРЕТ Я .Данное устройство обладает высо" кой вероятностью пропуска сигнала при влиянии различного рода стаби- уо Лиэирующих факторов снижение амплитуды первого импульса в условиях многократного отражения радиоволн) и не обеспечивает высокой точности формирования селекторного строба. 25Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство выделения тактовой частоты содержащее последовательно,соедийенные выпрямитель, выполненный, например, по схеме моста, элемент И, колебательную систему, представляющую собой, например, контур ЬС, элемент задержки, формирователь, выход которого подключен к второму входу элемента И 23 .35 б 76 2ющей колебания сумме свернутых в согласованном фильтре псевдослучейных сигналов, пришедших в точку приема различными путями, Так как отклонение момента стробирования накопленного колебания информационного сигна ла от оптимального момента стробирования является одним из существенных факторов влияющих на эффективность обработки сигнала, задача обеспечения высокой точности формирования селекторного строба, с точки зрения получения наилучших характеристик аппаратуры для обработки сигнала, является одной из главных.Цель изобретения - повышение точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов. Это устройство выполняет накопление колебаний тактовой частоты входных радиоимпульсов, если расхождение частоты собственных колебаний коле бательной системы устройства и частоты следования принимаемых радиоимпульсов не превышают допустимого значения. Однако в каналах с перемен. ными параметрами, характеризующихся 45 многолучевым (многопутевым) распространением радиоволн и доплеровским смещением частоты спектральных сосч тавляющих сигнала, в связи с наличием больших смещений фазы выделяемой тактовой частоты собственных колебаний колебательной системы и флюктуацией частоты следования принимаемых сигналов, устройство не обеспечивает высокой точности формирования селекторного строба. Кроме того, устройство не обеспечивает выделение точек временного положения экстремумов огиба Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования последовательности импульсов, содержащее выпрямитель, элемент задержки, последовательно соединенные формирователь и элемент И, введены блок синхронизации, последовательно соединенные блок вычитания, рециркулятор, дополнительный элемент задержки и сумматор, второй вход которого подключен к выхоцу рециркулятора, а выход - к входу формирователя, выход которого является первым выходом устройства, причем выход выпрямителя соединен с.первыми входами блока вычитания и элемента задержки, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, а второй вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента задержки и рециркулятора и с первым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, являющимся вторым выходом устройства. Рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор, выпрямитель, элемент задержки, первый усилитель, блок вычитания и второй усилитель, выход которого является выходом рециркулятора и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является первым входом рециркулятора, при этом второй вход блока вычитания подключен к второму выходу элемента задержки, второй1157676 при этом второй ния подключен к та 12 задержки, является вторым ра 7. вход которого является вторым входом рециркулятора.Блок синхронизации содержит после-довательно соединенные дискриминатор, управляемый генератор тактовьм импульсов, делитель, триггер и одно- вибратор, вход которого подключен к входу дискриминатора, при этом второй вход триггера является входом блока синхронизации, а выходы управ О ляемого генератсра тактовых импульсов и одновибратора являются соответственно первым и вторым выходами блока синхронизации.На фиг. 1 представлена структурная 15 схема устройства для формирования последовательности импульсов; .на фиг.2- принципиальная схема дискриминатора; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на Фиг.4- 20 временные диаграмммы, поясняющие работу дискриминатора; на фиг, 5 - характеристика дискриминатора в рабочей области. Устройство для формирования после.25 довательности импульсов содержит выпрямитель 1, элемент 2 задержки, последовательно соединенные формирователь 3 и элемент И 4, а также блок 5 синхронизации, последовательно соеди. ЗО ненные блок 6 вычитания, рециркулятор 7, дополнительный элемент 8 задержки и сумматор 9, второй вход которого подключен к выходу рециркулятора 7, а выход - к входу формирова теля 3, выход которого является первым вьмодом устройства, причем выход выпрямителя 1 соединен с первыми входами блока 6 вычитания и элемента 2 задержки, выход которого подключен 10 к второму входу блока 6 вычитания, а второй вход соединен с вторыми входами дополнительного элемента 8 задержки и рециркулятора 7 и с первым вьмодом блока 5 синхронизации, вход которого подключен к выходу элемента И 4, второй вход которого соединен с. вторым вьмодом блока 5 синхронизации, являющимся вторым выходом устройства.Рециркулятор содержит последовательно соединенные сумматор 10, выпрямитель 11, элемент 12 задержки, первый усилитель 13, блок 14 вычитания и второй усилитель 15, выход которого является выходом рециркулято ра 7 и соединен с первым входом сумматора 10, второй вход которого является первым входом рециркулятора 7,4вход блока 14 вычитавторому выходу элеменвторой вход которого входом рециркулятоБлок синхронизации содержит последовательно соединенные дискриминатор 16, управляемый генератор 17тактовых импульсов, делитель 18,триггер 19 и одновибратор 20, входкоторого подключен к входу дискрими"натора 16, при этом второй входтриггера 19 является входом блока 5синхронизации, а вьмоды управляемогогенератора 17 тактовых импульсов иодновибратора 20 являются соответственно первым и вторым выходами блока5 синхронизации.Устройство для формирования последовательности импульсов работаетследующим образом.Информационный поток многолучевыхпсевдослучайньм сигналов, напримеротносительной фазовой телеграфии,проходящей через согласованныйфильтр, поступает на вход выпрямите.ля 1.Лля упрощения понимания процессов, происходящих в устройстве, фор.ма колебания, подаваемого на входвыпрямителя 1 (фиг. Зд упрощена,Такая форма колебания соответствуетотклику последовательности псевдослучайных сигналов на . вьмоде согласованного Фильтра, приходящих навход согласованного фильтра по одному пути (лучу) распространения радиоволн (коэффициент распространениярадиоволн от отражающей поверхностимал),Расстояние между откликами псевдослучайных сигналов, принадлежащихдвух соседним информационным посылкам (фиг. Зд), соответствует периодуследования информационных посылок ТиВыходной сигнал с выпрямителя 1поступает на первый вход блока 6вычитания (Фиг. Зо) и через элемент2 задержки, время задержки которогоравно полупериоду несущей частотысигнала, на второй вход блока 6 вычитания (фиг. Зв) .В результате вычитания колебания,поступающего на второй вход, из колебания, поступающего на первый вход1блока 6 вычитания, формируется сигнал с биполярной формой огибающей(фиг. Зг), который поступает на входсумматора 10, выходное колебаниекоторого (фиг. ЗФ) в цепи однополупериодного выпрямителя 11 (фиг. Зж)и элемента 12 задержки (фиг, Зз)подвергается одностороннему ограничению на нулевом уровне и задержке.При этом элемент 12 задержки реализует запаздывание сигнала, полярность которого положительная, напервом выходе на время, равное сум Оме периода следования радиоимпульсов входного информационного потокаи полупериода колебания несущей частоты этих радиоимпульсов, а на втором выходе - на время равное нериоду следования радиоимпульсов входного информационного потока,С первоговыхода элемента 12 задержки колебание через усилитель 13, коэффициентусиления которого К, поступает на ффвход блока 14 вычитания, где вычитается из колебания, поступающего наего второй вход с второго выходаэлемента 12 задержки. С выхода блока14 вычитания сигнал через усилитель ф15 поступает на другой вход сумматора 10, где суммируется с колебанием, поступающим на его первый вход.Усилитель 15 предназначен для частичной компенсации ослабления сигнала 30в цепи рециркулятора, связывающейвыход сумматора 10 с его вторымвходом, В процессе нелинейного преобразования сигнала в цепи, связывающей вход устройства с первым входом сумматора 10, а также в цепи рециркулятора 7, на выходе усилителя15 формируется затухающее колебаниепоследовательности биполярных импульсов (Фиг. Зд). Это колебание рчерез элемент 8 задержки (фиг. Зи),время задержки которого составляетполупериод несущей частоты входногосигнала, поступает на первый и непосредственно на второй входы суммато- ура,9.,1Напряжение, формируемое на выходесумматора 9 (фиг. Зк), представляющее собой сумму воздействующих наего входы напряжений, через формиро- Еватель 3, в качестве которого можетбыть использован триггер Шмитта,поступает на первый вход элементаИ 4 (фиг. Зь). При этом на выходеформирователя 3 вьделяются импульсыпрямоугольной формы, длительностькоторых не превышает половины периода несущей частоты входного сигнала,а положение фронтов отображает границы временных интервалов,заключающих в себе оптимальные моменты принятия решения о значении информативного параметра сигнала в условиях вьделения информации из задержанного на времяА = 1/2 Г,где Г - несущая частота сигнала колебания, воздействующего на вход устройства для формирования последовательности импульсов.Получаемые на выходе формирователя 3 импульсы могут быть нспользова. ны в стробирующем устройстве приемника для стробирования задержанного на время Ь й колебания, поступающего с входа данного устройства на пороговое устройство и далее на устройство формирования вторичных импульсов определенной длительности, амплитуды и полярности, отображающих принятие той или иной гипотезы.Чтобы устранить стробирование сигнала в точках с низким отношением сигнал/шум, ведущее при последующей обработке сигнала к снижению вероятности правильного принятия гипотезы о его значении, порог срабатывания формирователя 3 должен соответствовать определенному уровню, зависящему от уровня входного сигнала.На второй вход элемента И 4 (фиг, Зм) поступают импульсы, вырабатываемые одновибратором 20. До момента поступления на первый вход элемента И 4 первого импульса, одно- вибратор 20 находясь в состоянии ожидания запускающего импульса, поступающего с выхода триггера 19, находящегося в единичном состоянии, Формирует сигнал, воздействие которого на элемент И 4 приводит к по- явлению на его выходе импульса, поступающего на его первый вход. Выходной импульс элемента И 4 (фиг. Зн) осуществляет переброс триггера 19 из единичного состояния в нулевое, которое сопровождается запуском одновибратора 20.Запуск одновибратора 20 вызывает генерацию на его выходе импульсов, длительность которых не должна превьппать интервал, равный длительности30 45 0 55 информационной посылки уменьшенной на полпериода несущей частоты сигнала. В моменты пребывания одновибратора 20 в режиме генерации импульса элемент И 4 исключает подачу управляющего воздействия на второй вход триггера 19 со стороны формирователя 3.Импульсы, формируемые на выходе управляемого генератора 17 тактовых импульсов (Фиг, Зр)1 находящегося в состоянии свободных колебаний, имеют частоту следования, превышающую в два или более раэ несущую частоту сигнала, Эти импульсы подаются на вторые входы элементов задержки 2, 8 и 12 и на вход делителя 18.При этом йа выходе делителя 18 (фиг. Зп ) формируются импульсы, частота следования которых отличается от частоты следования информационных посылок на величину рассогласования, не превышающую некоторого допустимого значения, существенным образом зависящего от значения параметров звеньев рециркуляционной цепи 7.С выхода делителя 18 импульсы поступают на первый вход триггера .19, возвращая его в исходное единичное состояние. Поочередное воздействие импульсов на первый и второй входы триггера 19 Формирует на его вьмоде (фиг. Зр) прямоугольные импульсы, отношение длительности к периоду которых отображает фазовый сдвиг между импульсными последовательностями, воздействующими на входы триггера 19. С вьмода триггера 19 колебание поступает на вход дискриминатора 16, на вьмоде которого выделяется управляющее напряжение (фиг. Зс ), поступающее на вход управляемого генератора 17 тактовых импульсов.Под воздействием управляющего напряжения управляемый генератор 17 тактовых импульсов иэменйет частоту следования импульсов формируемьм на его выходе, последующее воздействие которых на вход делителя 18 и управляемые вторые входы элементов 2, 8 и 12 задержки вызывает автоподстройку частоты импульсов, воздействующих на первый вход триггера 19, в процессе которой частота их приближается к частоте импульсов, воздействующих на второй вход триггера 19 и изменение времени задержки элементов 2, 8 и 12 задержки, обеспечи. вающее согласование времени задержки элементов 2, 8 и 12 задержки с параметрами воздействующего на входустройства колебания сигнала, относящегося к выделяемому устройствомлучу многолучевого сигнала. Как показано на фиг. Зо,я 1 р 1 К 1 в режиме слежения за несущей частотой сигнала снижение напряжения на выходе дискриминатора 16 вызывает снижение частоты следования импульсов навыходе управляемого генератора 17тактовых импульсов, сопровождающеесяуменьшением частоты следования импульсов на выходе делителя 18. Уменьшение частоты следования импульсов на выходе делителя 18 вле чет за собой задержку перехода триггера 19 из нулевого состояния в единичное, при котором форма прямоугольньм импульсов, порождаемых на вьмоде триггера 19, приближается к форме11 прямоугольнык импульсов типа меандр",Отмеченное изменение формы прямоугольных импульсов на выходе триггера 19 ведет к росту напряжения на выходе дискриминатора 16 (напряжение на выходе дискриминатора приближается к нулевому значению), которое сопровождается ростом частоты спедова"ния тактовых импульсов на выходеуправляемого генератора 17 тактовьмимпульсов. По окончании переходногопроцесса на выходе дискриминатораустанавливается уровень напряжения,при. котором частота следования импульсов на выходе делителя 18 достигает значения частоты следования информационных посылок. В условиях реализации в приемном устройстве упрощенной процедуры принятия гипотезы о значении сигнала, заключающейся в пренебрежении энергией отраженных лучей, импульс, формируемый на вьмоде одновибратора 20 (одновибратор 20 находится в состоянии ожидания запускающего импульса) может использоваться в стробирующем устройстве приемника для стробирования колебания, поступающего с входа предлагаемого устройства на пороговое устройство и далее на устройство формирования вторичных импульсов : определенной длительности, амплитуды и полярности. При этом длительность генерируемого одновибратором20 импульса должна корректироваться таким образом, чтобы оптимальные ,моменты принятия гипотезы совпадали с временным положением заднего фрон та генерируемого на вькоде одновнб ратора 20 импульса.Элементы 2, 8 и 12 задержки представляют собой устройства, содержащие аналогово-циФровой преобразователь, Е регистров сдвига, каждый из которых содержит и двоичных запо. минающих элементов и цифроаналоговый преобразователь, содержащий Е входов и выход. При этом 1-вькод (1 1,2,3;,2) аналого-цифрового 15 преобразователя соединен с входом 1-го регистра сдвига, выход которого соединен с 1-ым входом цифроаналогового преобразователя. Один из входов аналогово-цифрового преобра- Ю зователя является входом элемента задержки, а второй обьединен с управляющими входами всех регистров сдвига и является управляющим входом элемента задержки. Выходом эле мента задержки является выход цифроаналогового преобразователя.Под воздействием тактовьк импульсов на вторые (управляющие) входы эдементов 2, 8 и 12 задержки, осу- Зф ществляется пересылка содержимого 1-ой ячейки памяти в х+1 ячейку памяти (3. = 1,2,3, и) и запись в первую ячейку памяти кодовой комбинации двоичных сигналов, формируемьк на вы- ходах аналогово-цифрового преобразователя.Содержимое и ячейки памяти подается на вход цифроаналогового преобразователя (двоичиые сигналы, формируемые на выходах Е регистров сдвига воздействуют на Е входов цифроаналогового преобразователя), на вькод которого поступает информация, нреобраэованная из цифровой формы в анау логовую.Снижение погрешности элемента задержки, обусловленной неучитываемой задержкой сигнала в инерционньк звеньях цифроаналогового преобразовате- ф ля, достигается повышением частоты следования управляющих импульсов и, соответственно, увеличением числа ячеек памяти запоминающего устройства, выполняемого на Е регистрах сдви-З га.Дискриминатор 16 представляет собой, например, устройство, содержащее конденсатор 21, диоды 28 и 29 ирезистор 25, первые выводы которыхсоединены вместе, резисторы 26 и 27и конденсатор 24, первые выводы которых соединены вместе, конденсатор22, первый вывод которого соединенс вторыми выводами диода 28 и резистора 26, конденсатор 23, первый вывод которого соединен с вторь 1 ми выводами диода 29 и резистора 27. Входное напряжение прикладывается к второму выводу конденсатора 21 и вторымвыводам соединенных вместе резистора 25 и конденсаторов 22, 23 и 24.Выходное напряжение снимается с первого и второго выводов конденсатора 24Выходное напряжение дискриминатора 16 представляет собой сумму напряжений, пропорциональных пиковым:уровням напряжений положительной иотрицательной полярностей последова-.тельности биполярных прямоугольныхимпульсов, формируемых из входногонапряжения последовательности однополярных прямоугольных импульсов.Напряжение биполярных прямоугольных импульсов (фиг. 45) формируетсяиз входного напряжения однополярнькпрямоугольных импульсов (фиг. 4 о)с помощью цепи, содержащей разделительный конденсатор 21 и резистор 25.Напряжения, пропорциональные пиковь 1 м уровням напряжений положительнойи отрицательной полярностей последовательности биполярных прямоугольныхимпульсов(фиг.4 ь и 4)выделяются соответственно на обкладках конденсаторов22 и 23,емкости которых должны бытьодинаковыми.Выходное напряжение дискриминатора 16 выделяется на активном сопротивлении нагрузки (входная цепь управляемого генератора тактовых импульсов 17) (фиг. 4),Сопротивления резисторов 26 и 27суммирующей цепи дискриминатора 16должны иметь одинаковые значения.Таким образом при априорно извест.ных параметрах принимаемого сигнала,таких как среднее значение несущейчастоты сигнала, среднее значениечастоты следования информационныхпосылок, диапазон изменения несущейчастоты сигнала, вызываемого дестабилизирующими факторами к которым.относятся: нестабильность кварцевогогенератора колебания модулируемой11 1157 частоты, используемого в передатчике, изменения частоты сигнала, связанные с эффектом Доплера и т.д., диапазон изменения амплитуды сигнала, поступающего на вход устройства. 5Технический эффект от использования предлагаемого устройства в аппаратуре передачи дискретной информации с использованием согласованных фильтров по сравнению с известными 1 О устройствами проявляется в высокой точности формирования импульсов стробирования колебания суммы свернутых в согласованном фильтре псевдослучайных сигналов, пришедших в точку 15 приема различными путями и с доплеровским смещением частоты спектраль 676 12ных составляющих, При этом такие свойства устройства, как обеспечение высокой точности формирования импульсов стробирования, эффективное слежение за несущей частотой сигнала и выделение доминирующего луча много- лучевого сигнала делают его перспективным при решении некоторых проблем в системах передачи информации и в, первую очередь, для обеспечения отношения сигнал/шум на выходе решающего устройства в условиях обработки сигналов многолучевого распростране" ния в каналах подвижной связи как разделяемых по времени прихода после свертки в согласованном фильтре, так и на неразделяемых.1157676 г Составитель В.ЛобынцевРедактор А.Сабо Техред М.Пароцай 91/54ВНИИПИ Закаэ комитета СССР и открытий ская наб д. 113 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Тираж Гос удар делам и осква,872твенногообретени