Цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов

Цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯЗА ЗАДЕРЖКОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединённые управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСИ), отличающееся тем, что, с целью повышения точности синхронизации , в него введены два элемента И, элемент НЕ, три D -триггера , аналого-цифровой преобразователь .(АЦП) и цифровой фильтр, выход которого подключен к входу управляемого тактового генератора, а выход управляемого тактового генератора/ подключен к С -входам первого : второго В -триггеров и входу элемента НЕ, выход которого подключен к С-вхоДУ третьего D -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого подключен выход второго перемкожителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход . генератора ПСП подключен к D -входу первого D гтриггера, прямой выход которого подключен к D -входу третьего D -триггера, первому входу первого элемента И и D -входу второго D -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго D -триггера и инверсньА выход пер90 Ml вого D -триггера подключены соответственно к первому и второму входам СО ;Р О второго элемента И, выход которого, la также выход первого элемента И подключены к второму и третьему входам второго перемножитёля.

-СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11), А

3(Я) H 04 Ь 7 02

1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530823/18-09 (22) 28.12.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) В.Ф.. Коваленко, В.С. Ладыко, С.А. Груша, А.А. Алексеев, С.С. Глазов и М.А. Жодзишский (53) 621.394.662(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, У 402163, кл. Н 04 L 7/02, 197 1.

2. Журавлев В.И., Бонч-Бруевич А.М.

Об одной схеме синхронизации корреляционного приемника сигналов с псевдошумовой модуляцией. — Труды НИИР, f968, N - 1, с. 35-40, рис. 3 (прототин) (54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

СЛЕЖЕНИЯ ЗА ЗАДЕРЖКОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙ-

НОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители,, а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) > о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности син" хронизации, в него введены два элемента И, элемент НЕ, три П -триггера, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр„ выход Ко торого подключен к входу управляеl мого тактового генератора, а выхоу управляемого тактового генератора подключен к С -входам первого:. вто.рого 3 -триггеров и входу элемента

НЕ, выход которого подключен к С-входу третьего 3 -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу

1 которого подключен выход второго перемножителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход . Е, генератора ПСП подключен к 9 -входу первого j) â€, триггера, прямой выход которого подключен к Э -входу третьего D -триггера, первому входу первого элемента И и 9 -входу второго Я

Р -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго

D -триггера и инверсный выход первого Д -триггера подключены соответственно к первому и второму входам . второго элемента И, выход которого, а также выход первого элемента И под" ключены к второму и третьеяу входам второго перемножителя.

108339

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиотехнических системах, где необходима синхронизацияпсевдослучайных сигналов.

Известно устройство для синхронизации псевдослучайных последовательностей (ПСП) импульсов, содержащее временной дискриминатор, в цепь обратной связи которого вклю- 1О чены последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор, блок исключения тактовых импульсов и генератор опорной ПСП, а также формирователь сигнала поис- ка и последовательно соединенные пороговый блок, дифференцирующая цепь и триггер, выход которого подключен к управляющему входу блока исключения тактовых импульсов, а к щ второму входу триггера подключен выход управляемого генератора, к до-. полнительному входу которого через формирователь сигнала поиска подключен выход порогового блока, к входу 2S которого подключен выход фильтра нижних частот (1 j.

Данное устройство обладает низкой точностью синхронизации.

Наиболее близким к предлагаемому является цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, З5 а также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), выход которого через третий перемножитель и непосредственно подключен соответственно к вторым входам первого и второго перемножнтелей, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные интеграторы и стробируемые усилители подключены к первому и второму входам фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу управляемого тактового генера- 50 тора, выход которого подключен к второму входу третьего перемножителя, и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь управляющих сигналов к управляющим вхо- 5 дам интеграторов и стробируемых усилителей, при этом выходы разрядов генератора ПСП через дешифратор под0

2 ключены к второму входу формирователя управляющих сигналов (27.

Известное устройство обладает низкой точностью синхронизации.

Цель изобретения — повышение точности синхронизации.

Для достижения поставленной цели в цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов, содержащее объединенные по первому входу первый и второй перемножители, а. также фильтр, фазовый детектор и последовательно соединенные управляемый тактовый генератор и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), введены два элемента И, элемент НЕ, три 3 -триггера, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр, выход которого подключен к входу управляемого тактового генератора, а выход управляемого тактового генератора подключен к С-входам первого и второго D -триггеров и входу элемента НЕ, выход которого подключен к С-входу третьего В -триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к второму и третьему входам первого перемножителя, выход которого через фильтр подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого подключен выход второго перемножителя, а выход фазового детектора через АЦП подключен к входу цифрового фильтра, при этом выход генератора ПСП подключен к

Д -входу первого 1) -триггера, прямой выход которого подключен к 3 -входу третьего P -т р и г г е р а, первому входу первого элемента И и Д -входу второго 3 -триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а прямой выход второго Д -триггера и инверсный вы- ход первого 1) -триггера подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, вьусод которого, а также выход первого элемента И подключен к второму и третьему входам второго перемножителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифроаналогового устройст" ва слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифроаналоговое устройство слежения за задержкой- псевдослучайной

1083390

10 последовательности импульсов со.держит первый перемножитель 1, фильтр 2, фазовый детектор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой . фильтр 5, управляемый тактовый генератор 6, генератор 7 ПСП, второй перемножитель 8, первый, второй и третий Р -триггеры 9-11, первый и второй элементы И 12 и 13, элементы НЕ 14.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с фазой "0" или

tI

И В Ч = колебания поступает на пер15 выи и второй перемножители t и 8.

Первый перемножитель 1 перемножает входной сигнал на двузначный опорный сигнал (+1), а второй перемножитель 8 — на трехзначный эпорный сигнал (+1,0) . Значениям (+1) . опорного сигнала первого перемножителя 1 соответствуют логические "1" и "0" на прямом выходе третьего D -тригге-. ра 11 и, соответственно, "0" и "1" на его инверсном выходе.

Все ф -триггеры срабатывают от среза импульсов, поступающих на их синхронизирующие входы. В результате на опорные входы первого перемножителя 1 поступает ПСП, а на опорные входы второго перемножителя 8 — импульсы с длительностью = Т

0 ц < симметрично расположенные относительно фронтов и срезов этой ПСП.. !

На выходе первого перемножителя Э5

1 выделяется высокочастотный сигнал, частота которого может меняться в пределах полосы пропускания фильтра

2. Полоса фильтра 2 выбирается из условия обеспечения высокого соот- 40 ношения сигнал/шум на его выходе.

Выходной сигнал фильтра 2 является опорным сигналом для фазового детектора 3, на второй вход которого поступает сигнал непосредственно. с выхода второго перемножителя 8. Сигнал ошибки с выхода фазового детек-! тора 3 поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, где происхо«. дит квантование смеси. сигнала с 50 шумом (в частном случае это может быть бинарный квантователь). С выхо, да АЦП 4 сигнал в цифровом виде поступает на цифровой фильтр (при бинарном квантовании последний может . быть выполнен на базе реверсивного счетчика) и далее поступает на вход управляемого тактового генератора 6..

Формирование дискриминационной

-характеристики без дрейфа нуля из-за неидентичности и нестабильности каналов схемы слежения sa задержкой поясняется эпюрами сигналов °

На фиг. 29 представлена фаза высокочастотного сигнала на входе .первого и второго.перемножителей 1 и 8.

Фаза высокочастотного сигнала на выходе фильтра 2 после первого перемножителя 1 постоянна при сдвиге = + „t2 опорной последовательности относительно входной, а амплитуда изменяется по закону автокорреляцион,,ной функции псевдослучайной последовательности.

Точность работы устройства слежения за задержкой характеризуется флуктуационной ошибкой из-за воздействия входного шума (дисперсной ошибки слежения 6; ), динамической

2 ошибкой из-за изменения отслеживаемого параметра .(задержки сигнала), аппаратурной ошибкой — ошибкой смещения из-за неидентичности и нестабильности коэффициента передачи и фазовых сдвигов в элементах схемы.

При фиксированном порядке астатиэма системы и линейном режиме работы флуктуационная и динамическая ошибка определяются эквивалентной полосой прозрачности системы df и эквиваЭ лентной флуктуационной характеристикой дискриминатора k = й, I К

Э * * где М„ - флуктуационная характеристика дискриминатора К вЂ” наклон его

А дискриминационной характеристики (коэффициент передачи дискриминатора). При этом увеличение Ь привоЭ дит к уменьшению динамической ошибки Г, а также длительности переходных процессов в системе tn, но к увеличению флуктуационной ошибки g2 а уменьшение йЮ вЂ” к противоположЭ ным эффектам. Поэтому д выбирают ис-, Э ходя из компромисса между Ф и

° fl

В отличие от этого величину

L эквивалентной флуктуационной характеристики N> дискриминатора в линейном режиме работы всегда целесообразно уменьшать, так как при этом можно уменьшить флуктуационную ошибг 2 ку =Й и Х без увеличения сд и;Ьп либо в определенной степени (путем изменения одновременно hl u д ) 2 уменьшить как ь, так и iA

Найдем величину Мэ в предлагаемой схеме и сравним ее с М Э в из1083390

30 вестных схемах. Входной сигнал (1 „(Ф) в первом перемножителе. 1 перемножается с опорным сигналои U„(t), который представляет собой задержанный с выхода генератора 2 ПСП псев- 5 дослучайный сигнал. Этот сигнал принимает значения +1 (фиг. 2 6 )..

Во втором перемножителе 8 Мак(М перемножается с сигналом 0,н,(t) принимакицим значения 1, О.Этот сигнал можно представить и виде последовательности двухполярных импульсов с единичной амплитудой, с длительностью ь, симметрично расположенных относительно. фронтов и срезов

0„(Ц, причем фронтам соответствуют положительные, а срезам - отрицательные импульсы (фиг, 2 В ) . После пер-. вого перемножителя 1 стоит (паласовой) фильтр 2, который выделяет первую гармонику сигнала после первого (полосового) фильтра 20с ()перемножается с помощью фазового детектора 3 с выходами сигналов второго перемножителя

UIA(t)=K„V, (tj "„(t|. где К вЂ” коэффициент передачи фазо1 ваго детектора.

Выходной сигнал фазового детекто- ра ЗЦ (М фильтруется с помощью фильтра нижних частот, входящего в состав фазового детектора 3.

Положим, что на вход дискриминатора поступает аддитивная смесь входного псевдошумового .радиосигнала с амплитудой /с и белого нормального шума с односторонней спектральной плотностью Ко . Умножение входного шума на Оо (М делает его нестаоп 40 ционарным: при умножении на + 1 шум остается белым со спектральной плотностью Йо, а при умножении на нуль (между импульсами) шум на выходе второго перемножителя 8 отсутствует.

Однако из-за усредняющего действия фильтра нижчих частот с этой нестационарностью можно не считаться и провести усреднение статических характеристик шума по времени. Усредненная спектральная платность шума на выкоде второго перемножителя равна N0 i /2t.р . Полоса прозрачности (полосового) фильтра 2 выбирается такой, чтобы обеспечить на его выходе высокое отношение сигнал/шум.

Благодаря этому на выходе фазового детектора 3 можно учитывать лишь компоненты биений сигнал — сигнал б и сигнал (с выхода полосового фильтра) - шуи (с выхода второго перемножителя}. В результате перемножения белого шума со спектральной плотностью И с 2VГ на гармонический сигО 0 и нал с амплитудой / ., на выходе ФД получим белый шум со спектральной плотностью N+- K„V и /4 Г

Коэффициент передачи фильтра нижних частот на нулевой частоте будем полагать единичным. Тогда найденная . величина N+ будет флуктуационной характеристикой дискриминатора. Найдем его дискриминационную характеристику. Считая коэффициент передачи (полосового) фильтра 2 на частоте заполнения входного псевдошумового радиосигнала единичным, получим выражение для амплитуды сигнала t/ „ (, (1-gi g /а при / г/<,„ ч, (L) =vc R(t

О при / / > и

I где Р(Т} — автокорреляционная функция псевдошумового видеосигнала.

Сигнал 0 „(1) можно выразить следующим образом:

U (t)=05(U„(t+0 f -U (t-05ГО))

С помощью этого выражения нетрудно найти зависимость первой гармоники в спектре колебания на выходе второго

1 перемножителя 8 Vz< от ошибки слежения . В результате перемножения в фазовом детекторе 3 первой гармоники сигнала U (Ю с гармоническим сигналом. выделенным (паласовым) фильтром 2, получим постоянное напряжение, зависящее от, которое и определяет дискриминационную характеристику.

Отметим, что высшие гармоники на выходе второго перемножителя 8 образуют на выходе фазового детектора гармонические составляющие, которые подавляются фильтром нижних частот, поэтому с ним можно не считаться.

Наклон дискриминационной характеристики при Г = О

° к - о,5 к„ч, (cos а 4 Ц i„ где k9 — паразитный фазовый сдвиг между гармоническими сигналами на входах фазового детектора 3. Теперь нетрудно найти эквивалентную флуктуационную характеристику (при Т= 0) и дисперсию ошибкц слежения

1083390

1 1

1 00

2Р (созе V)2

0 О р О и Р Р О О а О О-О

gÔ 00 О О

О О O

О О

О 0

9Ьр 2

Составитель Г. Лерантович

Редактор В. Петраш Техред Л.Мартяшова Корректор А. Зимокосов

Заказ 1789/53 Тираж 635

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 2 2

0 0 У н 2pс ь„(соВ dg)

Анализ полученньи выражений показывает, что паразитный фазовый сдвиг приводит к незначительному (при aY(cf) ухудшению помехоустойчивости, однако этот сдвиг не приводит к смещению дискриминационной характеристики, т.е. к аппаратурной ошибке. Изменение коэффициентов усиления элементов. устройства слежения за задержкой приводит к изменениюЯ, но не к ошибке смещения.

Таким образом, предлагаемое.цифроаналоговое устройство слежения за задержкой псевдослучайной последовательности импульсов обеспечивает ловы шение точности синхронизации.