Устройство для выделения импульсныхсигналов

Устройство для выделения импульсныхсигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020779 (21) 2788305/18-09 с присоедииекием заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 2304.81, Бюллетень Н9 15 (51)м. Кл.З

H 04 Я 1/36

Н 04 В 1/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 62 1 . 395 ., б 32 (088. 8) Дата опубликования описания 2 304.81 (72) Авторы изобретения

С.С.Кукушкин и Л.В.Мовчан (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к элементам систем проводной .связи и может использоваться для выделения информационных импульсов на фоке шумов и импульсных помех.

Известно 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, 15 выполненного в виде последовательно соединенных амплитудного различителя, второй линии задержки и второго сумматора, другой вход которого соединен с до олнительным выходом ампли- 20 тудного различителя, при этом выход первого сумматора, подключен ко входу амплитудного различителя, а выход второго сумматора является выходом блока поданления шумов и импульсных помех 111.

Однако известное устройство имеет низкую помехоустойчивость и точность выделения сигналов с различными видами модуляции. ЗО

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и точности выделения сигналов с различными видами модуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные первую линию задержки, иннертор и первый сумматор, другой вход которого соединен со входом первой линии задержки, блок дифференцирования и формирователь импуль-сон,при этом выход первого сумматора подключен ко входу блока подавления шумов и импульсных помех, выполненного н виде последовательно соединенных амплитудного различителя, второй линии задержки и второго сумматора, другой вход которого соединен с дополнительным выходом амплитудного различителя, при этом выход первого сумматора подключен ко входу амплитудного различителя, а выход второго сумматора является выходом блока подавления шумов и импульсных помех, введе» ны блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов, третья линия задержки, ключ, расширитель импульсов и дополнительные аналогично выполненные блоки подавления шумов и импульс824483 ционная обработка).

f0

20 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 входу блока дифференцирования, выход котороВ 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 (9-1 ... У-к, где к — любое целое число) подавления шумов и импульсных помех,,выполненные аналогично з виде последовательно соединенных амплитудного различителя 10 (10-1 ... 10-к), линии 11 (ll-l ... 11-,к) задержки и сумматора lZ (12-1 ... 12-к), а также блок 13 дифференцирования,формирователь 14 Импульсов, ключ 15, третью линию 16 задержки и расширнтель 17 импульсов,. выход которого является выходом устройства.

Предлагаемое устройство для выде.ления 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,ANN и КИМ) И 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-AN то становится возможной оптимальная обработка принимаемой смеси сигнал/помеха, Известно, что общей задачей обра" ботки является увеличение отношения сигнал/шум в результате обработки.

Оптимальная обработка сигналов обеспечивает получение максимально возможного отношения сигнал/шум и подразделяется на оптимальную фильтраI цию 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 (корреля»

Для 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 принимается текущее значение сигнала в момент опроса. 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,что обеспечивает выделение максимально возможного значения его напряжения.

При смещении момента стробирования величина максимально возможного значения отношения сигнал/шум уменьшается и выделенное значение сигнала не соответствует истинной величине, получаемой при стробировании в момент окончания иыпульса..

Анализ выражения для частотной ха рактеристики 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 АИМ, ВИМ, КИМ и КИМ-AM.

Частотная характеристика фильтра не зависит и от временного положения сигнала, поэтому при его изменении должен соответственно меняться момент стробирования.

Известно, что если на входе оптимального 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 стробирования.

Таким образом, отношение сигнал/шум переходные искажения и степень соответствия значения величины сигнала 8244ВЗ на выходе фильтра к истинному его значению определяется соотнетствием момента стробирования к моменту окончания действия импульса на входе.

Это накладывает жесткие требования на стабильность работы системы синхронизации, особенно при приеме периодических сигналов со скважностью бранной двум. Для устранения искажений в величине выделенных амплитуд символов, границы последних четко опре .делены, а их длительность соответствует длительности сигнала, для которого оптимальный Фильтр по строен. Известно, что флуктуационный шум, наряду с изменением остальных параметров, приводит к изменению длительности импульсов по случайному закону и н случае приема сигналов

КИМ, ВИМ, КИМ-АМ система синхронизации не способна обеспечить постоянстВо длительности обрабатынаемых импуль-20 сов на входе фильтра. При приеме сигналов с ВИМ,КИМ, КИМ-AN выделение, синхрониэирующих сигналов с требуемой помехоустойчивостью (например, импульсов с частотой следования раз- 25 рядов КИМ, КИМ-AN) непосредственно из принимаемой смеси весьма,затруднительно, поскольку число разрядов

-сообщения н КИМ и КИМ-АМ н процессе приема изменяется и эти изменения нерегулярны. При приеме информации с ВИМ непрерывно изменяется положение измерительного импульса. Формирование сигналов стробирования, 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 при наличии синхронизации, учитываощей изменение длительности принимаемых импульсов путем соотнетствующего изменения момента стробиронания.

Известно, что определение скаляр- ного произведения сигналов при корре- 45 ляционной обработке эквивалентно оптимальной фильтрации и стробированию сигналов. При этом к системе синхронизации предъявляются требования, аналогичные требованиям.предъявляемым при фильтрации, Последние состоят в определении границ символов и в обеспечении совпадения начала и конца образца сигнала, подаваемого на коррелятор с началом и концом полезного сигнала, содержащегося н смеси. Кроме того, система синхронизации управляет зарядом-разрядом емкости, интегратора, причем разряд (считйвание информации) осуществляется в момент окончания символа. .60

Нри осуществлении корреляционной обработки на другой .вход блока Фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 подаются образцы принимаемых сообщений.. 65

Блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 производит оптимальную фильтрацию импульсов

ВИМ, КИМ, КИМ-AN, ЛИИ или импульсов с другими видами модуляции, а при наличии копий принимаемых сообщенийкорреляционную обр лботку сообщений.

На Фиг.2а 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.2б. Из диаграммы напряжения видно, что при Флуктуациях фронтов импульсов, увеличивающих( их длительность, между символами появляются переходные искажения. При скважности принимаемых сигналов, боЛьшей двух, данный вид искажений отсутствует. Для Формирования нмпульсон стробирования, соответствующих по времени моменту окончания входныХ импульсов и.максимальному значению амплитуд обработанных сигналов, выходной сигнал блока фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 подается на входы первой 1 и третьей

Еб 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.2б суммируются, результат суммирования (Фиг.2в) 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 (фиг.2г) и прямой отрицательный (фиг.2г) сигналы суммируются в сумматоре Ы, выходной сигнал сумматора 8 (Фиг.2д) имеет большую по сравнению с сигналом (фиг.2в) скорость перехода от отрицательной к положительной части. Для 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 импульсных помех 9-1, содержащий амплитудный раэличитель 10-1, линию задержки ll-l и сумматор 12-1.

Работа этого блока аналогична первому с той разницей, что задержка вы824483 формула изобретения.

7 деленной положительной части сигнала с выхода сумматора 8 в линии 11-1 задержки осуществляется на время

С = . Для обострения перепадов между различными полярностями сигнала, последний подвер гают . дополнительной .обработке в последующих (к-2) блоках подавления шумов и импульсных

1 у)омех. )(ля этого в каждом блоке подавления шумов и импульсных помех результаты предо.зствующей обработки раэ- о деляются по нулевому уровню соответ. ствующим амплитудным раэличителем 10 на сигналы положительной и отрицательной полярностей. Положительные сигналы задерживаются в линиях 11 задержки на Время равное э c 6 и суммируются в сумматорах 12. При каждом последующем суммировании дополнительно подавляются шумовые и импульсные помехи и обостряется перепад между положительным и отрица- 26 тельными импульсами в сигналах на выходах сумматоров 12, в связИ с этим достигается высокая помехоустойчивость выделения сигналов синхронизации и высокая точность определения д5 моментов стробирования. Импульсы стробирования формируются путем дифференцирования сигнала на выходе сумматора 12-к (фиг.?e) . Резулыаты об-, работки входного сигнала в блоке фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 (фиг. 2б) задерживаются третьей линией 16 задержки на время обработки сигнала в к блоках подавления помех и импульсных сигналов и опрашивак)тся через ключ 15 в устанавливаемые сигналом на выходе сумматора

12-к моменты стробирования.

Расширитель 17 импульсов иэ коротких выходных импульсов ключа.

15 формирует импульсы (фиг.2ж) 40 требуемой длительности, поступающие на выход устройства. Работой расширителя 17 импульсов управляют сигналы с формирователя 14 импульсов, синхронизация которого осу-щ ществляется сигналами с блока 13 дифференцирования. Расширитель 17 импульсов может быть выполнен в виде конденсатора, имеющего цепь заряда с малой постоянной времени. Моментом начала заряда и разряда конденсатора управляют сигналы с формирователя 14 . импульсов.

Устройство для выделения импульсных сигналов позволяет производить оптимальную обработку принимаемых сообщений с различными видами первичной модуляции (ВИМ,КИМ, КИМ-AN), имеет повышенную помехоустойчивость и точность выделения сигналов с различными видами 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, отличающееся 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 подавления 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 импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 658784, кл. Н 04 Q 1/36, 197/.

8244е3

Фиг. Р

Составитель. Г.Белей

Редактор Г.Волкова Техред H.Ãðàá Корректор Н. Вабинец

Заказ 2152/S5 Тираж 698 Подутисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4