ИМИТАТОР ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для настройки, контроля и исследования помехоустойчивости приемных систем связи и навигации с шумоподобными сигналами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения временного сдвига фазового фронта имитируемых шумоподобных сигналов с многолучевым распространением.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема имитатора шумоподобных сигналов; на фиг.2 - вариант выполнения преобразователя уровня.

Имитатор шумоподобных сигналов содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, счетчик 3, генератор 4 шума, регулируемый аттенюатор 5 шума и сумматор 6, канал 7 прямого сигнала и N каналов 8 переотраженных сигналов, каждый из которых состоит из счетчика 9, RS-триггера 10, элементов И 11 и 12, элемента ИЛИ 13, регистра 14 сдвига, мультиплексора 15 и преобразователя 16 уровня, а канал переотраженного сигнала дополнительно содержит регулируемый аттенюатор 17 и блок сравнения 18 кодов. Входами имитатора являются: вход 19 строба записи, канальные входы 20 установки кода псевдослучайной последовательности, канальные входы 21 установки числа кольцевых сдвигов псевдослучайной последовательности, входы 22 установки кода, определяющего отношение прямой/переотраженный сигналы, вход 23 установки кода длины псевдослучайной последовательности, вход 24 установки кода, определяющего отношение прямой сигнал/шум, вход 25 запуска имитатора, вход 26 уровня логической единицы, входы 27 установки кода временной задержки.

Цикл работы имитатора включает два периода: подготовительный, в котором производится изменение информации моделирования, и рабочий, который начинается импульсом запуска и кончается импульсом переполнения с выхода счетчика 3. Последний закрывает по инверсному входу элемет И 2 и запрещает поступление импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на суммирующий вход счетчика 3.

В исходном состоянии RS-триггер 10 обнулен импульсом переполнения, поступающим в предыдущем рабочем периоде имитатора с выхода счетчика 9 на его R-вход. При этом уровень нуля с прямого выхода RS-триггера 10 закрывает по первому входу элемент И 12 и по стробирующему входу - преобразователь 16 уровня, а уровень единицы с его инверсного выхода поступает на S₁-вход регистра 14 сдвига, переводя его в режим записи по D-входу (на S_о-вход постоянно подается уровень единицы), и открывает элемент И 11 по первому входу.

Импульс строба записи, поступающий на С-вход счетчика 9 и С-вход регистра 14 сдвига через предварительно открытый элемент И 11 и элемент ИЛИ 13 осуществляет запись кода (М-1) в счетчик 9 и псевдослучайной кодовой последовательности длиной М в регистр 14 сдвига. Кроме этого, в подготовительном периоде можно изменить на канальных входах число кольцевых сдвигов псевдослучайной последовательности, код временной задержки и коды, определяющие отношение амплитуд прямого/переотраженного сигналов, а также на установочном входе управляемого аттенюатора 5 шума код, определяющий отношение прямой сигнал/шум.

Рабочий период имитатора начинается с поступления импульса запуска, который по R-входам устанавливает счетчик 3 в нулевое состояние и осуществляет запуск канала 7 переотраженного сигнала, устанавливая RS-триггер 10 в единичное состояние. При выходе счетчика 3 из состояния максимального L_mах кода открывается по инверсному входу элемент 2 И, разрешая прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 1 на суммирующий вход счетчика 3. С информационного выхода счетчика 3 импульсов на первые входы схемы 18 сравнения поступает последовательность чисел в цифровом двоичном коде от 0 до L_mах, причем смена этих чисел происходит с тактовой частотой F генератора 1. На вход 27 установки кода временной задержки, т.е. на второй вход схемы 18 сравнения, подается число в цифровом двоичном коде в интервале от 0 до L_max, например, от внешнего кодонаборного устройства, соответствующее временной задержке шумоподобного переотраженного сигнала относительно прямого или импульса запуска. При наличии на втором входе схемы 18 сравненения кода L задержка шумоподобного сигнала относительно прямого равна Т_з=L/F. При совпадении кодов чисел на входах схемы 18 сравнения на ее выходе вырабатывается импульс, который поступает на S-вход RS-триггера 10 и устанавливает его в единичное состояние, осуществляя запуск канала 8 переотраженного сигнала.

Поскольку каналы прямого и переотраженного сигналов в основной части своей идентичны, то рассмотрим работу канала 7 прямого сигнала. С переходом RS-триггера 10 в единичное состояние нулевой уровень с инверсного выхода его поступает на S₁-вход регистра 14 сдвига, переводя его в режим сдвига вправо, и закрывает элемент И 11 по первому входу, а уровень единицы с прямого выхода его открывает по первому входу элемент И 12 по стробирующему входу преобразователь 16 уровня. Импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов через ранее открытый по первому входу элемет И 12 поступают на вычитающий вход счетчика 9 и на вход элемета ИЛИ 13, с выхода которого импульсы подаются на С-вход регистра 14 сдвига. С приходом очередного тактового импульса регистр 14 производит кольцевой сдвиг псевдослучайной последовательности, записанной в нем, вправо на один двоичный разряд. Кольцевой режим сдвига организован путем подключения старшего разряда выхода регистра 14 к его D_R-входу последовательного ввода при сдвиге вправо.

RS-триггер 10, счетчик 9 и элемент И 12 выполняют роль генератора пачки импульсов, число которых определяется длиной последовательности М. С тактовой частотой F счетчик 9 изменяет состояние своего информационного выхода с кода (М-1) до 0. При переходе счетчика 9 из состояния 0 в М на выходе переполнения формируется импульс, который поступает на R-вход RS-триггера 10 и устанавливает его в нулевое состояние, что служит концом пачки импульсов и рабочего периода рассматриваемого канала.

В процессе формирования пачки импульсов на Q_i-выходе регистра 14 сдвига формируется псевдослучайная последовательность, сдвинутая на К=[(M-1)-i] двоичных разрядов относительно исходной последовательности, где i=0,1,..., М-1. Например, со старшего Q_M-1-выхода регистра 14 формируется исходная последовательность без сдвига, а с младшего Q₀-выхода - последовательность, сдвинутая на (М-1) разрядов относительно исходной.

На Х-входы мультиплексора 15, число которым М, подаются одновременно с Q-выходов регистра 14 сдвига М различных псевдослучайных последовательностей, сдвинутых друг относительно друга на 1 двоичный разряд. Для удобства Q-выходы регистра 14 сдвига и Х-входы мультиплексора 15 могут быть скоммутированы так, чтобы двоичный код на адресных А-входах мультиплексора 15 был равен числу кольцевых сдвигов исходного сегмента псевдослучайной последовательности. Тогда при подаче на адресные А-входы двоичного кода, равного К, на выходе мультиплексора 15 будет формироваться с i-го, равного [(М-1) - К], выхода регистра 14 последовательность, сдвинутая относительно исходной на К двоичных разрядов.

Эта последовательность с выхода мультиплексора 15 поступает на информационный вход преобразователя 16 уровня, стробируемого с прямого выхода RS-триггера 10 импульсом, длительность которого равна времени существования пачки импульсов. Функцией преобразователя 16 уровня является преобразование однополярного видеочастотного сигнала с алфавитом [0,1] в двухполярный с алфавитом [-1,0,1] , что позволяет исключить неоднозначность в алфавите [0,1], когда под нулевым уровнем сигнала можно понимать либо символ 0, либо отсутствие сигнала.

Один из возможных вариантов преобразователя 16 уровня представлен на фиг.2. Он содержит два элемента И 19 и 20, инвертор 21, источник 22 опорного напряжения и сумматор 23. Выход элемента И 19 через элемент И 20 и инвертор 21 соединен с первым и вторым входами сумматора 23 соответственно. Выход источника 22 опорного напряжения соединен с третьим входом сумматора 23. При этом первый вход элемента И 19 служит информационным входом, вторые входы элементов 19 и 20 объединены и служат стробирующим входом, а выход сумматора 23 является выходом преобразователя 16 уровня. В первом случае при отсутствии уровня 1 на стробирующем входе преобразователя 16 уровня на первом и втором входах сумматора 23 уровня 1 и 0 соответственно. От источника 22 опорного напряжения постоянно подается уровень 1. Тогда на выходе сумматора 23 или преобразователя 16 уровня будет уровень 0. Во втором случае при наличии уровня 1 на стробирующем и уровня 0 на информационных входах преобразователя 16 уровня на первом и втором входах сумматора 23 уровни 0, а на его выходе или выходе преобразователя 16 уровня будет уровень 1. В третьем случае при наличии уровня 1 на стробирующем и информационном входах преобразователя 16 уровня на первом и втором входах сумматора 23 уровни 1, а на его выходе или выходе преобразователя 16 уровня будет уровень 1.

Двухполярная псевдослучайная последовательность импульсов поступает на входы сумматора 6 непосредственно в канале 7 прямого сигнала и через регулируемый аттенюатор 17 в канале 8 переотраженного сигнала. На первый вход сумматоора 6 через регулируемый аттенюатор 5 шума поступает шумовая помеха с выхода генератора 4 шума. Величина отношений прямой/переотраженный сигналы и прямой сигнал/шум регулируются аттенюатором 17 в каждом канале 8 переотраженного сигнала и аттенюатором 5 соответственно.

На выходе сумматора 6, который одновременно является выходом имитатора, формируется смесь прямого и переотраженных шумоподобных сигналов и шумовой помехи, причем переотраженные шумоподобные сигналы задержаны во времени относительно прямого шумоподобного сигнала, а прямой и переотраженный шумоподобные сигналы промодулированы сдвигом. Время задержки переотраженного шумоподобного сигнала определяется кодом, поступающим на второй вход блока 18 сравнения соответствующего канала 8, а коэффициент модуляции шумоподобного сигнала определяется кодом, поступающим на адресный А-вход мультиплексора 15 соответствующего канала 7 и 8.

Использование: в радиотехнике для настройки, контроля и исследования помехоустойчивости приемных систем связи и навигации с шумоподобными сигналами. Сущность изобретения: иммитатор шумоподобных сигналов содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, счетчик 3, генератор 4 шума, регулируемый аттенюатор 5 шума и сумматор 6, канал прямого и N каналов переотраженного сигналов, каждый из которых состоит из счетчика 9, RS-триггера 10, элементов И 11,12, элемента ИЛИ 13, регистра 14 сдвига, мультиплексора 15, преобразователя уровня 16, при этом в каждый канал переотраженного сигнала дополнительно включены блок сравнения 18 и регулируемый аттенюатор 17. Возможность модуляции фазового фронта имитируемых шумоподобных сигналов обеспечивается путем подключения выхода канала имитатора через мультиплексор к определенному выходу кольцевого регистра сдвига, через который сдвигами выталкивается сегмент псеводослучайной последовательности. Число сдвигов определяется длиной регистра сдвига и равно длине сегмента псевдослучайной последовательности. 2 ил.

ИМИТАТОР ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные генератор шума, регулируемый аттенюатор шума и сумматор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и элемент И и счетчик, выход переполнения которого соединен с вторым инверсным выходом элемента И, а R-вход счетчика является входом сигнала запуска имитатора, а также канал прямого канала, в состав которого входит первый элемент И и N каналов переотраженного сигнала, в состав каждого из которых входят элемент И и блок сравнения кодов, первые входы которого соединены с информационными выходами счетчика, а вторые входы блока сравнения кодов являются входами установки кода временной задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения временного сдвига фазового фронта имитируемых шумоподобных сигналов с многолучевым распространением, в канал прямого сигнала и в N каналов переотраженных сигналов введены последовательно соединенные регистр сдвига, мультиплексор и преобразователь уровня, а также последовательно соединенные счетчик и RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого соответственно через первый и второй элементы И соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с C-входом регистра сдвига, S-вход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера, прямой выход которого соединен со стробирующим входом преобразователя уровня, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора, вход старшего разряда которого и D_R-вход регистра сдвига соединены между собой, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом счетчика, а второй вход второго элемента И - с выходом генератора тактовых импульсов, при этом в канале прямого сигнала выход преобразователя уровня соединен с вторым входом сумматора, а S-вход RS-триггера - с R-входом счетчика, а в каждом из N каналов переотраженного сигнала выход преобразователя уровня через регулируемый аттенюатор соединен с соответствующим входом сумматора и S-вход RS-триггера соединен с выходом блока сравнения кодов, причем D-вход регистра является канальным входом установки кода псевдослучайной последовательности (ПСП), другой вход регулируемого аттенюатора каждого канала переотраженного сигнала является входом установки кода, определяющего отношение прямой/переотраженный сигналы, управляющий вход мультиплексора является канальным входом установки числа кольцевых сдвигов ПСП, D-входы счетчиков канала прямого сигнала и каналов переотраженного сигнала соединены между собой и являются входом установки кода длина ПСП, вторые входы первых элементов И, C-входы счетчиков всех каналов прямого и переотраженных сигналов соединены между собой и являются входом строба записи, другой вход регулируемого аттенюатора шума является входом установки кода, определяющего отношение прямой/отраженный сигналы, а выход сумматора является выходом имитатора.