Формирователь последовательностей радиоимпульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K3/80 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования последовательностей широкополосных фазоманипулированных радиоимпульсов с .регулируемыми параметрами, например, в радиолокационных имитаторах для имитации сигналов, отраженных от групповых объектов, в передатчиках ответных помех.

Известен формирователь последовательностей радиоимпульсов, основанный на использовании ультразвуковых многоотводных линий задержки, формирование последовательностей радиоимпульсов в котором, осуществляется за счет коммутации отводов основной -И нониусной линии задержки с помощью коммутирующих матриц 3Однако при формировании последовательностей широкополосных радиоимпульсов в известном устройстве наблюдаются искажения спектра формируемых сигналов, обусловленные ограниченностью полосы пропускания многоотводных линий задержки.

Наиболее близким к предложенному является.формирователь последовательностей радио.импульса, содержащий многоотводную линию задержки , отводы которой соединены с входами коммутирующей матрицы, управляющие входы которой соединены с выходами блока управления, N нониусных линий задержки, входы которых соединены с соответствую.;щими выходами коммутирующей матри.цы, а отводы каждой нониусной линии задержки соединены с входами соответствующих электронных ключей управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления, а выходы соединены между собой, а также сумматор радиоимпульсов 2,

Однако в известном формирователе последовательностей радиоимпульсов при регулировании временного положения широкополосных радио импульсов в формируемой последовательности, осуществляемом за счет подключения соответствующих отво-. дов основной и нониусных линий за1держки, возникают искажения спектров радиоимпульсов и ошибки установки их временного положения, обулрвленные ограниченностью полосы пропускания линий задержки, включеных последовательно, что еще более сужает их суммарную полосу, а также неидентичностью амплитудно-частотных характеристик каналов, включающий нониусную линию задержки и преобразователь огибающей радиоимпульсов .

Цель изобретения - уменьшение искажений спектра формируемых радиоимпульсов при одновременном повышении точности регулирования их временного положения.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь последовательностей радиоимпульсов, содержащий многоотводную линию задержки , отводы которой соединены с входами коммутирующей матрицы, управляющие входы которой соединены 0 с выходами блока управления, N

нониусных линий задержки, входы которых соединены с соответствующими выходами коммутирующей матрицы, а отводы каждой нониусной линии

С задержки соединены с входами соответствующих электронных ключей, управляющие входы которых подключены к соответствующим.выходам блока управления, а выходы соединены между собой, а также сумматор радиоимпульсов, введены последовательно соединенный датчик кода фазовой манипуляции, выход которого соединен с входом блока управления и входом многоотводной

5 линии задержки, и генератор тактовых импульсов, один выход которого соединен с управляющим входом многоотводной линии задержки, а второй - с управляющими входами нониусных линий задержки,

первый, и второй квадратурные каналы, одноименные управляющие входы которых объединены и подключены к точкам соединения выходов

5 соответствующих электронных ключей, информационные входал соединены с соответствующими выходами рлока управления, выходы - с вхор,ами сумматора радиоимпульсов,

а также последовательно соединенные генератор гармонических колебаний и фазосдвигающую цепь, которой соединен с сигнальным входом второго квадратурного канала, при этом сигнальный вход первого квадратурного канала соединен с выходом генератора гармонических колебаний.

Кроме того, каждый квадратурный канал содержит N идентичных цепей, включающих последовательно соединенные первый инвертор, первый сумматор и ключ, а также формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключа, при этом первый вход первого инвертора, второй вход первого сумматора и вход формирователя импульсов соединены между собой и точка их соединения является управля.ющим входом квадратурного канала, второй вход первого инвертора является информационным входом квадратурного канала, последовательно соединенные второй инвертор, m входов которого соединены с m , выходaivHi второго сумматора, третий сумматор и аттенюатор, вьосод кото рого является. вьаходом квадратурно канала, а также фазовращатель, вх которого является входом квадрату ного канала, а выход соединен с вторым входом аттенюатора, при этом (т+1)-ый выход второго сумма тора соединен с управл51Ю1чим входо фазовращателя, управляюащм входом второго инвертора и ВТОРЫМ входом третьего сумматора, а входы - с выходами ключей N идентичных цепе На фиг, 1 представлена струк-. турная электрическая схема формир вателя последовательностей радиоимпульсов, на фиг. 2- временные диаграммы, поясняющие его работу. Формирователь последовательнос тей радиоимпульсов содержит датчик 1 кода фазовой манипуляции, многоотводную линию 2 задержки, коммутирующую матрицу 3, блок 4 управления, N нониусных линий задержки, электронные ключи б, сумматор 7, генератор 8 гармонических колебаний, фазосдвигающую цепь 9, первый 10 и второй 11 , квадратурные каналы, генератор 12 тактовых импульсов, При этом первый 10 и второй 11 квадратурные каналы содержат N идентичных цепей, включающих первый инвертор 13, первый сумматор ключ 15 и формирователь 16 импульсов, а также второй сумматор 17, второй инвертор 18, третий сумматор 19, аттенюатор 20, фазо вращатель 21, Формирователь последовательнос тей радиоимпульсов работает следу щим образом. в исходном состоянии регистры -22,-22pj Пс1мяти, входящие в блок 4 управления, находятся в нулевом состоянии, на информационных входах первого 10 и второго 11 квадратурных каналов отсутствуют упра ляющие коды, а на выходах дешифра торов 23.- 22f блока 4 управления отсутствуют управляющие сигналы и все ключи 24 коммутирующей матрицы 3 и ключи б,i соединенные с нониусными линиями 5 - 5| задержки .находятся в закрытом состоянии. Выходной сих-нал с генератора 8 гармонических колебаний поступает на сигнальный вход первого квадратурного канала 10 и через фазоодвигающую (на Л/2) цепь 9 на сигнальный вход второго квадра турного канала 11, С выходов фазо вращателя 21 каждого из квадратурных каналов 10, 11 сигнал пост пает на вход аттенюатора 20, Поскольку в исходном состоянии коды амплитуды на информационных входах квадратурных каналов 10, 11 отсутствуют, то аттенйаторы 20 закрыты и препятствуют прохожде- , нию радиосигналов на выход рователя последовательностей ра- ; диоимпульсов, Датчик 1 кода фазовой манипуляции вырабатывает п1ериодичес1си ви- , деокоды с периодом Т, определяюодае закон внутриимпульсйой фазовой модуляции формируемых радиоимпульсов, в моменты времени,, предшесТвуйщие выработке, очередного кода фазовой манипуляции датчиком 1 кода.фазовой манипуляции, генератор 25 управляющих кодов, входящий в 6ло|к 4 управления вырабатывает коды, определяющие взаимное временное положение фовмир5 е-, мых радиоимпульсов, а также иХ амплитуды для каждого квадратурного канала 10 и 11, которые с помощью KONBvjyTaTOpa 26 кодов блока 4 управления записываются в его регистры 22 памяти. Коды, .определяющие амплитуды форглируемых сигналов с выходов регистров 22 - 22 памяти, поступают на соответствующие йнформа- ционные входаа соответствующего из квадратурных каналов 10 и 11. Койа, определяющие взаимное jjpeмеиное иолс жеиие радиоимпульсов с регистров 22 памяти роступаюх на соответствующие дешифрато|ры 23;,- 23р, которые вырабатывают управляющие потенциалы и управляют работой; ключей 24 коммутирующей матрицы 3 и ключей б нониусный ЛИНИЙ 5.- 5 задержки. Причем .старшие разряды кода временного положения используются для управления ключал и 24 коммутир щей матрицы 3, а младшие - для управления ключами б нониусных линий 5f задержки, В соответствии со значениями управляющих крдов дешифраторы 23к.открывают требуемые из ключей 24 коммутирующей матрицы 3 и ключей б нониусных линий 5 задержки, Видеокод. фазовой манипуляции выработанный датчиком 1 кода фа- зоной манипуляции, поступает на генератор 12 тактовых импульсов для его синхронизации и на вход многоотводной линии 2 задержки, на управляющий вход которой поступают тактовые импульсы с генератора 12 тактовых импульсов, определяющие дискретность регулирования задержки кода фазовой манипуляции в многоотводной линии 2 задержки. На выходе коммутирующей матрицы 3 образуется последовательность из N видеокодов фазовой манипуляции, временное положениекоторых оп зеделяется значениями управляющих кодов целеуказания. Далее эти коды фазовой манипуляции поступаю на соответствующие из нониусных линий 5 - 5|ч) задержки, где происходит уточнение их взаимного временного положения с дискретностью, определяемой частотой тактовых импульсов, поступающих на управляющие входы нониусных ли ний 5 задержки с выхода генератора 12 тактовых импульсов Задержанные видеокоды фазовой манипуляции через открытые ключи 6 нониусных линий задержки поступают на соответствующие управляющие входы первого 10 и второго 11 квадратурных каналов. Следовательно, на N управляющих входах квадратурных каналов образуются последовательности видеокодов фазовой манипуляции с неза висимым дискретным регулированием их временного -положения. На N информационных входов пер вого квадратурного канала 10 с вторых выходов регистров 22 памяти блока 4 управления поступают коды, определяющие амплитуды формируемых в данном канале си налов, а «а М информационных входов второго квадратурного канала с третьихвыходов регистров 22 памяти, блока 4 управления поступают коды, определяющие амлитуды формируемых сигналов в этом квадр турном канале. При этом коды, подаваемые на одноименные информационные входы квадратурных каналов 10 и 11, независимы и могут изменяться от та та к такту произвольным образом в iсоответствии с гипотезой об ампли туде и фазе соответствующего фор. мируемого сигнала. При бинарной фазовой манипуляции (когда фаза- ысокочастотного заполнения изменяется на Tf ) видеокод фазовой манипуляции представляет собой последовательность импульсов, фронты и срезы которых определяют моменты изменения фазы сигнала О-vJT, . На кажды ;Из N управляющих входов квадратур ных каналов 10, 11 поступает та кой видеокод. : Формирователь 16 импульсов, в качестве которого может использов ся мультивибратор, вырабатывает видеоимпульс с длительностью, рав ной длительности фогжшруемого рад импульса, и открывает ключ 15, ра решая прохождение информации на соответствующий вход второго сумматора 17. Код амплитуды данного формируе мого радиоимпульса, поступающий н соответствующий информационный вход квадратурного канала 10 Или ,11 через первый инвертор 13, первый сумматор 14 и ключ 15 попадает на соответствующий вход сутиматора 17. При этом, если код фазовой манипуляции на управляющем входе квадратурных каналов 10, 11 соответствует фазе высокочастотного заполнения формируемого радиоимпульса равной нулю, то код амплитуды данного сигнала проходит на вход сумматора 17 без изменения Если же Управляющий код фазовой манипуляции соответствует фазе J, то информационный код амплитуды А с помощью управляемого первого инвертора 13 преобразуется в обратный А и поступает на управляемый сумматор 14, где к младшему разряду обратного кода прибавляется 1, т.е. код амплитуды преобразуется в сумматоре 14 в дополнительный поступает на вход сумматора 17. На фиг. 2 изображены диаграммы поясняющие процесс суммирования задержанных видеокодов фазовой манипуляции для случая, когда амплитуда отдельных формируемых сигналов определяется амплитудой их кодов фазовой манипуляции. Пусть число однотипных цепей в каждом из квадратурных каналов 10 и 11, а следовательно, и число радиоимпульсов в формируемой последовательности N 3. Относительные амплитуды и задержки кодов фазовОй манипуляции каждого из формируемых радиоимпульсов показаны на фиг. 2 (эпюры а. Б, 6). Результат линейного суммирования видеокодов в одном из квадратурных каналов приведен на фиг, 2 (эпюра 1). Однако, учитывая,что осуществление линейного суммирования большого количества кодов, изменяющихся по амплитуде в требуемом динамическом диапазоне, технически не представляется возможным, то в предлагаемом формирователе последовательностей радиоимпульсов информация об амплитуде формируемых сигналов содержится не в амплитуде кодов фазовой манипуляции, как это рассмотрено выше, а постуяает на информационные входы квадратурных каналов в виде двоичных кодов с соответствующих выходов регистров 22 памяти. При этом задержанные коды фазовой манипуляции несут информацию только О.моментах изменения фазы высокочастртного заполнения формируемых радиоимпульсов, т.е. о знаке их амплитуды. Иначе, когда код фазовой манипуляции соответствует фазе сигнала, равной О, то его амплитуда задается положительным числом в виде двоичного прямого кода, а если код фазовой манипуляции соответствует фазе сигнсша, равной ЗГ, то его амплитуда задается отрицательным числом в виде двоичного дополнительного кода. Рассмотрим процеср формирования суммарного кода амплитудной модуля ции и фазовой манипуляции для всей формируемой последовательности радиоимпульсов. Пусть число формируемых радиоимпульсов в подледовательности N 3, а их относительны амплитуды соответственно равны U, и„ 3, из 4 к записываются в регистры 22 памяти пятиразрядными двоичными кодами: U А 000 00011, и АЗ 00100, где. четыре разряда двоичного кода несут информацию об амплитуде формируемого сигнала, а пятый (левый разряд ) - о наке. При переводе этих кодов соответственно в.обратшле, а затем в дополнительные коды будем иметь: Д 11110,А1др„ 11111, Д2 11100,2.00 11101, Д noil, 11100. В момент -f:, (фиг. 2) складываютс перекрывающиеся первый и второй формируемые радиоимпульсы AUt Ах,+Д 00001+00011 00100. Здесь нуль в знаковом разряде суммарного кода свидетельствует о том, что в данны момент фаза суммарного сигнала рав на О, а относи.тельная амплитуда равна четырем . Суммирование осуществляется сле дующим образом. Поскольку в рассматриваемый момент времени коды фазовой манипуля ции формируемых радиоимпульсов соо тветствуют фазе О, то коды амплит дая, заданные в виде прямых двоичных кодов, проходят соответствующую последовательную цепь, состоящую из первого инвертора 13, первого сумматора 14 и ключа 15, без изменений к попадгиот на второй сумматор 17. На выходе сумматора 1 образуется суммарный код,m значащих разрядов которого несут инфо мацию об амплитуде, а (m+l)-ft разряд несет информацию о моментах изменения фазы суммарного колебани ;т.е. является суммарным кодом фазо вой манипуляции. В момент времени 12(.Фиг. 2) значение первого Кода фазовой манипуляции соответствует фазе сигнала J, второго - фазе J7, третьего - фазе 0. Поэтому коды амплитуды первого н второго формируемых сигналов, проходя через управляемые первый инвертор 13 и пер вый сумматор 14, переводятся в дополнительные, а код амплнхуды третьего сигнала поступает на вход .второго сумматора 17 без изьленений Тогда на выходе второго с лматора 17 в момент времени tp будет: 2 Э ЛЛ.ОП доп 11111+11101+00100 00000, т.е. сигналы взаимно компенсируются в данный момент времени, как из эпюры г. (фиг. 2). В остальные моменты времени будет (фиг. 2)i A..A.- АОП 2 3 11111+00011+00100 00110, т.е. значение относительной суммарг,ной амплитуды в этот момент времени равно шести, а фаза колебания равна О. Ayt гА +А, л-А i- лоп АОП 11111+11101+11100 11000, . .. -- . О Доп 11101+11100 11001 В моменты времени tc в знаковых разрядах кодал суммарного сигнала имеют единицы. Это свидетельствует о том, что фаза суммарного сигнала в эти моменты равна JT. Кроме того, единицы в знаковых разрядах указывают на то, что информационные разряды, несущие информацию об амплитуде суммарного сигнала, представлены дополнительным кодом. Для однозначности цифроаналогового преобразования полученных кодов в амплитуды сигнала необходимо осуществить преобразование информационных разрядов дополнительных суммарных кодов (имеющих единицу в знаковом разряде ), в прямой код амплитуды. Для этого m информационных разрядов суммарного кода с выхода второго сумматора 17 поступают на вход второго инвертора 18 и через него на третий сумматор 19, на управляющие входы KOTOIXJX поступает (m+l) разряд суммарного кода, несущий информацию о законе изменения фазы суммарной последовательности радиоимпульсов. В моменты, когда в (m+i) разряде имеется О, информационные разряды кода проходят через второй инвертор 18 и сумматор 19 без изменения, если же в (m+l) разряде появляется единица, то инфохялационные разряды кода инвертируются во втором инверторе 18 н к 4пaдшeмy разряду инвертированного кода прибавляется единила в третьем сумматоре 19. Таким образом, второй инвертор 18 и третий сугвлатор 19, управляемые

суммарным кодом фазовой манипулйции, преобразуют дополнительные кды суммарной амплитуды формируемых сигналов в прямые. Так, например, для моментов времени t и i на выходе третьего сумматора 19 будут иметься следующие коды амплитуды:

AE-t ШОО + 1 1000,

т.е. относительная амплитуда сигнала равна восьми

AlZt 1001 + 1 0111,

т.е. относительная амплитуда сигнала в этот момент равна семи (фиг. 2 ). С выхода второго сумматора 17 знаковый (т+1)-й разряд суммарного кода поступает на управляющий вход дискретного фазовращателя 21, который в реальном масштабе времени осуществляет фазовую манипуляцию гармонического сигнала поступающего на его сигнальный вход. Код амплитуды (огибающей ) формируемой последовательности радиоимпульсов поступает на управляющий вход аттенюатора 20, где в реальном масштабе времени осуществляется формирование огибающей последов ательности радиоимпульсов. Таким образом, на выходе аттенйатора 20 образуется сложный сигнал (в случае, когда формируется последовательность перекрывающихся фазоманипулираванных радиоимпульсов ), огибающая которого и закон фазовой манипуляции зависят от взаимной временной задержки формируемых радиоимпульсов, а также от 5 значения кодов , определяющих амплитуды формируемых сигналов в -rtocледовательности. Аналогично рассмотренному работает второй квадратурный канал 11, но на его сигнальный вход поступает гармоническое колебание через -фазосдвигающую цепь 9 на jr/2. С выходов аттенюаторов 20 обоих квадратурных каналов 10 и 11 сигналы поступают

5 на выходной сумматор 7,-на выходе которого образуется последовательность радиоимпульсов, временное положение которых, амплитуды и фазы могут задаваться произвольным образом от такта к такту.

В предлагаемом формирователе последовательностей радиоимпульсов ошибки регулирования задержки формируемых радиоимпульсов определяются погрешностью периода следования

тактовых импульсов, поступающих с выходов генератора тактовых импульсов, а основными элементами, влияющими, на спектр формируемых сигналов, являются фазовращатель

0 -и аттенюатор, что позволяет формировать последовательности радиоимпульсов с уменьшенными искажениями спектра при одновременном повышении точности регулирования их временного положения.

У ht

L..

i42f

1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПОСЛЕДОВАТЕЯЬНОСТЕЙ РАДИОИМПУЛЬСОВ, содержащий многоотводную линию задержки, отводы которой соединены с входами коммутирующей матрицы, управляющие входы которой соединены с выходами блока управления, N нониусНых линий задержки, входы которых соединены с соответствующими выходами коммутирующей матрицы, а . отводы каждой нониусной линии задержки соединены с входаьш соответствукнцих электронных ключей, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления, а выходы соединены между собой, а также сумматор радиоимпульсов, о т л и чаю щи и с я тем, что, с целью уменьшения искажени|1 спектра формируемЕях радиоимпульсов при одновременном повышении точности регулирования их временного положений:, в него введены последовательно соединенные датчик кода фазовой манипуляции, выход которого соединен с входом блока управления и входом многоотводной линии задержки, и генератор тактовых импульсов, один выход которого соединен с управляющим входом многоотводной линии задержки, а второй - с управляющими входами . нониусных линий задержки, первый и второй квадратурные каналы, одноименные управляквцие входы кото|рых объединенй и подключевы к точкам соединения выходов соответствующих электронных ключей, информационные входы соединены с соответствующими выходами блока управления, выхода - с входами сумматора радиоимпульсов, а также последовательно соединенные генератор гармонических колебаний и.фазосдвиггиощую цепь, выход которой соединен с сигнальннм входом второго квадратурного канала, при этом сигнальный вход первого квгщратур ного канала соединен с выходом :генератора гармонических колебаний. 2. Фа1 1 арователь по п. 1, о т личающийся тем, что каждый квадратурный канал содер-жит N идентичных цепей, включакщих (Л последовательно соединенные первый инвертор, первый сумматор и ключу а также форлщрователь импуль-. сов, выход которого соединен с упреизлякедим входом ключа, при этом с с первый вход первого инвертора, вто, рой вход первого сумматора и вход формирователя импульсов соединены между собой и точка их соединения со является управлшощим входом квадратурного канала, второй вход первого инвертора является информасо ционным входом квадратурнорЬ каг о нала, посяедовательно соединенные второй инвертор, m входов котсчрого соёдинекь е m выходами второго сумматор®, третий сумматор и аттенюатор, выход второго йзвляется выходом {свадратурного канала, а также фазовращатель, вход которого яв ляется выводом квадратурного канала, а выход соединен с вторым входом аттенюатора, при этом (т+1)-ый выход второго сумматора соединен с управляюиада входом фазовращателя, управлявэи5йм входом второго инвертора, и вторым входом третьего cyhSMaaropa, а входы - с выходами ключей Нияентичных цепей.

/8

-J -

7

П

T,

w

/7

f3

18

LJ

Фиг. 2