Генератор полиномиальных колебаний Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в радиотехнической и связной аппаратре для генерирования сложных колебаНИИ, описывающих переносчики канальных сообщений в многоканальных системах передачи информации.

Известен генератор полиномиальных колеб&ний, содержащий (п-1) сумматоров (где г - число одновременно формируемых колебаний), генератор тактовых импульсов, (n-l) интеграторов, ждущий мультивибратор, функциональный генератор, источник опорного напряжения П множительных блоков и прерыватели, включенные в четные каналы С1 3..

Известный генератор имеет сложную конструкцию и формирует ограниченный класс колебаний, а именно колебаний, описываемых обобщенными полиномами Лежандра.

Наиболее близким к изобретенюо является генератор колебаний заданной формы, соде{)жащий задающий генератор, интегратор, умножители и сум1 торы, при этом выход интегратора подключен к входам типовых звеньев, выполненных в виде последовательно соединенных умножителя и сумматора, а выход задающего генератора подключен к входу сумматора первого звени и входу интегратора, выход которого соединен с первыми входами умножите L...... n(t| - нормированный полином порядка, описывающий переносчик в п-м канап аналитическое описание первых пяти полиномов имеет вид ao(t)1; Qi( a2(ibi/2(); Q3(t)t/2(5-t -3t|; Q4(t)-t/8() Поставленная цель достигается тем, что генератор полиномиальных колебаний, содержащий источник оп ного напряжения, интегратор и тип вые звенья, включающие- умножитель

лей каждого звена и с вторым входом умножителя первого звена и вторым входом сумматора второго звена, а выход сумматора п-го звена подключен к второму.входу умножителя (п+1)-го звена и второму входу сумматора (п+2)-го звена р.

Однако данный генератор формирует ог эаниченный класс колебаний, а именно колебания, по своей форме соответствующие функциям Чебьппева первого рода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем форкгирования колебаний, описываемьпс полиномами Лежандра, обобщенными полиномами Лежандра и оптимальными ФУНКЦИЯМИ.

Оптимальные функции имеют вид

Z

. -« t

где б - оптимальный весовой множитель, при этом значение ci выбирается из условия обеспечения наименьшей полосы частот для переносчика, описываемого функцией ff)(tl т.е. для функции наибольщего порядка моделируемой в устройстве.

В табл.1 приведены значения «„ для переносчиков, описываемых функциями ff, (t) различных порядков,полученные в результате анализа их .частотных спектров.

Таблица t

8

10 0,417. 0,42 и сумматор, с второго звена соединенные последовательно, выход интегратора соединен с первыми входами умножителей каявдого звена и с вторым входом умножителя первого звена, а выход сумматора К-го звена (, ) подключен к второму входу умножителя (К+1)-го звена и второму входу сумматор (К+2)-го звена, выходы сумматоров нечетных звеньев являются первой группой выходов генератора, дополнительно содержит генератор экспоненциальной функции, генератор тактовых импульсов, элемент НЕ, ждущий мультивибратор, три дополнительных умножители и фазовые модуляторы, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с управ31ляющим входом интегратора, сигнальный вход которого подключен через элемент НЕ к выходу источника опорного напряжения и первому входу перво го дополнительного умножителя, второй вход которого соединен с выходом генератора экспоненциальной функции. первым входом второго дополнительного умножителя и первым входом третьего дополнительного умножителя, второй вход которого подключен к выходу умножителя первого звена, выход интегратора соединен с вторым входом второго дополнительного умножителя и информационным входом генератора экспоненциальной функции, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к управляющим входам фазовых модуляторов, сигнальный вход первого фазового модулятора соединен с выходом второго дополнительного умножителя и другим входом сумматора второго типового звена, сигнальный вход М-го фазового модулятора (, И.) соединен с выходом сумматора соответствующего четного типового звена, выход первого дополнительного умножителя и выходы фазовых, модуляторов являются второй группой выходов генератора. На фиг.1 изображена блок-схема генератора-, на фиг.2 - функциональная схема генератора экспоненциальной функции; на фиг.З - временные диаграм мы (номер диaгpa мы обозначает номер блока, с выхода которого снимается указанный сигнал). Генератор полиномиальных колебаний содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 экспоненциальной фун ции, ждущий мультивибратор 3, нсточник 4 опорного напряжения, элемент НЕ 5, интегратор 6, умножители .2 , первый 8, второй 9, третий 10 дополни тельные умножители, сумматоры 1 Ц- l и фазовые модуляторы 12-, - 12, где ллпри четном п нечетном п (п - число каналов в системе). Генератор 2 имеет умножитель 13, сумматор-интегратор 14, интегратор 15 и элемент НЕ 16, операционные усилители 17, резисторы 18 и конденсато, ры 19., 89 Устройство работает следующим образом, При включении питания на выходе источника 4 опорного напряжения формируется колебание, описываемое полино момйд) нулевого порядка, амплитуда которого принимается за единицу. Это колебание через элемент НЕ 5 подается на первый (сигнальный) вход интегратора 6, на второй вход которого подаются тактовые импульсы с выхода генератора 1, и на первый вход дополнительного умножителя 8, на второй вход которого подается с выхода генератора 2 колебание, описьшаемое функцией . в результате на выходе дополнительного умножителя 8 формируется колебание, описываемое функцией видае, которое подается в канал, Это же колебание подается на второй вход сумматора 11 первого звена, на первый вход которого подается колебание с выхода дополнительного умножителя 10. На выходе интегратора 6 формируется колебание, описываемое функцией текущего времени(t). Это колебание подается на первый вход дополнительного умножителя 9, на второй вход которого подается с выхода генератора 2 колебание, описываемое функциейе , на первый и второй входы умножителя 7 первого звена и на первые входы умножителей 72 , 7з . (п-2)-1 второго, третьего,..., (.п-4)-го звеньев соответственно, на вторые входы которьпс подаются колебания с выходов сумматоров 11 , 11 , «И 1 4 первого, второго,..., (п-З)-го звеньев. В результате на выходе умножителя.9 формируется колебание, -с/ +2 описываемое функцией; п это колебание подается на первый вход фазового модулятора 12, на второй вход которого поступают импульсы с выхода ждущего мультивибратора 3, и на второй вход сумматора 11, второго звена, на первый вход которого поступает колебание с выхода умножителя 72 . На выходе фазового модулятора 12 формируется колебание, описываемое требуемой функцией вида е (-tl которое подается в канал. На выходе умножителя 7 формируется колебание, описываемое функцией квадрата текущего времени. Это колебание подается на первый вход умножителя 10, на второй вход которого подается колебание с выхода генератора 2. С выхода умножителя 10 колеба 1 кие, описываемое функцией подается на первый вход сумматора 11j, на второй вход которого подается колебание с выхода умножителя 8. В результате на выходе сумматора 11 формируется колебание, описьшаемое / 2 -«1 функцией ( -lie , рое подается в канал.Это же колебание подается на второй, вход умножителя 7„ второго звена, на первый вход которого подается колебание с выхода интегратора 6, описьгааемое функцией текущего времени, и на второй вход сумматора 1Ц третьего звена, на первый вход которого подается колебание с выхода умножителя 7. Формируемое на выходе умножителя 7 кблебание, описываемое функцией 7 кблебание, описываемое функцией 4t() подается на первый вх I сумматора llo на второй вход которо го поступает колебание с выхода дополнительного умножителя 9. Формируемое на выходе сумматора 112 колебание, (л . 2 71: 5 4® подается на первый вход фазового модулятора 12 второго звена, на второй вход которого поступают импульсы с выхода ждущего мультивибратора 3, нй второй вход умножителя 7 третье го звена, на первый вход которого подается с выхода интегратора 6 сигнал, описываемый функцией текущего времени, и на второй вход сумматора четвертого звена, на первый вход которого подается колебание с выхода умножителя 1, описываемое функцией. видai |ц{t. На выходе фазового Моду лятора 122 формируется сигнал, описываемый требуемой функцией вида «(tf Аналогичным образом с помощью Сожителей 7, сумматоров 11 и фазовых модуляторов формируются колебания, описываемые функциями (t) различных порядт п,ков. .55 На выходе генератора 2 колебаний при Нулевых начальных условиях в интеграторе 6, сумматоре-интеграторе, 14 и единице в интеграторе 15 формируется сигнал вида гв , При этом на первый вход генератора 2 (первый вход умножителя 13) с выхода интегратора 6 подается сигнал, описываемый функцией текущего времени, на второй вход с выхода генератора 1 - тактовый импульс, обеспечивающий запуск схемы. На второй вход умножителя 13 подается с выхода сумматора-интегратора 14 колебание, описываемое Функцией|l. I В результате на выходе умножителя 13 формируется коле бание, описываемое функцией е 1 которое прдается на первый вход сумматора-интегратора 14, на второй вход которого с выхода интегратора 15 через элемент НЕ 16 подается колебание, описьшаемое f-J4 Л.2 функцией 1-201 J(t|x2oie . Формируемое на ,выхрде сумматораинтегратора 14 колебание, описываемое функцией У{) подается на вход интегратора 15. На выходе интегратора 15 формируется колебание , описываемое требуемой функцией вида (i):& И Данное колебание параллельно подается на.вход элемента НЕ 16 и на выход блока формирования колебаний. По .окончании .интервала формирования импульс сброса с выхода генератора 1, подаваемый на второй вход блока 2, переводит его схему и схему интегратора 6 в исходное состояние. Затем процесс повторяется аналогично описанному. Использование устройства в многоканальных системах обеспечивает повьнвение помехоустойчивости уплотняемых каналов и пропускной способности за счет эффективного использования заданного диапазона частот. В частности, в системах многоканальной связи с переносчиками, описываемыми функциями, формируе1Ф1ми устройством, обеспечивается выигрыщ в полосе частот для трехканального варианта в 3, 4 раза, для десятиканального - в 1,9 раза по сравнению с прототипом

(24 и 9% соответственно по сравнению с базовым объектом) и выигрьш в отношении сигнал-помеха на входах корреляционных приемников.

Кроме того, устройство обладает более широкими функциональными возможностями, так как обеспечивает формирование колебаний, описываемых системой полиномов Чебышева при нулевых передаточных коэффициентах по первому и второму входам сумматора-интегратог ра H. системой обобщенных полиномов Лежандра при единичных передаточных коэффициентах по первому и второму входам сумматора-интегратора 14,«чj,s 1/21 системой полиномов Лeжaндpa

при нулевых передаточных коэффициентах по первому и второму выходам

i n-f-f

сумматора-интегратора 14,

по П+1

вторым входам умножителей и по вторым входам сумматоров 11, где порядок формируемой функции.

В табл.2 приведены значения параметра характеризукнцего полосу частот, занимаемую системой для числа каналов 3-15,- полученную в результате расчета на ЭЦВМ частотных спектров сигналов, описываемьлх Полиномами Чебышева, обобщенными полиномами Лежандра и предлагаемыми полиномиальньвш колебаниями.

Таблица2

ГЕНЕРАТОР ПОЛИНОМИАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий источник опорного напряжения, интегратор и типовые звенья, включающие умножитель и сумматор, соединенные во всех звеньях, кроме первого, последовательно выход интегратора соединен с пёрвш и входами умножителей каждого эвена и с вто рым входом умножителя первого эвена, а выход сумматора Кто эвена (, ), подключен к второму входу умножителя (К+1)-го звена и второму входу сумматора (К+2)-го звена, вы. ходы cyiMMaTopoB нечетных звеньев являются первой группой выходов генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования колебаний, описываег лх полиномами Лежандра, обобщенными полиномами Лежандра и оптимальными функциями, он дополнительно содержит генератор экспоненциальной функции, генератор тактовых импульсов, элемент НЕ, ждущий мультивибратор, три дополнительных умножителя и фазовые модуляторы, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом интегратора, сигнальный вход к6. торого через элемент НЕ подключен к вьшоду источника опорного напряжения и первому входу первого дополнительного умножителя, второй вход которого соединен с выходом генератора экспоненциальной функции, первым входом второго дополнительного змножителя и первым входом третьего дополнительного умножителя, второй вход которого подключен к выходу умножителя первого звена, выход интегратора соединен также с вторым входом второ г.о дополнительного умножителя и информационным входом генератора экспоненциальной функции, тактовый вход которого соединен с выходом генерато1)а тактовых импульсов и входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к управляющим э эо :о U1 входам фазовых модуляторов, сигиапьЙый вход первого фазового модулятоjpa соединен с выходом второго дополнительного умножителя и другим входом сумматора второго звена, сигнальный 00 вход М-го фазового модулятора ( ф П) соединен с выходом сумматора соотв.етствующего четного типового звена, выход первого дополнительного умножителя и выходы фазовых модуляторов являются второй группой выходов генератора.

Обобщенные пол И1 омы Лежандра (базовый 5,4 5,986,7 объект) 2,9 3,6 4,6 Полиномы Чебышева 10,4 11,2 12 (прототип) 7,4 8,6 9,6 Предлагаемые поли4,6 5,3 6 номы 2,2 2,9 3,7 Из табл.2 следует, что при воздействии нормального белого шума отношение сигнал-помеха на входе, а соответственно и на выходе канального

в системе, использующей прототип. 7,5 7,9 8,9 9,6 10,4 10,9 11,6 12,8 13,5 14,1 14,8 15,8 16,8 18,2 6,7 7,2 7,8 8,6 9,4 10 10,5 приемника в системе, использующей предлагаемый генератор, больше, чем

(fKOHajr) ofty

(канвл

f ifaMejit ГгА/

T fttlHtM/

СВкамол)

Ш

(SHOMajr} Wf

tf т.д.

Х1

(ох it/ -|S зг 1089589 1

sr t

§М

зг t

гт

/2