Цифровой согласованный фильтр Советский патент 1985 года по МПК G06F17/17 H03H17/06 

к второму .входу второго элемента ИЛИ, информационные выходы второго и третьего регистров сдвига подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход

которого подключен к входу третьего порогового блока, выход KOTdporo является информационным выходом фильтра, выход первого элемента И подключен к второмувходу первого элементаИЛИ.

ЦИФРОВОЙ СОГЛАСОВАННЫЙ ФИЛЬТР, содержащий дискриминатор сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого регистра сдвига, выход i-ro (i Г, m; m - разрядность) разряда которого подключен к i-му входу первого сумматора, выход которого подключен к входам первого и второго пороговых блоков, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй и третий выходы - соответственно к тактовому входу первого регистра сдвига и входу синхронизации дискриминатора сигнала,, инфор-;мадионный вход которого является информационным входом фильтра,.входом синхронизации которого является вход внешней синхронизации генератора тактовых импульсов, выход первого элемента задержки подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости, в него введень третий регистр сдвига, второй сумматор, третий пороговый блок, первый и второй счетчики, второй элемент задержки, RS-триггер, D-триг-гер, третий элемент И, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ и элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к D-входу D-триггера, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому установочному входу первого счетчика, выход переполнения которого подключен к входу элемента НЕ и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетно-(Л му входу первого счетчика и третьим входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с R-входом RS-триггера и счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к S-входу RS-триггера, выход которого подсо со ключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, второму входу третьего элемента И и первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу вто00 рого счетчика, входу синхронизации D-триггера и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к тактовому входу третьего регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу второго элем1гнта И и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого пстдключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, третьему входу третьего элемента И и входу второго элемента задержки, выход которого подключен

1. .

Изобретение относится к цифровым устройствам для обработки сложных сигналов и может быть использовано, в частности, при разработке цифровых систем передачи данных для,синхронизации Передающего и приемного полукомплектов системь.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости фильтра.

На фиг. 1 представлена структурна схема предлагаемого устройства для случая, когда сложный составной сигнал, на прием которого настроен фильтр, состоит.из 15 идущих друг за другом блоков единиц и нулей, образующих модулирующую М последовательно-.ть составного сигнала с кодом 00011П 01011001 (блоки единиц и нулей образованы из противоположных, несущих М-последовательностей, каждая из которых состоит также из 15 элементов, причем блок единица передается следующей последовательностью элементов : 000111101011001); на фиг. 2 - график изменения напряжения (в относительных единица х) на выходе первого сумматора при поступлении на вход фильтра нескольких блоков составного сигнала без помех.

.

Фильтр Сфиг. 1) содержит генераторы 1 и 2 тактовых импульсов, дискриминатор сигнала 3, регистры 4, 5 и 6 сдвига, сумматоры 7 и 8, пороговые блоки 9, 10 и 11, элементы И 12 и 13, элемент ИЛИ 14, элемент 15 задержки (фронта импульса); генератор 2 тактовых импульсов (фиг. 1) включает в себя счетчики 16 и 17 (импульсов), RS-триггер 18, D-триггер 19, элементы ИЛИ 20, 21,и 22, элемент И 23, элемент НЕ 24 и элемент 25 задержки, информационный вход 26, информационный выход 27, вход синхронизации 28.

Устройство работает следующим об разом.

При отсутствии сигнала на входе 26 (составного сигнала и щумов) во все разряды регистра 4 сдвига будут записаны либо единицы, либо нули. В результате на выходе сумматора 7 будет постоянное напряжение, равное 8 или 7 единицам. Сигнал с выхода сумматора 7 поступает на входы пороговых блоков 9 и 10, уровни срабатывания которых настроены таким образом, чтобы пороговый блок 9 формировал импульс на своем выходе при входном сигнале, равном 12, 13, 14 или 15 единицам, а блок 10 - при входном сигнале, равном 3, 2, 1 . или О единицам. Следовательно, на выходе пороговых блоков 9 и 10 при отсутствии сигнала на входе 26 будут нулевые напряжения, а элементы И 12 и 13 закрыты по вторым входам.

Под действием передних фронтов импульсов положительной полярности, поступающих с выхода генератора I импульсов на счетный вход счетчика 16 импульсов, последний изменяет свое состояние от 10000 до 01111, а триггер 18 нуле1вым напряжением, действующим на его Р-вход в промежутках времени между импульсами, удерживается в нулевом состоянии. При переключении счетчика 16 импульсов в состояние 01111 на его выходе формируется отрицательный перепад напряжения и триггер 18 переключается в единичное состояние (на Р- входе триггера в это время действует напряжение единичного уровня). Положительный перепад напряжения с выхода триггера 18 через элeмeнt ИЛИ 20 поступает на установочный вход счетчика 16 импульсов и устанавливает его в состояние 10000, ,на выходе счетчика 16 импульсов вно

3

установится напряжение единичного уровня. Триггер 18 при этом остается в единичном состоянии. По окончании тактового импульса на Р-входе триггера 18 последний переключается в нулевое состояние. Таким образом на выходе триггера 18 будут формироваться импульсы положительной полярности с длительностью, равной длительности тактовых импульсов, и периодом следования, равным 15 периодам следования тактовых импульсов (или равным длительности блока составного сигнала) .

Импульсы с выхода триггера 18 че,рез элемент ИЛИ 22 поступают на счетный вход счетчика 17 импульсов, и под действием передних фронтов этих импульсов счетчик 17 импульсов переключается в состояние 100. В результате на выходе счетчика 17 импульсов устанавливается напряжение единичного уровня, которое через элемент ИЛИ 22 поступает на входы элементов И 12 и 13 и счетный вход счетчика 17 импульсов, и, следовательно, воздействие импульсов с выхода триггера 18 на счетчик 17 импульсов прекращается на его выходе удерживается напряжение единичного уровня.

Под действием задних фронтов импульсов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 20 на тактовый вход триггера 19, последний удерживается в нулевом состоянии. (На D-вход триггера 19 через элемент ИЛИ 21 поступает нулевой уровень .с выхода элемента НЕ 24 и выходов элементов И 12 и 13 через элементы ИЛИ 14 и задержки 25). Импульсы с выхода элемента ИЛИ 20

через элемент 15 задержки фронта импульсов поступают на тактовые входы регистров 5 и 6 сдвига и последовательно записывают во все их разряды нули (на выходах элементов И 12 и 13 нулевые потенциалы). Ввиду того, что входы сумматора 8 подключены к прямым выходам разрядов регистров 3 и 6 сдвига, на выходе сумматора 8 напряжение будет равно нулю. А так как пороговьй блок 11 настроен на срабатывание при напряжении на его входе, равном 12 и более единиц, то выходной сигнал на выходе 27 устройства будет отсутствовать.

Устройство при поступлении на его вход 26 смеси составного сигнала и

9184

шумов, а на вход 28 сигналов синхронизации работает следующим образом.

Под действием сигналов, поступающих на вход генератора 1 тактовых импульсов, последний вырабатывает импульсы, синхронные с работой тактового генератора передающего устройства. В конце приема к 1ждого элемента несущих М-последовательностей блоком 3 под действием импульсов, поступающих на его вход синхронизации с выхода генератора 1, принимается решение по распознаванию элемента составного сигнала, а на его вькоде формируется сигнал единичного или нулевого уровня. Этот сигнал поступает на информационный вход регистра 4 сдвига и записывается в его первый разряд, под действием тактового импульса, поступающего на его тактовый вход с выхода генератора 1 тактовых импульсов Одновременно производится сдвиг информации в регистре 4 сдвига на 1 разряд.

Если все решения по распознаванию элементов блока составного сигнала приняты правильно, то в момент времени, когда сигнал, отображенный последовательностью рещений на выходе дискриминатора сигнала 3, заполнит регистр 4 сдвига, на выходе сумматора 7 будет максимальный выброс напряжения. В другие моменты времени во время приема составного сигнала при правильном приеме всех его элементов согласование последовательностей решений и порядка подключения входов сумматора 7 к триггерам регистра 4 сдвига нарушается и на выходе сум1«1атора 7 будут на- блюдаться боковые выбросы мендроин- вертированной функции автокорреляции (МИФАК) блока составного сигнала. Если в момент согласования (в момент заполнения регистра 4 сдвига всеми элементами блока составного сигнала) был принят блок единица составного сигнала, то выходной сигнал на выходе сумматора 7 будет равен базе сигнала (в нашем случае 15). В случае приема блока нуль составного сигнала напряжение на выходе сумматора 7 будет равно нулю.

На фиг..2 приведен график изменения величины напряжения сигнала Uo) на выходе сумматора 7 при поступ- леник на вход 26 устройства кодовой последовательности блоков 11001. В момент времени t О в регистр 4 сдвига записана последовательность решений от .первых 15 элементов сигнала (Нго блока) . Длительность элемента сигнала равна Т. Временные гракиць смены блоков происходят в в-моменты времени t О, 15Т, ЗОТ, J45T., 60Т и т.д. Как видно из графика, при смене одноименных блоков составного сигнала величина напряжения на выходе сумматора 7 остается постоянной f 7 или 8 единиц)5 максимальные боковые выбросы МИФАК блока составного сигна ла на выходе сумматора 7 образуются при смене разноименных блоков состав ного сигнала (10 и 5 единиц) и не х. превыткают порогов срабатывания пороговых блоков 9 и 10, Только в моме ты времени, когда сигнал блока составного сигнала заполнит регистр 4 сдвига (ОТ, 15Т, ЗОТ, 45Т и т.д.), на выходе сумматора 7 происходят мак еимальные основные выбросы (15 для блока единица и О для блока нуль напряженияJ превышающие пороги ера батывания пороговых блоков 9 и 10. При каждом срабатывании одного из пороговьк Гшоков ( или ) открывается по первому входу соответствующий элемент И ( или 13-й При этом через открытый по двум вхо- I даь« (1°°му я ) элемент И с выхода генератора 1 тактовых импульсов проУ.о/щт импульс, задержанный относительно тактового импульса на тактовом входе регистра 4 сдвига. Импульсы с выходов элементов И 12 и 13 поступают на информационные входы регистров 5 и 6 сдвига соответ ственно и на входы элемента Ш1И 14. Пусть все блоки составного сигнала принимаются правильно. При этом п роговый блок 9 сработает в моменты приема 4, 5, 6, 7, 9, 11, 12 и 15-го блоков составного сигнала, а пороговый блок 10 в моменты приема 1, 2, 3, 8, 10f 13 и 14-го блоков составного сигнала. При приеме 1-го блока составного сигнала импульс с выхода элемента И 13 пройдет через, элементы ШШ 14 и 20 на установочный вход счетчика 16 импульсов, тактовый вход D-триггера I9 и на вход элемента 15 задержки фронта импульса. При этом счетчик 16 импульсов установится в состояние 10000. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 14 .единичного уровня поступает на вход элемента И 23 и через элемент 25 задержки и элемент ИЛИ 21 - на D-вход триггера 19. Элемент 15задержки производит задержку переднего фронта импульса на такое время, чтобы в момент поступления импульса на тактовые входы регистров 5 и 6 сдвигов на их информационных входах произошло полное завершение переходных процессов от передних фронтов импульсов, поступающих с выходов элементов И 12 и 13, и в соответствующий регистр сдвига блока надежно записана единица в 1-й разряд. Таким образом, при приеме 1то блока составного сигнала и 1-й разряд регистра 6 сдвига будет записана единица,а в регистре 5 сдвига - нуль. По окончании импульса на тактовом входе В-т,риггера 19 под действием его заднего фронта D-триггер установится в единичное состояние и элемент И 23 откроется по 3-му входу. Дпя надежной записи единицы в D-триггёр 19 необходимо, чтобы минимальное время задержки импульса элементом 25 задержки было таким, при котором спад заднего фронта импульса на D-входе триггера 19 происходил бы после записи единицы в триггер 19. Для выполнения этого условия элемент 25 задержки может быть выполнен на двух последовательно включенных элементах НЕ. Через время, равное 15 тактам генератора 1, на выходе триггера 18 (втором входе элемента И 23) сформируется импульс единичного уровня, а через элемент И 13, открытый по 1-му (сработал пороговый блок 10) и 3-му (на выходе счетчика 17 импульсов единичный уровень) входам, с выхода генератора 1 пройдет импульс, соответствующий приему 2-го блока составного сигнала. При этом указанный импульс поступает через элементы ШШ 14 и 20 на установочный вход с счетчика 16 с некоторой задержкой по отношению к моменту срабатывания триггера 18 по входу S. Поэтому сброс счетчика 16 импульсов в начальное состояние 10000 производится при этом всегда после срабатывания триггера 18 по входу S (под действием

7

импульса, поступающего на вход счетчика 16 импульсов через элемент И 20 либо с выхода триггера 18, либо с вы хода элемента ИЛИ 14 и триггера 18 одновременно). В результате элемент И 23 откроется по 2-м входам под действием поступающих одновременно на его первый и второй входы импульсов (по третьему входу элемент И 23 уже открыт) и на его выходе вьоделитс импульс. При этом счётчик 17 импульсов переключится в начальное состояние 000 и на его выходе установится напряжение нулевого уровня. По окончании импульса на выходе триггера 18 на 3-х входах элементов И 12 и 13 ;, установится нулевой уровень, а D- триггер останется в единичном состоянии.

Под действием 2-го тактового импульса, сформированного на выходе элемента15 задержки, в регистр 6 сдвига запишется 2-я единица, а в регистр 5 сдвига - нуль. При приеме 3-го блока составного сигнала вновь сработает пороговый блок 10. Во время формированияимпульса на выходе порогового блока 10 в момент поступления на 2-й вход элемента И 13 импульса с выхода генератор 1 импульсов сработает триггер 18 и формируемый на его выходе импульс, пройдя через элемент ИЛИ 22, откроет элемент И 13 по третьему входу. В результате импульс с выхода генератора .1 импульсов пройдет через элементы И 13, ИЛИ 14 и И 23 на установочный вход счетчика 17 импульсов и удержит его в начальном состоянии. По окончании импульса на выходе триггера 18 (выходе элемента ИЛИ 20) D-триггер останется в единичном состоянии, так как на его D-выходе действует напряжение единичного уровня (подаваемое с выхода C4et4HKa 16 импульсов через элементы НЕ 24 и ИЛИ 21).

В регистр 6 сдвига при приеме 3-го блока составного сигнала будет записана 3-я единица, а в регистр 5 сдвига - третий нуль.

При приеме 4-го блока составного сигнала сработают пороговый блок 9, триггер 18 и элемент И 12 откроется по 3-м входам. Счетчик 17 импульсов и D-триггер 19 удержатся в начальном и единичном состояниях соответственно. Счетчик 16 импульсов сбро19188

сится в начальное состояние. При этом единица запишется в 1-й разряд регистра 5 сдвига, а в регистр 6 сдвига - нуль.

Прием последующих блоков составного сигнала будет производиться аналогично приему 3-го (единичного) и (нулевого) блоков составного сигнала.

Если перед приемом первого блока составного сигнала в регистрах 5 и 6 сдвига были записаны нули, а все блоки составного сигнала будут приняты правильно, то с каждым приемом очередного блока величина напряжения на выходе сумматора 8 будет принимать следующие значения: О, 1, 2, 3, 2, 3, 4, 5, 5, 4, 5, 6, 7, .15.

При правильном приеме всех 15 блоков составного сигнала в регистр 5 сдвига будет записана последовательность чисел 0001111.01011001, а в регистр 6 сдвига - инверсная ей последовательность. А так как входы сумматора 8 подключены к выходам тех разрядов регистров 5 и б сдвига в которые записаны единицы при приеме всех блоков составного сигнала, то на выходе порогового блока 11 в момент записи в регистры 5 и 6 инфор мадии о приеме последнего блока составного сигнала сформируется скачок напряжения до величина, равной 15 единицам, а пороговый блок сформирует на своем выходе имцульс, что свидетельствует о поступлении на вход фильтра последнего элемента составного сигнала.

Если после установки счетчика 17 импульсов в начальное состояние произойдет ложное срабатывание одного из пороговых блоков 9 или 10 из-за увеличения уровня помех на входе фильтра во время приема отдельных блоков составного сигнала, то им:пульс с выхода генератора 1 импульсов в этом случае не пройдет через элементы И 12и 13, так как во время срабатывания порогового блока 9 или 10 в этом случае в момент поступления импульса с выхода генератора 1 импульсов на вторые входы элементов И 12 и 13 их третьих входах будет нулевой уровень (стробимпульс формируется триггером 18 в этом случае в моменты прихода ожидаемых импульсов, т.е. в моменты полного заполнения регистра 4 сдвига элементами блока составного сигнала)

Если после установки счетчика 17 импульсов в начальное состояние в последующем из-за увеличения уровня помех отдельные блоки составного сигнала не будут приняты, то в мо- мент срабатывания триггера 18 импуль на выходе пороговых блоков 9 и 10 будет отсутствовать, а следовательно, импульс на установочном входе счетчика 17 импульсов также будет отсутствовать и последний не будет удерживаться в начальном состоянии, а переключится в следующее состояние под действием импульса, поступающегр на его счетный вход с выхода триггера 18 через элемент ИЛИ 22, в регистры сдвига 5 и 6 одновременно запишутся нули, а Dтриггер 19 останется в единичном состоянии (на его D-вход подается постоянное напряжение единичного уровня).

, . Если число принятых подряд блоков составного сигнала будет меньше четырех (напряжение на выходе счетчика 17 импульсов остается нулевого уровня), то при правильном приемеследующего блока составного сигнала импульс с.выхода генератора 1 импульсов пройдет через открытый по двум входам элемент И 12 или 13, элементы РШИ 14 и И 23 и сбросит счетчик 17 импульсов в начальное состояние, а в соответствующий регистр (5 или 6) сдвига запишется единица (в другой регистр сдвига запишется нуль).

Таким образом, по окончании приема последнего элемента составного сигнала напряжение на выходе сумматора 8 скачком изменится до величины, равной числу правильно принятых блоков составного сигнала. Если это число равно 12 или более, то на выходе 27 фильтра будет сформирован импульс сигнализирующий о приеме составного сигнала. При неприеме 4 и более блоков составного сигнала импульс на выходе фильтра не будет сформирован и составной сигнал не будет принят (выделен). Если 4 блока составного сигнала будут не приняты подряд, то счетчик 17 импульсов перейдет в

состояние 100, на его выходе установится единичный уровень и элементы И 12 и 13 откроются по третьим входам. На D-входе триггера 19 установися нулевой уровень, и D-триггер переключится в нулевое состояние под действием импульса, поступающего с выхода триггера 18, и фильтр, таким образом, переключится на прием очередного составного сигнала.

Рассмотрим работу устройства при ложном срабатывании одного из пороговых блоков 9 или 10 (в этом случае на вы1соде порогового устройства будет сформирован импульс помехи) перед срабатыванием порогового блока 10 при правильн1эм приеме первого блока составного сигнала. При этом мо- . гут наблюдаться три случая; временной интервал между двумя срабатываниями пороговых блоков 9 и 10 (или одного 10-го) - ложного и от действия 1-го блока составного сигнала - раве больше или меньше длительности блока составного сигнала.

В первом случае импульс помехи установит счетчик 16 импульсов в исходное состояние,и при срабатывании порогового блока 10 при правильном приеме 1-го блока составного сигнала произойдет сброс счетчика 17 импульсов в начальное состояние 000, генератор 2 сформирует на выходе Вых. 1 тактовые импульсы для регистров 5 и 6 сдвига в ожидаемые моменты времени и в соответствующие их разряды будут записаны единицы в процессе приема блоков составного сигнала, если числ непринятых подряд блоков составного сигнала будет меньше четырех. Если число непринятых блоков будет не более 3, то на выходе 27 фильтра сформируется импульс в момент окончания приема последнего элемента составного сигнала.

Во втором случае под действием импульса помехи счетчик 16 импульсов установится в начальное состояние, а D-триггер 19 установится в единичное состояние. Однако в момент формирования триггером 18 импульса импульс на выходе порогового блока 9 или 10 будет отсутствовать, на D-входе триггера 19 будет действовать напряжение нулевого уровня. В результате в момент окончания импульса, формируемого триггером 1 8,f D-триггер 19 установится в нулевое состояние и устройство будет готовЪ к приему первого и последующих блоков составного сигнала.

В третьем случае под действием импульса помехи D-триггер 19 установится в единичное состояние, а счетчик 16 импульсов в начальное 5 состояние. В момент окончания приема 1-го блока составного сигнала счетчик 16 импульсов вновь установится в начальное состояние(триггер 18 в этом случае еще не срабатывает),а триггер 19 Ю остается в единичном состоянии. В результате в регистры 5и бсдвига будет записана информацияв соответствующие разряды опервом ипоследующих принятых блоках составного сигнала.15

Если импульс помехи поступает на вход элемента И 12 (ипи 13) одновременно с формированием импульса триггером 18, то импульс с выхода генератора 1 импульсов, прошедший через элемент И 12 (или 13), ИЛИ 14 и 20, и импульс с выхода триггера 18, прошедший через элемент ИЛИ 20, сольются на выходе элемента ИЛИ 20 в один и в момент их окончания ts-триггер,ч 19 переключится в единичное сосгенератор 2 - в

приема, второго

импульBbiJ(.2

ъ

8

и

27

Н

11

Фиг.1

мц.

vT

.

Nj «v

Г

Ci

K.

ir