Устройство корреляционной обработки широкополосных сигналов Советский патент 1991 года по МПК H04B1/10 H04L7/02 

(21)4601667/09

(22)03.11.88

(4О 07.01.91. Бнш. № 1 (72) В.А.Макоиий

(53)621.394.14(088.8)

(56)IEEE Trans, on Communication, Com 24, № 10, 1976, p. 1109.

(54)УСТРОЙСТВО КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

(57)Изобретение относится к технике приема и обработки радиосигналов и может быть использовано в демодуляторах широкополосных сигналов. Цель изобретения: - расширение динамического диапазона устройства при неизменных линейности и разрядности АЦП. Устройство содержит блок 1 бланкирования импульсных помех, управляемый переклю- чательл2, АЦП 3, коммутаторы 4 и 6, ч

2

блок 5 памяти, блок 7 быстрого преобразования Фурье, коррелятор 8, пороговый блок 9, сумматор 10, регистр 11, множитель 12, генератор 13 полиномов Чебышева, генератор 14 гармонического сигнала, блок 16 управления, блок 15 формирования опорного сигнала, блок 17 бланкирования узкополо.с- ных помех. Устройство работает в двух режимах - режиме коррекции и режиме приема. В режиме коррекции с помощью синусодиального сигнала генератора 14 вырабатывается тест-сигнал. По результатам искажений его спектра определяют необходимые корректирующие коэффициенты, .хранящиеся в блоке 5 памяти. В режиме приема с помощью этих коэффициентов осуществляется коррекция неидеальности АЦП 3. 3 ил.

(Л

О

со 4

Фиг.1

Изобретение относится к технике приема и обработки радиосигналов и может быть использовано в демодуляторах широкополосных сигналов при флуктуирующем уровне входного сигнала.

Чель изобретения - расширение динамического диапазона устройства при неизменной линейности и разрядности аналого-цифрового преобразователя

(АЦП),

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства корреляционной обработки широкополосных сигналов; на фиг.2 и 3 - варианты выполнения блока управления и генератора гармонического сигнала.

Устройство корреляционной обработки широкополосных сигналов содержит

25

30

блок 1 бланкирования импульсных помех,20 памяти« Перед началом вычисления зна- управляемый переключатель 2, АЦП 3, первый коммутатор 4, блок 5 памяти, второй коммутатор 6, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ ) 7, коррелятор 8, пороговый блок 9, сумматор 10, регистр 11, умножитель 12, генератор 13 полинома Чебышева, генератор 14 гармонического сигнала, блок 15 формирования опорного сигнала, блок 16 управления, блок 17 бланкирования узкополосных помех, а в состав гене- ратора 14 и в состав блока 16 управления входят генератор 18 тактовых импульсов (ТИ),сумматор 19, первый счетчик 20, одновибратор 21, ключ 22, второй счетчик 23 и триггер 24, а в состав генератора 14 гармонического сигнала входят генератор 25 ТИ, счетчик 26, блок 27 памяти, цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 28 и фильтр нижних частот (ФНЧ) 29

Устройство работает следующим образом. ,

В работе устройства можно выделить два режима: режим коррекции и режим приема.

В режиме коррекции синусоидальный сигнал с выхода генератора 14 через управляемый переключатель 2 поступает на АЦП 3, с выхода которого цифровые отсчеты, содержащие помехи нелинейности,- через коммутатор 6 поступают на вход блока БПФ 7. С выхода последних отсчеты спектральных составляющих последовательно, начиная с нулевой до (Н-1)-й гармоники синусиодального сигнала, поступают периодически на первый вход умножителя 12. Одновременно с выхода блока 16 управления на

40

45

50

55

чения корректирующей функции для каждого значения выходного кода АЦП 3 сигналом с выхода блока 16 управления регистр 11 обнуляется. После выполнения последнего для данного выходного кода АЦП 3 суммирование на информационный вход блока 5 памяти с выхода сумматора 10 поступает величина корректирующей функции, которая записывается в ячейку блока памяти 5 по адресу NЈ« С выхода;,, блока управления 16 на адресный вход блока памяти 5 через коммутатор 4 поступает величина выходного кода АЦП 3, для которой ведется синтез корректирующей функции. Таким образом, вычисляются значения корректирующей функции для каждого выходного кода АЦП 30 После завершения вычисления корректирующей функции для всех выходных кодов АЦП 3 устройство переходит в режим приема сигнала.

При работе в режиме приема сигнала входная смесь сигнала, флуктуационных, импульсных и сосредоточенных помех поступает на блок 1 бланкирования импульсных помех, с выхода которого входной сигнал поступает через управляемый переключатель 2 на вход АЦП 3, . который преобразует его в цифровую форму. Выходные кода АЦП 3 через ком- мутатор 4 поступают на адресные входы блока 5 памяти, в котором записаны значения корректирующей функции. С выхода блока 5 памяти скорректированные значения отсчетов входного сигнала, шума и узкополосных помех через коммутатор 6 поступает на вход блока БПФ 7, где преобразуются из временной в частотную область. Цифровой спектр

19414d

вход генератора 13 подается номер спектральной составляющей в качестве номера полинома Чебышева и значение 4 выходного кода АЦП, для которого в настоящее время вычисляется значение корректирующей функции.

С выхода генератора 13 сигналы поступают на второй вход умножителя JQ 12, где умножаются на соответствующие им спектральные составляющие тестового сигнала,, Произведение с выхода умножителя 12 поступает на первый вход сумматора 10, на второй вход которого 5 поступает ранее вычисленная величина корректирующей функции с выхода регистра 11. Результат суммирования поступает на вход регистра 11 и одновременно на информационный вход блока 5

5

0

0 памяти« Перед началом вычисления зна-

0

5

0

5

чения корректирующей функции для каждого значения выходного кода АЦП 3 сигналом с выхода блока 16 управления регистр 11 обнуляется. После выполнения последнего для данного выходного кода АЦП 3 суммирование на информационный вход блока 5 памяти с выхода сумматора 10 поступает величина корректирующей функции, которая записывается в ячейку блока памяти 5 по адресу NЈ« С выхода;,, блока управления 16 на адресный вход блока памяти 5 через коммутатор 4 поступает величина выходного кода АЦП 3, для которой ведется синтез корректирующей функции. Таким образом, вычисляются значения корректирующей функции для каждого выходного кода АЦП 30 После завершения вычисления корректирующей функции для всех выходных кодов АЦП 3 устройство переходит в режим приема сигнала.

При работе в режиме приема сигнала входная смесь сигнала, флуктуационных, импульсных и сосредоточенных помех поступает на блок 1 бланкирования импульсных помех, с выхода которого входной сигнал поступает через управляемый переключатель 2 на вход АЦП 3, . который преобразует его в цифровую форму. Выходные кода АЦП 3 через ком- мутатор 4 поступают на адресные входы блока 5 памяти, в котором записаны значения корректирующей функции. С выхода блока 5 памяти скорректированные значения отсчетов входного сигнала, шума и узкополосных помех через коммутатор 6 поступает на вход блока БПФ 7, где преобразуются из временной в частотную область. Цифровой спектр

5161

сигнала и помех с выхода блока БПФ 7 - поступает на блок 17 бланкирования узкополосных помех, в которо м подавляются спектральные составляющие этих помех. Далее в корреляторе 8 определяется взаимокорреляционная функция опорного сигнала, поступающего из блока 15 формирования опорного сигнала. С выхода коррелятора 8 выборки поступают на пороговый блок 9. Превышение порога означает прием сигнала.

Блок 16 управления работает следующим образом. После однократного замыкания ключа 22 на одном из выходов блока управления 16 формируется импульс начальной установки для генератора 14 гармонического сигнала. Одновременно запускается одновибратор 21, который обнуляет своим выходным сигналом счетчики 20 и 23, на выходе триггера 24 устанавливается 1, которая подается на коммутаторы 4 и 6, управляемый переключатель 2, блок БПФ 7, коррелятор 8 и блок1 15 формирования опорного сигнала. Длительность выходного импульса одновибратора 21- такова, что к моменту его окончания на выходе блока БПФ 7 присутствует отсчет нулевой гармоники преобразованного тест-сигнала.

После окончания импульса на выходе одновибратора 21 счетчики 20 и 23 переводятся в состояние счета. С выхода счетчика 20 снимаются последовательно номера спектральных составляющих, поступающих из блока БПФ 7 на первый вход умножителя 12. С выхода переноса счетчика 20 импульс поступает для сброса регис ра 11 и на счетный вход счетчика 23. С выхода счетчика 23 снимается номер выходного уровня АЦП 3, для которого вычисляется значение корректирующей функции. Этот код одновременно поступает на второй выход блока 16 управления на второй вход коммутатора 4 и на второй вход сумматора 19. После вычисления значения корректирующей функции для всех выходных уровней АЦП 3 сигнал переноса с выхода счетчика 23 переводит триггер 24 в состояние О1 , . блок 16 управления возвращается в исходное состояние и устройство переходит из режима коррекции в режим приема.

Генератор 14 гармонического сигнала работает следующим образом. Тактовые импульсы поступают на первый

5

0

4146

вход счетчика 26. С его выхода на адресный вход блокл 27 памяти последовательно поступают все возможные его адреса. В блоке 27 памяти содержатся цифровые значения отсчетов синусоидального сигнала, которые с выхода блока 27 памяти поступают на ЦАП 28, который преобразует их в ана- лотовую форму, С выхода ЦАП 28 через фильтр 29, который осуществляет восстановление аналогового сигнала, синусоидальный сигнал поступает на выход генератора 14.

Формула изобретения

Устройство корреляционной обработки широкополосных сигналов, содержащее блок бланкирования импульсных помех, аналого-цифровой npeo6pasoBji- тель (АЦП ), последовательно соединенные блок быстрого преобразования.Фурье Г БПФ), блок бланкирования 5 полосных помех, коррелятор, другой вход которого соединен с выходом блока формирования опорного сигнала, и пороговый блок, отличающее- с я тем, что, с целью расширения ди- 0 намического диапазона устройства при неизменной линейности и разрядности АЦП, введены последовательно соединенные первый коммутатор, запоминающий блок и второй коммутатор, последовательно соединенные умножитель, сумматор и регистр, выход которого соединен с другим входом сумматора, последовательно соединенные блок управления, генератор гармонического сигнала и управляемый переключатель, а также генератор полинома Чебыгаева, при этом выход блока. ., . ; бланкирования импульсных помех через управляемый переключатель подключен к входу АЦП, выход которого подключен к сигнальным входам первого коммутатора и второго коммутатора, выход которого подключен к входу блока БПФ, выход которого подключен к первому вхо- 0 ДУ умножителя, к второму входу которого подключен выход генератора полинома Чебышева, к входу которого подключен второй выход блока управления, третий и четвертый выходы которого 5 подключены сответственно к входу сброса регистра и управляющему входу первого коммутатора, а тактовый выход блока управления подключен к соответствующим входам управляемого переклю5

0

716194148

чателя, первого и второго коммутато- ход сумматора подключен к информацион- ров, блока БПФ, коррелятора и блока ному входу блока памяти, формирования опорного сигнала, а выk Выход 1

Фиг. 2

т

Сброс

ФигЗ