Генератор опорного псевдослучайного сигнала Советский патент 1993 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при формировании и обработке псевдослучайных сигналов (ПСС) большой длительности с помощью акустоэлектронных конвольве- ров.

Целью изобретения является повышение структурной скрытности формируемого сигнала. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов,делительчастоты, последовательно включенные генератор прямой ПСП и регистр сдвига, последовательно связанные генератор несущей и модулятор, выход которого является выходом всего устройства, при этом вход делителя частоты объединен с входом генератора прямой ПСП и вторым входом регистра

сдвигЪ и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, введены последовательно соединенные второй делитель частоты, счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство, цифрозналого- вый преобразователь, выход которого связан с входом генератора несущей, а также триггер и второй регистр сдвига, первый вход которого соединен с выходом генера- тора прямой ПСП, а второй вход объединен с вторым входом постоянного запоминающего устройства и входом второго делителя частоты и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, третьи входы первого и второго регистров сдвига объединены и подключены к выходу триггера, вход которого связан с выходом первого де штеля частоты, третий вход постоянного

00

N3

Јь Qs

О О

запоминающего устройства соединен с выходом второго делителя частоты, а второй выход связан с вторым входом генератора прямой ПСП, выходы первого и второго регистров сдвига объединены и подсоединены к второму входу модулятора.

Существенными отличиями предлагаемого устройства по сравнению с прототипом являются введенные в устройство триггер, делитель частоты, счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, реестр сдвига. Введение новых элементов и функциональных связей позволяет получить положительный эффект. Данный поло- жительный эффект заключается в значительном повышении структурной скрытности формируемых для экустоэлект- ронных устройств поиска опорных ПСС за счет перехода от линейных модулирующих ПСП к нелинейным ПСП.

Работа предлагаемого изобретения основана на исследованных особенностях конвольверной обработки ПСС большой длительности. При обработке ПСС большой длительности АЭК инвариантен к временному положению входного сигнала, если только значение его задержки лежит в пределах временного окна AT, определяемого размахом дискриминационной характеристики конвольвера: ДТ& (-ТС-ТЭ; Тс + Т3). где Т3 - время задержки сигнала в конвольвере; Тс - длительность сегмента опорного сигнала (опорный сигнал для АЭК формируется путем сегментации с интервалом Тс ПСС длительностью Тп и временной инверсией полученных сегментов). В связи с тем, что Тп ATi, требуется проводить процедуру поиска ПСС. Число шагов последовательного поиска ПСС по задержке N3 АТН/ АТШ, где АТи - область временной неопределенности входного сигнала (при отсутствии априорных данных ДТН Тп); А Тш - шаг поиска по задержке. Оптимальное значение конвольверного АТш в условиях частотно- временной неопределенности обрабатываемого ПСС равно: АТШ 2(ТС + Т3)/3. Посегментное инвертирование при формировании опорного сигнала осуществляется с помощью триггера и двух регистров сдвига, работающих в режиме запись-считывание. В традиционных корреляционных схемах, после анализа входного ПСС на каждом шаге поиска, сигнал опорного генератора смещается на один такт, равный длительности TO дискрета ПСС. Вследствие большего значения шага конвольверного поиска по задержке (в этом случае смещение сигнала опорного генератора необходи0

мо проверить на 2(Тс + Т3)/3 Г0 тактов, что приведет к существенным затратам времени) изменение фазы генерируемой ПСП на величину АТШ наиболее целесообразно осуществлять путем записи в регистр сдвига генератора ПСП соответствующих начальных условий. Изменение временного положения сигнала генератора прямой ПСП осуществляется с помощью второго делителя частоты и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), где записаны кодовые комбинации начальных условий для всех N3 шагов поиска по задержке.

При однократном анализе области час- 5 тотной АРн неопределенности входного

ПСС требуется провести N4 А сн шагов

А гщ

поиска по частоте, где ДРШ - значение шага поиска. Величина А Рш обычно не пре- восходит значения ширины полосы захвата системы фазовой автоподстройки частоты. При этом для когерентной обработки входного сигнала необходимо, чтобы в пределах длительности апертуры АЭК укладывалось целое число периодов колебания генератора несущей частоты fo, т.е. произведение T3fo должно быть целым числом. После каждого шага поиска по частоте следует N3 шагов поиска по задержке до момента обнаружения входного ПСС. Смещение частоты генератора несущей на величину шага поиска ДРш осуществляется с помощью счетчика импульсов, ПЗУ, где записаны N4 цифровых эквивалентов значений управляющих напряжений и цифроаналогового преобразователя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема заявляемого устройства, где приняты следующие обозначения:

1-генератор тактовых импульсов (ГТИ), формирует последовательность импульсов с тактовой частотой fT, выбираемой исходя из требуемой ширины полосы ДРП ПСС: fT AFn/2. Последовательность видеоимпульсов подается на входы делителей частоты 3 и 7, а также генератора прямой ПСП 2, регистров 5, 6 и ПЗУ 8;

2- генератор прямой ПСП (ГП ПСП). служит для формирования нелинейной ПСП, синхронизируется импульсами генератора 1;

ПСП генератора подается на входы регистров сдвига 5 и 6. Изменение временного положения формируемой ПСП на величину шага поиска Д Тш по задержке осуществляется путем изменения начальных условий в регистре сдвига с обратными связями геме- ратора 2, считываемых из постоянного запоминающего устройства 8,

5

0

5

0

5

0

3- делитель частоты. Предназначен для деления частоты генератора 1 на п Гс/г0 , т.е. формирования последовательности импульсов с периодом следования, равным длительности сегмента Тс опорного сигнала. Делитель 3 управляет работой триггера 4;

4- триггер, служит для управления процессом запись-считывание в регистрах сдвига 5 и 6;

5- регистр сдвига (PC). Предназначен для записи и считывания сегмента сигнала длительностью Тс. Число ячеек регистра должно быть равным базе сегмента Вс опорного ПСС. Управление процессом запись-считывание осуществляется сигналом триггера 4. Например, при высоком потенциале выходного сигнала трш гера 4 производится запись сегмента ПСП с генератора 2 в регистр 5 и считывание с регистра 6 в модулятор 12, при низком - наоборот, запись в регистр б и считывание с регистра 5. Для обеспечения временной инверсии за- писзниых сегментов опорного сигнала регистр сдвига реализуется на базе реверсивных PC. Синхрочизация работы РСС псуииесталяетсч импульсами (е:-ерато- ра 1;

6регистр сдаша (см.блчк 5);

7- делитель частоты. Служит для деления часто : ы генератора 1 на В - I п/ о , т :. формирования последовательное.(. ин пульсса с периодом следования, jjr вным длительности Тп ПСС. Делитель7управяяьт процессом считывания из постоянного запоминающего устройства 8 кодовых комбинаций начальных условий шагов поис ПСС по задержке:

8- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), предназначено для хранения кодовых комбинаций начальных условий для N3 шагов поиска по задержке и N4 цифровых эквивалентов значений управляющих напряжений для перестройки генератора П. Управление процессом считывания значениями шагов поиска по задержке и частоте осуществляется по сигналам дсчителя 7 и счетчика 9 соответственно. Пол обнаруже нии входного сигнала остановку процедуры поиска ПСС наиболее целесообразно осуществлять путем подачи сигнала запрета считывания очередных значений шагов поиска по частоте и задержке на бпок 8 из устройства управления, имеющихся во всех системах поиска. Синхронизация работы ПЗУ 8 осуществляется импульсами генератора 1. Блок может быть реализован на с- нове интегральных микросхем запоминающих устройств, содержащих на

одном кристалле матрицу элементов памяти и схемы управления и синхронизации. Например, на основе двух микросхем статического ОЗУ К5С4РУ2. предназначенных для

5 запоминания кодовых комбинаций начальных условий для шагов поиска по задержке и частоте, соответственно. При этом сигналы с блоков 7 и 9 поступают на схемы управления соответствующих микросхем, а

0 сигнал с генератора 1 - на схему синхронизации;

9- счетчик импульсов, предназначен для подсчета в выходном сигнале делителя 7 числа импульсов, соответствующих числу

G шагов поиска по задержке. При равенстве числа подсчитанных импульсов значению требуемого числа шаюв поиска по задержке, формируется управляющее напряжение для блока 8, по которому происходит считы0 вание цифрового эквивалента величины ша- гэ поиска по частоте Д Рш в блок 10;

10- цифроаналоговый преобразователь (ЦАГ1). Служит для преобразования цифрового эквивалента значения шага по5 иска по частоте в аналоговый управляющий сигнал для перестройки генератора несущей i 1;

11- генорагор несуще., предназначен для формирования несущей частоты ЯСС и

0 сосгпечени- возможности ее пленения з

,.ъде/;ах области 4dCTO,x нгонр деленност. сигнала в соо вечмвии с управляющим

напряжением НЛП К, Смещение частоты на

Ьс.личину Д гш можы быть осуществ.-.ено,

5 например, подачей управляющего напряжения на варикап, аключенный в задающий ко:;тур генератора:

12- модулятор. Предназначен для модуляции несущей частоты генератора 11 ин0 вертированными во времени сегментами ПСП.посгупающими с регистров 5 и 6.

Таким образом устройство содержит последовательно включенные делитель 3 и

е триггер 4, последовательно связанные делитель 7, счетчик 9, ПЗУ 8, ЦАП 10, генератор 11 и модулятор 12. выход которого является выходом ecei о устройства, а также генераторы 1 и 2. регистры 5 и 6, первые

0 входы регистров 5 и б объединены и подсоединены к выходу (оператора 2, вюрые входы регистров 5 и 6 и ПЗУВ объединены с входами генератора 2, делителей 3 и 7 и подключены к выходу генератора 1, третьи

5 входы регис. ров 5 и 6 объединены и подсо- единс-пы к выходу триггера 4, а выходы ре- гистроа 5 и б объединены и подключены к второму ьходу модулятора 12, третий вход ПЗУ8 связан с выходом делится л 7. а второй

выход блока 8 соединен с вторым входом генератора 2.

Устройство работает следующим образом.

Формирование опорного ПСС начинается с установки генераторов 2 и 11 в исходное состояние, соответствующее началу поиска по задержке и частоте. При этом кодовая комбинация из ПЗУ8, соответствующая первому шагу поиска по задержке, т.е. началу формирования ПСП, записывается в качестве начальных условий в регистр сдвига генератора 2. Цифровой эквивалент напряжения из ПЗУ8 преобразуется в блоке 10 в аналоговый сигнал и устанавливает частоту генератора 11, соответствующую первому шагу поиска по частоте. Генератор 2 формирует прямую ПСП с длительностью элементарного символа, определяемой тактовой частотой блока 1. Делитель 3 из выходного сигнала генератора 1 формирует последовательность импульсов с периодом следования, равным длительности сегмента опорного сигнала. Данная последовательность импульсов посредством триггера 4 управляет процессом запись-считывание ПСП генератора 2 в регистры 5 и 6. Регистры сдвига 5 и 6 работают в реверсивном режиме: последний записанный символ считывается первым. Выходной сигнал регистров 5 и 6 в виде инвертированных ео времени сегментов ПСП генератора 2 заданной длительности поступает на модулятор 12, на другой вход которого подается частота генератора 11. Сформированный псевдослучайный сигнал снимается с выхода модулятора 12. Делитель 7 формирует из тактовой частоты генератора 1 последовательность импульсов с периодом следования, равным длительности ПСП генератора 2 и соответствующим временем анализа входного ПСП на каждом шаге поиска. Управляющие импульсы делителя 7 обеспечивают считывание из ПЗУ 8 кодовой комбинации начальных условий для формирования генератором 2 ПСП с начальной фазой, соответствующей следующему шагу поиска по задержке. Счетчик 9 считает в выходном сигнале 7 число импульсов, соответствующих числу шагов поиска по задержке. При равенстве числа импульсов делителя 7 требуемому числу шагов поиска по задержке формируется управляющий сигнал, по которому из ПЗУ 8 считывается цифровой эквивалент следующего значения шага поиска по частоте в генератор 11 через блок 10. В дальнейшем работы заявляемого устройства аналогичны описанному выше. Формиро- вание опорного ПСС с различными значениями частоты и задержки в пределах

области частотно-временной неопределен- ности входного сигнала продолжается до момента обнаружения принимаемого ПСС. При обнаружении входного ПСС запрет на

изменение частоты и фазы опорного сигнала наиболее целесообразно осуществлять путем подачи управляющего напряжения на ПЗУ 8. Управляющее напряжение, запрещающее считывание очередных значений ша0 гов поиска по частоте и задержке, может быть сформировано в устройстве управления, имеющемся во всех системах поиска.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от аналогов и прототипа. Оно по5 зволяет формировать опорный сигнал для конвольверных устройств обработки ПСС большой длительности, построенных на основе как линейных, так и нелинейных ПСП. Формирование ПСС на основе нелинейных

0 ПСП позволяет значительно повысить структурную скрытность таких сигналов. При равных базах ПСС в отличие от линейных кодовых последовательностей, для раскрытия структуры которых требуется

5 безошибочно принять 2т следующих подряд символов, в нелинейных ПСП требуется принять 2т подряд следующих элементов, где m - память последовательности. Формула изобретения

0 Генератор опорного псевдослучайного сигнала, содержащий генератор тактовых импульсов, первый делитель частоты, последовательно включенные генератор прямой псевдослучайной последовательности и

5 первый регистр сдвига, последовательно соединенный генератор несущей частоты и модулятор, выход которого является выходом устройства, вход первого делителя частоты соединен с первым входом генератора

0 прямой псевдослучайной последовательности, вторым входом первого регистра сдвига и выходом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения структурной скрытности форми5 руемого сигнала, в него введены последова- тельно соединенные второй делитель частоты, счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство и цифроаналого- вый преобразователь, выход которого

0 соединен с входом генератора несущей частоты, а также триггер и второй регистр сдвига, первый вход которого соединен с выходом генератора прямой псевдослучайной последовательности, а второй вход сое5 динен с вторым входом постоянного запоминающего устройства, входом второго делителя частоты, и выходом генератора тактовых импульсов, третьи входы первого и второго регистров сдвига подключены к выходу триггера, вход которого соединен с

выходом первого делителя частоты, третий вход постоянного запоминающего устройства соединен с выходом второго делителя частоты, а второй выход соединен с вторым

входом генератора прямой псевдослучайной последовательности, выходы первого и второго регистров сдвига подключены к второму входу модулятора.

Изобретение может быть использовано при формировании и обработке псевдослучайных сигналов большей длительности с помощью акустоэлектронных конвольве- ров. Цель изобретения - повышение структурной скрытности формируемого сигнала. Цель достигается тем. что в генератор опорного псевдослучайного сигнала введены регистр сдвига, делитель частоты, постоянное запоминающее устройство, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь и триггер. Устройство также содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты, генератор прямой псевдослучайной последовательности, регистр сдвига, генератор несущей частоты и модулятор. 1 ил. Ё