Устройство задержки низкочастотных сигналов Советский патент 1980 года по МПК H03H7/30 

1

Изобретение относится к области электрических цепей полного сопротивления, а именно к многополмсникам, представляющим собой схемы задержки электрических сигналов, и может применяться в радиотехнических устройствах и системах, где необходимо осуществлять задержку сигналов низких и инфранизких частот на время, значительно превышающее время задержки, используемой в предлагаемом устройстве линии задержки.

Известен ряд устройств задержки сигналов, имеющих целью увеличение времени задержки сигналов. Для получения временных задержек сигнала свыше 10 мс в настоящее время используются рециркуляторы.

Известно устройство задержки с использованием рециркулятора на основе линии задержки, охваченной через элемент запрета и элемент совпадения обратной связью 1 .

Однако такое устройство нельзя непосредственно, использовать с целью увеличения времени задержки, так как примитивный алгоритм рециркуляции импульсов не позволяет осуществить сжатие сигнала во времени.

необходимое с информационной точки зрения.

Известно устройство задержки электрических сигналов, содержащее

5 каскадно включенные модулятор, рециркулятор на основе ультразвуковой линии задержки, охваченной положительной обратной связью, с устройством сдвига спектра, и демодулятор,

О а между выходом рециркулятора и демодулятором включен полосовой фильтр

21.

В указанном устройстве значитель- но увеличено время задержки сигнала

15 за счет его многократной циркуляции по линии задержки с большой информационной емкостью. Однако жесткие требования к стабильности коэффициента передачи и формы частотной ка20 рактеристики петли обратной связи являются существенным недостатком известного устройства, ограничивающим область его применения. Известно устройство задержки

25 электрических сигналов, содержащее каскадно включенные генератор тактовых импульсов, модулятор, рециркулятор на основе линии задержки, охваченной через сумматор обратной

30 связью, и демодулятор, а между сумматером и линией задержки включено формирукмцее устройство, вход модулятора соединен с входом элемента совпадения, включенного между выходом рециркулятора, и через триггер с входом демодулятора, а через ий- , вертор-- с входом элемента совпадеНИН, включенного в упомянутой цепи обратной связи fSj .

Однако известное решение не обесечивает достаточно длительную за- 10 ержку сигналов.

Максимально достижимое время заержки сигнала при заданном значеии времени задержки, используемой рециркуляторе ультразвуковой линии 5 задержки, ограничено взаимным влияием импульсов, циркулирующих в пете обратной связи рециркулятора.

Действительно, отклик линии заержки на cf-импульс, действующий на 20 ее входе, представляет собой радиоимпульс с частотой заполнения, равной центральной частоте, полосы пропуска- . ния линии задержки и огибеющей, вид которой зависит от вида амплитудночастотной характеристики линии задерж- 5 ки. В частности, при колокольной форме амплитудно-частотной характеристики огибающая отклика на выходе линии задержки имеет колокольную форму. Чем уже относительная полоса 30 пропускания линии задержки Ь (где зб-полоса пропускания линии задержки; )о цеитральная частота ее амплитуд- ; но-частотной характеристики), тем болыие протяженность отклика во вре- 35

мени.

Дпя получения длительной временной задержки необходимо увеличивать число «иркуляций импул.ьсов, что сопроаождается уменьшением-временного Q интервала между ними, а следовательно, увеличением взаимного влияния откликов на их временное положение.

Таким образом, формирующее устройство на входе линии задержки выраба- 45 тывает сГ -импульсы с некоторой ошибкой их временного положения. Так как информация о мгновенных значениях задерживаемого сигнала в известном устройстве заключена во временном , 50 положении циркулирукщих по петле обратной связи импульсов, а ошибка в процессе циркуляции и многократного формирования импульсов на входе ультраэйуковой линии задержки на- jj капливается, взаимное влияние откликов приводит к возникновению искажений задержанного сигнала, которые увеличиваются по мере уменьшения временного интервала между циркулирующими по цепи положительной обрат- 40 ной связи импульсами.

Указанные обстО чтельства приводят к ограничению числа циркуляции значением порядка 50-100 в зависимости от относительной полосы пропускания 65

линии задержки и требуемого динамического диапазона.

Цель изобретения - увеличение времени задержки сигнала.

Для достижения указанной в устройство задержки низкочастотных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, модулятор, суммато включенные последовательно, линию задержки, элемент совпадения, подключенный выходом к второму входу сумматора, второй элемент совпадения, демодулятор, введен стробирующий каскад, вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход с входами элементов совпадения, другие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, импульсный вход стробирующего каскада подключен к стробирующему выходу генератора тактовых импульсов, при этом модулятор выполнен в виде ансшого-цифрового преобразователя, другой вход которого соединен со стробирующим выходом генератора тактовых импульсов, а демодулятор выполнен в виде цифроаналогового преобразователя и подключен к выходу второго элемента совпадения.

Переход от времяимпульсной модуляции выборок задерживаемого сигнала к их цифровому представлению позволяет осуществить стробирование синала на выходе ультразвуковой линии задержки и тем самым полностью регенерировать значения выборок, циркулирующих в петле обратной связи рециркулятора.

В результате такого схемного решения удается увеличить число циркуляции сигнала, а следовательно, время его Зсщержки. Число циркуляции ограниченной во времени реализации сигнала может быть выполнено сколь угодно большим без потери содержащейся в нем информации.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства задержки низкочастотных сигналов; на фиг.временные диаграммы, поясняющие прицип задержки сигнала; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие прицип дтрюбированйя кодов.

Устройство (фиг. 1) содержит модулятор 1, тактируемый генератором 2 тактовых импульсов, причем выход модулятора (.аналого-цифрового преобразователя) 1 соединен с входом рециркулятора, выполненного из последовательно соединенных сумматора 3, ультразвуковой линии згщержки 4, стробирующего каскада 5, первого элемента 6 совпадения, второй вход которого соединен с выходом селекторных импульсов (точка а) генератора 2 тактовых импульсов, а также с селекторным входом второго элемента 7 совпадения, сигнгшьный вход которого подключен к выходу рециркулятора, а к выходу второго элемента 7 совпадения подключен демодулятор (цифроаналоговый преобразователь) 8

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Генератор 2 тактовых импульсов вырабатывает два ряда опорных импуль;сов. Селекторные импульсы (точка а, фиг. 1) имеют период следования гп наивысшая частота активного спектра задерживаемого синала S(t). Стробируюиие импульсы (точка с, фиг. 1) следует с периодом At 2U-/UJo, где Ыо центральная частта полосы пропускания ультразвуковой линии задержки 4. Под воздействием опорных импульсов модулятор (аналого-цифровой преобразователь) 1 преобразует непрерывный сигнал S(t), подлежащий задержке, в последовательность выборок из сигнала . S(t), представленных двоичным кодом. Причем период следования кодов выборок равен т, т.е. сигнал S(t)

.дискретизируется во времени в соответствии с теоремой Котельникова, а период следования двоичных символов (нулей и единиц) внутри кода выборки равен периоду следованиястробирующих импульсов At (фиг. 36, с).

Рассмотрим организацию накопления кодов выборок в рециркуляторе, пользуясь блок-схемой (фиг. 1) и диаграммами (фиг. 2). Для удобства описания наиболее характерные точки блок-схег л (фиг. 1) обозначены буквами а, б, в, г, д, е, с, а соответствующие им временные диаграммы приведены на фиг. 2 и 3. Кроме того коды выборок, отображающие мгновенные значения сигнала S(t) в моменты

t, ,...., п , обозначевремени ц , tны соответственно цифрами 1, 2, 3.,. Пусть в момент времени ц на вход сумматора 3 (точка б) поступает код выборки 1, отображающий мгновенное значение сигнала S(t) в момент времени ц . Пройдя сумматор, он поступает На вход ультразвуковой линии задержки 4 и через время задержки линии Т, появляется на входе стробирующего каскада 5 в виде импульсной реакции ультразвуковой линии задержки на короткие импульсы, соответствующие единицам кода выборки 1 (фиг. 3, диаграмма г). При выполнении условия Tj/D,t R, где R - целое число, максимумы импульсной реакции ультразвуковой линии Зсщержки достаточно точно совпадают по времени со стробирующими импульсс1ми (фиг. 3, диагрс1мма с). Таким образом, на выходе стробирующего каскада 5 образуется регенерированный по форме код выборки 1. Для предотвращения ложного срабатывания стробирующего каскада в моменты действия максимумов осцилляции импульсной реакции, прилегающих к центрально 1у выбросу, сигнальный вход стробирующего каскада (фиг. точка г) выполнен с некоторым поро- гом d, который составляет 90-70% от максимума центрального выброса.

Далее код выборки 1 поступает на вход первого элемента 6 совпадения, который находится в открытом состоянии при отсутствии на втором его входе селекторного импульса, поступающего с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Последнее иллюстри0руется диаграммами д и а (фиг. 2). Пройдя первый элемент совпадения, код выборки 1 через второй вход сумматора вновь поступает на вход линии задержки 4.

s

Процесс циркуляции кода выборки 1 по петле обратной связи рециркулятора продолжается до тех пор, пока N-ная циркуляция кода выборки 1 не совпадет по времени действия с селекторным импульсом (диаграммы дна на фиг. 2). При этом первый элемент 6 совпадения прекращает дальнейшую циркуляцию выборки 1 по петле обратной свкз:-: рециркулятора, а эпе- мент 7 совпадения открывается, про5пуская код выборки 1 на вход цифроаналогового преобразователя 8,

Аналогично происходит циркуляция и селекция кодов выборок 2, 3,...,п. Условие несовпаления во времени ко0дов отдельных выборок, циркулирующих по петле обратной связи рециркулятора , обеспечивается равенством

IT i

S или равенством

Tj kTr±r6t ,

- целое положительное число;

где г - число двоичных разрядов кода выборки, определяемое тра0 динамическим диапазоном устройства задержки. Число k определяет алгоритм рециркуляции (последовательность накопления выборок в петле обратной связи рецирку-:ятора) , не отражаясь

S на схемном решекин устройства задержки. В связи с этим на фиг. 2 изображен один из наиболее простых алгоритмов рециркуляции, соответствующий значению и условию несовOпадения выборок Т /Tj+гД1,Так как коды выборок 1, 2, 3,...,п селектируются на выходе рециркулятора после N-кратного прохождения через ультразвуковую линию Зсщержки 4 с врег/е:

5 нем задержки Tj , выходкой сиг-нал цифроаналогового преобразователя 8 задерживается на зремя KTj по отношению к входному- сигнсшу S (t) , совпадая с ним по форме с точностью до агага квантования по уровню.

В связи с тем, что код выборок, циркулируквдих по петле обратной связи рециркулятора, регенерируется после прохождения ультразвуковой линии

S зещержки полностью, в«процессе цир- куляции задерживаемого сигнала не п исходит потери информации, как это имеет место в известном устройстве. Формула изобретения Устройство задержки низкочастотных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, модулятор, сумматор, включенные последовательно, линию задержки, элемент совпадения, подключенный выходом к второму входу сумматора, второй элемент (овпадения, демодулятор, о т л и /i аю ш е е с я тем, что, с целью увеличения времени задержки, з него вв ден стробирующий каскад, вход котороге соединен с выходом линии задер ки, а выход - с входами элементов совпадения, другие входы которых под ключены к выходу генератора тактовы импульсов, импульсный вход стробирующего каскада подключен к стробирующему выходу генератора тактовых импульсов , при этом модулятор выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, другой, вход которого соединен со стробирующим выходом генератора тактовых импульсов,а демодулятор выполнен в виде цифроаналогового преобразователя и подключен к выходу второго элемента совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3277381, кл. 333-30, опублик. 04.10.66. 2.Авторское свидетельство СССР № 465716, кл, Н 03 Н 7/30, опублик. 22.01.73. 3.Авторское свидетельство СССР № 595844, кл. Н 03 Н 7/30, опублик. 12.07.76 (прототип).

Sit)