(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
ых помех, при этом выход блока фильтации и корреляционной обработки сигалов подключен ко входам первой и ретьей линии задержки, выход блока одавления шумов и импульсных помех через последовательно соединенные доолнительные блоки подавления шумов и импульсных помех подключен ко вход блока дифференцирования, выход которого подключен к первому входу ключа и ко входу формирователя импульсов, выход третьей линии задержки подключён ко : торому входу ключа, при этом .выход ключа и выход формирователя импульсов подключен ко входам расширителя импульсов. .
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы..
Устройство для выделения импульсных сигналов содержит последовательно соединенные первую линию 1 задержки, инвертор 2 и первый сумматор 3, блок 4 фильтрации и корреляционной обработки сигналов, блок 5 подавления шумов и импульсных помех, выполненный в виде последовательно соединенных амплитудно17О различителя 6, второй линии 7 задержки и второго сумматора 3, дополнительные блоки 9 (9-1 ... Э-к, где к - любое целое чнсло} подавления шумов и импульсных помех,.выполненные аналогично з виде последовательно соединенных амплитуд- ного различителя 10; (10-1 ... 10-к), линии 11 (11-1 ... И-к) задержки и сумматора 12 (12-1 .. . 12-к) , а также блок 13 дифференцирования , формирователь 14 импульсов, ключ 15, треть1ю линию l€ задержки и расширЦ тель 17 импульсов, выход которого является выходом устройства.
Предлагаемое устройство для выделения импульсных сигналов работает следующим образом.
На вход блока фильтрации и корреляционной обработки сигналов ч, являющийся входом устройства, поступают импульсные сигналы с временно-импульсной, амплитудно-импульсной, кодово-импульснОй (ВИМ,АИМ и КИМ) И другими видами импульсной модуляции, искаженные шумами и импульсными помехами. Поскольку при всех видах модуляции длительность (неискажениая) импульсов сигнала априорно известна, известны также период следования нулевых импульсов при НИМ, импульсов, кода при АИМ и КИМ,КИМ-йМ,то становится возможной оптимальная обработка принимаемой смеси сигнал/помеха, Известно, что общей задачей обра ботки является увеличение отношения сигнал/шум в результате обработки. Оптимальная обработка сигналов обеспечивает получение максимально возможного отношения сигнал/шум и под-/ разделяется на оптимальную фильтрацию и корреляционную (автокорреляционную) обработку.
Оптимальная обработка импульсных сигналов подразделяется на фильтрацию и стробирование, а также на определение скалярного произведения щ)инимаемого сигнала с неискаженными образцами полезных сигналов (корреля.ционная обработка).
Для осуществления оптимальной обработки импульсно-переходная характеристика оптимальных фильтров должна быть подобна зеркальномусйображению входного сигнала, смещенному относительно его начала на время,. равное времени стробирования. Стробирование представляет собой установление такого процесса опроса напряжения на выходе фильтра, при котором аа результат„обработки принимается текущее значение сигнала в момент опроса. Моменты стробирования определяются сигналами синхронизации и должны совпадать с моментами OKOH iaния сигнала. При этом все спектральные составляющие выходного сигнала оптимального фильтра находятся в одной и той же фазе, равной нулю,что обеспечивает выделение максимально возможного значения его напряжения, При смещении момента стробирования величина максимально возможного значения отношения сигнал/шум уменьшается и выделенное значение сигнала не соответствует истинной величине,получаемой при стробировании в момент окончания И1айульса..
Анализ выражения для частотной ха-.рактеристики оптимального фильтра паказывает, что частотная характеристика оптимального фильтра определяется лишь формой в не зависит от амплитуды сигнала. Данное свойство позволяет производить оптимальную фильтрацию сигналов с АИМ, ВИМ, КИМ и КИМ-АМ. . Частотная характеристика фильтра не зависит и от временного положения сигнала, поэтому при его изменении должен соответственно меняться момент стробирования.
Известно, что если на входе оптимального фильтра действует сигнгш соответствующей длительности, то сигнал на выходе этогофильтра также имеет конечную длительность, равную удвоенной длительности сигнала на входе. Если на вход такого оптимального фильтра поступает последовательность символов одинаковой длительности и стробирование производится в конце каждого символа,то переходные искажения между сигналами теоретически отсутствуют. Искажения имеют место при неточной установке параметров отдельных элементов фильтра и при смещении моментов стробирования.
Таким образом, отношение сигнал/шу переходные искажения истепень соответствия значения величины сигнала
на выходе фильтра к истинному его значению определяется соответствием момента стробирования к моменту окончания действия импульса на входе.
Это накладывает жесткие требования на стабильность работы системы синзфониэации, особенно при приеме периодических сигналов со скважностью равной двум. Для устранения искажений в величине выделенных амплитуд символов, границы последних четко опре:делены, а их длительность соответствует длительности сигнала, для которого оптимальный фильтр построен. Известно, что флуктуацион ный шум, наряду с изменением остальных параметров, приводит к изменению длительности иютульсов по случайному закону и в случае приема сигналов КИМ, BUM, КИМ-АМ система синхронизации не способна обеспечить постоянст о длительности обрабатываемых шлпул бов на входе фильтра. При приёме сиг налов с ВИМ,КИМ, КИМ-АМ выделение , синхронизирующих сигналов с требуемой помехоустойчивостью (например, импульсов с частотой следования разрядов КИМ, КИМ-АМ) непосредственно из принимаемой смеси весьма,затруднительно, поскольку число разрядов -сообщения в КИМ и КИМ-АМ в процессе приема изменяется и эти изменения нерегулярны. При приеме информации с ВИМ непрерывно изменяется положение измерительного импульса. Формиро вание сигналов стробирования, совпадающих по времени с концом воздейстВИЯ информационных импульсов и учиты вающих случайные изменения их длител ности, в известном устройстве невоз можно. Очевидно, что более Эффективной работа оптимального фильтра при наличии синхронизации, учитывающей изменение длительности принимаемых импульсов путем соответствующего изменения момента стробирования. Известно, что определение скалярнего произведения сигналов при корре ляционной обработке эквивалентно оптимальной фильтрации и стробированию сигналов. При этом к системе син хронизации предъявляются требования, аналогичные требованиям предъявляемым при фильтрации. Последние состоят в определении границ символов и в обеспечении совпадения начала и конца образца сигнала, подаваемого на коррелятор, с началом и концом полезного сигнала, содержащегося з сме си. Кроме того, система синхронизации управляет зарядом-разрядом емкости ,интегратора, причем разряд (считывание информации) осуществляется в момент окончания символа. При осуществлении корреляционной обработки на другой вход блока фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 подгиотся образцы принимаeiuiuix сообщений. . .
Блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов 4 производит оптимальную фильтргщию импульсов ВИМ, КИМ, КИМ-АМ, АИМ ИЛИ импульсов с другими видами модуляции, а при наличии копий принимаемых соос емийкорреляционную обработку сообщений. На фиг.2а для изображен входной сигнал (с амплитудно-импульсной модуляцией и со скважностью равной двум), искаженный шумами и имеющий флуктуирующие по случайному закону длительности (истинная длительность импульсов соответствует длитепьносг и первых трех импульсов). Для простоты графического изображения символы представлены прямоугольными импульсами , В реальных системах их форма близка к колоколообразной. Быходной сигнал блока фильтрации и корреляционной-обработки сигналов 4 представлен на фиг.26. Из диаграммы напряжения видно, что 1фи флукту- ациях фронтов импульсов,увеличиваивдихч их длительность, между символами появляются переходные искажения. При скважности принимаелвлх сигналов,большей диух, данный вид искажений от сутствует. Для формирования импульсов стробирования, соответствующих по времени моменту окончания входных импульсов и aкcимaльнoмy значению амплитуд обработанных сигналов, выходной сигнал блока фильтраций и корреляционной обр ботки сигналов 4 подается на входы первой 1 и третьей ,16 линий задержек и первого суммато|ра 3. После задержки сигнала в первой линии 1 задержки на время, длительности входных импульсов (tj.) и : инвертирования инвертором сигналы, представленные на фиг.26 суммируются, результат суммирования (фиг.2в) в амплитудном различителе 6 разделяется на положительную и отрицательную части по нулевому уровню. Отрицательная часть разделенного сигнала подается на сумматор в непосредственно, а положительная - линию 7 задержкиг которая осуществляет задержку импульсов на время 5 . Задержанный положительный (фиг.2г) и прямой отрицательный (фиг.2г) сигналы суммируются в сумматоре 8, выходной сигнал сумматора В (фиг.2д) имеет большую по сравнению с сигналом (фиг.2в) скорость перехода от отрицательной к положительной части. Для увеличения крутизны данного перепада сигнал с выхода сумматора 8, являющегося выходом блока подавления помех и импульсных шумов, подается на следующий бйок подавления шумов и импульсных помех 9-1, содержащий амплитудный различнтель 10-1, линию задержки 11-1 и сумматор 12-1. Работа этого блока аналогична первому с той разницей, что задержки зыеленной положительной части си-гнала . выхода cvNiMaxopa У в линии 11-1 заержки осущестиляется на время обострения перепадов ежду различными полярностями сигнаа,, последний подв.ергают дополнитель-. е ной обработке -в последующих (к-2) блоках подавления шумов и импульсных iOMSx. ,1ля этого в каждом блоке подавления шумов и импульсных помех результаты преди;-2ствующей обработки раз-|п деляются по нулевому уровню соответствующим-амплитудным раз.личителем 10 на сигналы положительной и отрицательной полярностей. Положительные сигналы задерживаются в линиях 11 задержки на время, равное и сумз ируются в сумматорах 12. При каждом последующем суммировании дополнительно подавляются шумовые и импульсные помехи и обостряется перепад между положительным и отрица- 20 тельными импульсами в сигналах на выходах сумматоров 12, в связи с этим достигается высокая помехоустойчивость выделения сигналов синхронизации и высокая точность определения 25 моментов стробирования. Импульсы . . . стробирования формируются путем дифференцирования сигнала на выходе сумматора 12-к (фиг.2е). Результаты об-. работки входного сигнала в блоке филь- р трации и корреляционной обработки сигналов 4 (фиг.26) задерживаются третьей линией 16 задержкина время обработки сигнала в к блоках подавления .помех и импульсных сигналов и оп-, рашивачгтся через ключ 15 в устанавливаемые сигналом на выходе сумматора 12-к моменты стробирования.
Расимритель 17 , импульсов из коротких выходных , импульсов ключа. 15 формирует импульсы (фиг.2ж) 40 требуемой длительности, поступающие на выход устройства. Работой расширителя 17 импульсов управляют сигналы с формирователя 14 импульсов,синхронизация которого ществляется сигналами с блока 13 дифференцирования. Расширитель 17 импульсов может быть выполнен в виде конденсатора, имеющего цепь заряда с малой постоянной времени. Моментом начала JQ заряда и разряда конденсатора управляют сигналы с формирователя 14 , импульсов.
- Устройство для выделения импульсных сигналов позволяет производить оптимальную обработку принимаемых сообщений с различными видами первичной модуляции (НИМ,КИМ,- КИМ-АМ) , имеет повышенную помехоустойчивость и точность, выделения сигналов с различными видами модуляции.
Формула изобретения Устройство для выделения импульсн сигналов, содержащее последовательно соединенные первую линию задержки, инвертор и первый сумматор/ другой вход которого соединен со входом первой линии задержки, блок дифференцирования и формирователь импульсов, при этом выход первого сумматора подключен ко входу блока подавления шумов и импульсных помех, выполненного в виде последовательно соединенных амплитудного различителя, второй линии задержки и второго сумматора, другой вход которого соединен с допонительным выходом с1мплитудного различителя, при этом выход первого сумматора подключен ко входу амплитудного разлячителя, а выход второго сумматора является выходом блока подавления шумов и импульсных помех, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности выделения сигналов с различными видами, модуляции, введены блок фильтрации и корреляционной обработки сигналов, третья линия задержки , ключ, расширитель импульсов и дополнительные аналогично выполненные блоки подавления шумов и импульсных помех, при этом выход блока фильтрации и корреляционной обработки сигнал.ов подключен ко входам первой и третьей линии задержки, выход блока подавления шумов и импульсных помех через последовательно соединенные дополнительные блоки подавлен1 1я шумов и импульсных помех подключен ко входу б.лока дифференцирования, выход которого подключен к первому входу ключа и ко входу формирователя импульсов, выход третьей линии задержки подключен ко второму входу ключа, при этом выход ключа и выход формирователя импульсов подключены ко входам расширителя импульсов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 658784, кл. Н 04 Q 1/36, 197/.
Z Т- -1
8
/б
Э
t
Э-1
4/(-«
ffl-r
..«
LJ й-к
13
ф Фиг.1
AiAjAl/i
ж f
Фиг,.1
