Цифровой фильтр манипулированных по частоте сигналов с неизвестной фазой

 

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР МАНИПУЛИРОВАННЫХ ПО ЧАСТОТЕ СИГНАЛОВ С НЕИЗВЕСТНОЙ ФАЗОЙ, содержащий входной формирователь, блок выбора максимального сигнала из п каналов по количеству различаемых частот, каждый из которых содержит Генератор опорных ортргональных сигналов, лоследовательно соединённые первые блок равнозначности и счетчик, последовательно соединенные вторые блок равнозначности и счетчик, причем первые входы первого и второго блоков рав- : нозначности подключены к соответствующим выходам генератора опорных ортогональных сигналов, а вторые входы - к выходу входного формирователя , отличающи я тем, что, с целью повышения быстродействия , введен генератор масштабных сигналов, выход которого подключен к входам генератора опорных сигналов и первого и второго счетчиков из п каналов,а в каждый из h каналов введены первый и второй дополнительные блоки равнозначности и амплитудный детектор, причем первые выходы первого и второго счетчиков подключены к соответствующим входам сумматора , первые входы первого и второго дополнительных .блоков, равнозначности подключены к вторым входам второго и первого блоков равнозначности со (fi ответственно, а вторые входы - к вторым выходам и второго счетчиков соответственно, выходы первого и второго дополнительных блоков равнозначности подключены к дополнительным входам сумматора, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов всех п каналов подключены к соответствующим входам блока выбору максимального сигнала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П Н 03 Н 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВ, б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3544174/18-09 (22) 24.01.83 (46) 30.06,84.. Бюл. Р 24 (72) A.N.Ëó÷óê, С.Н.Жаровский .и И.Т.Пархоменко (71) Ордена Ленина-институт кибернетики им. В.М.Глушкова (53) 621.372.543,2 (088.8) (б) 1.Машбиц Л,M. Цифровая обработка сигналов в радиолокационной связи..

М., Связь, 1974, с. 63. 2.Авторское свидетельство СССР

Р 813700 кл, H 03 Н 17/00, 1981. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР МАНИПУЛИРОВАННЫХ ПО ЧАСТОТЕ СИГНАЛОВ С НЕИЗВЕСТН0А ФАЗОЙ, содержащий входной формирователь, блок выбора максимального сигнала из п.каналов по количеству различаемых частот, каждый из которых содержит генератор опорных ортогональных сигналов, последовательно соединенные первые блок равнозначности и счетчик, последовательно соединенные вторые блок равнозначности и счетчик, причем первые входы первого и второго блоков равнозначности подключены к соответствующим выходам генератора опорных ор„„SU„„1100714 А тогональных сигналов, а вторые входы — к выходу входного формирователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введен генератор масштабных сигналов, выход которого подключен к входам генератора опорных сигналов и первого и второго счетчиков.из в каналов,а в каждый из ь каналов введены первый и второй дополнительные блоки равнозначности и амплитудный детектор, причем первые выходы первого и второго счетчиков подключены к соответствующим входам сумматора, первые входы первого и второго дополнительных блоков. равнозначности подключены к вторым входам второго g и первого блоков равнозначности соответственно, а вторые входы — к вторым выходам первого и второго счетчиков соответственно, выходы С первого и второго дополнительных блоков равнозначности подключены к Я дополнительным входам сумматора, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов всех и каналов подключены к соответствующим входам блока выбора максимального сигнала. ) 11а0714 2

Изобретение относится к радио;технике и может быть использовано в дискретных системах передачи данных.

Известен цифровой фильтр, содержа- щий линейные преобразователи, выполненные на умножителях и линиях задержки С13

Однако эти цифровые фильтры из-за большого количества умножителей и линий задержек имеют очень высокую 10 стоимость.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является цифровой фильтр манипулированных по частоте сигналов с неизвестной фазой, содержащий входной формирователь, блок выбора максимального сигнала и И.каналов по количеству различаемых частот, каждый из которых содержит генератор опорных ортогональных сигналов, последовательно соединенные первые блок равнозначности и счетчик, последовательно соединенные вторые блок равнозначности и счетчик, причем первые входы первого и второго блоков равнозначности подключены к соответствующим выходам генератора опорных ортогональных .сигналов, а вторые входы — к выходу входного формирователя, выходы первого и второго счетчиков подключены к соответствующим входам сумматоров через квадраторы (2J

Данный цифровой фильтр из-за наличия операции возведения в квадрат имеет ограниченное быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Для этого в цифровой фильтр манипулированных по частоте сигналов с неизвестной фазой, содержащий 40 входной Формирователь, блок выбора максимального сигнала и и каналов по количеству различаемых частот, каждый из которых содержит генератор опорных ортогональных сигналов, последовательно соединенные первые блок равнозначности и счетчик, последовательно соединенные вторые блок равнозначности и счетчик, причем первые входы первого и второго блоков равнозначности подключены к соответствующим выходам генератора опорных ортогональных сигналов, а вторые Входы — к выходу входного формирователя, введен генератор масштабных сигналов, выход которого подключен к входам генератора опорных сигналов и первого и второго счетчиков каждого из и каналов, а в каждый из и каналов введены первый и второй дополнительные блоки

Равнозначности и амплитудный детектор, причем первые выходы первого и второго счетчйков подключены к соответствующим входам сумматора, пер вые вхоцы первого и второго дополнительных блоков равнозначности подклюхенй к ВтОРым ВхОдам ВтОрогО и первого. блоков равнозначности соотВетственно, а вторые входы — к вторым выходам первого и Второго счетчиков соответственно, выходы первого и Второго дополнительных блоков равнозначности подключены кдополнительнь|м входам сумматора, выход ко-. торого подключен к входу амплитудного детектора, при этом выходы ампли-. тудных детекторов всех и каналов.под-, ключены к соответствующим входам блока выбора. максимального сигнала.

На фиг-. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного цифрового фильтра; на фиг. 2 — диаграмма формирования функции w(n ).

Цифровой фильтр содержит входной формирователь l, генератор 2 масштаб- ных сигналов, блок 3 выбора максимального значения сигнала, генератор 4 опорных ортогональных сигналов, первый и второй блоки 5 равнозначности

1 первый и второй счетчики 6, сумматор 7, первый и второй дополнительные блоки. 8 равнозначности, амплитудный детектор 9.

Предлагаемый цифровой фильтр работает следующим образом.

В каждом из и каналов его вычисля ется

g(N7)= Э(Р (з) пш; Nt)+5qa(x(ng) созсм;пт) 6ь," п=О

-5gn(costa.Nü) К. Sqn (х (ь )S пи>. и с) С, (<) п=о

1 где — период следования масштабчых сигналов, О, 1, 2, 3. .., ° х(0Ч - входной сигнал; ; — одна из частот принимаемого сигнала;

М - количество масштабных сигналов в одном такте приема;.

5р (.. ° ) — знак выражения (. ° .) .

Входной сигнал х(т ) в входном формирователе 1 преобразуется в фор му меандра со значениями +1 .; и -1 и поступает в блоки 5 равнозначности. На другие входы этих бло» ков 5 поступают опорные ортогональные сигналы из генератора 2, также имеющие Форму меандра со значениями +1 и . -1, частота которых .ш равна одной из частот входного сигнала. При равных знаках на входах блока 5 на выходе его устанавливается сигнал знака + и наоборот..

Так определяются знаки произведений

Х (> ь ) cQ> ш1 и с и Х (5 i) 5j 5 (g. p v под символами Х формулы (1). Сигналы этих знаков устанавливают режим суммирования в счетчиках 6 масштаб1100714 ных сигналов, поступающих на их вхо ды из генератора 2. В счетчик б, таким образом, формируются суммы

М к

5gn(х (n )c<>se» ni)i и X 5gnjx(nт)ь»ды,.n7jE

n=0 Ь=о в выражении (3.) с начала такта прие ма (п = О) до его конца, когда n=N, В дополнительных блоках 8 равнозначности определяются знаки обоих членов формулы (1) . Суммы из счетчиков 6 со своими знаками, сформированными в дополнительных блоках 8, поступают в сумматоры 7, где производится вычитание одного члена формулы (1) из другого при каждом такте масштабных сигналов, и абсолютная величина разности, т.е. текущее значение ;, 20 поступает на вход амплитудного детектора 9. В амплитудном детекторе

9 содержится элемент сравнения и регистр. При каждом такте масштабных сигналов производится сравнение те- 25 кущего значения JJ со значением уже хранящимся в регистре, постуйившем ранее. В случае >, з;„ значение з; заносится в регистр вместо старого> Таким образом, к концу такта 30 приема в амплитудных детекторах 9 всех и каналов окажутся зафиксированными максимальные значения этих каналов в данном такте. Наибольшая из этих функций будет в том . .канале, частота опорных сигналов в котором совпадает с частотой входного сигнала. Определение этого канала производится блоком 3 выбора максимального сигнала. Так идентифицируется входной сигнал с одним из опорных сигналов. Счетчики и регистры сбрасываются в конце такта приема в исходное состояние, и начинается прием нового такта.

Диаграмма на фиг. 2 дает представление о формировании функции >(n i ) за время одного такта приема длительностью 30, Сплошной линией нанесена a(n i ). для канала цифрового фильтра с частотой опорных сигналов .ю„, совпадающей с частотой сигнала, и пунктирной линией — для канала, в котором частота опорных сигналов :

Экономический эффект от применения предлагаемого цифрового фильтра в аппаратуре передачи данных обуславливается высоким быстродействием.

Самым медленным блоком фильтра является сумматор 7, требующий на опера" цию время порядка 250-300 нс.Исходя из этого и учитывая, что операция каждого из блоков цифрового фильтра не должна выходить за пределы периода масштабных сигналов а, примем значение K=300 нс (с некоторым запасом) . С другой стороны значение не имеет смысла назначить меньше флуктуации фронта сигнала во времени,. составляющим приблизительно 0,1 Т где Т вЂ” перибд сигнала. Примем следовательно, Т =т/0,1, т.е. наименьший период сигнала Т = 300/0,»=.

=3 мкс, что соответствует максимальной частоте несущей 330 крц. При длительности такта передачи в 3 периода несущей скорость передачи, ко:торую может разрешить цифровой фильтр на приемной стороне, составит величину. порядка.110 кбит/с.

Для.цифрового фильтра-прототипа такая скорость недостижима, поскольку операция возведения в квадрат требует в общем случае в h раз больше времени, чем сложнее, где n — - число разрядов операнда (в данном случае n = (5-7) .

Техническое преимущество предложенного цифрового фильтра обусловлено тем, что он реализуется на дис- . кретных приборах, в отличие от базового фильтра, реализованного на аналогичных устройствах. Известны преимущества дискретной техники перед аналоговой: независимость парамет.ров от внешней среды и времени, воспроизводимость характеристик приборов при серийном изготовлении, сравнительная дешевизна технологии.

Так, например, цифровой фильтр может быть выполнен в виде большой интегральной схемы, стоимость которой находится в пределах 30 руб., тогда как стоимость аналогового фильтра достигает 300-500 руб.

Указанные преимущества фильтра обеспечивают снижение стоимости производства, более высокую надежность в работе, устойчивость при изменении внешних условий, снижение эксплуатационных расходов. За счет этого достигается экономический эффект.

1100714

Фик1 я(по

Составитель A.Îñèïîâè÷

Редактор М.Келемеш Техред М. Надь, . Корректор И.Муска

«» ««««««

Заказ 4595/42 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 .Филиал ППП . Патент ., r.Óæãîðîä,.óë.Ïðîåêòíàÿ,4