Генератор системы дискретных ортогональных сигналов

Автoры: Туркo Сергей Алекcандрoвич, Туркo Алекcандра Сергеевна, Стаcенкo Анаcтаcия Сергеевна, Туркo Людмила Федoрoвна

Изoбретение oтнocитcя к автoматике и вычиcлительнoй технике и мoжет иcпoльзoватьcя в уcтрoйcтвах cпектральнoгo анализа и cвязи для генерирoвания ортогональных cигналов. Техничеcким результатом являетcя упрощение генератора и уcтранение аппаратурной избыточноcти. Уcтройство содержит тактовый генератор, счетчик, циклические регистры сдвига, умножители первой группы, четыре ограничителя уровня сигналов, умножители второй группы, элемент НЕ, умножитель. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов.

Известен генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2i - разрядных регистров сдвига (2m - размерность системы сигналов Хаара, формируемой на первом разрядном выходе счетчика и выходах умножителей первой группы, - номер циклического регистра сдвига), 2m-2 умножителей первой группы, 2m-1 пар умножителей второй группы, 2m-1 пар умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня, элемент НЕ и умножитель (см. авторское свидетельство СССР 1741122, кл. G06F 1/02, 1990).

Однако известный генератор обладает значительной сложностью и аппаратурной избыточностью, поскольку имеет в своем составе 2m-1 пар умножителей третьей группы (число умножителей третьей группы ровно 2m+1-2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2i - разрядных регистров сдвига (2m - размерность системы сигналов Хаара, формируемой на первом разрядном выходе счетчика и выходах умножителей первой группы, - номер циклического регистра сдвига), 2m-2 умножителей первой группы, 2m-1 пар умножителей второй группы, 2m-1 умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом 1-го циклического регистра сдвига, (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первыми входами с (2i-1)-го по (2i+1-2)-й умножителей первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими разрядными выходами i-го цилиндрического регистра сдвига,(m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен со вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первым входом (j+1)-го умножителя третьей группы, выходы умножителей третьей группы соединены с первыми входами соответствующих умножителей второй группы, выходы которых являются выходами генератора (см. патент на изобретение 2022333 от 17.09.93, опубл. 30.10.94, бюл. 20).

Однако известный генератор обладает значительной сложностью и аппаратурной избыточностью, так как имеет в своем составе 2m-1 умножителей третьей группы.

Целью изобретения является упрощение генератора посредством исключения 2m-m-1 умножителей третьей группы.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2i-разрядных регистров сдвига (m+1 - число разрядов счетчика, - номер циклического регистра сдвига), 2m-2 умножителей первой группы, 2m-1 пар умножителей второй группы, m умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом i-го циклического регистра сдвига, вторые входы с (2i-1)-го по (2i+1-2)-й умножителей первой группы соединены с соответствующими разрядными выходами i-го циклического регистра сдвига, (m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход первого умножителя третьей группы соединен с первыми входами первой пары умножителей второй группы, выходы умножителей второй группы являются выходами генератора, введены изменения, заключающиеся в том, что (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первым входом (i+1)-го умножителя третьей группы, выход (i+1)-го умножителя третьей группы соединен с первыми входами с (2i-1)-го по (2i+1-2)-й умножителей первой группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первыми входами (j+1)-й пары умножителей второй группы.

На фиг.1 представлена структурная схема генератора системы дискретных ортогональных сигналов, на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сигналов и предлагаемым генератором, на фиг.3 - вид сигналов, формируемых предлагаемым генератором.

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов содержит тактовый генератор 1, счетчик 2, цилиндрические регистры 3 сдвига, умножители 4 первой группы, первый и второй ограничители 5.1 и 5.2 уровня сигналов, умножители 6 второй группы, умножители 7 третьей группы, элемент НЕ 8, третий и четвертый ограничители 9.1 и 9.2 уровня сигналов, умножитель 10.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 2 обнулен, а в циклических регистрах 3 сдвига записаны коды вида 1000 0. Под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 1, на выходах m старших разрядов (m+1)-разрядного счетчика 2 формируется система сигналов Радемахера, представленных уровнями ±1. Сигналы Радемахера поступают на первые входы соответствующих умножителей 7 третьей группы. При этом число умножителей 7 в предлагаемом генераторе равно m, то есть на (2m-m-1) умножителей меньше, чем в прототипе (см. патент на изобретение 2022333 от 17.09.94, опубл. 30.10.94, бюл. 20), в состав которого входят 2m-1 умножителей 7.

В течение периода формирования сигналов на выходах генератора сигнал, формируемый на первом разрядном выходе счетчика 2 поступает на вход элемента НЕ 8. Инвентированный сигнал с его выхода поступает на вход третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов. Одновременно на вход четвертого ограничителя 9.2 уровня сигналов поступает сигнал Радемахера с m-го разрядного выхода счетчика 2. Ограничители 9 реализованы в виде диодов таким образом, что на выходе третьего ограничители 9.1 появляется положительная часть сигнала с выхода элемента НЕ 8, а на выходе четвертого ограничителя 9.2 появляется отрицательная часть сигнала Радемахера, поступающего с m-го разрядного выхода счетчика 2. Поскольку на первый вход умножителя 10 поступает сигнал с выхода третьего ограничителя 9.1, а на второй вход - сигнал с выхода четвертого ограничителя 9.2, то на выходе умножителя 10 формируется последовательность отрицательных импульсов, расположенная на втором полупериоде формирования сигналов на выходах генератора. Эта последовательность отрицательных импульсов поступает на вторые входы всех умножителей 7 третьей группы, на первые входы которых поступают соответствующие сигналы Радемахера. В результате перемножения на выходах умножителей 7 третьей группы формируются сигналы, форма которых отличается от формы сигналов Радемахера.

Сигнал с выхода первого умножителя 7 третьей группы поступает на первые входы первой пары умножителей 6 второй группы Сигналы с выходов остальных умножителей 7 третьей группы поступают на первые входы соответствующих умножителей 4 первой группы, на вторые входы которых поступают сигналы с разрядных выходов регистров 3 сдвига. Разрядность регистра 3 сдвига и число умножителей 4 в подгруппе равны числу сигналов в подмножестве (2i, где i - номер подмножества), получаемых из одного сигнала Радемахера, преобразованного в соответствующем умножителе 7. В регистрах 3 циклически сдвигается код вида 1000 0, разряды которого задают «интервалы существования» сигналов на выходах умножителей 4. Сдвиг на один разряд вызывается каждым изменением знака сигнала Радемахера на сдвигающем входе регистра 3. Сигналы с выходов умножителей 4 первой группы поступают на первые входы соответствующих умножителей 6 второй группы.

Сигнал Радемахера с выхода (m+1)-го разряда счетчика 2 поступает на входы первого и второго ограничителей 5.1 и 5.2 уровня сигналов. Ограничители 5 могут быть реализованы в виде диодов таким образом, что на выходе ограничителя 5.1 появляется положительная часть сигнала Радемахера, а на выходе ограничителя 5.2 появляется отрицательная часть сигнала Радемахера.

В результате перемножения сигналов, поступающих на первые входы умножителей 6 второй группы, с выходными сигналами ограничителей 5 на выходах соответствующих пар умножителей 6 формируются сигналы к К(k)r( ) и L(k)r( ), полностью идентичные сигналам, формируемым прототипом (см. патент на изобретение 2022333 от 17.09.94, кл. G06 1/02).

На фиг.2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором сигналов и .

На диаграммах показано временное состояние выходов:

а) тактового генератора 1;

б) (m+1)-го разряда счетчика 2;

в) первого ограничителя 5.1 уровня сигналов;

г) второго ограничителя 5.2 уровня сигналов;

д) первого разряда счетчика 2;

е) элемента НЕ 8;

ж) третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов;

з) m-го разряда счетчика 2;

и) четвертого ограничителя 9.2 уровня сигналов;

й) умножителя 10;

к) второго разряда счетчика 2;

л) умножителя 7.2 третьей группы, на первый вход которого поступает сигнал с выхода второго разряда счетчика 2, а на второй вход - сигнал с выхода умножителю 10;

м)умножителя 4.2 первой группы;

н) соответствующего умножителя 6 второй группы, на котором формируется сигнал ;

о) соответствующего умножителя 6 второй группы, на котором формируется сигнал .

На фиг.3 приведены сигналы, формируемые предлагаемым генератором. Из чертежа видно, что эти сигналы полностью идентичны сигналам, формируемым прототипом.

Использование изобретения позволяет существенно упростить устройство генератора посредством исключения 2m-m-1 умножителей третьей группы.


Формула изобретения

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2i-разрядных регистров сдвига (m+1 - число разрядов счетчика, i=1, - номер циклического регистра сдвига), 2m-2 умножителей первой группы, 2m-1 пар умножителей второй группы, m умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом i-го циклического регистра сдвига, вторые входы с (2i-1)-го по (2i+l-2)-й умножителей первой группы соединены с соответствующими разрядными выходами i-го циклического регистра сдвига, (m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей, уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход первого умножителя третьей группы соединен с первыми входами первой пары умножителей второй группы, выходы умножителей второй группы являются выходами генератора, отличающийся тем, что с целью упрощения генератора в него введены изменения, заключающиеся в том, что (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первым входом (i+1)-го умножителя третьей группы, выход (i+1)-го умножителя третьей группы соединен с первыми входами с (2i-1)-го по (2i+l-2)-й умножителей первой группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первыми входами (j+1)-й пары умножителей второй группы.