ГЕНЕРАТОР КОМБИНИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ БАРКЕРА
COMPOSITE BARKER SIGNAL GENERATOR

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром.
Известны двоичные сигналы Баркера (Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник. - М.: Высш. школа, 1983. - С.96), которые также называют «коды Баркера», «двоичные последовательности Баркера» и «канонические последовательности Баркера». Эти сигналы обладают уникальной автокорреляционной функцией, обеспечивающей наивысшую помехоустойчивость при их обнаружении в условиях помех. Таких сигналов восемь и самый длинный из них содержит 13 двоичных разрядов. В условиях аномально мощных помех, например в системах автоматики и телемеханики электрифицированного железнодорожного транспорта, даже сигналы Баркера не обеспечивают требуемою высокую вероятность их обнаружения.
Известны девять сигналов Баркера-Волынской (Волынская А.В. Сигналы Баркера-Волынской // Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения: Материалы 3-ей Российской конф. с международным участием. - М.: Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН, 2012. - С.649-655). Эти сигналы получены путем комбинирования по определенным правилам канонических сигналов Баркера. Однако неизвестно техническое решение устройства для получения этих новых сигналов.
Известен формирователь одиннадцатиэлементного сигнала Баркера (Лабораторный практикум по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы»: Учеб. пособие для техн. вузов / Бавыкина В.В., Камсков В.Ф., Кащеев Б.Л. и др. - М.: Высш. шк., 1985. - С.159). Однако данное техническое решение не позволяет получить более сложные сигналы Баркера-Волынской.
Цель изобретения - совершенствование схемы формирователя для получения любого из девяти новых сигналов Баркера-Волынской.
Указанная цель достигается тем, что в схему известного формирователя одиннадцатиэлементного сигнала Баркера вводят трех- и семиэлементные формирователи сигналов Баркера, делители частоты на три, семь и одиннадцать, сумматор по «модулю два» и систему переключателей.
Сущность изобретения состоит в том, что введены второй формирователь одиннадцатиэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи трехэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи семиэлементного сигнала Баркера, тактовый генератор, делитель частоты на три, делитель частоты на семь, делитель частоты на одиннадцать, сумматор по «модулю два», инвертор, первый переключатель, второй двухсекционный переключатель, третий переключатель, причем выходы первых формирователей сигналов Баркера соединены с входными клеммами первого переключателя, выходная клемма которого соединена с первым входом сумматора по «модулю два», выходы вторых формирователей сигналов Баркера соединены с входными клеммами первой секции второго двухсекционного переключателя, выходная клемма которой соединена со вторым входом сумматора по «модулю два», выход сумматора по «модулю два» соединен с первой входной клеммой третьего переключателя и с входом инвертора, выход которого соединен со второй входной клеммой третьего переключателя, выход тактового генератора соединен с тактовыми входами первых формирователей сигналов Баркера и с входами делителей частоты, выходы которых соединены с входными клеммами второй секции второго двухсекционного переключателя, выходная клемма которого соединена с тактовыми входами вторых формирователей сигналов Баркера, а выходная клемма третьего переключателя является выходом генератора сигналов Баркера-Волынской, с которой сигнал поступает в канал связи.
На фиг.1 приведена схема формирователя одиннадцатиэлементного сигнала Баркера, содержащего генератор одиночного импульса 1, цифровую линию задержки 2 с отводами, блок весовых коэффициентов 3, сумматор 4.
Формирователь (фиг.1) работает следующим образом. Одиночный импульс, соответствующий логической единице, с выхода генератора одиночного импульса 1 продвигается по цифровой линии задержки 2, выполненной в виде регистра сдвига, слева-направо. Логическая единица с выходов регистра поочередно поступает на сумматор 4 через блок весовых коэффициентов 3, установленных в соответствии с канонической последовательностью Баркера «1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0». Таким образом, на выходе сумматора 4 формируется канонический одиннадцатиэлементный сигнал Баркера.
На фиг.2 для примера приведена последовательность Баркера-Волынской «три-семь», где 1 1 0 - материнская последовательность, а 1 1 1 0 0 1 0 - дочерняя последовательность.
На фиг.3 приведена схема генератора сигналов Баркера-Волынской, включающая быстрый 5 (дочерний) и медленный 6 (материнский) формирователи трехэлементного сигнала Баркера, быстрый 7 и медленный 8 формирователи семиэлементного сигнала Баркера, быстрый 9 и медленный 10 формирователи одинадцатиэлементного сигнала Баркера, генератор 11 тактовых импульсов, делитель частоты на три 12, делитель частоты на семь 13, делитель частоты на одиннадцать 14, сумматор по «модулю два» 15, инвертор 16, первый переключатель 17, второй двухсекционный переключатель 18, третий переключатель 19.
Генератор сигналов Баркера-Волынской работает следующим образом. Формирователи 5, 7 и 9 вырабатывают дочерние-быстрые сигналы Баркера с частотой тактовых импульсов, поступающих с выхода тактового генератора 11. Формирователи 6, 8 и 10 вырабатывают материнские-медленные сигналы Баркера с частотой тактовых импульсов, соответственно в три, семь, одиннадцать раз меньшей поступающих через нижнюю (по схеме) секцию двухсекционного переключателя 18 с выходов делителей частоты 12, 13 и 14.
Дочерний-быстрый сигнал Баркера через переключатель 17 поступает на первый вход сумматора по «модулю два» 15, а материнский-медленный сигнал Баркера через верхнюю (по схеме) секцию двухсекционного переключателя 18 поступает на второй вход сумматора по «модулю два» 15. Логика работы сумматора по «модулю два» 15 такова, что если на одном входе «логический ноль», то для другого входа он работает как повторитель, но, если на одном входе «логическая единица», то для другого входа он работает как инвертор. Поэтому на выходе сумматора по «модулю два» 15 дочерний-быстрый сигнал Баркера будет прямой или инверсный в зависимости от того, какой элемент материнского-медленного сигнала на входе. В результате на выходе сумматора «по модулю два» 15 получается один из девяти новых сигналов Баркера-Волынской. Этот сигнал может быть, в свою очередь, инвертирован инвертором 16 и подан на выход генератора сигналов Баркера-Волынской через переключатель 19. Таким образом можно получить девять сигналов Баркера-Волынской и девять инверсных сигналов Баркера-Волынской.
Например, для получения нового сигнала «три-семь» Баркера-Волынской следует установить переключатель 17 в среднее положение, а переключатель 18 в верхнее положение. При этом на первый вход сумматора по «модулю два» 15 периодически поступает быстрый семиэлементный сигнал Баркера, а на второй его вход - медленный трехэлементный сигнал. На выходе будет получен новый 21 - элементный сигнал «три-семь» Баркера-Волынской (фиг.2).
Таким образом, предлагаемая схема генератора сигналов Баркера-Волынской позволяет получать новые более сложные, нежели сигналы Баркера, сигналы, обладающие значительно большей помехоустойчивостью.