УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ ИСКАЖЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Полезная модель относится к системам приема и обработки электрических сигналов и может быть использована при восстановлении искаженных электрических сигналов в системотехнике, радиотехнике, информационной технике и других областях, связанных с приемом и передачей информационных данных.
Известно устройство для определения несущей частоты искаженного электрического сигнала для его восстановления, содержащее источник сигнала, из которого сигнал поступает в блок кодирования сигнала, с которого сигнал поступает в передатчик и далее - в линию связи, приемное устройство, сигнал с которого через ограничитель поступает на дешифратор и блок выдачи цифровой информации. Блок кодирования сигнала выполнен в виде сумматора по модулю два, связанного с запоминающим устройством, в котором размещена копия сигнала, а дешифратор содержит блок вычисления взаимной корреляционной функции сигнала и копии и пороговое устройство, связанное с блоком вычисления взаимной корреляционной функции и блоком выдачи цифровой информации, при этом блок вычисления взаимной корреляционной функции по каналу знака связан с блоком выдачи цифровой информации и включает сумматор по модулю два, осуществляющий операцию поразрядного сравнения сигнала и копии RU 2109401, Н04 В 1/62, 1/69, 1998).
Известно также устройство для определения несущей частоты искаженного электрического сигнала, которое для повышения точности цифровой корректировки квадратур принимаемых сигналов содержит более одного каналов приема, каждый из которых состоит из аналогового сумматора и когерентного приемника с цифровым выходом, первый цифровой сумматор, второй цифровой сумматор, формирователь опорного сигнала и кварцевый генератор (RU 2208237, G01S 13/14, Н04 В 1/62, G01S 7/288, 2003).
Данные технические решения являются сложными в отношении конструкции и эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения несущей частоты искаженного электрического сигнала, содержащее регулируемый генератор эталонной частоты, корреляционный анализатор принимаемого сигнала, при этом первый вход корреляционного анализатора подключен к источнику принимаемого электрического сигнала, второй вход корреляционного анализатора подключен к генератору эталонной частоты, информационный выход корреляционного анализатора подключен к входу блока обработки результатов и информации, а управляющий выход корреляционного анализатора связан с управляющим входом регулируемого генератора эталонной частоты, причем корреляционный анализатор выполнен с возможностью определения корреляционного отношения принимаемого и эталонного сигналов (DE 10021346, G06F 1/06, G11C 7/10, G11C 7/22 H04B 1/62, 2000; US 6983010, H03H 7/30, 2006).
Прототипное устройство также является сложным, поскольку в нем присутствует цепь формирования сигнала сравнения эталонной частоты. Кроме того, его решающие блоки выполнены из аналоговых элементов, что затрудняет возможность использования известного устройства в цифровых информационно-аналитических системах.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала используемых средств для упрощения конструкции и возможности использования устройства в составе цифровой вычислительной техники.
Решение указанной технической задачи состоит в том, что в устройстве для определения несущей частоты искаженного электрического сигнала, содержащем корреляционный анализатор принимаемого сигнала, подключенный к блоку обработки результатов и информации, корреляционный анализатор принимаемого сигнала включает последовательно соединенные преобразователь Фурье, корреляционный фильтр и обратный преобразователь Фурье.
Причинно-следственная связь внесенных изменений с достигнутым техническим результатом заключается в том, что при переносе вычислений в частотную область, осуществляемому с помощью прямого и обратного преобразователей Фурье, отпадает необходимость в наличии цепи сравнения с эталонными сигналами разной частоты.
При техническом осуществлении предлагаемого устройства основные блоки корреляционного анализатора могут быть выполнены на основе следующих микросхем: преобразователь Фурье - микросхема Spartan-3 фирмы Xilinx; корреляционный фильтр - микросхема Vertex-4 фирмы Xilinx; обратный преобразователь Фурье - микросхема Altera Cyclone-2.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 приведен график исходного сигнала; на фиг.3 приведено преобразование Фурье этого сигнала; на фиг.4 приведен график данного сигнала, освобожденного от помехи.
Как видно из схемы фиг.1, предлагаемое устройство представляет собой последовательно включенные по направлению обрабатываемого сигнала преобразователь 1 Фурье, корреляционный фильтр 2, обратный преобразователь 3 Фурье и блок 4 обработки результатов и информации.
Преобразователь 1 Фурье раскладывает принятый им искаженный входной электрический сигнал в ряд Фурье, далее корреляционный фильтр 2 последовательно отбирает гармоники, одна из которых несет принимаемую информацию, что будет зафиксировано на выходе реализующей данный фильтр микросхемы Vertex-4. После этого обратный преобразователь 3 Фурье, выполнив свою функцию, восстановит сигнал, освобожденный от помехи, и передаст его, а также сведение о значении несущей частоты на вход блока 4 обработки результатов и информации.
В качестве примера на фиг.2 приведен график исходного сигнала, содержащего помеху. На фиг.3 дано его преобразование Фурье, которому соответствует представленная на фиг.4 синусоидальная временная функция
обработанного предлагаемым устройством исходного сигнала, освобожденного от помехи. Период равняется 40 мкс, что соответствует f=25 КГц.
Таким образом, использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет расширить арсенал используемых средств, а именно, реализовать устройство на элементах цифровой техники, что имеет следствием унификацию и миниатюризацию соответствующих комплексных технических решений, поскольку все решающие блоки могут быть выполнены на одном кристалле. Кроме того, достигнуто упрощение конструкции в связи с изъятием цепи генерации эталонного сигнала и сравнения его с принимаемым.