Устройства цифрового кодирования

Рассмотрим ПАВ-фильтр с цифровым кодированием.

Рисунок 41 – ПАВ-фильтр с цифровым кодированием

При подаче на входной преобразователь короткого электрического импульса любой полярности, в линии задержки формируется кодированная последовательность, в виде акустических импульсов, определяемая геометрией электродов и их электрическим соединением. Количество импульсов N (разрядность кода) в кодовой посылке определяется количеством пар штырей в преобразователе и может быть произвольной. Приемный преобразователь последовательно преобразует поступающие на него акустические импульсы в электрические, полярность каждого из которых определяется конфигурацией излучающего преобразователя. Такой код называется бифазным цифровым кодом.

Для обнаружения в сигнальной посылке определенного цифрового кода используются импульсные фильтры, согласованные с заданным цифровым кодом.

Рисунок 42 – Импульсный фильтр, согласованный с определенным цифровым кодом

В случае, когда сформированные излучающим преобразователем акустические импульсы соответствуют коду приемного преобразователя и синхронно приходят на соответствующие пары электродов, происходит одновременное преобразование в электрические сигнал одной полярности. Так как электроды приемного преобразователя электрически соединены параллельно, происходит формирование короткого импульса, амплитуда которого в N раз выше, чем от отдельно взятого электрода. (увеличение количества пар электродов в приемном преобразователе позволяет увеличивать битность кодов, с другой стороны амплитуду выходного импульса).

Это простой пример способности трансверсального фильтра к распознаванию образов и к выбору сигнала с заданным кодом из всех остальных сигналов.

Когда мы говорим об импульсных фильтрах, согласованных с цифровыми кодами, следует ввести такое понятие как ортогональный набор кодов (пояснить). Ортогональным называется набор кодов, для которого выходной сигнал имеет единичную амплитуду при рассогласовании кодов и амплитуду в N раз большую для согласованных кодов длинной в N элементов.

Таблица – К вопросу определения ортогонального набора кодов для случая N=3 (Код преобразователя: 111)

Электрод 1	Электрод 2	Электрод 3	Сигнал на выходе фильтра
1	1	1	3
0	1	1	1
1	1	0	1
1	0	1	1
Рисунок 43 – Импульсный отклик и автокорреляционная функция, полученные посредством 127-отводного устройства на ПАВ

Радиоидентификация с использованием пав устройств

ПАВ радиочастотные метки используются для систем идентификации объектов (широкой гаммы багажа, коммерческих транспортных средств и контейнеров).

ПАВ инспекционная схема работает следующим образом. Передатчик посылает импульс радиосигнала высокой частоты (например, в 1000 МГц) на радиочастотную ПАВ метку изделия, которое подлежит идентификации. ПАВ радиочастотная метка является пассивным элементом в виде кодированного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) поверхностных акустических волн. При этом может быть выбран определённый код, соответствующий только данному изделию, любой разрядности (например 128 бит).

Рисунок 44 - Структурная схема инспекционного устройства на ПАВ

На следующем рисунке показана увеличенная в 100 раз топология радиочастотной метки на ПАВ. ВШП реализует двоичный код 110011011. Передатчик импульса посылает импульс опроса. После небольшого времени задержки ПАВ (~0,1 мкс), ВШП переизлучает кодированный 110011011, который затем обнаруживается радиоприёмным устройством.

Рисунок 45 - Топология радиочастотной метки на ПАВ

Радиочастотные ПАВ метки имеют ряд преимуществ, по сравнению со штриховым кодом оптического типа, в первую очередь, малые размеры, благодаря чему их практически невозможно визуально обнаружить, а также скрытность, поскольку они могут находиться внутри транспортного контейнера.

ЛЧМ-импульсный аналоговый фильтр

ЛЧМ – сигнал – это сигнал с линейной частотной модуляцией; амплитуда его постоянна, а мгновенная частота линейно изменяется во времени от времени.

Рисунок 45 – Фильтр сжатия ЛЧМ-импульсов: а – изменение мгновенной частоты импульса во времени; б – схема фильтра ПАВ.

В показанный на рисунке момент времени распространяющийся вправо ЛЧМ-импульс точно совпадает с решеткой преобразователя. При этом на выходных клеммах преобразователя формируется мощный выходной импульс. Это дисперсионный фильтр, в котором низкочастотная часть сигнала задерживается на большее время, чем высокочастотная, в результате чего «хвост» длинного входного импульса догоняет его начало, — таким образом, происходит сжатие импульса.

Такой метод сжатия импульсов имеет огромное значение для различных систем. Наверное, наиболее известным примером являются радиолокационные системы, использующие сжатие импульса, в которых радиолокационной станцией излучается ЛЧМ-импульс; после отражения от цели он проходит через фильтр сжатия импульса, сжимающий его в короткий импульс. Таким образом, для дальней радиолокации можно использовать длинный импульс, имеющий большую энергию, и сжимать его в приемнике в короткий мощный импульс для повышения разрешающей способности по времени расстоянию.

В скрытных радиолокационных системах и секретных системах связи внутриимпульсная линейная частотная модуляция представляет собой один из методов кодирования сигнала. Наблюдателю необходимо для приема информации знать код (т. е. скорость модуляции) и иметь фильтр сжатия ЛЧМ-сигнала, настроенных на такую же скорость.

ЛЧМ – фильтры используются в скрытых системах радиолокации, секретных системах связи.

ЛЧМ-сигнал может быть даже ниже уровня теплового или фонового шума, но при приеме компрессионным приемником, содержащим ЛЧМ фильтр, согласованный со скоростью модуляции, сигнал будет выделяться на фоне этих шумов из-за увеличения отношения сигнал/шум, обусловленного сжатием импульса.