ФОРМИРОВАТЕЛЬ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ ДЛЯ КОГЕРЕНТНОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ С ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ НА 180 ГРАДУСОВ Российский патент 2005 года по МПК H03B19/00 H04L27/227 

Изобретение относится к радиоприемным устройствам сигналов с относительной фазовой монипуляцией (ОФМн) на 180°.

Известны формирователи опорных колебания (ФОК) с ОФМн на 180°:

1. Окунев Ю.Б. Цифровая передача дискретной информации фазомодулированными сигналами. - М.: Радио и связь, 1991.

2. Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой модуляцией. - М.: Советское радио, 1965.

3. Патент РФ №2113062, МКИ H 04 L 27/227. Формирователь опорного колебания для детектирования фазоманипулированных сигналов /А.А.Волков, приоритет от 28.09.1994/.

По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в [1], которое по этой причине и принимается за прототип.

Прототип состоит из последовательно соединенных удвоителя частоты, фильтра второй гармоники, делителя частоты в 2 раза, фазовращателя, соединенного с опорным входом фазового детектора (ФД), сигнальный вход которого подключен ко входу удвоителя частоты.

Основным недостатком прототипа является то, что опорное колебание, сформированное в нем из входного ОФМн сигнала, спонтанно и скачком меняет свою фазу на 180°. От этого посылки на выходе фазового детектора принимаются наоборот: нули - единицами, а единицы - нулями. Это так называемая обратная работа когерентного фазового детектора, нарушающая связь. Для устранения обратной работы к выходу ФД подключают декодер, преобразующий относительный код, сформированный на передающей стороне, в исходный. Иначе говоря, для устранения обратной работы перешли от абсолютной ФМн к относительной.

Однако скачки фазы на 180° опорного сигнала от этого не меняются.

Если они происходят вне кодовой посылки, то ошибка приема на выходе декодера исключается, а если внутри - то не исключается. Это существенно снижает помехоустойчивость приема сигналов.

Техническим результатом заявленного объекта является устранение скачков фазы на 180° опорного колебания, сформированного из входного ОФМн сигнала, что повышает помехоустойчивость приема сообщений.

Сущность изобретения состоит в том, что в прототип, состоящий из удвоителя частоты, фильтра второй гармоники, фазовращателя, введены усилитель мощности, параметрон, электронный ключ, фильтр нижних частот (ФНЧ), причем вход накачки параметрона подключен к сигнальному входу фазового детектора через последовательно соединенные усилитель мощности, фильтр второй гармоники, удвоитель частоты, а выход параметрона подключен к опорному входу этого детектора через фазовращатель; управляющий вход параметрона подключен к сигнальному входу фазового детектора через нормально замкнутый контакт электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом удвоителя частоты через ФНЧ.

Как известно, частота колебания на выходе параметрона (опорного колебания) в 2 раза меньше частоты колебания накачки, а фаза опорного колебания определяется фазой управляющего сигнала. Последним является отсчетная посылка, т.е. немодулированное колебание несущей частоты, которая передается при ОФМн перед началом сеанса связи. Эта посылка устанавливает в колебании параметрона фазу колебаний несущей частоты, после чего сигнальный вход детектора отключается ключом от параметрона с помощью постоянного напряжения с выхода удвоителя частоты. Эта фаза опорного колебания сохраняется до конца сеанса связи, после чего контакт ключа замыкается до начала следующего сеанса связи.

Существенным отличием изобретения является совокупность введенных элементов и их связей, т.к. только они позволяют исключить скачки фазы на 180° опорного колебания и тем самым повышают помехоустойчивость приема сигналов с ОФМн на 180°.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена структурная схема формирователя опорного колебания, обведенная пунктирной линией. Устройство состоит из удвоителя частоты (квадратора) 1; фильтра второй гармоники 2; фильтра нижних частот (ФНЧ) 3; усилителя мощности 4; электронного ключа 5; параметрона 6; фазовращателя 7.

Введенные элементы обведены штрихпунктирной линией.

За пределом пунктирной линии указан фазовый детектор (ФД).

Работа схемы происходит следующим образом.

Сеанс связи начинается с посылки радиоимпульса немодулированного колебания несущей частоты u_H(t)=Ucos(ω_ot+ϕ_o) длительности τ.

Это так называемая отсчетная посылка, позволяющая определить передаваемую фазу первой информационной посылки ОФМн сигнала, следующей непосредственно за отсчетной. Разница фаз этих посылок может быть 0 или 180°. Отсчетная посылка поступает непосредственно на управляющий вход параметрона 6 и через удвоитель частоты 1, фильтр 2, усилитель 4 - на вход его накачки. Блоки 1, 2, 4 задерживают напряжения накачки по отношению к управляющему сигналу на время τ₁≤τ.

На выходе блока 1 (квадратора) напряжение отсчетной посылки

u_o(t)=u_H ²(t)=U²cos²(ω_ot+ϕ_o)=U²/2[1+cos2(ω_ot+ϕ_o)]

состоит из постоянной составляющей (первое слагаемое) и второй гармоники (второе слагаемое) колебания несущей частоты.

Вторая гармоника выделяется фильтром 2, усиливается по мощности в блоке 4 и поступает на вход накачки параметрона 6. Параметрон представляет собой колебательный контур с нелинейной индуктивностью или емкостью. Первоначально этот контур настроен на несущую частоту ω_о сигнала управления. Под воздействием напряжения накачки удвоенной частоты 2ω_о с блока 4 нелинейный элемент контура меняет значение своего параметра, в результате чего в контур вносится отрицательное сопротивление, и если оно превышает сопротивление потерь в контуре, то параметрон возбуждается на частоте, в 2 раза меньшей частоты накачки (на 2-ой субгармонике).

Фаза колебаний параметрона определяется фазой сигнала управления ϕ=0 или 180° по отношению к фазе колебания накачки.

С выхода блока 1 постоянная составляющая поступает на управляющий вход ключа 5 через ФНЧ. Из-за переходного процесса в ФНЧ напряжение на его выходе нарастает, начиная с нулевого значения. Когда оно достигнет определенной величины через τ₂≤τ₁ (τ₂<τ), то контакт ключа 5 размыкается и в таком положении остается до конца связи.

После отключения управляющего сигнала от параметрона фаза колебаний в нем будет сохраняться сколь угодно долго, т.к. параметрическая система является фазозапоминающим элементом.

Поэтому скачки фазы опорного колебания в данном формирователе исключаются.

Сразу после отсчетной посылки на вход блока 1 поступает ОФМн сигнал

u_оф(t)=Ucos((ω_ot+kπ+ϕ_o), где k=0 или 1.

На выходе блока 1 имеет место напряжение

u₁(t)=u_оф ²(t)=U²cos²(ω_ot+kπ+ϕ_o)=U²/2[1+cos2(ω_ot+ϕ_o)]

той же структуры, что и при отсчетной посылке, т.к. при манипуляции фазы на 180° значение 2kπ=0 или 360°.

В любом случае на выходе квадратора 1 имеет место постоянная составляющая и только вторая гармоника, которую можно выделить разделительным конденсатором. Резонансный фильтр 2 подавляет помехи.

Технико-экономическим эффектом изобретения является увеличение помехоустойчивости приема сигналов за счет исключения скачков фазы на 180° опорного колебания.

Изобретение относится к радиоприемным устройствам сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Достигаемый технический результат - исключение скачков фазы и повышение помехоустойчивости приема сигналов. Формирователь опорного колебания для когерентного детектирования сигналов с относительной фазовой манипуляцией на 180° содержит удвоитель частоты, фильтр второй гармоники, фазовращатель, усилитель мощности, параметрон, электронный ключ, фильтр нижних частот, фазовый детектор. 1 ил.

Формирователь опорного колебания для когерентного детектирования сигналов с относительной фазовой манипуляцией на 180°, содержащий удвоитель частоты, фильтр второй гармоники, фазовращатель, отличающийся тем, что в него введены усилитель мощности, параметрон, электронный ключ, фильтр нижних частот (ФНЧ), причем сигнальный вход фазового детектора подключен к входу накачки параметрона через последовательно соединенные удвоитель частоты, фильтр второй гармоники, усилитель мощности, а выход параметрона подключен к опорному входу фазового детектора через фазовращатель; управляющий вход параметрона подключен ко входу удвоителя частоты через нормально замкнутый контакт электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом удвоителя частоты через ФНЧ.