СПОСОБ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2007 года по МПК H03K9/02 

Изобретение относится к технике обработки видеоимпульсных электрических сигналов и может найти применение в измерительной технике, дальней проводной и волоконно-оптической связи, а также в радио- и радиорелейной связи.

Аналогом изобретения может служить способ приема детерминированного сигнала ([1], стр.451, рис.11.3, б), предусматривающий использование согласованного фильтра и порогового устройства.

Прототипом изобретения является «Способ и устройство аналогового выделения и накопления импульсных сигналов» (патент №2212111 от 10.09.03), где, с целью оптимальной свертки псевдослучайной последовательности, измеряют разницу в накопленных на интеграторах за время одного бита ближайших уровнях: (сигнал + помехи) и (помехи) и суммируют полученные на каждом бите перепады уровней. Такая обработка достаточна при известном зондирующем сигнале, формируемом в рефлектометре, для опознавания же последовательности неизвестных битов необходима другая процедура.

Сущность изобретения заключается в сопоставлении, путем вычитания, накопленных на RC-цепочках уровней входного напряжения за время τ текущего бита сигнала и предыдущего бита, запомненного на время τ. То есть необходимы два накопителя, подключаемые попеременно к входу устройства на время τ и сохраняющие накопленный (за время τ) уровень еще на время τ. В конце каждого интервала τ, в промежутке примерно от 0.9τ до τ, происходит сравнение накопленных уровней H₁ и H₂ в разностном каскаде Р и определение полярности измеренной разности (H₁₍₂₎-H₂₍₁₎) в 1-м компараторе с нулевым порогом.

В простейшем случае, при приеме точек (меандра), достаточно лишь подключать выходы накопителей попеременно, через интервал τ, к инвертирующим и неинвертирующим входам разностного каскада.

При повторении значности посылок решающее значение имеет первая из повторяемых посылок. Ее опознанная по разности накоплений (H₁₍₂₎-H₂₍₁₎) значность распространяется на все остальные. При этом используется различитель повторяемости полярности битов - 2-й компаратор с порогом переключения, равным 0.5H₁(H₂), на который подается напряжение, равное |H₁₍₂₎-H₂₍₁₎|. При повторении битов 2-й компаратор отключает выход 1-го компаратора, подключая одновременно к выходу устройства запись памяти последнего опознанного бита, хранящейся в регистре сдвига. Порог 0.5Н берется потому, что в среднем число перепадов и повторений одинаково.

Краткая оценка предпочтительности предлагаемого способа.

Найдем отношение сигнал/шум q=m_s/σ_n на выходе RC-накопителя при условии, что на него воздействует прямоугольный импульс амплитуды А_o и длительности τ в присутствии белого шума с функцией корреляции Здесь m_s(t) - среднее значение сигнала, σ_n(t) - среднеквадратичное значение шума, N_o -спектральная плотность шума, δ(τ) - дельта-функция. Тогда

где . Полагая ατ<<1 (при этом exp(-ατ)≅1-ατ), придем к выражению характерному для оптимального приема (E=A_o ²τ - энергия импульса).

Считая, что на первом интервале τ принимается сигнал с шумом, а на 2-м - только шум, причем вход и выход 1-го накопителя на интервале τ≤t≤2τ изолированы от корпуса, получим на выходе разностного каскада q₁=ατA_o/σ(n₁-n₂). Здесь σ²(n₁-n₂)=2σ_n ²(1-R) (см. [1], стр.179), где R=exp(-ατ), то есть σ²(n₁-n₂)=α³τ²N_o, a То есть выигрыш в отношении сигнал/шум по сравнению с q растет по мере сужения полосы пропускания фильтра RC, см. таблицу.

ατ0.10.010.0012.2367.07222.36

В такое же число раз уменьшается среднеквадратичное значение шума σ(n₁-n₂) и при повторениях значности битов.

Источник информации

1. Тихонов В.И. «Статистическая радиотехника», М., 1966 г.

Изобретение относится к технике обработки импульсных электрических сигналов и может использоваться в качестве решающего в оконечной цифровой аппаратуре, а также в регенераторах и ретрансляторах, где предусмотрено восстановление первичной видеоимпульсной формы двоичных сигналов. Технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум. Сущность изобретения сводится к сравнению накопленных в RC-интеграторах уровней соседних битов, а выигрыш в отношении сигнал/шум обусловлен взаимной компенсацией шумов при вычитании в тем большей степени, чем уже полосы пропускания RC-накопителей. При смене полярности посылок на выходе разностного каскада - положительные и отрицательные перепады, при повторении значности посылок действует 2-й компаратор, отключающий выход разностного каскада и подключающий к выходу устройства память последнего опознанного бита. 1 табл.

Способ относительной амплитудной демодуляции цифровых сигналов, при котором входное напряжение подключают попеременно, на время τ длительности бита ко входу двух накопительных RC-цепочек, сохраняют накопленный уровень еще на время τ, в конце каждого интервала τ производят сравнение накопленных уровней H₁ и H₂ в разностном каскаде, причем выходы накопительных RC-цепочек попеременно, через интервал τ, переключают к инвертирующим и неинвертирующим входам разностного каскада и определяют полярность измеренной разности напряжений (Н₁₍₂₎-H₂₍₁₎) в первом компараторе с нулевым порогом, тем самым опознавая сочетания битов 1/0 и 0/1, причем для опознавания значности повторяющихся битов определяют абсолютное значение разности напряжений |H₁₍₂₎-H₂₍₁₎| и сравнивают его с порогом 0,5H₁(H₂) во втором компараторе, который в случае непревышения порога отключает выход первого компаратора, подключая одновременно к выходу устройства запись значности последнего опознанного бита, хранящейся в регистре сдвига.