КОГЕРЕНТНЫЙ ДЕТЕКТОР СИГНАЛОВ С ДВУКРАТНОЙ АБСОЛЮТНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ НА 180С. Российский патент 2020 года по МПК H03D3/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области приема радиосигналов.

Уровень техники

Известны когерентные детекторы сигналов с двукратной абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180°, описанные в источниках, например в:

1. Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Советское радио, 1965. - С.113.

2. А.с. СССР №10038. Прием фазовой телеграфии без синхронного гетеродина / Ярославский Л.И. и др. Приоритет от 1951 г.

3. А.с. СССР №34038. Устройства для приема двукратной радиотелеграфной передачи / Сифоров В.И. Приоритет от 21.09.1932 г.

По технической сущности наиболее близким к данному изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках раскрыты аналоги изобретения.

Прототип состоит из двух когерентных детекторов сигналов с относительной ФМн (ОФМн) на 180° синфазного и квадратурного каналов и формирователя опорного колебания (ФОК). Абсолютная ФМн на 180° не используется на практике из-за обратной работы когерентного детектора ее сигналов, хотя она превосходит ОФМн по помехоустойчивости в 2 раза. Но детектор сигналов с ОФМн по методу сравнения полярностей содержит и детектор сигналов с абсолютной ФМн на 180°. В состав каждого когерентного детектора прототипа входят последовательно включенные перемножитель сигналов, фильтр нижних частот (ФНЧ), декодер ОФМн и оба входа перемножителей соединены между собой через ФОК. ФОК состоит из блока временной задержки, выход которого соединен с первыми входами указанных перемножителей сигналов, и из последовательно соединенных первого квадратора и фильтра четвертой гармоники, где входы блока временной задержки первого квадратора являются входами ДФМн на 180°.

Основным недостатком прототипа является сравнительно низкая помехоустойчивость радиосвязи при ОФМн, уступающая помехоустойчивости при абсолютной ФМн на 180° в 2 раза.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является повышение в 2 раза помехоустойчивости радиосвязи за счет использования вместо ОФМн абсолютной ФМн на 180°, у которой устранена обратная работа когерентного детектора его сигналов за счет введенных элементов.

Сущность изобретения состоит в том, что в когерентный детектор сигналов с двукратной абсолютной фазовой манипуляцией (ДФМн) на 180° состоящий из двух параллельно включенных когерентных детекторов сигналов с однократной абсолютной ФМн на 180°, один из которых относится к синфазному каналу, а другой - к квадратурному каналу, и формирователя опорного колебания (ФОК) из входного сигнала; каждый когерентный детектор сигнала с однократной абсолютной ФМн состоит из перемножителя сигналов и фильтра нижних частот (ФНЧ) на его выходе, а ФОК состоит из блока временной задержки, выход которого соединен с первыми входами указанных перемножителей сигналов, и из последовательно соединенных первого квадратора и фильтра четвертой гармоники, где входы блока временной задержки первого квадратора являются входами ДФМн на 180°, дополнительно введены 2 регенератора сигналов, 2 дополнительных перемножителя сигналов, 2 фильтра первой гармоники, 2 частотных детектора, 2 триггера, 1 усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, причем усилитель-ограничитель амплитуды сигнала включен между фильтром четвертой гармоники и делителем частоты на 4, а к ФНЧ каждого канала подключены последовательно регенератор сигнала, веденный перемножитель сигналов, частотный детектор, триггер; делитель частоты на 4 выполнен на двойном Д-триггере, у которого прямой выход первого Д-триггера соединен с вторыми входами обоих перемножителей синфазного канала через первый фильтр первой гармоники, а прямой выход второго Д-триггера соединен со вторыми входами обоих перемножителей квадратурного канала через второй фильтр первой гармоники.

Существенным отличием изобретения являются введенные элементы последетекторной обработки сигнала и элементов ФОК.

Краткое описание чертежей

Объекты изобретения иллюстрируется чертежами на фигурах 1, 2, 3. На фигуре 1 представлена структурная схема предлагаемого когерентного детектора сигналов с двукратной абсолютной ФМн на 180°, на фигуре 2 представлена принципиальная схема делителя частоты в 4 раза на двойном Д-триггере, а на фигуре 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

На фигуре 1 обозначено:

1, 2 - устройства, возводящие входной сигнал в квадрат (квадраторы);

3 - фильтр четвертой гармоники;

4 - блок временной задержки;

5 - делитель частоты в 4 раза;

6 - усилитель-ограничитель амплитуды сигнала;

7, 10, 15, 16 - перемножители входных сигналов;

8, 9 - фильтры первой гармоники колебаний несущей частоты (опорного колебания);

11, 12 - ФНЧ;

13, 14 - регенераторы сигналов;

17, 18 - частотные детекторы;

19, 20 - триггеры.

Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Осуществление изобретения

Работа схемы на фигуре 1 происходит следующим образом.

Входной сигнал с двукратной абсолютной ФМн на 180° u_вх(t) поступает на входы перемножителей 7, 10 через блок временной задержки 4 и параллельно на вход первого квадратора 1 непосредственно. Аналитически u_вх(t) можно представить (согласно учебнику Зюко А.Г, Коробов Ю.Ф. Теория передачи сигналов - М.: связь 1972. - С.76) в виде , где γ₁(t)=±1; γ₂(е)=±1 - модулирующие сигналы, которые в общем случае не равны между собой, так как порядок следования «1» и «-1» у них разный. Поэтому на выходе первого квадратора сигнал

Видно, что первый квадратор не устранил ФМн на 180°. Поэтому сигнал с выхода первого квадратора 1 поступает на вход второго квадратора 2 через конденсатор, устраняющий постоянную составляющую. В результате на выходе второго квадратора образуется колебание

Видно, что второй введенный квадратор полностью устранил ФМн на 180° и сформировал гармоническое колебание, частота которого в 4 раза больше несущей частоты ФМн колебания. Для когерентного детектирования ФМн колебания необходима первая его гармоника. Поэтому колебание u_2вых(t) поступает на делитель 5 частоты в 4 раза через усилитель-ограничитель 6 амплитуды этого колебания. На выходе блока 5 получаются прямоугольные импульсы. Принципиальная схема делителя 5 на двойном Д-триггере представлена на фигуре 2, а его работа поясняется временными диаграммами на фигуре 3, из которой следует, что сигнал на прямом выходе второго Д-триггера сдвинут по фазе на 90° относительно сигнала на прямом выходе первого Д-триггера. Сигнал с прямого выхода первого Д-триггера u₁₂(t)=cosωt подается через первый фильтр 8 первой гармоники на вторые входы двух перемножителей синфазного канала, а сигнал с прямого выхода второго Д-триггера u₉(t)=sinωt подается через второй фильтр 9 первой гармоники на вторые входы двух перемножителей квадратурного канала. На выходе первого перемножителя 7 синфазного канала образуется сигнал

ФНЧ 11 устраняет высокочастотные (ВЧ) составляющие и поэтому с выхода блока 11 будет сигнал

то есть переданный цифровой сигнал синфазного канала.

На выходе второго перемножителя 10 образуется сигнал

ФНЧ 12 устраняет в.ч. составляющие, в результате чего на его выходе формируется переданный цифровой сигнал квадратурного канала

Так как опорное колебание , то у опорных колебаний u₈(t) и u₉(t) будут случайные скачки фазы на 180°, порождающие обратную работу когерентных детекторов 7, 11 и 10, 12, когда на выходах их ФНЧ появляются обратные цифровые сигналы. Для устранения обратной работы когерентных детекторов предложена последетекторная обработка сигналов блоками, которые последовательно подключены к выходам ФНЧ каналов. Опорное колебание, отфильтровано от помех фильтрами четвертых и первых гармоник, а регенераторы 13, 14 восстанавливают искаженные импульсы и дополнительно подавляют помехи. В блоках 15 и 16 перемножаются между собой колебания, имеющие совпадающие по времени случайные фазы на 180°, отчего этот сдвиг фаз исчезает. В результате восстанавливается сигнал с абсолютной ФМн на 180°, без помех и искажений. Такой сигнал поступает на вход частотных детекторов 17, 18 на выходе которых имеют место только фронты и срезы прямоугольных импульсов, так как круговая частота ω(t) и фаза ω(t) сигнала с ФМ связанным между собой соотношением . Эти фронты и срезы импульсов поступают на вход триггеров (интеграторов) 19, 20 на выходе которых образуются неискаженные переданные прямоугольные импульсы цифровых сигналов.

Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение помехоустойчивости в 2 раза за счет использования вместо двукратной относительной фазовой манипуляции двукратной абсолютной фазовой манипуляции на 180°, у которой устранена обратная работа за счет введенных элементов.

Изобретение относится к области приема радиосигналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости в 2 раза за счет использования вместо двукратной относительной фазовой манипуляции двукратной абсолютной фазовой манипуляции на 180°, у которой устранена обратная работа за счет введенных элементов. Для этого в когерентный детектор сигналов с двукратной абсолютной фазовой манипуляцией (ДФМн) на 180° дополнительно введены 2 регенератора сигналов, 2 дополнительных перемножителя сигналов, 2 фильтра первой гармоники, 2 частотных детектора, 2 триггера, 1 усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, причем усилитель-ограничитель амплитуды сигнала включен между фильтром четвертой гармоники и делителем частоты на 4, а к ФНЧ каждого канала подключены последовательно регенератор сигнала, веденный перемножитель сигналов, частотный детектор, триггер; делитель частоты на 4 выполнен на двойном Д-триггере, у которого прямой выход первого Д-триггера соединен с вторыми входами обоих перемножителей синфазного канала через первый фильтр первой гармоники, а прямой выход второго Д-триггера соединен с вторыми входами обоих перемножителей квадратурного канала через второй фильтр первой гармоники. 3 ил.

Когерентный детектор сигналов с двукратной абсолютной фазовой манипуляцией (ДФМн) на 180°, состоящий из двух параллельно включенных когерентных детекторов сигналов с однократной абсолютной ФМн на 180°, один из которых относится к синфазному каналу, а другой - к квадратурному каналу, и формирователя опорного колебания (ФОК) из входного сигнала; каждый когерентный детектор сигнала с однократной абсолютной ФМн состоит из перемножителя сигналов и фильтра нижних частот (ФНЧ) на его выходе, а ФОК состоит из блока временной задержки, выход которого соединен с первыми входами указанных перемножителей сигналов, и из последовательно соединенных первого квадратора и фильтра четвертой гармоники, где входы блока временной задержки первого квадратора являются входами ДФМн на 180°, отличающийся тем, что в него дополнительно введены 2 регенератора сигналов, 2 дополнительных перемножителя сигналов, 2 фильтра первой гармоники, 2 частотных детектора, 2 триггера, 1 усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, причем усилитель-ограничитель амплитуды сигнала включен между фильтром четвертой гармоники и делителем частоты на 4, а к ФНЧ каждого канала подключены последовательно регенератор сигнала, введенный перемножитель сигналов, частотный детектор, триггер; делитель частоты на 4 выполнен на двойном Д-триггере, у которого прямой выход первого Д-триггера соединен с вторыми входами обоих перемножителей синфазного канала через первый фильтр первой гармоники, а прямой выход второго Д-триггера соединен с вторыми входами обоих перемножителей квадратурного канала через второй фильтр первой гармоники.