Устройство для приема фазоманипулированных сигналов Советский патент 1983 года по МПК H04L27/233 

. Изобретение относится к радиотехник и может использоваться при разработке устройств передачи цифровой информации фазоман1шул|фованными сигналами по каналам связи и телемеханики. Известно устройство цля цемоцуляции фазоманипулированных (ФМн) сигналов, сопоржащее блоки формирования опорного напряжения, детектирования, фильтрации, управления и формирования выхоцньгх сиг налов Си. Однако верность воспроизведения информашш такими устройствами намного ниже тех потенциальных возможностей приема, которые заложены в природе самих ФМн сигналов, вследствие произ.-;вольного изменения фазы опорного напря жения и поражения помехой самого сигна ла. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройст во для приема фазоманипулированньтх сиг налов, содержащее тригг и последовательно соединенные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый ди})ференцирукяций блок, при этом второй вход фазового детектора соединен с входом формирователя опорного напряжения L2. Однако данное устройство имеет низ кую помехоустойчивость. Цель изобретения - повышение помех устойчивости, С этой целью в устройство для прием фасчоманнпулированных сигналов,содержащее триггер и последовательно соединен ные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первьгй аи|)ференцирукяций блок, причет второй вход фазово го детектора соединен с входом вателя опорного напряжения, введены второй дифференцирующий блок, управ ляемый одновибратор, два эпемента И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибратора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первог дифференцирующего блока и с первыми входами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ к триггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен с входом второго цифференцщзукиего блока, выход которого подключены к вторым входам элементов И. На фиг. I представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства} на фиг. 2 - эшоры напряжений, пояснявшие его работу. Устройство для приема фазоманипулированных сигналов содержит формирователь I опорного напряжения, фазовый детектор 2, первый дн))ференшфукяний блок 3, управляемый одновибратор 4, второй дифференцирующий блок 5, первый и второй элементы И 6 и 7 соответственно, элемент ИЛИ 8, триггер 9. Устрой ство работает следующим образом . I. Прием сигнала в идеальных условиях. Фазоманипулированный сигнал с длительностью элементарной посылки равной кратному (для данного случая ЗТ) числу периодов Т несущего сигнала показан на фиг. 2а , а демодулированный сигнал на выходе фагзового детектора 2 на фиг. 26, это сообщение вида llOOl, где 1 ередаваемого кода в характеристичес сие моменты смены модулирующего напряжения -fc , fc о соответствует манипуляции по фазе в области продолжительных полуволн гармонического сигнала, а О передаваемого кода (момент времени t-y ) - манипуляция по фазе в области отрицательных полуволн. Диффер тцируется напряжение входного ФМн сигнала с целью определения минимальных и максимальных, т. е. экстремальных значений производной. Известно, что минимальные значения производной получаются при переходе гармонического сигнала через нулевой уровень из области положительных полуволн в область отрицательных , а максимальные - наоборот. ; I Импульсы на выходе второго дифференцирующего блока 5, соответствукяцие максимальным значениям производной (показаны на . 2 б, а импульсы на другом выходе, соответствующие минимальным значениям, - на фиг. 2 -. Результаты :дифференц1фования входного ФМн сигнвл:а (фиг. , г ) сопоставляются с результатами дифференцирования демодулированного ФМн сигнала, получаемьплис вьрсюда первого блока 3 дифференцирования (фиг. 2 д ) при любой смене олярностей сигнала на вьрсоде фазового детектора 2. Длительность сигнала на ыводе упре1Вляемого одновибратора 4 ыбирается большей, чем полупериод есущих колебаний. Такой разрешающий отенциал (на фиг. 2 е он изображен доолнительной пунктирной линией между 31 моментами времени -Ь - -Ь ) поступа ет на первые вхоцьг элементов И 6 и 7 Первый после момента времени Ч, импульс с соответствующего выхода второгодифферениирующегоблока 5 (фиг.2 ) (-L-i ), прошедший через второй элемент И 7, устйновит в единичное состояние триггер 9, а через элемент ИЛИ 8 по управл5пощему вхоцу установит в исходное состояние управляемый одновибратор 4. После выделения очередной манипуляции по фазе во входном: ФМн сигнале (момент времени ) снова импульсномс первого дифференцирующего блока 3 (фиг. 2 д ) запустится управляемый одновибратор 4, разрешающий работу элементам И 6 и 7, но теперь очередной первый результат дифференцирования вход ного ФМн сигнала с второго дифференцирующего блока 5-(фиг. 2-S, t ) поступает на второй вход первого элемента И 6 и импульсом с его выхода устанавливается в нулевое состояние Tjjnrrep 9, а через элемент ИЛИ 8 в исходное состояние возвращается управляемый оцно. вибратор 4, После очередной смены символа на выходе фазового детектора 2 .в момент времени г: повторяются процессы проходящие после момента времени t Таким образом, восстановленный сигнал на выходе триггера 9 соответств ет виду llOOt (фиг. 2 К ), но задержа по отношению к сигналу на выходе фазового детектора 2 на полпернода несущего колебания. Эта задержка постоянна для любого кода, независимо от значений двоичных разрядов его составляющих. 2. Прием сигнала в реальных условия при скачках фазы опорного напряжения на протяжении элементарной посылки а. скачок фазы опорного напряжения происходит между моментами времени-tНа фиг. 2 показан сигнал на выходе фазового детектора 2 для этого случая, из которого видно (см, направление штри ховки), что происходит дробление пёрвой элементарной посылки и негативный прием всех последукхцих символов, который будет продолжаться до очередного скачка фазы опорного напряжения. На вьпсоде предлагаемого устройства отсутствуют дробление и негативный прием, так как тлпульсом с первого аи))фере цирующего блока 3(фиг. 2 ), запустится управляемый одновибратор 4 и первый импульс с второго дифференцирукяцего блока 5 (фиг. 2Z ) (Ь,), прошедший через второй snavieHT И 7 на триггер 9, 64 еще раз подтвердит его единичное состоя ние (фиг. 2Ж ), в которое он перешел в момент времени t. , а через элемент ИЛИ 8 управляемый одновибратор 4 (фиг. 2 1C } установится в исходное состояние;б. скачок фазы опорного кешрнжения происходит между моментами времени feaC. На фиг. 2 А показан сигнал на выходе фазового детектора 2 для такого случая, в результате которого происходит дробление и негативный прием. В предлагаемом устройстве - дробление первой посылки и негативный прием будут продолжаться не цо очереаного скачка фазы опорного напряжения, а т.олько до очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. Действительно, при скачке фазы опорного напряжения между моментами времени b-j, - первый импульс со второго дифференцирующего блока 5 (фиг. 2-) в момент времени Ь пройдет через первый элемент И б, кото: . рый опрашивается управляемым оцновибратором 4 (фиг. 2LI-), запущенным с первого дифференцирующего блока 3 (фиг. 2 /и ), и так как он не совпадает с результатом дифференцирования входного ФМк сигнала в момент времени 4:, , то тригг 9 перебросится в нулевое состояние и теперь только в момент .(j будет восстановить правильный прием кода. В прототипе независимо от того, гце на промежутке времени , который равен периоду несущего сигнала, происходит скачок фазы опорного напряжения, исключение негативного приема возможно только после очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. В npeonaraovioM устройстве такой же результат получается только в том случае, если на протяжение периода несущего сигнала (случай ) изменение опорного сигнала происходит в той половине периода, после которого результат Д18})ференцировакия противоположен результату дифференцирования после предыдущей манипуляции по фазе, во всех остальных случаях происходит абсолютно верный прио символов. 3. Прием снгнштов в реальных условиях при скачках фазы опорного напряжения на краях элементарных посылок. Для рассматриваемого случая воет 1ожны два вида скачков. При первом випе (моменты BpovieHH -Ь , -Ьч , -t Q} во входном ФМн сигнале существует манипу 510 ляция по фазе, при втором (моменты вре мени i: , ) манипуляция по фазе отсутствует, а.Если в момент времени 4; проис ходит скачок фазы опорного напряжения, то это приведет к отсутствию символа на выходе фазового детектора 2 (фиг. 2 И ) и к негативному приему всех последующих символов. В предлагаемом устройстве, как и в прототипе, негативный прием символов будет проходить до очередной манипу ляции по фазе во входном ФМн сигнале, т. е. верный прием начнется только с момента 67 . б.Если в момент -tg произойдет скачок фазы опорного напряжения то в предлагаемом устройстве смена символа на выходе фазового детектора 2 (фиг; 2 И ) обусловит запуск управляемого одновибратора 4 (фиг. 2 с) импуль сом с первого дифференцируклцего блока 3 (фиг. 2р ) и так как всегда первый последующий результат дифференцирования входного ФМн сигнала (фиг. 2-8 ), ( -tg) будет совпадать с первым результатом дифференцирования после предыдуще манипуляции пр фазе ( -L-f ), то символа будет верным. В прототипе прием будет неверным, как ива , до очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. 4, Прием сигналов в реальных условия при поражении ФМн сигнала помехой. Реальное представление BpavteHHbix диаграмм ФМн сигналов, пораженных помехой, затруднительно, одншсо дм уяснеi ния принципа работы предлагаемого устройства приводится два конкретньтх и обобщающих случая поражения сигнала импульсной помехой, в результате которой происходит срабатывание фазового детектора. Пусть входной ФМн сигнал поражается помехой так, как это показано на фиг. 2Й В результате действия псалехи между моментами времени происходит дробление эпетлентарной посылки на вхо де фазового детектора 2 (фиг. 2 ф ) на три части, что обусловливает двойной запуск управляемого одновибратора (фиг, 2 М ) .импульсами с выхода первого дифференцирующего блока (фиг. 2 г ) Первым после дробления импульсом, поступакяцим с второго выхода второго 55

ференцирующего блока 5 через второй элемент И 7, снова подтверждается установка триггера 9 в единичное состояние,

приемного тракта, что является единственным источн:иком повышения достоверности для прототипа. В предлагаемом уст64. т. е. дубпи1эуется процесс, проходивший после момерта времени г и, как результат , происходит верный прием символа. Если входной ФМн сигнал поражается помехой так, как это показано на фиг. 2 между моментами времени tg - то в резуль,тате такого дроблеН1и снова произойдет двойной запуск управляемого одновибратора 4, но теперь уже первый после дробления импульс с выхода второго дифференцирующего 5 блока пройдет че1)ез второй элемент И 7 и установит триггер 9 в единичное состоявние, что обусловит неверный прием сим- . вола и негативный прием других символов до очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. В данном конкретном случае произойдет неверный прием только одного символа (фиг. 2ЛА ), так как очередная манипуляция по фазе во втором ФМн сигнале проходит в момент времени , т. е. в начале очередной после дробления посылки. Таким образом, если вероятности скачка фазы опорного на:фяжения одинаковы для обоих полупериодов ФМн сигнала, одинаковы вероятности поражения помехой ц обоих полупериодов этого сигнала, равновероятно появление единиц и нулей в передаваемом , как это имеет место в бинарных систш ах передачи информации, то можно утверждать, что предлагаемое устройство позволяет при рассмотренных выше нарушениях приема ФМн сигналов в два раза повысить достоверность п эинимаемой информации и исключить Негативньй приекч- устранить негативный прием символов щ)и каждой очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале после предыдущего нарушения режиме нормального воспроизведения символов; извлечь дополнительную информацию об изменениях фазы входного ФМн сигнала из самого сигнала, а не из переходных процессов, происходящих в . элементах приемного тракта, как это имег ет место в прототипе. Необходимо отметить, что по сравнению с прототипом, в.предлагаем ом устройстве нет необходимости анализировать перезходные процессы, возникающие при прохождении ФМн сигнала через элементы

71046964 .8

ройстве аопопиитвпьная информация обдифф еицирования его напрамшия во

иаменевиих фазы входного ФМн сигналавремени, что прявоцкт к повышейию

извлекается из самого сигнала путем- помехоустойчивости.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее триггер и последовательно соединенные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый диффериширующнй блок, причем второй вход фазового детектора соединен с входом . мирователя опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй ди} ференцирук ший блок, управляемый однов ратор, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибратора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого дифференцируташего блока и с первыми входами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ и триггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен tg с входом второго дифференцирующего блока, выходы которого подключены ) вторьм входам элементов И«/

ff L

rr, 9

s

4r S ra o

fpvf.2