Устройство приема частотно-модулированных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H04B1/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема частотномодулированных (ЧМ) сигналов с эквидистантным частотным разнесением. Известно устройство приема ЧМ-сиг налов с эквидистантным частотным разнесением, содержащее гетеродин, последовательно соединен;ые элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель другой вход которого соединен с выходом гетеродина, второй смеситель, ДРУГОЙ вход которого соединен с входом устройства, и полосовой фильтр t Однако данное устройство обеспечивает относительно низкое отношени сигнал-шум на выходе из-за взаимнЬй корреляции йеремножаемых шумов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство частотномодулированных -сигналов, содержащее синхронный дете тор, выход которого является выходом устройства,, последовательно соединен ные элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом устройства, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, последовательно соединенные гетеродин, выход которого соединен с другим входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90 и второй фазовый детектор, друго вход которого соединен с выходом полосового фильтра С2 1 Однако данное устройство не полностью использует спектр частотномодулированного, в частности частотномодулированного сигнала, возникающего на выходах фазового детектора при обработке сигнала с эквидистантным частотным разнесением. Цель изобретения - снижение величины порога при приеме сигналов с эквидис антным частотным разнесением Поставленная цель достигается тем, что в устройство приема частотномодулированных сигналов, содержащее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого сое(инен с входом устройства, полосовой Лильтр и первый фазовый 662 детектор, последовательно соединенные гетеродин, выход которого соединен с другим входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90 и второй фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом полосового фильтра, введены первый и второй сумматоры, выход каждого из которых соединен с сЬответствующим входом синхронного детектора, между выходом каждого фазового детектора и соответствующим входом первого сумматора включен соответствукмдий гребенчатый фильтр опорного сигнала, а между выходом каждого фазового детектора и соответствующим входом второго сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр информационного сигнала. На чертеже представлена структурная электрическая срсема предлагаемого устройства. Устройство приема частотномодулированных сигналов содержит элемент 1 задержки, второй смеситель 2, первый смеситель , гетеродин 4, полосовой фильтр 5, первый фазовый детектор 6, второй фазовый детектор 7, фазовращатель 8 на 90°, гребенчатые фильтры 9 опорного сигнала, гребенчатые фильтры 10 информационного сигнала, первый сумматор 11, второй сумматор 12 и синхронный детектор 13. Устройство работает следукицим образом. На вход устройства поступает составной сигнал: a((a; ptt-tn cos Sl i -n cosfl tj, Л - амплитуда сигнала; np р - несущая промежуточная np 2F частота; Я - индекс модуляции и верх i J-r sF няя частота сообщения; Z / & - индекс модуляции и частота. коррелирующего тона; t - время. На входе первого смесителя 3 сигнал имеет вид:. . (tVt) 3g(t+C)-m cosSl t , (2) де время задержки. На выходе первого смесителя 3 сигал можно записать в виде: 3 108336 «3(((t|cosu; t ()j.)tf , .оо„рГ.п,со.«, (t.r)-. . (3) Перемножив сигналы (1) и (3), получим выражение сигнала на выходе полосового фильтра 5: «(tl / cos uj t:fсо рr+w irsin / й„т -I 10 .(fl,t.-|-).2.,coeR,. . (.) V где1ид(.31П-|-новый индекс модуля « ,c ЦИИ no полезному сообщению. 5 Для дальнейшего анализа опустим постоянные фазыЫррги fIi.T , наличие которых не носит принципиального , чтобы не бьшо переноса 20 сигнала на опорную частоту, т.е. в спектре сигнала (4) отсутствовала частота F. - Г , на который шумы автокорреляционны, необходимо что.бы индекс модуляции коррелирующего тона на входе был Мт 2,40/2, 2 5,52/2 т2 11,19/2 и так далее ;; с таким расчетом, чтобы на выходе полосового фильтра 5 после удвоения индекса модуляции (формула 4) при- 30 сутствовал сигнал без несущей в спектре. Спектр сигнала в этом случае будет образовываться вследствие перемножения сигналов и шумов из различных участков спектра, соответ- 35 ствующих участкам, занимаемым раз- . личнь1ми парциальными компонентами. Выбор индекса т 2,40/2 не обеспечивает появления достаточного количества весомых парциальных компо- до нентов. При индексе т2 11,79/2 и более неоправданно расширяется полоса пропускания входных каскадов устройства, следовательно, - 2 5,52/2 - самый-оптимальный ин- 45 деке модуляции. Девиация частоты, созданная полезным сообщением, в тропосферных сиетемах связи обычно составляет, 100 кГц на канал, а частота корре- 50 лирующего тона составляет 1 мГц, поэтому задержку следует выбрать 0,5 МКС и индекс модуляции по полезному сообщению получится равным приблизительно 0,3. 55 Сигнал вида (4), учитывая данные индексы модуляции, можно разложить .по функциям Бесселя: .64 it-co fr K)jK) . (( ) Г к( -0.03cos(u)|.4S 4S gjt+0,03 cos(u)f .,,03cosX ),;c.sK Qji-0,oios(;/ 4,|tffl,0i5cos/uj 252 -o Itk 61 ( ptijt big|r S/u)-2Q U-o,oY5cos(LO -22 +S2 V г к (( p-2fl -fig|-t 0,2fcos/ou н-ЗЙ Itt +лп7 v (2со5(,02соз((. Jt-0,OZ cos . x/w-SQ +51 lltO 02c05/Lci -351 Q U + Г к в/ (г к в) 0,4 cos/со +4ЙН+0,04 cos/uJ 1-452 . Jtgjt-0,04cos W Hi -S gjt+0,4cos „/. до ii „ / / ) -0,04 cos(и)-4Я -О. Itf03cos/uj KB Г S )t + 0,03cos uj +552-(-Я,, )t-0,03 . , ... . Cog()t-0,3cos()t-0,03соз/и)р-5Й -vfl.-lt-«-0,03 соэ/и) Н--0|(со5/и.. jt- -OiOlcos х , ) ( -й )ttO,1cos fu),-6O .OIcosfu), о; ч г к; v i 4 fi |i-0,0l cos(u).--65ij -Яд |t+...l, Ко/ (с| -, г, где J. , Э; - функции Бесселя пер J вого рода; , . - . , ФУНКЦИЙ. Сигнал на выходе первого фазового детектора 6 будет иметь вид: q((.(lcos(LO)-0,03rcos(S2 .) (S j - gj-t-O,-ff COS 0,02 « ,(3a t-5lg)t-C05()iJ-«-0,4cuS х 0,03fco5f a,ffljt-cos/5fl -S2Jt -b - к-В VKSIJ ,1 cogfcЯ -.. . (6) На выходе второго детектора 7 сигнал можно записать в следующем виде: a(t)0((t|sin U)i -0,5sin 0, V )(2a + g|t-Sin(,2sin5 0, n ( ftg j-t-sin(4-Sl -flglt -0,3sinfffl,t+o,() -Sin(4SlK-flg)...(71 Формулы (6) и (7) показывают, что на выходах первого и второго фазовых детекторов 6 и 7 присутствуют опорные частоты далее, которые можно выделить фильтрами со сколь угодно узкими полосами в котодае не может попасть шум. Эту роль выполняют гребенчатые фильтры 9. Разнос гребенок по частоте равен , и фильтры вьщеляют сигналы, которые после сложения на пер: вом сумматоре 11 дедут опорный сигнал: c((,3 Sin ,f5cos2a t+0,ksfn 3a t-ЮЛсоэ 4a.,-t-Ю.З 5ih fl,.t-fК + 0,10034 + -.- . (6) . Таким же образом гребенчатые фильтры 10 с шириной гребенок 2F выделяют информационньй сигнал, который на выходе второго сумматора 12 можно за писать в виде: cXg(t)-a,()bcp5( ),(ZS;j -agjt-sin()ti fO,())l .0,(4Sl,)t-sin(,)lJ.. Опорные сигналы наряду с информационными поступают на входы синхронного детектора 13 с попарно пропорциональными амплитудами, что позволяет производить .весовое детектирование, и сигнал на выходе синхронного детектора 13 будет иметь вид: «9(tUK SinS2-t где Кд амплитуда, образованная суммой амплитуд сигналов парциальных компонентов. Таким образом, устройство способно эффективно бороться с селективными зй пираниями составного сигнала, а также производить оптимальное сложение сигналов парциальных компонентов избегая автокорреляции шумов, что позволяет повысить помехоучтойчивость приемника и снижает его пороговый уровень сигнал-шум по сравнению с автокорреляционной схемой в где f д.. - отношение сигнал-шум на входе. Особенно эффективно устройство может работать в тропосферных линиях связи с составным сигналом, которьй может быть сформирован путем дополнительной модуляции коррелирующим сиг налом любой формы. Для этого требуется лишь выбор оптимального индекса модуляции и перестройка гребенчатых фильтров, рассчитанных на спектральную структуру составного сигнала.

УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные элемент задер ки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом устройства, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, последовательно соединенные гетеродин, выход которого соединен с входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90 и второй фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом полосового фильтра, отличающееся тем, что, с целью снижения величины порога при приеме сигналов с эквидистантным частотным разнесением, в него введены первый и второй сумматоры, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом синхронного детектора, между выходом каждого.фазового детектора и соответствующим входом первого сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр опор- § ного сигнала, а между выходом каждого фазового детектора и соответствукщим входом второго сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр информационного сигнала.