Устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией Советский патент 1984 года по МПК H04L27/22 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в ко ротковолново, радиорелейной, спутниковой и в других областях радиосвязи, где необходима ттомехозащищенная демодуляция дискретного сообщения, передаваемого методом фазовой манипуляции (®1), Известно устройство приема ФМ сигналов на фоне помех содержащее перемножнтель смеси сигнала и помехи с напряжением когерентного гетеродина, два канала обработки противо фазных сигналов, подключенные к вычитающему блоку, каждый из которых содержит сумматор, пороговый блок, перемножитель, интегратор и решающий блок СП . Однако это устройство не обладает достаточной помехоустойчивостью в условиях воздействия сосредоточенных помех. Наиболее близким к изобретению является устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содер жащее первый , второй и третий перемножители , первый фазовращатель, нелинейный элемент,последовательно соединенные интегратор -и решаювдй блок, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор, выход которого соединен первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель - с первым входом второго перемножителя, а ,первый вход третьего перемно жителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, а также содержащее управляющий элемент, вход и выход которого подключены со ответственно к выходу третьего перемножителя и входу опорного генератора- 21 . Однако это устройство недостаточ но помехоустойчиво в условиях воздей ствия сосредоточенных н флуктуадионных помех в канале связи. Цель изобретения - повьшение поме хоустойчивости в условиях воздействи сосредоточенных и флуктуационных помех, Для достижения указанной цели в устройство демодуляции сигналов с ф зовой манипуляцией, содержащее первый, второй и третий перемножители, первый фазовращатель, нелинейный эле ;мент, последовательно соединенные ин тегратор и решающий блок, выход которого является выходом устройства, также опорный генератор, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемножителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, введены четвертый, пятый и шестой перемножители, первьй и второй узкополосные фильтры, второй фазовращатель, первый и второй вычитающие блоки, фазовый детектор и сумматор, входы которого соединены с в 1ходаю1 четвертого и пятого перемножителей, а выход подключен ко входу второго фазовращателя и к первому входу шестого перемножителя, второй вход которого соединен с выг ходом нелинейного элемента, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков объединены и являются входом устройства, причем выход второго вычитающего блока соединен с первым входом фазового детектора и со вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей, выходы которых через первый и второй узкополосные фильтры соответственно соединены с первыми входами ч.етвертого и пятого перемножителей, втЬрой вход четвертого перемножителя подключен к выходу опорного генератора, второй вход пятого перемножителя подключен к выходу первого фазовращателя, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, а Ьыход Фазового детектора подключен ко входу интегратора. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией содержит первый,второй и третий перемножители 1-3,первый фазовращатель 4, нелинейный элемент 5, последовательно соединенные интегратор 6 и решающий блок 7, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор 8, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом вто- рого перемножителя, а перВЬй вход 31 третьего перемножителя через нели- нейный элемент 5 подключен к выходу интегратора 6., а также содержит четвертый, пятый и шестой перемножители 9-11, первьй и второй узкополосные фильтры 12 и 13, второй фазовращатель 14, первьй и второй вычитаю1ш блоки 15 и 16, фазовый детектор 17 и сумматор 18, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого перемножителей 9-и 10, а выход подкл чен ко входу второго фазовращателя 14 и к первому -входу шестого перемно жителя 11, второй вход которого соед нен с выходом нелинейного элемента 5, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока 15, выход которого подключен к первому входу второгр вычитающего блока Г6, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков 15 и 16 объединены и являютv ся входом устройства, причем выход второго вычитающего блока 16 соединен с первым входом фазового детектора 17 и со вторым входом третьего перемножителя 3, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей I. и 2, выходы которых через первый и второй узкопопосные фильтры 12 и 13 соответственно соединены с первыми входами четвертого и пятого перемножитеней 9 и 10, второй вход четвертого перемножителя 9 подключен к выходу опорного генератора 8, второй вход пятого перемножителя 10 под ключен к выходу первого фазовращателя 4, второй вход фазового детектора 17 соединен с выходом второго фазовращателя 14, а выход фазового детектора 17 подключен ко входу интегратора 6. Устройство работает следующим образом. Предположим, что сосредоточенная помеха отсутствует. На вход устройства поступает замирающий сигнал в аддитивной смеси с белым гауссовым шумом n(t) f X(i)) 8fttcos(0)ot-Cftl+nlt «eUu OSWobTk t inWotUnU), где - дискретньй параметр, характеризующий ФМ сообщение; At - случайная амплитуда полезного сигнала; а) - центральная частота полезного сигнала; , 55 0 tp - случшЧная фаза полезного сигнала; Л,( Atoos ) квадратурные составляющие but - It полезного сигнала. С подачей колебаний Y(t) на вход устройства начинается запитжа узкополосных фильтров 12 и 13, входящих в состав квадратурного фильтра, включающего, кроме этого, перемножители 1, 2, 9, 10, сумматор 18, а также опорный генератор 8 н первый фазовращатель 4 (на 90 ). На опорный вход фазового детектора 17 поступает опорное колебание, деманипулированное с помощью текущей обратной связи с выхода нелинейного эдемента 5. Сигнал в тракте формирования опорного колебания на выходе перемножителя 3 можно записать ((,(,tf7 2t3inUot +th(F,VhW, , . где tK (fк - напряжение на выходе нелинейного элемента 5 с характеристикой гиперболического тангенса; FU - напряжение на выходе интегратора 6, причем при отношении сигнал/шум 2 ;-th (fГ1) -t tliCfnV (t белый шум, не меняющий своих свойств при умножении на +. В дальнейшем для упрощения -выкладок положим tbiF V -нет ошибок снятия манипуляции. Тогда на выходе перемножителей 2 и 1 сиг налы имеют соответственно вид 1l,C05WotQcoS COoi -Д . sin Wgi Q sin Qot - Л 2t Узкополосные фильтры осуществляют оценку крадратурных составляющих Н . выходах имеем д г 1,2, где знак означает оцененное значение соответствующего параметра. С учетом изложенного, сигнал в опорном тракте на выходе сумматора 18.можно записать 5j(uq),tb2X co6Wot4ax5t5 TiWot. Он содержит оцененные значения квадратурных составляющих ..сигнала. которые, в свою очередь, содержат случайно изменяющиеся, но оцененные амплитуды и начальную фазу. Кроме того, сигнал Sjtbfit) приобретает регулярный набег фазы Лф , обусловленный главным образом инерционI , ностью узкополосных фильтров. Этот сигнал через фазовращатель 14 пост пает на опорный вход ФД 17. Фазовращатель 14 предназначен для компенсации регулярного набега фазы Дф, Обозначим сигнал на опорном вх де ФД как & (-t) С учетом оцененных кв щратурных составляющих сигнал на выходе интегратора 6 примет вид I. т J iH24tkoscOot4 7V(t)5,nWo44t j(,t 2t Qtl54 о где и 2y(t) cos ш)о t; (t) t. Правило принятия решения на выхо де решающего блока следующее.: тQ 0. На выходе нелинейного элемента имеется информационная последовательность, которая используется для снятия манипуляции в опорном тракте, а также подается на второй вход перемножителя 11, на первы вход которого подается опорное колебание Зо i-t). На его .выходе получается оценка полезного сигнала 5(tbtbiF V5;(U. Следует пояснить, почему информа ционная последовательность, подавае мая на второй вход дополнительного перемножителя, взята не с выхода решающего блока 7, а с выхода нелинейного элемента. При отношении сиг нал/шум Ь. 2, как было указано, эти последовательности идентичны n форме и было бы безразлично, откуд снимать эту последовательность. Од нако при информационная последовательность на выходе нелинейного элемента 5 более правдоподобна входной сильно зашумпенной информационной последовательности, не жели регенерированная информационная последовательность на выходе решающего блока 7, поскольку регене рация в сильных шумах приводит к зн чительным ошибкам в приеме информации . Полученная оценка полезного сигнала SW подается далее на первый вычитающий блок 15, где она вычитается из входной смеси ({. 06 В случае появления на входе уст роиства сосредоточенной помехи входной сигнал можно записать V(t)-5(t)i5(,tt), де 5„аЬЛ со5(и)1 + су„) 4,,tfv, U3 - амплитуда, фаза и частота помехи. На выходе первого вычитающего блока 15 получим оценку помехи S, Ct )9(ihu6itbnU, где uS(t) S(t) - S(t) - нескомпенсйрованный остаток замирающего полезного сигнала. Чем больше отношение сигнал/шум + + помеха-И. время корреляции t квадратурных составляющих сигнала,тем лучше качество оценивания полезного сигнала 3(-Ь, тем больше оценка сигнала 3(-Ь похожа на ЗШ и тем сакым остаток i-S(-t) . Соответственно, оценка помехи S(-t) более похожа на помеху St(-t) Полученная на выходе вычитающего блока 15 оценка помехи в вычитающем блоке 16 вычитается из приходящей смеси полезного сигнала, помехи и шума. Поэтому на входах ФД 17 и перемножителя 3 присутствует фактически сигнал в смеси с шумом. Таким образом, характерной особенностью полученной оценки сигнапа в форме и) является то, что она содержит оценку фазы ( , сфор мирозанную в том числе и по резуль7 татам анапиза входной смеси на интервале текущей информационной посыл ки, а также оценку информационной последовательности t(p,) , котора, наиболее правдоподобна входной инормационной последовательности как в области больших, так и малых отношений сигнал/щум. Предлагаемое устройство реализует радиоэлектронный метод подавления сосредоточенных помех. Введение новых элементов и связей дает положительный эффекТ} заключающийся в повьщзении помехозащищенности приема сигналов ФМ в каналах связи с переменными параMeTpat-m от сосредоточенных и флуктуационных помех по сравнению с прототипом на 10-15 дБ.

УСТРОЙСТВО ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ С ФАГОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее первый, второй и третий перемножители, первый фазовращатель, нелинейный элемент, последовательно соединенные интегратор и решающий блок, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемножителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных и фпуктуационных помех, введены четвертый, пятый и шестой перемножители, первый и второй узкополосные фильтры. второй фазовращатель, первый и второй вычитающие блоки, фазовый детектор и сумматор, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого перемножителей, а выход подключен к входу второго фазовращателя и к первому входу шестого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков объединены и яиляются входом устройства, причем вы(Л ход второго вычитающего блока соединен с первым входом фазового детектора и с вторым входом третьего перемножителя , выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей, выходы которых через первый и второй узкополосные фильтры соответственно соединены с первыми входами четвертого со ;о и пятого перемножителей, второй Bkop четвертого перемножителя подключен к выходу опорного генератора, второй вход пятого перемножителя подключен к выходу первого фазовращателя, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, а выход фазового детектора подключен к входу интегратора.,