Демодулятор частотно-манипулированных сигналов Советский патент 1985 года по МПК H03K9/06 

Изобретение относится к и тульсно технике и может быть использовано при конструировании измерительной аппаратуры и в системах связи. Известен частотньш демодулятор, содержащий усилитель-ограничитель, два элемента совпадения и триггер, к выходу которого подключен блок фазовой автоподстройки частоты l.Недостаток этого демодулятора низкая помехоустойчивость. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входной шиной устройства, два элемента совпадения, соединенные последовательно триггер и блок фазо вой автоподстройки частоты, выход которого соединен с выходной шиной и инвертор ЕЗ . . Данньй демодулятор характеризует ся низкой помехоустойчивостью, так как в устройстве выделяются пересеч ния сигналом нулевого уровня, котор при значительных шумах имеют частые ложные пересечения. Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости демодулятора. Для достижения поставленной цели в демодулятор частотно-манипулированных сигналов, содержащий усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входной шиной устройства два элемента совпадения и соединенные последовательно триггер и блок фазовой автоподстройкй частоты, выход которого соединен с выходной шиной, дополнительно введены соедин ные последовательно ключ и регистр сдвига, первый и второй перемножители, перрьй, второй счетчики и эле мент сравнения, причем выход усилителя-ограничителя соединен с входом ключа, первьй управляющий вход которого соединен с первой шиной такт вых импульсов, а второй управляющий вход - с первым выходом регистра сдв га и первыми входами первого и второго перемножителей, вторые входы к торых соединены соответственно с вторым и третьим выходами регистра сдвига, а выходы - с первыми входами первого и второго элементов совп дения соответственно, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и вто рого счетчиков,информационные выхС)ды которых соединены с первыми и вторыми входами элемента сравнения, выход которого соединен с первьм входом триггера, второй вход которого соединен с синхровходами первого и второго счетчиков и первой шиной тактовых импульсов, синхровход регистра сдвига и второй вход второго элемента совпадения соединены с второй щиной тактовых импульсов, а второй вход первого элемента совпадения соединен с третьей шиной тактовых импульсов. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого демодулятора частотно-манипулированных сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Демодулятор содержит усилительограничитель 1, ключ 2, регистр 3 сдвига, перемножители 4 и 5, элементы 6 и 7 совпадения, счетчик 8, элемент. 9 сравнения, счетчик (О,.триггер 11, блок 12 фазовой автоподстройки частоты. Временные диаграммы работы устройства слдержат: а - нулевая посылка, содержащаяся в демодулируемом сигнале; 5 - модулированный входной сигнал, соотвётстйующий нулевой посылке информацииJ Ь - сжатьм во времени сигнал ,на первог выходерегистра 3 сдвига;- 2 - сжатый во времени сигнал на втором выходе регистра 3 сдвига; q - сжатый во времени сигнал на третьем выходе регистра 3 сдвига; е - сигнал на выходе перемножителя 4 - - сигнал на выходе перемножителя 5; - сигнал на втором входе элемента 6 совпадения; U - сигнал на втором входе элемента 7 совпадения, - результат счета счетчиков;8 и 10 в конце каждого временного интервала /,„ , где if - тактовая частота передаваемой информации, П - постоянное число. Демодулятор частотно-манипулированных сигналов содержит усилительограничитель 1 , вход которого соединен с входной шиной устройства, два элемента 6 и 7 совпадения, соединенные последовательно триггер 11 и блок 12 фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с выходной шиной, соединенные последовательно ключ 2 и регистр 3 сдвига, перемножители 4 и 5, Счетчики 8 и 10,и элемент 9 сравнения, причем выход усилителя-ограничителя 1 соединен с вхо3дом ключа 2, первый управляющий вхо которого соединен с первой шиной тактовых импульсов, а второй управляющий вход - с первым выходом регистра 3 сдвига и первыми входами п множителей 4 и 5, вторые входы кото рых соединены соответственно с вторыми и третьим выходами регистра 3 сдвига, а выходы - с первыми входами элементов 6 и 7 совпадения, выхо ды которых соединены соответс,тзенно информационными йходами счетчиков 8 и 10, информационные выходы котор соединены с первыми и вторыми входа элемента 9 сравнения, выход которог соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с син хровходамисчетчиков 8 и 10 и первой шиной тактовых импульсов, синхр вход регистра 3 сдвига и второй вхо элемента 7 совпадения соединен с второй шиной тактовых импульсов, а 9торой вход элемента 6 совпадения соединен с третьей шиной тактовых импульсов. Усилитель-ограничитель 1 может быть вьшолнен в виде триггера Шмитт с нулевым гистерезисом, преобразующим синусоидальньй входной сигнал в прямоугольные импульсы. Перемножители 4 и 5 могут быть выполнены из соединенных последовательно сумматора по (одулю два и инвертора. Элемент 9 сравнения осу ществляет функцию сравнения двух цифровых сигналов и может быть выполнен, например, на микросхеме . 134 СП1. Триггер 11 может быть типовым D -триггером. Блок 12 фазовой а:втоподстройки частоты может быть вьтолнен, например по авт. св. № 555553, кл. Н 04 L 27/14. Демодулятор частотно-манипулированных сигналов работает следукшщм образом. Входной частотно-манип.улированньй сигнал с помощью усилителя-ограничителя 1 преобразуется в прямоугольные импульсы..Выборки полученной последовательности с частотой п через ключ 2 записываются в первый разряд регистра 3 сдвига i где производится их рециркуляция со cкopocт,ьюi. п . Во время рециркуляции ключ 2 пропускает выходной сигнал регистра 3 сдвига на его вход. К моменту записи последующей выборки входной последовательности состояние ре 77 гистра 3 сдвига соответствует состоянию, с которого началась предыдущая рециркуляция. Поэтому при поступлении последующего продвигающего импульса на вход регистра 3 сдвига , предыдущая выборка запишется во второй разряд регистра 3 сдвига, а настоящая - в первый и т.д. Таким образом, входной сигнал компрессируется (сжимается) в ц раз. С помощью двух коррелятЬров, образованных соединенными последовательно Соответственно перемножителями 4,5Jэлементами 6,7 совпадения и счетчиками 8,10 производится вычисление корреляционных функций компрессированных сигналов, которые сравниваются по величине в элементе 9 сравнения. Дпя согласования по частотам заполнения единичной и нулевой посьшок входного.сигнала входы перемножите- . лей4 и 5 подключены к разрядам регистра 3 .сдвига таким образом, чтобы обеспечивались задержки медцу опорным компрессированным сигналом, сни- , маемым с выхода регистра 3 сдвига и сигналами с выходов предшес- вующих ( . ( разрядов на величины (где i,- - частота заполнения единичной посылки; ij - частота заполнения нулевой посыпки), что соответствует задержкам каждой компрессированной посыпки на 1 „ 2 2 где tif - период частоты i, ; Jig период частоты ij, . В качестве опорных последовательностей используется тот же входной сигнал в компрессированном виде с соответствукшщх выходов регистра 3 сдвига, са9инутый ,относительно себя Il li для автокорреляторов единичный и нулевой посылок соответственно. В этом с.лучае ньщеление посылок производится путем сравнения автокорреляционных функций. При поступлении на вход устройства одной из посылок, коррелятор, настроенный на эту посьтку, вычисляет автокорреляционный интеграл, а второй - шумовую составляющую. Сравнение результатов интегрирования и каждый дискрет времени для компрессированных сигналов позволяет определить значение принимаемой посылки. Для правильного восстановления посыпок при выбранном сдвиге между входным и опорным сигналами необходимо обеспечить нормирование одно автокорреляционной функции относительно другой. Это связано с тем, что при поступлении входного сигнал меньшей частоты на автокорреляторе этого сигнала обеспечивается фазоВЫЙ сдвиг II. тогда как на другом I 2 ; корреляторе, настроенном н другую частоту, фазовый сдвиг поступающего сигнала будет в раз мень ij I ше. Пр поступлении сигнала большей Частоты на автокорреляторе, этого сиг нала сдвиг также равен г., а на - 2 , корреляторе другой частоты фазовьи сдвиг будет в k раз больше. Следовательно, при вьделении сигналов меньшей и :больтей частот шумовые составляющие будут различны и будут отличаться друг от друга в k раз. Кроме того, для устранения краевых искажений при восстановленной огибающей необходимо ввести поправку в формировании корреляционных фунюций компрессированных посьток, учитывающую различную несогласованность по частоте заполнения противо ложных посылок для каждого коррелятора ( 8 фиг.2), С этой целью выс кочастотное заполнение на вход счет чика 8 необходимо подавать с.весом. определяемым отношением К -(для г случая i, , i2 ), т.е. с частотой в К раз большей, чем на вход счетчика 10. Так, например, для случая передачи информации частотами 1300 и 2100 Гц на вход счетчика 8 необходимо подавать частоту заполнения i, а на вход счетчика 10 - 1,6 i . В блоке 12 фазовой автоподстройки частоты осуществляется выделение полутактовой составляющей информацион ного сигнала, совпадающей с максимумом корреляции посыпок входного сигнала. С помощью полутактовых импульсов обеспе ивается регенерация принимаемой информации методом стробирования восстановленного сигнала во временном положении, соответствующем максимальной корреляции, принимаемой посьшки. I Таким образом, введение в предла-гаемьй демодулятор новых блоков и связей позволяет исключить пороговую обработку входного сигнала, заменив ее временным сжатием входного сигнала в кольцевом регистре сдвига, вычислением корреляционных функций единичной и нулевой посылок с помощью перемножителей, счетчиков и элементов совпа-дения и сравнение корреляционных функ-i ций сигнала с корреляционными функциями шумовых составляющих и за счет этого повысить многократно помехоустойчивость устройства.

1/2.1