Цифровой демодулятор частотно-модулированных сигналов в шуме Советский патент 1985 года по МПК H04L27/14 

Изобретение относится, к технике связи и может быть использовано для демодулирования частотно-модулированных сигналов.

Целью изобрете|1ия является расширение частотного диапазона демодулируемых сигналов.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема цифрового демодулятора частотно-модулированных сигна лов в шуме; на фиг. 2 - диаграмма работы предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 принятия решения, элемент И 3,счетчик4,блок. 5 установки шумового порога, вычитатель 6 кодов, блок 7 памяти.

Генератор тактовых импульсов содежит генератор 8 опорной частоты, первый и второй делители 9 и 10 частоты коммутатор 11, фазовый детектор 12.

Блок принятия решений содержит ключи 13, основные инверторы 14, схему И 15, дополнительный инвертор 16, первый и второй триггеры 17 и 18.

Влок установки шумового порога содержит первый и второй пороговые узлы 19 и 20.

Первы1 пороговый узел содержит первый и второй элементы ИЛИ 21 и 22 первый и второй инверторы 23 и 24, первый и второй счетчики 25 и 26 единиц.

Второй пороговый узел содержит первый и второй элементы ШШ 27 и 28, первый и второй инверторы 29 и 30, первый и второй счетчики 31 и 32 кулей.

Устройство работает следующим образом.

На вход генератора тактовых импульсов 1, являющегося кольцом цифровой фазовой автоподстройки частоты поступает первый импульс частоты f (фиг. 2а). Фазовый детектор 12 формирует электрический сигнал, соответствукщий положительному уровню его релейной характеристики, и пропукает через коммутатор 11 на второй делитель частоты 10 частоту f, генера тора опорной частоты 8 при условии t, fJ/Ng fj, где Ng, - коэффициент деления первого делителя частоты 9. Второй делитель 10 частоты отсчитывает Ng импульсов (Ng - его коэффициент деления) и вьщает выходной импульс, который является первым импульсом частоты сравнения ff кольца

цифровой фазовой автоподстройки частоты, т.е. первым импульсом тактовой частоты генератора тактовых импульсов 1 (фиг. 26). Этот импульс поступает на первый вход фазового детектора 12, который формирует электрический сигнал, соответствующий нулевому уровню, и разрешает коммутатору 11 пропустить на делитель частоты 10 частоту fj, f /Ng,. Делитель частоты 10 отсчитывает N импульсов частоты f , после чего на первый вход фазового детектора 12 поступает второй импульс частоты f .J. Фазовый детектор 12 формирует положительный уровень, и через коммутатор 11 делителя 10 частоты

поступают импульсы частоты f . Делитель частоты 10 отсчитывает еще N импульсов частоты до тех пор, пока не выполняется условие N-+-N Ng . После этого с выхода делителя частоты

10 второй импульс частоты с-равнёния (тактовой частоты) поступает на первый вход фазового детектора 12 и по/

следний формирует нулевой уровень и т.д. Положительный уровень с выхода фазового детектора 12 открывает элемент И 3 и пропускает N, fn-ll импульсов (п-порядковый номер тактовой частоты, ,2,,,,) на счетчик 4. После.этого уровено с первого выхода фазового детектора 12 разрешает переписать число N импульсов в блок памяти 7, счетчик 4 обнуляется, после чего положительным уровнем с выхода фазового детектора 12 элемент И 3 пропускает N j Гп импульсов на счетчик 4, и вычитатель кодов 6 вычитает от числа импульсов N, n-l блока памяти 7 число импульсов N, счетчика 4 (фиг. 2i). В переходном режиме кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты число импульсов iN,,, с выходов вычитателя кодов 6 uN и хотя бы на один из входов блока принятия решения 2 поступает единица. В установившемся режиме кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты л N, 0. Признак лМ,„ и i О и iN, О является достаточным для определения начала и окончания переходного процесса при изменении частоты входного сигнала без шума При наличии шума момент окончания переходного процесса изменяется, т.е. появляются ложные пачки импульcoB4N,y 0. Аналогично в режиме переходного процесса будут моменты пропадания сигнала а , Поэтому для контроля начала и окончания переходного процесса в шуме необходим блок установки шумовогд порога 5. Работа блока установки шумового порога 5 совместно с блоком принятия решения 2 осуществляется следующим образом. При наличии переходного процесса в кольце цифровой фазовой автоподстройки частоты пороговый узел 19 определяет момент начала переходного процесса по определенному количеству пачек импульсов на его входе N. 0 При этом счетчик единиц 25 сбрасывается в ноль от.каждого нулевого импульса (uN,0), т.е. считает число нулей в смежные моменты тактовой частоты. При заполнении до максимально . возможного своего состояния К( (на фиг. 2Х К,2) на элемент ИЛИ 22 поступает единица и через инвертор 24 опрокидывается триггер 17 в положительное состояние. Счетчик единиц 26 считает общее количество единиц, -его коэффициент деления К в общем случае не равен коэф фициенту деления К счетчика единиц 25 (на фиг. 2 ж,з, К, 2). По за полнению счетчика единиц 26 триппер 17 также опрокидывается в положитель ное состояние. Окончание переходного процесса фиксирует пороговый узел 20, все про цедуры в котором производятся по аналогии с пороговым узлом 19 с той лишь разницей, что счетчики нулей 31 и 32 фиксируют не наличие пачек импульсов л О, а наличие нулей л N, О (фиг. 2,е, К,2 2). Триггер 18 опрокидьгоается по переднему фронту положительного перепада триггера 17, поэтому фиксирует начало переходного процесса, т.е. является выходом устройства (фиг. 2к) . Параметры устройства определ ются в оснрвном параметрами кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, а именно максимальная скорость В, изменения частоты fy на входе сиетемы при чистом сигнале равна mai: тпахУ где п - количество периодов переходного процесса eni,/lj . где 4i - динамическая ошибка кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, определяемая из расчета f Fu /Ng , FU - полоса удержания кольца цифровой фазовой автопод-. стройки частоты, являющейся одновременно полосой изменения входной частоты f, F fLlk «За При увеличении уровня шумов число дополнительных нулей с положительной производной изменения частоты увеличивается на К; k, 1-где р - отношение сигнал шум по мощности, F - шумовая полоса кольца цифровой фазов)й автоподстройки частоты. В данном случае F -|я. m 4 Следовательно, счетчики единиц 25 и 26 и счетчики нулей 31 и 32 должны иметь коэффициенты деления, близкие к К. Следствием увеличения уровня шумов является либо уменьшение скорости изменения частоты В на входе демодулятора до величины. где n вычисляется из формулы ix И ( дисперсия шумовой ошибки по частоте) , либо увеличение дисперсии шумовой ошибки при определении момента начала переходного процесса, что приводит к значительной флуктуации фронта демодулированных импульсов. Дисперсия шумовой ошибки может быть уменьшена с помощью размыкания ключей 13 младших разрядов вычитателя кодов 6, при этом число периодов переходного процесса п уменьшается. Однако это ведет к увеличению динамической ошибки кольца цифровой фазовой автоподстройки, частоты, т.е. к уменьшению разрешающей способности устройства по частоте.

1. ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ B.myiffi, содержащий генератор тактовых импульсов, блок принятия решения, элемент И, выход которого подключен к первому входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона демодулируемых сигналов, введены блок установки шумового порога, вычитатель кодо.в и блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом вычитателя кодов, второй вход которого подключен к первому выходу счетчика, второй вход которого соединен с вторьм выходом блока памяти, первый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход котри рого подключен к .третьему выходу генератора тактовьк импульсов, четвертый выход которого соединен с первым входом блока установки шумового порога и с третьим входом вычитатеяя кодов, выходы которого соединены с кодовыми входами блока принятия решения, первый, второй, третий и четвертьм выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока установки шумового порога, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и втерому пороговым вхо-, дам блока принятия решения, при этом второй выход счетчика подключён к второму входу блока памяти, вход генератора тактовых импульсов является входом демодулятора, выходом которого является информационный выход блока принятия решения. 2..Демодулятор по п. 1, отличающийся тем, что, генератор , тактовых импульсов содержит генератор опорной частоты, первый и второй делители частоты, коьмутатор и фазовый детектор, единичньш и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты и к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с.четвертым входом коммута« торе, выход которого через второй де литель частоты соединен с первым О входом фазового детектора, второй &0 вход которого через второй делитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого является входом генератора тактовых импульсов, первым, вторым, третьим и четвертым выходам - которого являются соответственноинверсные выходы фазового детектора, выход комьсутатора и выход второго делителя частоты.