Устройство для демодуляции фазоманипулированных сигналов Советский патент 1985 года по МПК H04L27/233 

11

Изобретение относится к радиосвязи и может найти применение в устройствах для помехоустойчивой демодуляции фазоманипулированных сигналов.

Цель изобретения- повьшениепомехо,устойчивости при одновременном сокращнии временипереходного процесса.

На фиг.1 изображена структурноэлектрическая схема предлагаемого устройстваi на фиг,2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для демодуляции фазоманипулированных сигналов содержит фазовый детектор 1,сумматор 2, фильтр 3 нижних частот, перестраиваемьй генератор 4, дифференцирующий блок 5, первый селектор 6 полярности, второй селектор 7 полярности, первый элемент ИЛИ 8, второй элемент ИЛИ 9, реверсивный счетчик

10,дифроаналоговый преобразователь

11,фильтр 12 верхних частот, первьй 13 и второй 14 пороговые блоки, первый 15 и второй 16 формирователи импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Сущность демодуляции заключается в том, что относительно входного колебания (n(t)-rayM)

S()gi FtZcr(i-t|)()

- - К

)

d-t + t.

применяется такой нелинейный оператор Ц, который формирует аддитивную смеоь информационной функции и функции продуктов переходного процесса, при этом в.спектре выходного напряжения демодулятора кроме информационного спектра будут дополнительные гармонические составляющие, частоты которых с увеличением времени асимптотически стремятся к нулю. Нелинейный оператор L. выбирается таким образом, чтобы спектр вьщеляемого сообщения и спектр асимптотически стремящейся к нулю несущей не совпадали.Наиболее просто такой алгоритм реализуется, если основная часть мощности асимптотическинулевой несущей сосредоточена в спектральных составляющих вблизи нулевой частоты. Оператор L. обеспечивает также высокую помехоустойчивость приема дискретных сообщений.

72

На фиг.2 показан случай приема азоманипулированных сигналов для одулирующей функции типа сглаженного меандра (изображена часть процесса вхождения в синхронизм), а также прохождение аномального перескока входной фазы на 360°, обусовленного действием аддитивных шуов. Сигнал, который обрабатьшается емодулятором, записывается как

5i(t)()t+7;x(t)+4(i).,

где x(t) - модулирующая функция сглаженного меандра; if(t) - флуктуации входной фазы. Коэффициент передачи петли ФАПЧ выбирается так, чтобы полоса ФАЛЧ была меньще нижней частоты спектра модулирующей функции. В этом случае фазовая ошибка за малый промежуток времени (например, на периоде модулирующей функции) определяется в основном фазой входного сигнала (фиг.26). Подобная фазовая ошибка, в которой аддитивно содержится функция переходного процесса системы ФАПЧ,проходит через фазовьй детектор 1, характеристика которого изображёна на фиг.2с. Так как фазовый детектор имеет нелинейную характеристику, выходная его функция существенно отличается от входной, в частности появляются тодки разрыва нервого рода (фиг.2(3). В этих точках с помощью дифференцирующего блока 5 формируются короткие импульсы (аппроксимируемые в виде дельта-функций) обеих полярностей (фиг.2е,к,н). В качестве дифференцирующего блока 5 наиболее удобно применять однозвенную дифференцирующзпо КС-цепь, однако при этом необходимо, чтобы длительность разрьшного участка (фиг.2д) блока значительно меньше лительности основных участков.

Вьшидные импульсы, дифференцирующего блока 5 после селекции по полярности селекторами 6 и 7 полярности поступают на входы (суммирующий и вычитающий) реверсивного счетчика 10,- двоичный вход которого с помощью цифроаналогового преобразователя 11 преобразуется в аналоговую форму (фиг.2ж). Выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 11 после сложения с выходным напряжением фазового детектора 1 в cjTMMaTope 2 после сглаживающего фильтра 3 нижних частот имеет форму (фиг.2), подобную фазовой ошибке, и поступает на вход перестраиваемого .генератора 4 для управления его частотой и фазой. В различных радиотехнических системах передачи информации спектр модулирующей функции ) получающейся из функциональной зависимости сообщения a(t) дпя фазоманипулированных сигналов по алгоритму х (i -IF .(t-t). i-i,-/4 имеет нижнюю частоту, равную нижней частоте спектра сообщения. Производная от этого вьфажения и вляется информационной составляющей начальной частотной расстройки фазоманипулированного сигнала.- Спектр информационной составляющей выходного напряжения сумматора расположен в области частот, превьшающих нижнюю частоту спектра сообщения. Следовательно, при соответствующем выборе полосы удержания и нижней частоты спектра сообщения спектры переходного процесса и инфо мационной составляющей выходного напряжения сумматора практически не пересекаются и поэтому могут быть разделены с помощью линейного фильт ра верхних частот. Отфильтрованная составляющая на выходе фильтра 12 верхних частот показана на фиг.25. При этом демодулятор готов к работе непосредственно после его включения Механизм повышения помехоустойчивости при аномальных перескоках фазы входного сигнала на ЗбО за счет действия аддитивного шума бу- дет следующим. Аномальный перескок фазы (фиг.2г) проходит через фазовый детектор 1 (фиг.2и) и далее преобразуется дифференцирующим блоком 5, селекторами 6 и 7 полярности (фиг.2(с), реверсивным счетчиком 10, цифроаналоговым преобразователем 11 (фиг.2л) и выделяется на выходе сумматора 2 и фильтра 12 верхних частот (фиг.2АО. Это напряжение поступает на вход пороговых блоков 13 , уровни срабатывания которых равны соответственно плюс или минус половине аномального скачка напряжения сумматора 2. Порог выбирается таким,.чтобы пороговый блок реагировал только на аномальные скачки фазы, которые по величине превышают как изменение информационной составляющей фазы, так и нормальные флуктуации. Пороговые блоки 13 и 14 запускают соответствуюгщй формирователь 15 и 16 импульсов, вырабатывающий два коротких импульса, которые поступают на вход реверсивного счетчика to и компенсируют действие аномального перескока фазы.Фильтр 3 нижних частот, который обычно стоит на выходе демодуляторов перед блоками вторичной обработки, сглаживает эти скачки напряжения (фиг.2о).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ ФА.ЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее первый пороговый блок, дифференцирующий блок и реверсивный счетчик, выходы которого подключены .к входам цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу последовательно соединенных сумматора, фильтра нижних частот, перестраиваемого генератора и фазового детектора, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости при одновремен ном сокращении времени переходного процесса, введены первьй формирователь импульсов, первый селектор полярности, последовательно соединенные второй селектор полярности и первый элемент ИЛИ, последовательно соединенные фильтр верхних частот, второй пороговый блок, второй формирователь импульсов и второй элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ выход фазового детектора подключен к второму входу сумматора и к входу дифференцирующего блока, выход i которого подключен к входам первого и второго селекторов полярности, (Л причем выход первого селектора полярности подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход фильтра нижних частот подключен к входу фильтра верхних частот, выход которого через последовательно соединенные первый пороговый блок и 00 4 первый формирователь импульсов подключен к второму входу первого элемента ИЛИ.