Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов Советский патент 1988 года по МПК H04L27/14 H04L27/32 

00 h

4

Изобретение относится к радиосвязи и обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет обеспечения приема сигналов с частотно-фазовой манипуляцией. Устройство содержит смесители частот 1-5, эталонный г-р б, фильтры нижних частот 7-9, фазовращатель 10, управляемый г-р 11, полосовые фильтры 12 и 13, удвоитель частоты 14, демодулятор 15, блоки 16 и 17 фазовой АПЧ, делители 18 и 19 частоты. Вновь введены блок 20 фазовой АПЧ, делитель 21 частоты, фазовые детекторы 22, 23 и 25, сумматор 24. Устройство обеспечивает прием сигналов с частотной манипуляцией и также с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией. 2 ил.

N)

1 1374442

Изобретение относится к радиосвязи и может найти применение в устройствах для приема дискретной информации, передаваемой сигналами с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией, и является усовершенст вованием изобретения по авт.св. № 1061285.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения приема сигналов с частотно-фазовой манипуляцией.

На фиг.1 изображена структурно- электрическая схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство содержит смесители частот 1-5, эталонный генератор 6, фильтры нижних частот 7 - 9, фазовращатель 10, управляемый генератор 11, первый полосовой фильтр 12, второй полосовой фильтр 13, удвоитель частоты 14, демодулятор 15, первый блок фазовой автоподстройки частоты 16, второй блок фазовой автоподстройки частоты 17, первый делитель частоты 18, второй делитель частоты 19, третий блок фазовой автоподстройки частоты 20, третий делитель частоты 21, первый фазовый детектор 22, второй фазовый детектор 23, сумматор 24 JH третий фазовый детектор 25.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый радиосигнал с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией аналитически описывается выражением (фиг.2в)

. со8(21Г, t-fcp,), cos(2 uf.,t-Kfj), cos(2 fj t+Cfj), . cos(2 irf, t+4,).

M,(t)

1

-1 -1

1

M,(t)

1,

индексы 1 и

cp 7.T

I 4T

2 частот и фаз соответствуют символам, передаваемым в частотном и фазовом подканалах;

-амплитуда: сигнала;

-частота, соответствующая символу 41,

0

5

0

5

0

5

0

5

1

4Т

ср

f,-Hf;

-частота, соответствующая символу

1

т длительность элементарных посылок (символьных интервалов) ,

-средняя частота сигнала;

Ср (,2) - манипулируемая

составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем const при (К+1)Т и может изменяться скачком при t КТ, т.е. на границах между элементарными посылками (,2,..., N-1);

Т, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительное- тью Т (Т N Т);

M,(t ) ,-l - последовательность информационных символов (модулирующий код), в со- ответствии с которыми манипулируется частота сигнаипа (фиг.2а);

Мj(t) ,-1 - последовательность информационных символов (модулирующий код), в соответствии с которы- ми манипулируется фаза сигнала (фиг.26). Указанный сигнал поступает на входы смесителей частот 1 и 3, С по- мощью смесителя 1 частот, эталонного генератора 6 и первого полосового 0 фильтра 12 осуществляется перенос спектра радиосигнала на среднюю частоту:

.р

- f

эт

где f.

- частота сигнала эталонного

генератора 6.

Смесители частот 2, 4 и 5, фильтры нижних частот 7-9, управляемый

313

генератор 11 и фазовращатель 10, осуществляющий сдвиг по фазе на 90° образующий кольцо Костаса, предназначенное для слежения за подавленной несущей. В спектре частотно-фазо-ма- нипулированного сигнала с индексом манипуляции D (,). Т 0,5 символьные частоты отсутствуют. Поэтому кольцо Костаса следит за мнимой

средней частотой f „, , учитывая нестабильность частоты входного сигнала. Если абсолютная нестабильность принимаемого сигнала + 8 больше разноса между символьными частотами (,), то полосы пропускания фильтров нижних частот 7-9 должны быть равны

П iS

fa -f, 2

Таким образом, управляемый генератор 11, заключенный в кольцо Костаса, является гетеродином с частотой

.ср

fop-эт

С помощью смесителя частоты 3 и второго полосового фильтра 13 осуществляется перенос спектра принимаемого радиосигнала на среднюю частоту

CJ,

- f f fcp f

эг

с помощью гетеродинирования и указанного свойства петли Костаса стабильность символьных частот существенно улучшается и определяется стабильностью частоты f, эталонного генератора 6. Поэтому полосы захвата блоков фазовой автоподстройки частоты 16, 17 и 20 могут быть выбраны достаточно узкими для устранения возможности ложных захватов и перезахватов за одну из дискретных составляющих.

Если стабильность частоты f

эталонного генератора 6 высокая, то на выходе второго полосового фильтра 13 образуется высокостабильный час- тотно-фазо-манипулированный радиосигнал

U,(t) У„,. COS (2irf t-KfJ,

где начальную фазу сигнала можно полагать равной нулю, так как она не

оказывает влияния на результат демодуляции. Указанный сигнал одновременно поступает на входы удвоителя частоты 14, демодулятора 15, фазовых детекторов 22 и 23. Удвоитель частоты 14, блоки фазовой автоподстройки частоты 16, 17, 20 и делители частоты 18, 19 и 21 образуют систему символьной синхронизации, необходимую для когерентной демодуляции, которая осуществляется в демодуляторе 15 и в третьем фазовом детекторе 25.

Символьная синхронизация основана на том, что в энергетическом спектре частотно-фазо-манипулированного сигнала с индексом манипуляции присутствуют дискретные составляющие на символьных частотах f

(

3

где

3

9Т

f,+

2

fi

Сигнал с индексом манипуляции D 1 формируется из принимаемого частотно-фазо-манипулированного сигнала ,(t) с помощью удвоителя частоты 14(t)Vnv,cos(4 h-f,t + 2cf)

и

30

пч

cos 4 irf 5 t.

Так как ,1Г, то в полученном гармоническом напряжении фазовая и частотная манипуляции отсутствуют. При умножении частоты на два сплошной спектр частотно-фазо-манипули- рованнопо сигнала трансформируется в три дискретные составляющие 2 f,, 2 fj и 2 fj. С помощью блоков фазовой автоподстройки частоты 16, 17 и 20 осуществляется фильтрация дискретных составляющих, а делители частоты 18, 19 и 20 предназначены для приведения в соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала U(t). На выходах делителей частоты 18, 19 и 20 образуются следующие гармонические колебания (фиг.2 г, Д, е):

U,(t)

cos 2irf, t

U,(t) V, cos 21

f,t

55

из(О v,

COS 2 n f,t

Гармонические колебания ) и U (t ) с выходов делителей частоты 18 и 19 совместно с сигналом Uni.(t) с

выхода второго полосового фильтра 13 поступают в демодулятор 15, с выхода которого двоичная последовательность (фиг.2ж), переданная с помощью частотной манипуляции, поступает к получателю информации.

Сигнал Urn,(t) с выхода второго полосового фильтра 13 поступает на информационные входы фазовых детекторов 22 и 23, на опорные входы которых подаются соответственно гармонические колебания U ,(t) (фиг.2г) и выхода делителей Причем частоты f, симметрично отноUj(t) (фиг.2д) с частоты 18 и 19. f.

и

. располагаются сительно частоты

f,T

3

т.е.

т

- f

Фазовый детектор представляет собой последовательно соединенные . перемножитель и фильтр нижних частот Поэтому после перемножения и фильтрации разностных частот на выходе фазовых детекторов 22 и 23 образуются соответственно следующие напряжения

u(t)v, (f,-f, )t+ef;), Ug(t)v, (f -f3)t-q,,

где V, -1- K,V,, V,;

K,- коэффициент; передачи фазовых

детекторЪв.

Напряжения U(t) и (t) суммируются в сумматоре 24

и 5 t 4 °sl2 irf t - mf-Jl t .Cf,.cos 2l(f-fl).

и поступают на информационный вход третьего фазового детектора 25, на опорный вход которого подается гармо- 45 ническое колебание UsCt) с выхода делителя частоты 21 (фиг.2е).

В результате когерентного детектирования на выходе третьего фазового детектора 25 образуется низкочастот- 50 ное напряжение (фиг.2з)

U,.(t)V.,C08|

VHCOstf,,

2;(

t +

0

5

0

5

0

5

0

5

0

где

1

VH -2K,V,VO;

-r Of так как частоты

f и f j симметричны относительно

Низкочастотное напряжение L H(t) (фиг.2з) является аналогом модулирующего кода Mj(t) (фиг.26), в соответствии с которым изменяется фазаср принимаемого сигнала l(t). С выхода третьего фазового детектора 25 двоичная последовательность (фиг.2з), переданная с помощью фазовой манипуляции, поступает к получателю информации.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает прием сигналов не только с частотной Манипуляцией, но и с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией.

Формула изобретения

Устройство для приема частотно- манипулированных сигналов по авт.св. № 1061285,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения приема сигналов с частотно- фазовой манипуляцией, введены первый фа-зовый детектор, последовательно соединенные второй фазовый детектор и сумматор, последовательно соединенные третий блок фазовой автоподстройки, третий делитель частоты и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, выход удвоителя частоты подключен к входам блоков фазовой автоподстройки, выход второго полосового фильтра подключен к входам первого и второго фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго делителей частоты.