Когерентный демодулятор цифровых сигналов Советский патент 1988 года по МПК H04L27/233 

4

со

4

ел

СЬ

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при создании демодуляторов сигналов фазовой телеграфии. Цель изобретения - повышение достоверности. Устр-во содержит фазовые детекторы 1, 12, фильтры нижних частот 2,6, г-р 3 управляемого напряжения, сумматор 4, г-р 5 пилообразного напряжения, фазовращатель 11 на 90°. Б устр-во введены умножители частоты 7, 8, синхронный фильтр 9 и формирователь 10 сигналов управления. При отсутствии сигнала на входе система поиска, состоящая из сумматора 4 и г-ра 5, периодически перестраивает г-р 3 в нужном диапазоне частот, в котором ор идается появление сигнала на входе устр-ва. При появлении сигнала на его входе и после вхождения кольца фазовой АПЧ в синхронизм г-р 5 выключается. Для выделения остатка несущей фазомакипули- рованного информационного сигнала полоса синхронного фильтра 9 выбирается, много меньше скорости передаваемой информации. Разность фаз между остатком несущей на вхо синхронного фильтра 9 и сигналом на его выходе будет равна нулю, т.к. сигналы управления синхронным фильтром когерентны с остатком несущей. 3 ил. (Л

сйиг.1

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при создании демодул {торов сигналов фазовой телеграфии.

Цель изобретения - повьшение достоверности.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного конкретного демодулятора; на фиг„ . 2 - вариант выполнения форгффователя сигналов управленияJ на фиг, 3 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Когерентньш демодулятор цифровых сигналов содержит (фиг. 1) первый фазовый детектор 1, первый фильтр нижних частот 2, генератор 3 управля емого напряжения, сумматор 4, генератор 5 пилообразного напряжения, вто- рой фильтр нижних частот 6, первьй и второй умножители 7 и 8 частоты, синхронный фильтр 9, формирователь 10 сигналов управления, фазовращатель на 90 115 второй фазовый де тектор 12,

Формирователь 10 сигналов управления содержит (фиг, 2) умножитель 13 частоты полосовой фильтр 14, ограничитель 15, регистр сдвига 16 эле- мент ИЛИ-НЕ 17.

Когерентный демодулятор цифровых сигналов работает следующим образом.

На вход формирователя 10 поступает (фиг, 2) сигнал Up(t) с частотой (фиг. За) . На выходе у1 гаожителя 13 частоты формируется сигнал, в спектре которого присутствует спектральная составляющая с частотой m сО которая выделяется полосовым фильтро 14 (фиг о 36). Сигнал Uj поступает в ограничит.ель 15, на выходе которого формируется последовательность видеоимпульсов с уровнем ТТЛ и с частотой повторения госоДфиг. Зв) .

Полученная последовательность видеоимпульсов подается насинхронизирующий вход регистра сдвига 16.

Первые т-1 выходы регистра сдвига 16 соединены с входами элемента ЙЛИ- НЕ 17j выход которого соединен с D- входом регистра сдвига 16, Выходы регистра сдвига 16 являются выходами формирователя 10 (фиг. 3 .е),

Частоты повторения импульсбв сигналов и } . .. э, равны частоте ,10 сигнала V , а длительности импульсов в m раз меньше периода этой частоты

С,

На вход когерентного демодулятора цифровых сигналов (фиг, 1) поступает сигнал с однократной фазовой манипуляцией, с остатком несущей, с индек хСОМ манийуляции ---( ,4,5. . . и длительностью символа Т:

Г Acos(CiJ,,) на t,

Uc(t)(1)

1 ACOS(CL) t) на i.

n

где со - частота несущей ,

А - амплитуда фазоманипулированного сигнала;

1 промежутки времени, в которые приходят соответствующие символы информации. Для определенности примем, что i, 1 Т, где Т - длительность элементарного символа принимаемой информации.

Рассмотрим работу кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) когерентного демодулятор а цифровых сигналов, состоящего из первого умножителя 7 частоты, первого фазового детектора 1: первого фильтра нижних частот 2, сумматора 4, генератора 5, второго умножителя 8 частоты.

Кольцо ФАПЧ представляет собой схему Сифорова, предназначенную для постановления несущей фазоманипули- рованного сигнала по методу Пистолькорса и примененную к сигналу с однократной фазовой манипуляцией с ин

деке ом манипуляции ц;

, -t- ilгде n

5 5

5

0

и

3,4,5,...

При отсутствии сигнала на входе система поиска, состоящая из сумматора 4 и генератора 5 пилообразного напряжения, периодически перестраивает генератор 3 в нужном диапазоне частот, в котором ожидается появление . сигнала на входе когерентного демодулятора цифровых сигналов. При появлении си1гнала на его входе и после вхождения кольца ФАПЧ в синхронизм генератор 5 пилообразного напряжения выключается.

Используя выражение (1), находим сигнал на выходе первого умножителя

7 частоты:

К Acos(nu),,t+ R ) на С. 1

схп

(t)

Кд Acos(nu,i,,t- If )

на I X

или

K,Acosa; t на

N

где К - коэффициент передачи первого умножителя 7 частоты.

Из выражения (2) видно, что на выходе первого фазового детектора 1 отсутствуют информационные составляющие спектра, т.е. при любых скоростях передаваемой информации и любых временах вхождения в связь кольцо ФАПЧ не может выйти из синхронизма.

Частота сигнала на выходе генера- тора 3 равна частоте несущей фазома- нипулированного сигнала на входе предложенного когерентного демодулятора, но разность фаз между ними с одинаковой вероятностью может прини-

мать одно из п значений: О, ,

п

3-211

(п-1)21/

что

й п - - . п ляется принципиальной особенностью метода Пистолькорса, Поэтому, использовать сигнал с выхода генератора 3 в качестве когерентной опоры для выделения информации из фазоманипули- рованного сигнала, нельзя.

Для получения когерентной опоры, синфазной с остатком несущей сигнала с однократной фазовой манипуляцией

и индексом манипуляции

..t-l-(n

3,4,5...), используется синхронный фильтр 9, управлякицие сигналы для которого формируются из выходного сигнала формирователя 10.

Для вьщелення остатка несущей фазоманипулированного информационного сигнала, полоса синхронного фильтра 9 выбирается много меньше скорости передаваемой информации.

Разность фаз мезкду остатком несущей на входе синхронного фильтра 9 и сигналом на его выходе будет равна нулю, так как сигналы управления синхронным фильтром когерентны с остат- ком несущей.

Огибающую сигнал а на выходе синхронного фильтра 9 можно записать:

n(t) КсфАц-созы г,

где Кдф - коэффициент передачи синхронного фильтра 9; АН - амплитуда остатка несущей.

(2)

Сигнал (3) с выхода синхронного фильтра 9 подается в фазовращатель на 90 11, на выходе которого имеем:

е fo

15 20

25

и 8 (t) K 6KcM«cos(t - -j-)(4)

j

где Кф5 - коэффициент передачи фазовращателя на 90° 11,

Сигнал (4) с выхода фазовращателя на 90 11 в качестве когерентной опоры подается на один из входов второго фазового детектора 12, на другой вход которого подается инфор- мационньй фазоманипулированный сигнал (1) .

На выходе второго фазового детектора 12 сигнал в общем виде записывается:

00

ифр 1 ( ftf) +

А f

(----)

/I

II

А„со5(-;,- -. -м

п

на 2 2

(5)

0

или

+

ЧР

Ц A cosCN,., t

(Чг1

U u

+ (JI )

нА cosCn

п - 2. , -2--) на f,

. /о п + 2ч /1 . () на uj

где А - амплитуда N-ой составляющей

спектра-, AJJ - амплитуда псютоянной состав-ляющей спектра.

Второй фильтр ни71сних частот 6 пропускает только постоянную составляющую спектра сигнала (5), поэтому, сигнал на его выходе можно записать:

К,

,(if™) на 11,

(6)

|,|,цч(с)2

фцчАоСОв(1Т|-2) на,

где Кфнч коэффициент передачи (ФНЧ) второго фильтра нижних частот 6,

Сигнал на его выходе, описываемый вьфажением (6), представляет собой продемодулированную информацию сигнала (1).

Формула изобретения

Когерентньй демодулятор цифровых сигналов, содержащий последовательно соединенные первый фазовый детектор,

первый фильтр нижних частот и сумматор, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора пилообразного напряжения и с входом генератора управляемого напряжением, и последовательно соединенные фазовращатель на 90, второй фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, введены синхронный фильтр, дЬа умножителя частоты и формирователь сигналов управления, выходы которого подключены к управляющим вхо-.

дам синхронного фильтра, выход и ин- формационный вход которого соединены соответственно с входом фазовращателя на 90 НС опорным входом второго Фэзовог о детектора, который подключен к входу первого умножителя частоты, выход которого соединен с сигнальным входом первого фазового детектора, к опорному входу которого подключен выход второго умножителя частоты, вход которого соединен с входом формирователя сигналов управления и с выходом генератора управляемого напряжением.

%

h-D

I f v v V/ v/j V/ v/ У

n n nh n n П П n П n n П h П n r