Приемник сигналов с угловой модуляцией Советский патент 1989 года по МПК H04B1/06 

Изобретение относится к технике сигналов с угловой модуляцией на тропосферных линиях связи.

Целью твляется уменьшение иска- жений сигнала.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема приемника сигналов с угловой модуляцией, на фиг. 2 - структурная электрическая схема автокорреляционного преобра- . зователя (АКП) приемншса сигналов с угхювой модуляцией.

Приемник сигналов с угловой модуляцией содержит линейные высокочас- тотные тракты 1-4 АКП 5-8, опорный генератор 9, сумматор 10, первый полосовой 1 , первый и второ однополосные смесители 2 и 13, перестраиваемый генератор 14, третий однополосный смесителтэ 15, широкополосный усилитель 16, четвертый однополосный смеситепъ 17, резонансный усилитель 18 фазовый детектор 19, второй полосовой фильтр 20 и фильтр 21 нижних частот. Выходом является выход второго полосового фильтра 20, который может быть подключен к внешнему частотному дискриминатору, а АКП содержит основной и дополнительный однополосные смесители, линию задержки и управляемый фазовращатель.

Устройство работает следующим образом.

На вход приемн иха поступают при счетверенном приеме частотно- и

пространственно-разнесенные составные сигналы с двойной частотной модуляцией

и np(t)

()cosC(co + ko Jt+

.V9ЛР

Ч-и ,

(1)

амплитуда k-й компоненты

сигнала,

- корреляторный сигнал.

20

m

кер

t Кор индекс модуляции и девиа

511 ция. частоты корреляторным сигналомi

(rr,Kop) коэффициенты разложения . , в ряд по функциям Бесселя.

После усиления в линейных высокочастотных трактах 1-4 составной сигнал в каждом из 4 каналов поступает на первые входы АКП 5-6, на вторые входы которьпс подается колебание от. .опорного генератора 9

UoT(t) Uorcos( + if,). (2) С выходов АКП выходные сигналы

Изобретение относится к технике приема сигналов с угловой модуляцией на тропосферных линиях связи. Цель изобретения - уменьшение искажений сигналд. Приемник содержит линейные ВЧ-тракты 1,2,3 и 4, автокорреляционные преобразователи (АКП) 5, 6, 7 и 8, опорный и перестраиваемый г-ры 9 и 14, сумматор 10, полосовые фильтры 11 и 20, однополосные смесители 12, 13, 15 и 17, широкополос- ный и резонансный усилители 16 и 18, фазовый детектор (ФД) 19 и фильтр 21 нижних частот. В стационарном режиме на выходе ФД 19, а значит и на выходе приемника, напряжение равно нулю. В динамическом режиме при наличии на входе приемника частотно- модулированного колебания происходит изменение вносимого фазового сдвига. В процессе работы приемника частота автоколебания в кольцевом соединении, образованном смесителями 15 и 17 и усилителями 16 и 18, остается неизменной и равной частоте настройки усилителя 18. Стабильность вьиужденньпс колебаний в автоколебательной системе будет определяться в основном стабильностью частоты колебаний г-ра 9, а стабильность, частоты выходных колебаний фильтра 20 существенно зависит от стабильности частоты г-ра 14. 1 ил. (Л 4 О5 ю 4 СО сл

АКП ( .h-t

..,

|- уЬишкор eos(a;,,t - k Л,„р V %Р

ч

il Z:Hf Lj.(ifl )J.(m ).cos t(u,,,-(j-i)«,

,j : ll-l -

l-li О -лn-(

.) -(i-i) Я,ор r fi

поступает на сумматор 10, суммируют- с и через первый полосовой фильтр

И с

полосой пропускания П

0,1

д поступают на первый вход первого однополосного.смесителя 12. С учетом того, что И I/F jp ,сигнал на выходе первого полосового фильтра 11 имеет вид

и

Сдл, Бх

rj-1 г

I - kи

J v t,p)soc(uj,.r

(3)

+ 10 )

т ft г

(4)

Если на входы приемника подать сигнал, модулированный -по частоте синусоидальным током

U(t) Ucos(we + m sinRt), (5)

то на первом входе первого однополосного смесителя 12 будет сигнал

cм, 6

и см, со s Wort + 2msim

Из (6) видно, что на выходе каждого АКП индекс модуляции

т 2т.sin ,

(7)

а так как частота корреляторного сигнала значительно превышает верхнюю- частоту спектра сообщения, т.е.

Лцор

.р

,

то (7;можно упростить и записать

т 2: и ш с , ,

(8)

где лш - девиация сигнала на выходе

приемника;

время запаздьюания в линии задержки 24 АКП, Из (8) видно, что индекс модуляции сигнала на выходе АКП не зависит от частоты модулирзтощего сигнала, и следовательно, частотно-модулирован- ньй сигнал преобразовался в сигнал с фазовой модуляцией.

При модуляции сигнала по частоте многоканальным сообщением выражение

Л

и,

слл , ВЫ

, и,,. COS (w,r + Jnr)t - 2 msin - cosil(t - WoV + - Г г+ см 3

. - начальная фаза колебаний „ перестраиваемого генератора 1 4 {

Cfj,- фазовый сдвиг колебаний в цепях фильтрации первого однополосного смесителя 1 2.

Слл ч

Uc« COS (

ы

or

tM фазовый сдвиг колебаний в цепях фильтрации второго однополосного смесите ля 13.

Колебания с выходов, первого и второго однополосного смесителей поступают на входы третьего и четвертого однополосных смесителей соответственно. Включенные в кольцевое соединение блоки: четвертый смеситель 17, широкополосный усилитель 16, третий смеситель 15 и резонансный усилитель 18, образуют автоколебательную систе

cos(t .

2

w.

+ /огЗ

(6)

для мгновенной фазы колебания на выходе которого АКП

Ф(t) u,,-t - (t)-s()J.

, (9)

Очевидно, что s(t)-s(t-fj) iv(t)dt;

t-ri

Это выражение можно приближенно записать s(t)-s(t Tj) -Cj . v(t), тогда (9) примет вид

Ф(t) u,-t -Cj (t ) (10)

Из (10) следует, что на выходе АКП действует сигнал, модулированный по фазе многоканальным сообщением.

Итак, на первый вход первого однополосного смесителя 12 подается сигнал (6), а на второй вход этого смесителя поступает колебание час- тоты перестра.иваемого генератора 14. На выходе первого однополосного смесителя 12 выделяется колебание суммарной частоты ( ШОР пг)

Л

msin - cosil(t - - 2

(11)

I

35 На выходы второго однополосного смесителя 13 поступают колебания с выхода опорного генератора 9 и с перестраиваемого генератора 14, на выходе этого смесителя вьделяется ко 0 лебание суммарной частоты (cJor )

+W,)t -I- ,, +

nr + c«,. ( 2)

I

му, в которой при выполнении условий

баланса фаз и амплитуд в стационарном состоянии существуют устойчивые колебания с частотой, равной частоте стабилизировайного опорного генератора U) ру

в стационарном режиме при отсут- 55 ствии модулирующего сигнала на входы фазового детектора 19 с выходов резонансного усилителя 18 и опорного генератора 9 поступают колебания одинаковой частоты Wj, поэтому управляющее напряжение на выходе этого фазового детектора равно нулю, и частота перестраиваемого генератора 14 равна номинальному (нача.льному) значению Lunrtfi. На выходе третьего одноUCM UCM

COS

С(2ш,г+Ч,го) + or + Р + 1 / (13)

где фазовый набег колебаний С выхода третьего однополосного в резонансном усилителе смесителя 16 колебания поступают на вход широкополосного усилителя 16 с

М смъ фазовый сдвиг колебаний в коэффициентом усиления К , с выхо- цепях фипьтрации третьего 15 да которого - на второй вход четвер- однополосного смесителя. того однополосного смесителя 17:

I U(t) .щ,, cos C2oj(,r+Wnre t -() +

+ Ц„,- (, ч- cfp + cмз

где й - время запаздьшания колебания в широкополосном усилителе .

На выходе четвертого однополосного смесителя 17 выделяется колебаи

СМ4 Ue cosCwor t + -(2

; + Upv,+ CM1+ G-v.i+ c, + . Условие баланса фаз для автоколебательной системы, образованной блоками 17, 16, 15, 18 можно представить в внце

35

u)(2 w,

+ а)„,,) Сш, 4- tj/p

tire.

Rl

(16)

где К 0,1,2,.

СМ ,t Мсм /

+ +

фазовый сдвиг колебаний в цепях фильтрации однополосных смесителей 12, 13, 15, 17.

Из уравнения (16) находим выраже- |ние для частоты колебаний кольцевого генератора, образованного блоками 117, 16, 15 и 18

Wp«, Wor

к |Г- и) и)

9 О

Шу

Если же Ыру ujy, то либо выбором частоты Wnro либо дополнительньм фазовращателем (устройством переполосного смесителя 16 вьщеляется колебание с частотой (ы-г + (jj......) +

+0)

or

2Wor -f

u

ПГС равной сумме частот колебаний, поступающих на его

входы

(14)

ние с частотой (2шсг+Чго) (ог ,+ ) равной разности час- 25 тот колебаний, поступающих на его

входьь

tOn + ,

,) V,,

nro i-u/v

см 4.

(15)

менной временной задержки) в широкополосном усилителе при начальной настройке добиваются выполнения условия WOPТаким образом, в стационарном режиме на выходе фазового детектора 19, а значит, и на выходе автокорреляционного, приема напряжение равно

нулю . :

в динамическом режиме при наличии на входе автокорреляционного приемника частотно-модулированного колебания происходит изменение вносимого фазового сдвига на величину

XI

йц uu)-2ycosSl(t - 2 ) (18)

и частота колебаний в автоколебательной системе, образованной включенным в кольцевое соединение блоками 17, 16, 15, 18, отклоняется относительно номинального значения по закону изменения модулирующего сигнала, так как условия баланса фаз выполняются на других частотах. На выходе фазового детектора появляется управляющее напряжение в виде колебаний частоты биений, равной (пропорциональной) девиации частоты ЧМ колебания в каждый момент времени. Это нап-- пряжение через второй полосовой фильтр 20 с полосой пропускания, равной девиации частоты входного ЧМ сигнала ( Р,„ , а f ,,кс моделирующего сигнала, где fи

ср-г нижняя и верхняя частоты среза полосового фильтра, а Р„„„ и маис - минимальная и максимальная частоты модулирующего сигнала соотМ см Ч Г r + ЛЫпг )

10

ц

PV

К

При этом, велриина фазовых сдвигов

, Wo (2сОд + a;nrc) остается практически неизменной. Из выражения (16) и (19) следует, что изменение частоты перестраиваемого генератора 14 вследствие воздействия на вход приемника ЧМ сигнала равно

dWnr(t)

йи)

--)

(20)

При выборе (20) перепишем

(t) Aa)cosfl(t - у-)- (21)

Это значит, что изменение частоты перестраиваемого генератора происходит по закону изменения девиации частоты во времени входного ЧМ сигнала . Подавая колебания с выхода второго полосового фильтра 20 на час- тотный детектор можно вь(делить полезную информацию. Из-за нестабильности средней частоты ЧМ сигнала нестабильности частоты опорного генератора 9, а также вследствие медленных изменений фазового сдвига за счет тропосферных явлений при распространении возможны дополнительные изменения частоты выходных колебаний с выхода фазового детектора 19. Для уменьшения этих нежелательных изменеНИИ частоты выходных колебаний приемника предусмотрена автоподстройка опорного генератора 9 напряжением, снятым с выхода фазового детектора 19 через фильтр нижних частот 21 с. частотой среза вьпие частоты нежелательных колебаний на выходе фазового детектора 19, вызванных неста

0

ветственно), поступает на вход управления перестраиваемого генератора 14, в результате частота генерируемых колебаний этого генератора изменяется на величину ЛШпг так, что условие баланса фаз р автоколе- |бательной системе, образованной блоками 17, 16, 15, 18 ,выполняется на той же частоте Ыр,, Условие баланса фаз в этом случае принимает вид:

ш

/Ч

- ЛшТ. cosfl(t1) +

оf

0

5

0

5

с Q

0

5

(19)

бильностью и медленными изменениями средней частоты ЧМ сигнала. F(-p ФНЧ должна быть ниже F моделирующего сигнала. С фильтра нижних частот 21 управляющий сигнал поступает на вход управления частотой опорного генератора 9 и подстраивает его до выполнения условия.

Таким образом, частота автоколебаний в кольцевом соединении, образованном блоками 17, 16, 15, 18 в процессе работы устройства остается неизменной и равной частоте настройки резонансного усилителя 18. Следовательно, стабильность вынужденных автоколебаний в рассматриваемой автоколебательной системе будет определяться в основном стабильностью частоты колебаний опорного генератора 9, который может быть выполнен как управляемый кварцевьй генератор, перестраиваемый сигналом, снимаемым с выхода фазового детектора 19 через фильтр нижних частот 21.

Стабильность частоты выходных колебаний, снимаемых с выхода второго полосового фильтра 20, существенно зависит от стабильности частоты перестраиваемого генератора 14, который может быть выполнен как управляемый кварцевый генератор. 1

Формула изобретения

Приемник сигналов с угловой модуляцией, содержащий п каналов (п 2, 3,...,) каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных линейного высокочастотного тракта и автокорреляционного преобразовате- ля(АКП), последовательно соединенные сумматор, входы которого соедийены с выходами автокорреляционных преобразователей всех каналов, первый полосовой фильтр и первый однополосный .смеситель , а также второй однополосный смеситель и опорный генератор, выходы которого соединены с, вторыми входами автокорреляци онных преобразователей всех каналов и с первым входом второго однополое- :ногр смесителя, каждый АКП выполнен I в виде основного однополосного сме- сителя, последовательно соединенных линии задержки и дополнительного ;однополосного смесителя, включенных I между первым и вторым входами основ- ;ного однополосного смесителя, а так- |же управляемого фазовращателя, вы- I ход которого подключен к второму входу дополнительного однополое- |ного смесителя, причем ггервый вход и выход основного однополосногр ;смесителя являются первым входом |и вьпсодом АКП, а вход управляемого ;фазовращателя - его вторым входом,

отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений сигна- |Ла, к выходу второго однополосного смесителя подключены последовательно соединенные третий однополосный смеситель, широкополосный усилитель, четвертый однополосный смеситель, другой вход которого соединен с выходом первого однополосного смесителя, резонансный усилитель, подключенный выходом к второму входу третьего однополосного смесителя, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, и второй полосовой фильтр, выход которого является выходом устройства, к вторым входам первого и второго однополосных смесителей, подключен перестраиваемый генератор, опорный генератор выполнен перестраиваемым, по частоте, а между выходом фазового детектора и входом управления частотой опорного генератора включен фильтр нижних частот.