Квазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов Советский патент 1989 года по МПК H04L27/233 

4

;о

00

Ы

ГС

4

31499

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для демодуляции двоичных фазоманипулиро- ваиных сигналов.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного демодулятора; на фиг. 2 - дискрими- национная характеристика системы автоподстройки частоты гетеродина; на фиг. 3 и 4 - временная диаграмма работы демодулятора.

Квазикогерентный демодулятор фазо- манипулированных сигналов содержит первьй 1 и второй 2 смесители, пер- ,вый 3, второй 4 и третий 5 перемножители, первьй 6, второй 7 и третий 8 фильтры нижних частот, первый 9 и второй 10 сумматоры, первый 11, второй 12 и.третий 13 полосовые фильтры первый 14 и второй 15 и третий 16 компараторы, первый 17 и второй 18 , делители частоты, гетеродин 19, фазо :вращатель 20 на 90°, первый 21 и второй 22 квадраторы, D-триггер 23, частотный детектор 24, ключ 25 и интегратор 26.

Демодулятор работает следующим об разом.

При точной настройке гетеродина 19 (статический режим) его частота f находится в спектре сигнала выше несущей частоты сигнала f. (фиг, 2а) напряжение на управляющем входе гетеродина 19 равно нулю (фиг. 26) и демодулятор работает в соответствии с временными диаграммами (фиг. За-л) При поступлении на вход демодулятора ДВОИЧНОГО сигнала (фиг. За) сигналы :на выходах фильтров 6 и 7 (нижних частот (ФНЧ) имеют вид, представленный на фиг. 3 б,в соответственно. Поскольку разностная частота f, меньше ширины спектра сигнала, то период фазовой манипуляции (смены полярностей) этих сигналов меньше периода разностной частоты. В перемножителе 5 производится перемножение сигналов (фиг. 3 б,в), при этом на его выходе образуется колебание удвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг, 3 г). На выходах компаратора 14 формируются противофазные последовательности прямоугольных импульсов (фиг, 3 д, е), подаваемые на делители 17 и 18 час-- тоты, выходные сигналы которых

0

g о 5

0

5

(фиг, 3 ж, з) имеют фазовый сдвиг 90, Выделенные полосовыми фильтрами 12 и 13 первые гармоники этих сигналов (пунктирные линии на фиг,3 ж, з) синхронны и синфазны сигналам разностной частоты (фиг. 3 б,в) и при их взаимном перемножении на выходах перемножителей 4 и 3 образуются квадратурные видеосигналы (фиг.З и, к), образующие после сложения в сумматоре 9 выходной видеосигнал (фиг. 3л). Поскольку в делителях 17 и 18 частоты возможны независимые скачки, фазы на 180 , нормальная работа демодулятора может быть нарушена, так как опорньй сигнал (фиг. 3 ж) может либо отставать по фазе на 90° от сигнала (фиг, 3 з), либо опережать его. Это явление устраняется наличием связи между выходом делителя 18 ;. и управляющим вторым входом делителя 17, При этом делитель 17 при пос туплении импульса с выхода компаратора 14 устанавливается в то состояние, в котором в данный момент времени находится делитель 18. Этим обеспечивается постоянное опережение сигнала (фиг, 3 з) на 90 по отношению, к сигналу (фиг. 3 ж). Известное для систем связи с двоичными ФМС явление обратной работы устраняется, как обычно, введением относительного кода в передаваемый сигнал. Таким образом, рассматриваемый демодулятор работает по принципу фазофильтрового преобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступени преобразователя (перемножители 3 и 4) используются когерентные опорные колебания, вьделенные из принимаемого сигнала. Благодаря отличию частот, сигнала и гетеродина 19, превьш1а- ющему стабильность частоты, вьделе- ние опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми, указанными средствами.

Поскольку демодулятор работает при малой расстройке частот сигнала и гетеродина 19, при высокой нестабильности (динамический режим) частота гетеродина 19 может находиться как вьш1е, так и ниже частоты сигнала. Известные устройства автоподстройки частоты при этом использовать нельзя, так Kaft они чувствительны лишь к абсолютному значению расстройки /fr fc/и дискриминационная характеристи5149

ка в рассматриваемом случае имеет вид ломаной линии аЬс (фиг. 2 б). При этом участок ag характеристики является неустойчивым: если частота гетеродина 19 f вследствие расстройки находится левее точки g, то управляющее напряжение уменьшает частоту гетеродина 19, увеличивая тем самым расстройку, что приводит к нару- шению работы демодулятора. Для устранения этого явления необходим анализ знака расстройки частоты гетеродина 19 относительно несущей частоты сигнала с целью исключения участка аЬ характеристики. Эта задача решается с помощью квадраторов 21 и 22, D-триггера 23, ключа 25 и сумматора 10. Сигналы на выходах ФНЧ 6 и 7. соответственно для нижней и верхней расстроек гетеродина 19 имеют вид

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Демодулятор содержит смесители 1 и 2, перемножители 3, 4 и 5, фильтры 6, 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10, полосовые фильтры 11, 12 и 13, компараторы 14, 15 и 16, делители 17 и 18 частоты, гетеродин 19, фазовращатель 20 на 90°, квадраторы 21 и 22, D - триггер 23, частотный детектор 24, ключ 25 и интегратор 26. Данный демодулятор работает по принципу фазофильтрового преобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступени преобразования (перемножители 3 и 4) используются когерентные опорные колебания, выделенные из принимаемого сигнала. За счет отличия частот сигнала и гетеродина 19, превышающего нестабильность частоты, выделение опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми средствами. При этом результирующая дискриминационная х-ка демодулятора имеет вид ломаной линии с одной точкой устойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу демодулятора при больших значениях нестабильности частоты сигнала. 4 ил.

(c)+q

cos cOjt+ ti(t) + qr.

sinCcOjt- uCOt)

cos(COj,t-&cOt) sin(a)ft + iG3 t)

cos(cO|.t+iiCOt)

где Cp - начальная фаза; V(t) 0;

IT - информационный параметр сигнала.

Как видим, в случае нижней расстройки выходной сигнал ФНЧ 6 опережает сигнал ФНЧ 7 на 90° (-sin х

f -

cos()) , а в случае верхней

о расстройки, наоборот, отстает на 90

/

от сигнала ФНЧ 7 ((x- -2-)).

I Эти фазовые соотношения анализируются D-триггером 23 для вьделеиия информации о знаке расстройки (фиг. 4 а-г). Выходные сигналы ФНЧ 6 и 7 (фиг. 4 а и б, сплошные линии) после возведения в квадрат для снятия манипуляции (f(t) (фиг. 4 а, б, штриховые линии) подаются на компаратор 15,ч формирующий положительный уровень напряжения (фиг. 4 г) при превышении сигналом (фиг. 4а) сигнала (фиг, 4б), который подается на D-вход триггера 23. С выхода перемножителя 5 колебание удвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг. 4 в, сплош- най линия) поступает на компаратор 16, преобразующий это колебание в последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 4 в, штриховая линия) на С-входе D-триггера 23. Если расстройка гетеродина 19 нижняя, то во время действия переднего фронта импульса (фиг. 4 в) на D-входе тригге0,5

0,5

-sin ucot+ ((t) + qi COS uQt+ (t)+C(i

(o t- ((t)-qr

cos io c- V(t)-t|

ра 23 будет единичный уровень и триггер 23 все время находится в единичном состоянии. Положительное напряжение с его выхода закрывает ключ 25, отключая выход частотного детек30 тора 24 (ЧД), и одновременно через сумматор 10 подается на ФНЧ 8 и далее на управляющий вход гетеродина 19, увеличивая его частоту. Как только частота гетеродина 19 превысит

35 частоту сигнала, фазовые соотношения на входах D-триггера 23 изменятся. В моменты действия передних фронтов импульсной последовательности (фиг. 4в последовательность (фиг. 4 г) имеет

40 нулевой уровень. При этом выходное напряжение триггера 23 становится равным нулю, открывая ключ 25 и подключая выход ЧД 24 на управляющий .вход гетеродина 19, Частота гетеро45 дина 19 возрастает, пока управляющее напряжение с выхода ЧД 24 не станет равным нулю. Таким образом, результирующая дискриминационная характеристика имеет вид ломаной линии аЬс с

50 одной точкой устойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19, Это обеспечивает работу модулятора при больших значениях нестабильности частоты сигна-

55 ла.

Формула изобретения

Квазикогерентный демодулятор фазо- манипулированных сигналов, содержащий гетеродин, выход которого через

фазовращатель на 90 соединен с первым входом первого смесителя, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу третьего перемножите / и к первому входу первого перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого подключен к второму входу третьего перемножи- теля и к выходу второго фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом второго см ёсителя, первый вход которого подключен к выходу гетеродина, выход третьего перемножителя соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого соединен с входом первого компаратора, единичньй выход которого соединен с первым входом первого делителя частоты, выход которого через второй полосовой фильтр подключен к второму входу первого перемножителя, инверсный выход первого компаратора соединен с входом второго делителя частоты, выход которого подключен к второму входу первого делителя частоты и входу третьего полосового фильтра выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход первого сумматора соединен с входом

интегратора, выход которого является выходом демодулятора, входом которого являются вторые объединенные

ВХОДЫ первого и второго смесителей, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения помехозащищенности, введены два квадратора, второй и третий компараторы, частотный детектор,

D-триггер, второй сумматор, третий фильтр нижних частот и ключ, вькод которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к единичному выходу

D-триггера и к первому входу ключа, второй вход которого подключен к выходу частотного детектора, вход которого соединен с С-входом D-триггера и с вьрсодом третьего компаратора,

вход которого подключен к выходу третьего перемножителя, первый вход которого соединен с первым и вторым входами второго квадратора, выход которого соединен с инверсным входом второго компаратора, единичный вход которого подключен к выходу первого квадратора, первый и второй входы которого подключены к второму входу третьего перемножителя, причем

выход второго компаратора соеди-нен с D-входом D-триггера, а выход второго сумматора через третий фильтр нижних частот подключен к входу гетеродина.