Квазикогерентный демодулятор сигналов манипуляции с минимальным сдвигом Советский патент 1990 года по МПК H04L27/14 

75

(Л С

J-H

S

СП

2

IS9

Јь

Изобретение относится к технике с|вязи и может использоваться при построении помехоустойчивых приемников сигналов частотной манипуляции С минимальным сдвигом.

Целью изобретения является расширение диапазона перестройки несущих частот за счет использования разомкнутого опорного тракта.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема демодулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы, Поясняющие его работу.

Демодулятор содержит первый 1, йторой 2, третий 3, четвертый 4, пя- Тый 5, шестой 6, седьмой 7 и восьмой 8 перемножители, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15 и вомьсой 16 сумматоры, первый 17, второй 18 и третий 19 фазовращатели на 90е, йервое 20 и второе 21 дифференцирую- устройства, первый 22 и второй квадраторы, первый 24 и второй 25 полосовые фильтры, первый 26 и пторой 27 делители частоты, первый 48 и второй 29 интеграторы, первый )0 и второй 31 компараторы, первый 32 и второй 33 блоки задержки, пер- ый 34 и второй 35 ключи, генератор $6 тактовых импульсов и гетеродин 37.

Квазикогерентный демодулятор сигналов манипуляции с минимальным Сдвигом (ММС) работает следующим образом.

Сигнал ММС на входе демодулятора имеет вид: S(t) Acos{w, t + 5:, + 2pQ.{t - (i - 1)Tj + y(t)}

(1)

де А - амплитуда сигнала;

Ы, - меньшая из угловых частот сигнала (частота отжа- тия) , 2 Ш.+2 /3 - большая частота (частота

нажатия);

$j 0,1 - случайный информационный параметр; - начальная фаза сигнала на i-м тактовом интервале, равная фазовому набегу на предыдущих интервалах;/ 1Г/2Т;

Т - длительность информационных сигналов; Ц)((:) - случайная фаза сигнала.

Ј.

Если полную фазу несущей частоты сигнала ММС (t) (u, + ь± )t/2 принять равной нулю, то фазовая траектория манипулированного сигнала изобразится ломаной линией (фиг. 2). Ее особенностью является то, что на границах тактовых интервалов она принимает значения, кратные 1Г/2.

Алгоритм квазикогерентной демодуляции сигнала (1) имеет вид при четном i

т sign J V(t) t + 4(t)Jsinp«

(l-l)T ()T

tdt sign J (t) + 4(t)i (

coS/3 tdtj ; 0

(2a)

при нечетном i

;т sign { (tOcosCu t + 4(t) cospx

(f+ijT xtdt)|signl J (t)sin(cu0t + /4t)

CMV 1 xsinptdt Ъ Q± о

(26)

0

5

0

5

где (t) S(t)+n(t) - смесь полезного сигнала и шума на входе демодулятора;

ui(t) - оценка случайной фазы сигнала.

Преобразуя тригонометрические функции суммы двух аргументов ()Л + + 4(t)(2a) и (26) запишем в виде: для четных i

П sign J (t)sincJ, tcos tf(t)sin t +

(f-Цт

+ y(t)cos otsin (t)sin p (HJT

sign f (t)coso)0 tcosif(t)cos/3 t (i- lT

i

- (t)sin u)0 tsin (t)cospt dt

j, 81 1 «0

0T Ov

(За)

для нечетных i

iT sign J(t)cosu 0tcos q(t)cos/j t 1 (I-I|T - (t)sinou tsinifs(t)coH(j t dtjx

()r

XsignfJJ C(t) tcoscf)t(t)sin p) t +

X5-OT + (t)cos w0tsin Lf(t)sin/j t dtj .

l& e

0

(36)

Как видно из (2а) и (26), здесь функция переноса сигнала ШС на видечастоту и функция оценки величин tf (t), Bt разделены. Гетеродин 37 не связан цепью ФАПЧ с элементами демодулятора и его частота может отличаться от несущей частоты сигнала сов на величину ды. В этом случае фазовый набег между этими частотами будет составлять величину cp(t) du)t (штриховая линия на фиг. 2а) . Видеочастотные сигналы на выходах перемножителей 3 и 6 имеют вид фиг, 2 б, в соответственно. Согласно (2а) и (26) для модуляции ММС сигнала необходимы опорные сигналы cos(t) sinBt, sinif(t)cosBt, sЈn4(t)sinBt и cossf(t)cosBt, подаваемые на вторые входы перемножителей 4, 5, 7, 8. Эти сигналы формируются разомкнутым опорным трактом, выходами которого являются выходы сумматоров 11-14.

Рассмотрим работу опорного тракта. Исходными процессами для выделения случайной фазы lf(t) и частоты девиации ft сигнала ММС являются его видеочастотные квадратурные составляющие на выходах перемножителей 3 и 6 (фиг. 26, в):

as(t) -sinCrf. p t +5.+ 4(t); ac(t) cos Ц 5.+ Ч (t),

(4

где для сокращения записи сЈ5 20; Ct - (i - 1 ± 1. Мгновенная частота этих процессов в зависимости от информационного параметра оЛ принимает значения

+

- sr )

/3+ ДЫ /1 - du)

ИЛИ

Для получения непрерывных оценок ,этих частот необходимо их разделение на два канала. Поскольку частота ге+

.

о

10

15

20

25

30

35

40

)

45

50

55

теродина 37 находится между частотами нажатия и отжатия ММС сигнала, то при передаче информационной единицы (c/j 1) сигналы (2а) и (26) имеют вид соответственно -sin( pt + + Јj + (/(t)) и cos (Bt + +2,- + 44t), т.е. выходной сигнал перемножителя 3 опережает на 90° по фазе сигнал перемножителя 6. Наоборот, при передаче НУЛЯ ( 9; 0, о(; -1) ЭТИ

сигналы имеют вид -sin (-Bt + Z + + 4(t)) -sin(Bt - Z; (f(O) и cos(-Bt +Z; + q(t)) cos(Bt - - cf(t)), т.е. первый сигнал отстает от второго на 90°. Таким образом, разделение частот CJ0 + леи и

W0 - Jo; возможно фазовым методом, что реализуется сумматорами 9 и 10 и дифференцирующими устройствами 20 и 21. Известно, что операция диффе- ргнцирования обеспечивает фазовый сдвиг гармонического сигнала на +90°. Использование же в этих целях обычных фазовращателей привело бы к недопустимой межсимвольной интерференции из-за возникающей в них временной задержки, так как сигналы ММС имеют низкий индекс модуляции (т 0,5)- и требуемая задержка равна длительности Т информационного символа. На выходе сумматора 9 появляются отрезки сигнала в моменты передачи информационной единицы (фиг. 2г), так как при этом сигналы на его входах син фазны. В моменты передачи нуля выходной сигнал равен нулю, так как дополнительный фазовый сдвиг на 90° в дифференцирующем устройстве обеспечивает противофазность входных сигналов. Аналогичным образом на выходе сумматора 10 имеются отрезки сигнала з моменты передачи нуля (фиг.2д). Как видно из (2а, б), разделяемые сигналы имеют также фазовую манипуляцию . 0; Г, Она устраняется возведением сигналов в квадрат (квадраторы 22 и 23) с последующим выделением их первых гармоник (полосовые фильтры 24 и 25) и делением частоты на два (делители частоты 26 и 27). Сигналы после возведения в квадрат и фильтрации показаны на фиг. 2е, ж соответственно. Опорные сигналы не требуют раздельной оценки величин S и (t), так как получаются путем линейного комбинирования выходных сигналов делителей частоты:

cosc/ sin/jt 0,5sin( p t + t/(t)) +

+ 0,5sin( pt + Ц(О); sin«f cosflt 0,5sin(Bt + + tf(t)) - - 0,5sin(flt - if(t));

, sinif sinBt 0,5cos(Bt --tf(t)) - 4 0,5 cos(Bt + t/(t)); ,

cosq cosBt 0,5cos(fit --lf(t)) + 0,5 cos(Bt + tf(t .

Эти сигналы формируются набором фазовращателей 18 и 19, сумматоров 11-14 и подаются на вторые входы перемножителей 4, 5, 7, 8. На выходах Сумматоров 15 и 16 при этом образуются видеочастотные квадратурные сигналы (фиг. 2з, и), в которых учтена фазовая ошибка автономного гетеродина

}J7 . If (t) UU)t .

| /Йа выходах интеграторов 28 и 29 р четные и нечетные моменты времени Производится снятие отсчетов, пода- {ваемых на компараторы 30 и 31. Задерж Ьой четных отсчетов и их перемножением с нечетными формируются четные элементы принятого сигнала (фиг. 2к, л, м). На фиг. 2н, о продублированы отсчеты фиг. 2к., л. С их помощью показано, как задержкой нечетных отсчетов и их перемножением с четными формируются нечетные элементы приня- того сигнала. Генератор 36 тактовых импульсов управляет работой выходных ключей 34 и 35 путем подачи на них соответствующих (четной и нечетной) тактовых последовательностей.

Формула изобретения

Квазикогерентный демодулятор сигналов манипуляции с минимальным сдви гом, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, первый компаратор, первый блок задержки, первый перемножитель и первый ключ, выход которого является первым выхо-- дом демодулятора, последовательно соединенные второй интегратор, второ компаратор, второй блок задержки, второй перемножитель и второй ключ, выход которого является вторым вы- ходом демодулятора, последовательно соединенные гетеродин и первый фазовращатель на 90°, третий - восьмой

5

10

25- 35

40

45

50 55

перемножители, второй фазовращатель на 90°, первый - шестой сумматоры и генератор тактовых импульсов, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго ключей, первые входы третьего и шестого перемножителей являются входом демодулятора, выход первого фазовращателя на 90° соединен с вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого перемножителей, выход гетеродина соединен с вторым входом шестого перемножителя, выход которого подключен к первым входам седьмого и восьмого перемножителей, а выходы первого и второго компараторов соеди- ,нены с вторыми входами соответственно второго и первого перемножителей, отличающий с я тем, что,

с целью расширения диапазона перестройки несущих частот за счет использования разомкнутого опорного тракта, введены первое и второе дифференцирующие устройства, седьмой и восьмой сумматоры, третий фазовращатель на 90°, последовательно соединенные первый квадратор,, первый полосовой фильтр и первый делитель частоты и последовательно соединенные второй квадратор, второй полосовой фильтр и второй делитель частоты, выход которого подключен к входу третьего фазовращателя на 90° и к первым входам пятого и шестого сумматоров, выход третьего фазовращателя на 90° соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выход первого делителя частоты подключен к входу второго фазовращателя на 90° и вторым входам третьего и четвертого сумматоров, выход второго фазовращателя на 90° соединен с вторыми входами пятого и шестого сумматоров, выход третьего перемножителя подключен к первому входу первого сумматора и входу второго дифференцирующего устройства, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход шестого перемножителя подключен к второму входу второго сумматора и входу первого дифференцирующего устройствЭз выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам соответственно первого и второго

91561214Ю

квадраторов, выходы пятого и седь- но с первым и вторым входами восьмого перемножителей соединены соответственно с первым и вторым входами седьмого сумматора, выход которого подключен к входу первого интегратора, выходы четвертого и восьмого перемножителей соединены соответственного сумматора, выход которого подключен к входу второго интегратора а выходы третьего - шестого суммато ров соединены вторыми входами соответственно четвертого,пятого, восьмого и седьмого перемнояятелей.

ного сумматора, выход которого подключен к входу второго интегратора, а выходы третьего - шестого сумматоров соединены вторыми входами соответственно четвертого,пятого, восьмого и седьмого перемнояятелей.

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - расширение диапазона перестройки несущих частот. Демодулятор содержит перемножители 1÷8, сумматоры 9÷16, фазовращатели 17÷19 на 90°, дифференцирующие устройства 20 и 21, квадраторы 22 и 23, полосовые фильтры 24 и 25, делители 26 и 27 частоты, интеграторы 28 и 29, компараторы 30 и 31, блоки задержки 32 и 33, ключи 34 и 35, генератор 36 тактовых импульсов и гетеродин 37. Цель достигается за счет использования разомкнутого опорного тракта. 2 ил.