Устройство демодуляции фазоманипулированных сигналов Советский патент 1991 года по МПК H04L27/22 

Г

ZЈT

IT

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для приема, демодуляции и пеленгации сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и является усовершенствованием изобе- ретения по авторскому свидетельст

3

с

2 ft) UH,(t)

O5

ю

05

ву N 1494243. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности демодуляции при малых фазовых сдвигах. Для достижения указанной цели в устройство введены коррелятор 27, пороговый блок 28, дополнительный фазовращатель 29, первый квадратор 30, масштабирующий перемножитель 31, второй квадратор 32, ключ 33, третий и четвертый квадраторы 34 и 35, вычи татель 36 и сумматор 37.При макси

Изобретение относится к радиосвязи, может использоваться для приема, демодуляции и пеленгации сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Ь 1494243

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности демодуляции при малых фазовых сдвигах.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства демодуляции фазоманипулированных сигналов.

Устройство демодуляции фазоманипу лярованных сигналов содержит смеси- теть 1, управляемый генератор 2, уси литель 3 промежуточной частоты, амп- амплитудный ограничитель 4, первый удвоитель 5 частоты, узкополосный фильтр 6, генератор 7 опорного напряжения, второй удвоитель 8 частоты, первый фазовый детектор 9, фильтр 10 нижних частот, фазовращатель 11, второй фазовый детектор 12, перемножитель 13, полосовой фильтр 14, синхронный детектор 15, первую 16 и вто рую 17 антенны, первый дополнитель- ньй смеситель 18, первый дополнительный усилитель 19 промежуточной частоты, дополнительный амплитудный ограничитель 20, второй дополнительный смеситель 21, делитель 22 частоты на два, второй дополнительный усилитель 23 промежуточной частоты, дополнительный перемножитель 24, дополнительный узкополосный фильтр 25 и дополнительный фазовьй детектор 26 а также содержит коррелятор 27, пороговый блок 28, дополнительный фа- чонрлщлтпь 29, первый квадратор 30,

мяльном напряжении на выходе коррелятора 27 выходной сигнал порогового блока 28 открывает ключ 33. При этом фазовый сдвиг в сигнале с выхода дополнительного фазового детектора 26 увеличивается в 4 раза за счет блоков 29-32 и 34-37, что равносильно такому же увеличению разноса антенн 16 и 17 или повышению чувствительности и точности демодуляции. 1 ил.

масштабирующий перемножитель 31, вторые квадратор 32, ключ 33, третий квадратор 34, четвертый квадратор 35, вычитатель 36 и сумматор 37

Устройство работает следующим образом.

На первую 16 и вторую 17 антенны поступают сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМН)

U(t) + m(t). + + (t) ),

U2(t) + m(t). + (О ьу ,

0«Ј r ЈT,

где Ve, Qc,

-c

ra(t) амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигналов;

модулирующая функция амплитудной модуляции; C)K(t)0,n - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой .манипуляции в соответствии с модулирующей функцией, причем 1рк(О const при kt t(k+1)CH , и может изменяться скачком при t kЈH, т.е. на границах между элементарными посылками (k 1,2..,N-1);

л ы

С.ц f N

- длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью TC(TC N.Cn);

ДСР - фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения

выходов антенн 16 и 17 эти сигпоступают на первые входы смеей 1 и 18 соответственно, на

. fc Vnp. С1 + m(t)- , t + tfk(t) +CPnp, , Unpl (t) Vnp, l + m(t) t + tfK(t) + (f np, + Mf ,

0 Ј t 6 TC;

npi

k

где Vf,,,, -k VcVr;

- коэффициент передачи смесителей;25(Onpt COC - (Dr - первая промежуточная

частота,

Cfnp, Ч,-tfr

iyt) v, ros u}npl t + (t) .+ССпр,

u4u) v.

0 fc t T

где V - порог ограничения, в кото-35 вход второго фаэовгто дете -iopa 12 и ром амплитудная модуляция устранена.на вход первого удвоителя 5 частото,

Напряжение Uj(t) с выхода амплитуд-на выходе которого образуется сленого ограничителя 4 поступает на вто- дующее гармоническое колебание: рой вход перемножителя 13, на первый

U5(t) V,где (t) 0, 2li,

в котором манипуляция фазы уже отсутствует „ Это напряжение вьщеляется уэ- кополосным фильтром 6 и поступает на первый вход первого фазового детектора 9.

Напряжение генератора 7 опорного напряжения

U0(t) VQ. cos(Ј00t 0),

где V0,C00 Lfo амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генеравторые входы которых подается напряжение управляемого генератора 2

Ur (t) Vr- cos(G)ft + УГ),

.

где Vr, , Cfr - амплитуда, частота

и начальная фаза напряжения генератора

На выходе смесителей 1 и 18 обрадуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 3 и 19 выделяются напряжения первой промежуточной час- тоты

Напряжения Unp( (t) и Uf,p2(t) с выходов усилителей 3 и 19 первой промежуточной частоты поступают соответственно на входы амплитудных ограничителей 4 и 20, на выходах которых образуются напряжения

ros u}npl t + (t) .+ССпр,

cos

wnp,t +(fK(t) , - ,

V,cos 2o:np|t + 2lpK(t)

ПР,

fnpi. np(,

V,- cos Cdnpl

t -t

тора 7 (W0 Wfip,), поступает на вход второго удвоителя 3 частоты, на выходе которого образуется напряжение

U6(t) V0, cos2(o30t + (fe).

Это напряжение подается на второй вход первого фазового детектора 9, где оно сравнивается по фазе с напряжением Uy(t), поступающим с вь.хоца узкополосного фильтра с, Если ка- занные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе первого

.разового детектора 9 выделяется управляющее напряжениеi Причем амплитуда и полярность этого напряжения зя- внсят от степени и направления откло- нечи- удвоенной первой промежуточной от удвоенной частоты генератора 7 опорного напряжения (2СОПр, 4 4 2 С00 ) Управляющее напряжение че- рез фильтр 10 нижних частот ВОЗДРЙСТ- пае г на управляемый генератор 2, из- fH,i/i его чостотч (Qr так, чтобы сохранялось равенство (л)™, (Jo«

(inopnoe напряжение 11(0 гснерато- 1 7 icpts фазовращатель поступает на bjv pui нход второго фазового детек1 , ( мзияращсП ель I1 служит для

U(t) + ). cos((0rt +Lpr) +

V2 L1 ь m(t) cos(20)c -Ci3r)t + 2l| c-C|r 0 t 5- T

+ V,

Lc

5kivcvi

k , - коп флциенг

передачи переf ,ЧО7 I l ЬЛЯ ,

in с/гор i о попос вым филырг)-.; 1А вы (МЯС1СЛ чтиряжение разностнсь часii i i

V2 h+in(L)J. cos(G3rt +cfr ).

Ji i напряже1сие поступает на информационный ВХОД СИНХРОННОГО flOTCFTOf-a

li, :-«i очорньй вход которого подается им яжение Ur(.t) с выхода угравляемо- 10 п неиатора 2. Ь результате синх- Ц-, )гг п,етек ироаания на выходе де- 1 ттсра 15 оиразуетсч низкочастотное напг ксние

(t) Vri, j + m(t)3,

HI

k4 k4Vr5

чоэффглиент передачи синхронного детг-ктора, аропор- ционпльное модулярующей функции m(t).

np,(t) - vr cosfn t f q.(t) np7 +ucf, о t Ј тс,

компенсации фазовых сдвигов, вносимых различными элементами устройства. На выходе второго фазового детектора 12 образуется низкочастотное напряжете Тт. где

VHI

(t) V

Hi

COS

,)

k - коэффициент передачи фазового

детектора,

которое содержит полезную информацию о законе фазовой манипуляции принимаемого сигнала,;

В результате перемножения сигналов U,, (t) и U(t) на выходе перемножите- ля 13 образуется результирующее коге- daHj-ie

30

35

40

ледовагельно, если на вход устройства поступает сигнал с комбикиро- валкой амплитудной модуляцией ь фазовой манип- | яцией (AM - ФМН), то в ра- Ооте участвуют синхронный 15 и фазовый 12 детекторы. Если на вход устройства поступает только сигнал с амплитудной модуляцией (AM) или только сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН), то полезное низкочастотное напряжение появляется на выходе синхронного 1Ь или фазового 12 детектора,

Напряжение Uu(t) с выхода дополнительного амплитудного ограничителя 20 поступает на перный вход второго дополнитеаъногс смесителя 215 на второй вход которого подается напряжение

U

g(r) vu- cos Ј((Det +Ц)0)

с выхода делителя 22 частоты на два,. На выходе смесителя 21 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 23 выделяется и.пряжение второй промежуточной частоты

где V3 k,

npz k npi

1

- j ( вторая промежуточная частота, которое поступает 5 на первый вход дополнительного пере.1

множителя 24, на второй го подается напряжение да амплитудного ограничи выходе перемножителя 24 результирующее колебани

UЈ2(t) V4. cos(G)0t + 0-ДЦ +

+ v4. cosjbofy, + iqpt + + Acp,

0 Ј t fe TC ,

1,

где V4 ,- V3,

из которого дополнительным узкопоu9(t) v4. cos(|a)0t + ), о t TO

Напряжение ) поступает на первый вход дополнительного фазового детектора 26, на второй вход которого подается напряжение Ug(t) с выхода делителя 22 частоты на два. На выходе фазового детектора 26 образуеися низкочастотное напряжение

UH3(t) VH3. созДу,

где V 2k2VoV

пропорциональное фазовому сдвигу Д(, определяющему направление на источник излучения

ду- я.сов,

где d - расстояние между антеннами

(измерительная база); Л о - длина волны; У - угол прихода радиоволно Следовательно, определение фазового сдвига ДЦ осуществляется на фиксированной частоте (У«. При этом осуществляется свертка спектра принимаемых сигналов в N раз

С- N Afo

1 Дг - TV - ширина спектра приниси1

маемых сигналов;

ДЈ0 -- - ширина спектра гармо- С нического колебания U(tK

т 5

I626439И

множителя 24, на второй вход которого подается напряжение U(t) с выхода амплитудного ограничителя 4 „ На выходе перемножителя 24 образуется результирующее колебание

15 лосным фильтром 25 выделяется напряжение разностной частоты

Дополнительный узкополосный фильтр 25 выделяет гармоническое колебание Ua(t) и отфильтровывает значительную часть шума„ Это обстоятельство позволяет повысить реальную чувствительность устройства при пеленгации источника излучения при малом отношении сигнал /щук,

Одновременно напряжения Unp|(t)

с выходов усилителей 3 и 19 первоЛ промежуточной частоты поступают на два входа коррелятора 27,.га ьыхо; Р которого образуется напряжение V,пропорциональное корреляционной функции RCc) .При этом время корреляции „рсоот

И Unp2(t)

0

5

0

5

ветствует однозначному значению разности фаз Д(, а выходное напряжение коррелятора 27 будет максимальньм только при С0 s J10 , где уо - истинный пеленг„ Причем пороговый уровень УПОр в пороговом блоке 28 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(Ј0),a следова- , при максимальном выходном напряжении коррелятора 27 ААЧКС ПОУ ) н не превышается при значениях Ј, соответствующих боковым лепесткам коррелягщонной функции R((/) (V Vnoo ) „ При превышении порогового уровня Vn0p в пороговом блоке 28 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 33, открывая его, В исходном состоянии ключ 33 закрыт„

Напряжение V(t) с выхода дополнительного фазового детектора 26 через открытый ключ 33 поступает на

вход умножителя угла, включающего группу блоков, выделенных пунктиром, и реализующего функцию умножения в соответствии с выражением

41itЧ

cosCpoixcos di - 6cos р( sin ОС + sin Oi.

На выходе третьего квадратора 34 образуется напряжение

U.n(t)

2

cos дц

ю Vl- - v HV Это напряжение поступает на вход четвертого квадратора 35, на выходе которого образуется напряжение

4- 4 U,, (t) VHV cos A(f.

Одновременно напряжение ) с выхода ключа 33 поступает на вход дополнительного фазовращается 29 на 90°, на выходе которого формируется напряжение

U u (t) VHV cos(ulf+ 90 ) х ,

из

которое поступает на вход первого квадратора 30, на выходе которого

образуется напряжение

2

U

, (t) VH, ,

Напряжения (t) и ) поступают на два входа вычитателя 36, на выходе которого формируется напряжение

u,5 (t) u,, (t) - Uu(t)

x - 6VJJ,. , sin2uC|.

Напряжение U(t) с выхода первого квадратора 30 поступает на вход второго квадратора 32, на выходе которого формируется напряжение

U,6 (t) V

ш

in flcf

Напряжения U15 (t) и поступают на входы сумматора 37 на выходе которого формируется напряжение

15 -v - 6VH3

уД - siiAtf v

u,4(t) + u,,t) v

COS

ЛЦ. sin

4 cos ДС|

-i ъ

Чц

5

0

5

0

5

0

5

0

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг в 4 рааа больше, чем у принимаемых сигналов. Тем самым в предлагаемом устройстве по сравнению с известным обеспечивается значительное повышение чувствительности при измерении малых фазовых сдвигов Увеличение фазового сдвига в 4 раза равносильно увеличению измерительной базы во столько же раз без фактического разноса антенн в пространстве, а следовательно, и точности демодуляции при пеленгации источника излучения

Формула изобретения

Устройство демодуляции фазомани- пулированных сигналов по авт. св. № 1494243, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности демодуляции при малых фазовых сдвигах, введены последовательно соединенные коррелятор и пороговый блок, последовательно соединенные дополнительный фазовращатель, первый квалратор и масштабирующий иеремножитель и второй квадратор, причем выход дополнительного фазо.зого детектора соединен с третьим выходом устройства через после ова- тельно соединенный ключ, третий квадратор, четвертый квадратор, вычита- тель и сумматор, при этом выход первого квадратора соединен с входом второго квадратора, вход дополнительного фазовращателя и первый и второй входы коррелятора подключены к выходам соответственно ключа, первого дополнительного усилителя промежуточной частоты и усилителя промежуточной частоты,, а выходы порогового блока, масштабирующего перемножителя и рого квадратора соединены с соответствующими входами ключа, вычитателя и сумматора соответственно