Устройство для приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией Советский патент 1992 года по МПК H04L27/32 

ч

(Л

ел

N

ю

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации по радиоканалам и является дополнительным к основному авт.св. № 1363523. Цель изобретения - пЬвышение помехоустойчивости путем подавления помех по зеркальному икомбинационным каналам и обеспечение пеленгации источников сигналов. С этой целью в устройство введены первый дополнительный смеситель 26, первый дополнительный полосовой фильтр 27, амплитудный детектор 28, второй дополнительный смеситель 29, второй дополнительный полосовой фильтр 30, первый фазовращатель 31, фазовый детектор 32, блок 33 регистрации, второй фазовращатель 34, ключ 35 и сумматор 36. Для подавления помех, принимаемых по зеркальному каналу, использован фазо- компенсационный метод, а для помех по комбинационным каналам - метод преобразования сигнала с последующей узкополосной фильтрацией. Пеленгация источника сигнала осуществляется фазовым Методом. Зил.^ё

Фиг. Изобретение относится к системам передачи дискретной информации по радиоканалам и является дополнительным к основному авт.св. № 1363523. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем подавления помех по зеркальному и комбинационным каналам и обеспечение пеленгацут источников сигналов. На фиг.1 представлена структурная 9лектрич|вская схема устройства для приема ёйталов с комбинированной частотой и фазовой манипуляцией; на фчлг.2 и 3 - временные диаграмм1 |, поясняющие принцип его функционирования. Устройство для приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией содержит полосовой фильтр 1, первый - третий перемножйтели 2-4, первый и второй фильтры 5 и в нижних частот, опорный генератор 7, частотнцй дискриминатор 8, пе})вый и второй фильтры 9 и 10 частот мгиздпуляции, первый и второй формирователм 11 и 12 выходного сигнала, формирователь 13 управляющего сигнала, гетеро/ Ц4н 14, смеситель 15, удвоитель 16 частоты, первый и вт(юй блоки 17 и 18 фазовой зетоподстройки частоты, первый и второй делители 19 и 20 частоты, четвертый леремножител 21, фильтр 22 разностной частоты, фильтр 23 суммарной частоты, и трётмй и четвертый делители 24 и 25 чаСтоты« а также содержит (изреый дополнительный смеситель 26, первый дополнительный пояосоеой фильтр 27, амплитудный детектор 128, второй дополнительный смеситель 29, второй дополнительный полосовой фильтр 30, первый фазоц щатель 31, фазовый детектор 32, блок 33 регистрации, второй фазовращатель 34, ключ 35 и сумматорЗв. Устройство для приема сигналов с комбинирова 1ной частотной и фазовой манипуляцией работает следук}| 4м образом. . Принимаемые радиосигналы с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией (ЧМн-ФМн) (фиг.36) аналитически описываются выражениями: Ui(t) Vc cos(2 я iFKt + 4- р), U2(t) Vc -COSP WfKt + )t OStSTc. где Vc, TC - амплитуда и длительность сигнала;fK - манипулируемая частота, отображающая закон частотной манипуляции в соответствии с модулирующим кодом Mi(t) (фиг.За), причем fK const при (п+1)Гп и может изменяться скачком при t К Гп, т.е. на границах между элементарными посыпками (,2, ,2,...,N-1); 0 ,л: - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М2( (фиг.Зб), причем yjR const при п (n+l) TH может изменяться скачком при Гн, т.е. границах между злементарными посылками (,2,.2,...N-1); fi fcp - -г-- - символьная частота, соответствующая символу +1 (фиг.Зг): 1 - символьная частота, соответствующая символу -1 (фиг.Зе); fcp - -п средняя (несущая) частота сигнала (фиг.Зд): Гн , N -длительность и количество элемент1арных посылок (символьных интервалов), из которых составлен сигнал длительность Те(Тс N Гн). Индексы 1 и 2 для частот и фаз соответствует символам, передаваемым в частотном и фазовом подканалам: M.i(t) +1, -1 последовательность информационных символов (модулирующий код), в соответствии с которыми манипулируется частота сигнала (фиг.За); M2(t), последовательность информацирнных символов (модулирующий код), в соответствии с которыми манипулируется фаза сигнала (фиг.Зб). Указанные сигналы с антенн Bxi и Вх2 поступают на первые входы смесителей 15, 26 и 29. На вторые входы смесителей 15 и 29 с выходов гетеродина 14 и фазовращателя 34 на 90° подаются напряжения: (Jri(t) Vr cos(2jr frt-v рг); Ur2(t) Vr cos(2 я itt (рг + где Vr, fr, (ft- - амплитуда, частота и начальная фаза йапряжения гетеродина. На выходах смесителей 15 и 29 образуются напряжения комбинационных частот. Частота настройки fni и полоса пропускания Afi полосовых фильтров 1 и 30 выбираются следующим образом: Afl yfnp fnl - fnp Частота настройки f«2 и полоса пропускания Д f2 полосового фильтра 27 выбираются следующим образом: fH2 fr, Д fa - fnp. Попосоеыми фильтрами 1 и 30 выделяются напряжения разностной (промежуточной) частоты: Unpi(t) VHP cos(2 jr fnpt + утк + ); Unp2(t) Vnp COS(2 я fnpt + -f- y)np2 -90°), TC, где Vnp Y -VC- Vr; Ki - коэффициент передачи смесителя; fnp fcp - fr - промежуточная частота; pi 1 - . Напряжение Onpi(t) с выхода полосового фильтра 1 подается на второй вход омесителя 26, на выходе которого образуется напряжение Unp3(t) Vnpi cos(2 л: frt + -f ЛV). О t Тс, где Vnpi -х- KI Vc- Vnp, Д - 1 - фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения сигналов. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 27, детектируется амплитудным детектором 28 и поступает на управляющий вход ключа 35, открывая его. В исходном состоянии ключ 35 всегда закрыт. При этом напряжение Unpi(t) с выхода полосового фильтра 1 через открытый ключ 35 поступает на первый вход сумматора 36. Напряжение Unp2(t) с выхода полосового фильтра 30 поступает на вход фазовращателя 31 на 90°, на выходе которого образуется напряжение Unp4(t) Vnp COS(2 П fnpt + -f р1 - 90° + 90°) Vnp c6s(2 TTfnpt + K +ynpi, Это напряжение поступает на второй вход сумматора 36, на выходе которого образуется суммарное напряжение Ut(t) Vs: cos(2 л: fnpt + y)), где Vx 2 Vnp. Это напряжение с выхода сумматора 36 поступает одновременно на входы частотного дискриминатора 8, удвоителя 16 частоты и Иеремножителя 3. Частотная демодуляция принимаемого ЧМн-ФМн сигнала осуществляется обычным способом в частотном дискриминаторе 8 и фильтре 9 частот манипуляции. Результат частотной демодуляции поступает на формирователь 11 выходного сигнала Mi (t), который поступает к получателю информации (фиг.Зж). Для фазовой демодуляции принимаемого ЧМн-ФМн сигнала напряжение Uc W подводится к первому входу перемножителя 3 и удвоителя 16 частоты. Удвоитель 16 частоты, блоки 17 и 18 фазовой автоподстройки частоты, делители 19, 20, 25 и 24 частоты, фильтр 22 разностной частоты и фильтр 23 суммарной частоты образуют системы символьной синхронизации, необходимую для когерентной демодуляции. Символьная синхронизация основана на том, что в энергетическом спектре ЧМнФМн сигнала с индексом манипуляции Д°1 присутствуют дискретные составляющие на символьных частотах. Сигнал с индексом манипуляции формируется из принимаемого ЧМн-ФМн сигнала с помощью удвоителя 16 частоты. С помощью блоков 17 и 19 фазовой автоподстройки частоты осуществляется фильтрация дискретных составляющих, а делители 19 и 20 частоты предназначены для приведения в соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала. На выходе делителей 19 и 20 частоты образуются гармонические напряжения соответственно (фиг.Зг, е): U3{t) V3cos(2 JTfiit + yJnpi): U4(t) V4COS(2 Jrf22t + pl), 0 t Tc, где fii, f22 - символьные частоты, которые поступают на входы перемножителя 21. На выходе перемножителя 26 образуется напряжениеU5(t) U3(t) U-l(t) Vs (f22- fii)t + V3 л:(f22 + fii)t, 0 t Tc, гдeV5 - K2V3 V4; K2 - коэффициент передачи перемножителя. Фильтром 23 суммарной частоты выделяется напряжение U6(t) Vs (fl1 + f22)t,. о t TC .

Фильтром 22 разностной частоты выделяется напряжение

U7(t)-Vs cos{2;r(f22-fii)tj, О t :S Тс.

На выходах делителей 25 и 24 частоты образуются следующие напряжения соответственно:

/f22-fl1

L)t.

U8(t)-V5cpsw2(Afa

VB COS 2 n

t;

7Г

U9(t) V5COS2 jr(+fe2)t:

Vs cos2 я fnpt;

где Afд f22-fii - девиация частоты.

Напряжение U9(t) поступает на второй вход перемножителя 3, на выходе которого образуется сигнал разностной частоты Mf(t) M2(t) |hгл-, 1 1 Ve cos(2 () -1 -1 Ve cosI2 Ve COSI2 n py t + -1 1 /f22-fl1 t+, 1 1 VB n I 2 ) где Ve Ka Vj Vs; 0 t Тс Так как f22 - fii vjfc, то сигнал Uio(t) можно записать в виде Uio(t) Ve t + j. 0 . Таким образом, в сигнале Uio(t) разностной частоты образующемся на выходе перемножителя 3, отсутствует, частотная манипуляция. Сигнал Uio(t) с фазовой манипуляцией (ФМн) выделяется фильтром 5 нижних частот и поступает на первый вход перемножителя 4, на второй вход которого подается напряжение Ue(t) с выхода делителя 25 частоты. На выходе перемножителя 4 образуются напряжения разностной и суммарной частот

Ull(t) V7 COS +

f V cos 2jrAfat-b j

0 t Тс,

где Vy I К2 Vs Ve.

Фильтром 10 частот манипуляции выделяется напряжение разностной частоты

Ui2(t) Vy cos ptn, которое является аналогом М:(г)(фиг.3ж), модулирующего кода Mi(t} (фиг.За). Результат фазовой демодуляции поступает на ф|0рмирователь 12 выходного сигнала, который поступает к получателю

информации (фиг.Зж).

Напряжение Unp3(t) с выхода полосово-. го фильтра 27 одновременно поступает на первый вход фазового детектора 32, на второй вход которого подается Uri(t) с выхода

гетеродина 14. На выходе фазового детектора 32 образуется низкочастотное напряжение

UH(t) VH cos А ; 30 35 40 45 50 55 гдeV„ KsVnpiVr: Кз - коэффициент передачи фазового детектора: . .„ d А(р -(р 2 УГу COS у, d - расстояние между антеннами (измерительная база); А-длина волны; у-угол прихода радиоволн; которое фиксируется блоком 33 регистрации. Для обеспечения симметричности частот f 11 и f22 относительно частоты f опорного генератора 7 используется система фазовой автоподстройки частоты, состоящая из опорного генератора 7, перемножителя 2, фильтра б нижних частот и формирователя 13 управляющего сигнала. Последовательно соединенные перемножитель 2 и фильтр 6 нижних частот образуют фазовый детектор. Напряжение опорного генератора 7 Uo(t) Vo cos(2 я fot + ро} и напряжение U9(t) делителя 25 частот поступают на входы перемножителя 2 (фазового детектора) и сравниваются по фазе. Если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе фильтра б нижних частот выделяется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность зтого напряжения зависят от степени и направления отклонения промежуточной частоты fnp от частоты fo опорного генератора 7. Управляющее напряжение через формирователь 13 управляющего сигнала воздействует на гетеродин 14, изменяя его частоту так. чтобы сохранилось симметричность частоты опорного генератора 7 относительно частот f ц и f22(fo fnp). Описанная выше работа устройства соответствует случаю, приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией по основному каналу на частоте fc. Если ложные сигналы (помехи) принимаются пр зеркальному каналу на частоте fs U3i(t) V3i cos(2л:fзt+ 1). U32(t) V32 cos{2 л:fзt + 2). где V31. V32. f3. pз, у)з2 - амплитуда, частота и начальные фазы сигналов, то полосовые фильтры 1 и 30 выделяют следующие напряжения:Unp5(t) Vnp COS(2 jrfnpt + p2); Unp6(t) Vnp2 COS(2 ЛГ fnpt « pnp2 + 90°), гдёУпр2 KiV3iVr; fnp fr - f3 - промежуточная частота рпр2 Р31-. Напряжение Unp5(t) с выхода полосового фильтра 1 поступает на второй вход смесителя 26, на первый вход которого подается ложный сигнал (помеха) U32(t)C антенны Вх2. На выходе смесителя 26 образуется напряжение Unpi(t)Vnp3cos(2jrfrt+ ). где Vnp3 2 KI V32 Vnp2, 2 - 1 , которое выделяется полосов(м фильтром 27, детектируется амплитудным детектором 28 и поступает на управляющий вход ключа 35, открывая его. При этом напряжение Unp5(t)c выхода полосового фильтра 1 через открытый ключ 35 поступает на первый вход сумматора 36, Напряжение Unp6(t) с выхода полосового фильтра 30 поступает на вход фазовращателя 31 на 90°, на выходе которого образуется напряжение Unp8(t) Vnp2 cos(2 л: fnpt + р2 -t- 90° + 90°) -Упр2С08( yJnpz). Это напряжение подается на второй вход сумматора 36. Напряжения Unp5(t) и Unp8(t), поступающие на два входа сумматора 36, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложные сигналы (помехи). 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 принимаемые по зеркальному каналу на частоте f3, подавляются. Если ложные сигналы (помехи) принимаются по первому комбинационному каналу на частоте fKi, то на выходе смесителя 26 образуется напряжение Unp9(t) Vnp3 cos(4 я: frt + ), которое не попадает в полосу пропускания полосового фильтра 27. Ключ 35 не Открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте fKi подавляются. По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по второму комби национному каналу на частоте . Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальному и комбинационным) каналам. Пеленгация источника излучения сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией осуществляется фазовым методом. При этом напряжение Unp3(t) Vnpi cos(2 л: frt + + Д), Тс, где А(р - фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения сигналов; с выхода полосового фильтра 27 поступает на вход фазового детектора 31, на другом входе которого действует сигнал с гетеродина 14 Uri(t) Vr cos(2 frt + ysi-+ А0. Ha выходе фазового детектора 32, образованного из перемножителя и фильтра нижних частот появляется постоянное напряжениеUH УН cosAy , А - V 2 л: J cosy, где d - расстояние между антеннами,Я - длина волны принимаемого сигнала; у-угол прихода радиоволн. Это напряжение измеряется блоком 33 регистрации. Формула изобретения Устройство для приема сигналов с комбинированной частотной и фазовой манипуляцией по авт.св. ISfe 1365523, отл ичающ е ё с я тем, что, с целъю повышения помехоустойчивости путем подавления по