1
(21)4852472/09
(22) 17.07.90
(46) 30.08.92. Бюл. № 32
(71)Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи
(72)Н.Г.Пархоменко и Б.М.Боташев
(56) Simon M.K. and Smith G.G. Carrier synchronization and Detection of QASK signal sets. - IEEE Transactions on communications, vol. Com-22. No.2 February. 1974, p.100.
(54) ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ
(57) Демодулятор содержит 2 фазовые детекторы 1,4. фильтры нижних частот 2,5, 16, перемножители 3,6,13,14, многоуровневые компараторы 19, 20, сумматоры 8, 9, 10, 11. 12, фазовращатель 21. управляемый генератор 22, фильтр 7, пороговый блок 17, генератор линейно изменяющегося напряжения 18, усилитель напряжения 15. 2 ил.
сьСЛ С
СЛ 00
оо ю ю
Фиг.1
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ).
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за смет устранения ложных захватов по фазе.
На фиг. приведена функциональная схема демодулятора; на фиг.2 - его дискриминационные характеристики.
Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции содержит последовательно соединенные первый фазовый детектор 1, первый фильтр нижних частот 2, и первый перемножитель 3, последовательно соединенные второй фазовый детектор 4, второй фильтр нижних частот 5 и второй перемножитель 6, а также фильтр петли ФАПЧ 7, первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11 и пятый 12 сумматоры, третий 13 и четвертый 14 перемножители, усилитель напряжения 15 и последовательно соединенные третий фильтр нижних частот 16, пороговый блок 17 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18, а также два многоуровневых компаратора 19 и 20, фазовращатель 21 и генератор, управляемый напряжением 22, выход которого соединен со вторым входом первого фазового детектора 1 непосредственно, а со вторым входом второго фазового детектора 4 через фазовращатель 21. Первые входы обоих фазовых детекторов 1 и 4 соединены со входом демодулятора, выходы первого 2 и второго 5 фильтров нижних частот соединены соответственно с входами первого 19 и второго 20 многоуровневых компараторов, первые выходы которых.соединены соответственно с входами второго 6 и первого 3 перемножителей, выходы которых соединены соответственно с вторым и первым входами первого сумматора 8. Выход генератора линейно изменяющегося напряжения 18, через четвертый сумматор 11, соединен со входом генератора, управляемого напряжением 22. Второй вход четвертого сумматора 11, через фильтр петли ФАПЧ 7, соединен с выходом третьего сумматора 10, вторые выходы первого 19 и второго 20 многоуровневых компараторов соединены соответственно с входами четвертого 14 и третьего 13 перемножителей, другие входы которых соединены, соответственно, с выходами второго 5 и первого 2 фильтров нижних частот. Выходы третьего 13 и четвертого 14 перемножителей соединены соответственно, с первым и вторым входами второго сумматора 9, выход которого соединен с вторым входом третьего
сумматора 1 непосредственно, а с вторым входом пятого сумматора 12 - через усилитель напряжения 15. Выход пятого сумматора 12 соединен с входом третьего фильтра
нижних частот 16, выход первого сумматора 8 соединен с первыми входами третьего 10 и пятого 12 сумматоров, а выходы многоуровневых компараторов 19, 20 являются выходами демодулятора,
Первые входы первого 8 и второго 9
сумматоров, а также второй вход пятого сумматора 12 являются.инверсными (т.е. коэффициент передачи по этим входам равен -1, тогда как коэффициент передачи по всем
остальным входам всех сумматоров +1).
Коэффициент передачи усилителя напряжения 15 равен 4,0.
Демодулятор работает следующим образом.
На вход демодулятора поступает шест- надцатипозиционный КАМ сигнал, который может быть представлен в виде:
25
Звх (А + -j cos ah t + (В + у) sin (DO t, (1)
где А, В, С, D - передаваемые символы, каждый из которых выбирается на передающей стороне из множества {-1; +1}; 30(DO - несущая частота сигнала.
Пусть сигнал на выходе генератора, управляемого напряжением 22, имеет вид
35
Згун COS (ОДэ t + р .
(2)
где р- фазовая ошибка между несущей частотой КАМ сигнала (1) и опорным колебанием (2).
Тогда на выходе первого фильтра ниж- них частот 2 выделяется напряжение вида
Sa (A + 7f)(B+y)sinr/,(3)
а на выходе второго фильтра нижних частот 5 - напряжение вида
50
Ss (А + |) sin р + (В + -| ) cos p. (4)
В соответствии с алгоритмом работы схемы восстановления несущей частоты на выходе третьего сумматора 10 формируется управляющий сигнал петли ФАПЧ, имеющий вид
Sio (A + )S5-(B )S2.
, с
(5)
л л Л Л
где А, В, С, D - оценки переданных символов, полученные в многоуровневых компараторах 19, 20.
Предположим, что фазовая ошибка мала настолько, что выполняются условия
Й А;
(б)
Тогда с учетом выражений (3) - (6) сигнал 5ю на выходе третьего сумматора 10 будет иметь вид
5ю (2,5 + АС + BD)sin.
После низкочастотной фильтрации сигнала S ю в фильтре петли ФАПЧ 7, на втором входе четвертого сумматора 11 присутству- ет напряжение (при малых г//), пропорциональное sin p, т.е. через второй вход 20 четвертого сумматора 11 петля ФАПЧ Gy- дет замкнутой. Зависимость матожидания 5ю (ip), т.е. дискриминационная характеристика, показана на фиг.2а. Из фиг.2а видно, что данный демодулятор имеет точки лож- 25 ных захватов по фазе при (В силу квадрантной симметрии ансамбля КАМ, дискриминационная характеристика построена только для углов от Ф 0° до х - 45°).30
Работа демодулятора в состоянии ложного захвата по фазе приводит к потере информации ввиду невыполнения условий, входящих в систему соотношений (6).
Для обнаружения и устранения ложных 35 захватов служит цепь, содержащая усилитель напряжения 15, пятый сумматор 12, третий фильтр нижних частот 16, пороговым блок 17 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18.40
На выходе пятого сумматора 12 формируется сигнал Si2 при малых р. когда не нарушено ни одно из условий системы (б), имеющий вид
S12 (2- f+ (-2+ Х1 -K))sinp +
+ (+)(-K-M)cos у,(8)
где К - коэффициент передачи (усиления) усилителя напряжения 15 После фильтрации шумовых компонент, на выходе третьего фильтра нижних частот 16 формируется сигнал Sic вида
I/ Sie (2 - - ) sin y
Из выражения (9) следует, ч го при коэффициенте усиления К 4 усилителя напряжения 15, матожидание выражения (8) равно нулю при любых значениях tf. не на5 рушающих равенств (6), т.е при тех р, когда ФАПЧ находится в состоянии истинного захвата и отслеживает ошибку р в соответствии с кривой, изображенной на фиг.2а
Расчеты показывают, что зависимость
10 Si2 (p) имеет вид кривой, изображенной на фиг.2б.
Характер зависимости Si2 (Р) гшзволя ет использовать ее для определения состо- (7)яния ложного захвата и его устранения,
15 поскольку только в состоянии истинного захвата (при р С), на выходе третьего фильтоа нижних частот 16 будет нулевое, напряжение (фиг.2б).
В состояниях ложных захватов ((/ - 28° или р 36°) данное напряжение будет значительно превышать нулевой уровень (в положительную сторону - при 0° Ф 45° и в отрицательную сторону - при -45 (f 0) Пороговый блок 17, зафиксировав факт ухода напряжения на выходе третьего фильтра нижних частот 16 за пороговые величины ± Л выдает сигнал на запуск генератора линейно изменяющегося напряжения 18, который через первый вход четвертого сумматора 11 свиппируетгенератор, управляемый напряжением 22 до тех пор, пока не будет установлен истинный захват.
Таким образом, демодулятор обеспечивает автоматическое обнаружение и устранение ложных захватов демодулятора сигналов КАМ.
Формула изобретения Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, первый перемножитель и первый сумматор, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первые входы фазовых детекторов соединены и являются входом демодулятора, выход управляемого генератора соединен с вторым входом первого фазового детектора и чероз фазовращатель - с вторым входом второго фазового детектора, фильтр, выход первого фильтра нижних частот соединен с входом первого многоуровневого компаратора. /р первый выход которого соединен с вторым
входом второго перемножителя, выход второго фильтра нижних частот соединен с вхо45
50
55
дом второго многоуровневого компаратора, первый выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов, введены второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, тре.тий и четвертый перемножители, усилитель напряжения и последовательно соединенные третий фильтр нижних частот, пороговый блок и генератор линейно изменяющегося напряжения, причем выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом второго многоуровневого компаратора и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с
5
выходом четвертого перемножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и вторым выходом первого многоуровневого компаратора, выходы обоих многоуровневых компараторов являются выходами демодулятора, выход первого сумматора через последовательно соединенные третий сумматор, фильтр и четвертый сумматор соединен с вторым входом управляемого генератора, выход второго сумматора через последовательно соединенные усилитель напряжения и пятый сумматор соединен с входом третьего фильтра нижних частот, выход первого сумматора соединен с вторым входом пятого сумматора, выход второго сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора.
Фиг 2.
