Демодулятор фазоманипулированных сигналов Советский патент 1993 года по МПК H04L27/22 

(Pue.f

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с фа зовЪй манипуляцией

(ом), . . ,. :( .-. ,;.. : ;

Целью изобретения является демодуля- 5 ция сигналов в условиях априорно неопределен ной кратности и повышение помехоустойчивости демодулятора ФМ- сигналов,. .. ;

На фиг, 1 изображена функциональная 10 схема демодулятора фазо.манипулмрован- ных сигналов; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования сигнала слежения и опознавания; на фиг. 3-функционала ная схема блока определения кратности 15 манипуляции.

Демодулятор фМ-сигналов содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 фазовые дет ек-; торы, первые входы которых объединены и соединены с входом демодулятора, а вьгхо- 20 ды соединены с входами .соответственно ; синфазного первого 3 и второго квадрату р- ного4фильтров:нйжних частот. Второй вход первого фазового детектора 1 соединен с выходом генератор 5, управляемого напря- 25 жением, непосредственно и через фазовра- ицатель 6 на 90°, с вторым; входом фазового детектора 2; -Л -.; ;: -v..... ..,

В состав демодулятора входят :филътр петли фап.ч 7, два решающих блока 8 и 9, 30 коммутатор 10, мультиплексор 11, третьи фильтры нижних частот 12, пороговые блоки 13, генератор линейно изменяющегося напряжения 14, сумматор 15, блоки формиро- . вания сигнала слежения и опознавания 16 и 35

блок определения кратности манипуляции 17.. . ;... v. ; .. . / : У

Первые входы первого 8 и второго 9 решающих блоков подключены к выходам соответственно первого 3 и второго 4 филь- 40 тров нижних частот и соответственно к первому и второму входам блока формирования сигнала; слежения и опознавания 1.6, первый и второй ВЫХОДУ которого через послед довательно соединенные последующие 45 блоки формирования; сигнала слежения и опознавания 16 подключены, соответственно к перв ому и второму входам последнего блока формирования сигнала слежения и опознавания 16. Первый выход каждого 50 блока формирования сигнала слежения и опознавания 16 через последовательно соединенные третий фильтр нижних частот 12 и пороговый блок 13 соединен с соответствующим входом блока определения кратно- 55 сти манипуляции 17. и с соответствующим входом мультиплексора 11, выход которого через генератор линейно изменяющегося напряжения 14 соединен с первым входом сумматора 15, выход которого соединен с .

входом генератора 5, управляемого напряжением. Второй выход каждого блока формирования сигнала слежения и опознавания 16 соединен с соответствующим входом коммутатора 10, выход которого через фильтр 7 соединен с вторым входом сумматора 15. Выход блока определения кратности манипуляции 17 соединен с управляющим входом мультиплексора 11, управляющим входом коммутатора 10 и вторыми входами первого 8 и второго 9 решающих блоков, выходы которых являются выходами демодулятора.

Каждый блок формирования сигнала слежения и опознавания 16 содержит (фиг. 2) два перемножителя 18 и 19, вычитатель 20, усилитель 21 и сумматор 22, первый вход которого соединен с первым входом, вычитателя 20 и первым входом первого перемножителя 18, второй вход которого соединен с торым входом вычитателя 20 и вторым входом сумматора 22, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя 19, второй вход которого подключен к выходу вычитателя 20. Вход усилителя 21 подключен к выходу первого перемножителя 18, первый и второй входы которого являют- ся соответственно первым и вторым входами блока формирования сигнала слежения и опознавания 16, первым и вторым выходами которого являются соответственно выход второго перемножителя. 19 и выход усилителя 21. Усилитель 21 имеет коэффициент усиления по напряжению, равный

ДВУМ. ... . : :, ,..:,; . . :

Блок определений кратности манипуляции 17 содержит (фиг. 3) шифратор 23 и элементы И 24, выходы которых соединены с входами шифратора 23, причем разрешающие входы всех элементов И 24 объединены, а выходы всех элементов И 24, кроме первого, соединены с соответствующими входами последующих элементов И 24, раз- . решающие и сигнальные входы которых яв- ляются входами блока определения кратности манипуляции 17, выходом которого является выход шифратора 23.

Демодулятор работает следующим образом. Входной М-позиционный ФМ-сиг- нал с единичной амплитудой можно представить в виде:

SBx(t) cos( ftW + К

In М

где 0)0 - несущая частота сигнала; М 2т - количество позиций ФМ; m - кратность манипуляции,

К - целое число, выбираемое из множества

{1, 2,,.., М) в соответствии с передаваемыми информационными символами.

После умножения ФМ-сигнала на опорное колебание Son(t), имеющего вид:

Son(t) 2COS( Mbt.+ fp),

где ( фазовое рассогласование между сигналом и опорным колебанием в фазовом детекторе 1,

и умножения на сдвинутое на 90° колебание в фазовом детекторе 2 имеем на выходах синфазного 3 и квадратурного 4 фильтров нижних частот соответственно:

sj -cos():- (1) So-sln(). : .

Эти сигналы поступают в первый блок формирования сигнала слежения и опознавания 16. Выходные сигналы первого блока 16 в соответствии с фиг. 2 имеют вид:

Sn (Si + SoXSi - So)- S2i - S2o:

Sai 2SiSQ(2)

Подставляя значение Si и SQ из (1) в (2), получим на выходе первого блока 16:

Sn cos( ); SQ1;.8-|n(gJL+2 ).

Из соотношений (3) видно, что каждый блок 16 производит удвоение фазы квадратурных составляющих сигналов при их прохождении с входа блока 16 на выход.

Аналогично/на выходе второго блока 16

Si2 cos( ): Sca-slnf 4gK--f-4v ).

Аналогично на выходах m-го блока 16

n т + 1

лгК ,

М

2т + 1 этК М

+ )

+ )

Из соотношения (5) видно, что в сигналах на выходе m-го блока 16 нет компоненты, связанной с манипуляцией.

Сигнал Som через коммутатора 10. 5 фильтр петли ФАПЧ 7 и сумматор 15 поступает на управляющий вход генератора.5, управляемого напряжением и, таким образом, замыкает петлю фазовой синхронизации. .

10 Для устранения ложных захватов используется сигнал Sim. В случае ложного захвата за боковую полосу сигнала, либо дискретную компоненту в спектре входного колебания сигнал Sim представляет собой

15 биения с разностной частотой. Постоянная составляющая биений выделяется третьим фильтром нижних частот 12 и поступает на пороговый блок 13. Порог срабатывания пороговых блоков 13 выбирается в интервале

20 0-1 и может составлять 1/2. Так какпосоян- ная составляющая сигнала на выходе третьего фильтра нижних частот 12 не превышает установленного порога (в случае биений), то пороговый блок 13 производит запуск генё25 ратора линейно изменяющегося напряжения 14; который через сумматор 15 перестраивает генератор 5, управляемый на п ряжением, :в и нтерва л е небп реДe/iен но- сти по частоте.

30 После достижения петлей ФАПЧ синхронного состояния; фазовая ошибка (, a следовательно. .Постоянная составляющая Sim С выхода третьего фильтра нижних 12 поступает в пороговый блок 13, где

35 превышает установлеййый порог 1/2 и через генератор лйнейно йзменяющёгося напряжения 14 останавливает перестройку частоты генератора 5. С этого момента петля ФАПЧ переходит в режим слежения за

40 фазой ФМ-сигнала.

: Данный демодулятор позволяет обеспечивать когерентную обработку ФМ-сигнал- нов с числом фаз от 2 до М 2т (кратность от 1 до т). При этом в соответствии с числом

45 фаз ФМ-сигнала коммутатор 10 и мульти плексбр 11 должны подавать в петлю ФАПЧ и схему поиска сигналы с выходов соответствующего блока 16 (т.е. с выходов первого блока 16 при однократной ФМ, с выходов

50 второго блока 16 - при двухкратной ФМ и

Т.Д.). . ,: ...-.:.. .... ,.,;.:. .

Автоматическое определение кратности ФМ и управление работой коммутатора 10 и мультиплексора 11 происходит ел еду ю- 55 щим образом. В начальный момент времени, когда кратность ФМ-сйгнала не определена, на выходе блока определения кратности манипуляции 17 присутствует нулевой код, который определяет подачу в пет- лю ФАПЧ и схему поиска соответственно

сигналов с второго выхода т-гр блока 16 и порогового блока 15. Таким образом, при вхождении петли ФАПЧ в синхронизм в начальный момент демодулятор работает в соответствии с опианным выше алгоритмом в расчете на случай максимально возможной кратности ФМ. После перехода петли ФАПЧ в режим слежения за фазой фМ-сиг- нала на выходах пороговых блоков 13 с 1-го по глс-Т-й присутствуют нулевые уровни, а на выходах пороговых блоков 13 с тс-го по т-й-единичные уровни (здесь т - количество блоков 16 в демодуляторе, т.е. максимально возможная кратность ФМ, а Шс-кратность принимаемого ФМ-сигнала).

В соответствии с уровнями сигналов на выходах блоков 13 в блоке определения кратности манипуляции 17(см.фиг. 3) происходит определение кратности тс Кринимаё- мого ФМ-сигнала, ;/ ;;;:

Сигнал; с т-гр порогового блока 13 (означающий синхронизм петли ФАПЧ) посту-, лает на разрешающий вход блока 17, на остальные входы которого поступают сигналы с 1-го по m-1-й блок 13. В сортвётствии со схемой организации элементов И 24 на вход шифратора 23 поступает сигнал унитарного двоичного кода тс кратности мани пуляции при тсҐ т. Если же кратность манипуляции тс т, на входы шифратора 23 поступают нули (поскольку в этом случае на выходах всех пороговых блоков 13, кроме последнего, т.е. гп-го-нулёвыёуровни). Сигнал, кода с выхода шифратора 23 по шине адреса управляет работой коммутатора 10 и. мультиплексора 11, а также определяет величины порогов принятия решения в решающих блоках 8 и 90.

Дёмодулйрованные квадратурные составляющие сигнала Si и SQ поступают в решающие блоки 8 и 9, предтавляющие собой в общем случае многоуровневые квантователи, на выходе которых формируются отсчеты; соответствующие передаваемой информационной последовательности.

Таким образом, предлагаемый демодулятор, по сранению с прототипом, автоматически обеспечивает демодуляцию сигналов произвольной кратности, а также определяет и устраняет ложный захват.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Демодулятор фазоманипулирован- ных сигналов, содержащий фильтр, сумматор, перв ый и второй фильтры нижних частот, входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго фазовых детекторов, первые входы, которых объединены, генератор, управляемый напряжением; выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора и с

входом фазовращателя, выход которого . подключен ко второму входу второго фазового детектора, первый вход которого является входом демодулятора, о т л и ч а ю щ ии с я тем, что, с целью демодуляции сигналов в условиях априорно неорпеделенной кратности и повышения помехоустойчивости, введены мультиплекстор, коммутатор, блок определения кратности манипуляции,

0 блоки формирования сигнала слежения и опознавания, генератор линейно изменяющегося напряжения, пороговые блоки, третьи фильтры нижних частот, первый и второй решающие блоки, первые входы ко5 торых подключены к выходам соответственно первого и второго фильтров нижних частот и соответственно к первому и второму входам первого блока формирования сигнала слежения и опознавания, первый и

0 второй выходы которого через последовательно соединенные последующие блоки формирования сигнала слежения и опознавания подключены соответственно к первому и второму, входам последнего блока

5 формирований сигнала слежения и Опознавания, первый выход каждого блока формирования сигнала слежения и опознавания через последовательно соединенные третий фильтр нижних частот и пороговый блок

0 соединен с соответствующим входом блока Определения кратности манипуляции и соответствующим входом мультиплексора, выход которого через генератор л инейноиз- . меняющегося напряжения соединен с пер5 вым входом Сумматора, выход которого соединен с входом генератора, управляемого напряжением, второй выход каждого блока формирования сигнала слежения и опознавания соединен с соответствующим

0 входом коммутатора, выход которого через фильтр соединен с вторым входом сумматора, выход блока определения кратности манипуляции соединен с управляющим входом мультиплексора, с управляющим

5 входом коммутатора и со вторыми входами первого и второго решающих блоков, выходы которых являются выходами демодулятора. - ..: .- : . ... ; 2. Демодулятор по п. 1, от л и ч а ю щ и0 и с я т ем, что каждый блок формирования сигнала слежения и опознавания содержит два перемножителя, вычйтатель. усилитель и сумматор, первый вход которого соединен с первым входом вычитателя и с первым

5 входом первого перёмножителя, второй вход которого соединен со вторым входом вычитателя и со вторым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя, второй вход которого подключен к выходу вычитателя, вход

усилителя подключен к выходу первого перемножителя, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока формирования сигнала слежения и опознавания, первым и вторым выходами которого являются соответственно выход второго перемножителя и выход усилителя.

3. Демодулятор по п. 1, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что, блок определения кратности манипуляции содержит шифратор и элемен0

ты И, выходы которых соединены со входами шифратора, причем разрешающие входы всех элементов И объединены, а выходы всех элементов И, кроме первого, соединены с соответствующими входами последующих элементов И, разрешающие .и сигнальные входы которых являются входами блока определения кратности манипуляции, выходом которого является выход шифратора.

Сущность изобретения: демодулятор содержит два фазовых детектора 1 и 2, два фильтра нижних частот 3 и 4, .генератор 5 управляемый напряжением, фазовраща- тель 6, фильтр 7. два решающих блока 8 и 9, коммутатор 10, мультиплексор 11, п фильтров нижних частот 12, п пороговых блоков 13, генератор линейно изменяющегося напряжения 14, сумматор 15. п блоков формирования сигнала слежения и опознавания 16, блок определения кратности манипуляции 17. 2 з.п.ф-лы. 3 ил.

Фиг. 2

pa$peu/otcu4. &xw),

4Ј

К.

M

M

PW2.3

//„-фу ti&SGM J

2-« SxSd

f-u S