Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов Советский патент 1980 года по МПК H04L27/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для приема непрерывных сигналов, модулированных дискретной информацией по частоте.

Известно устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, два узла фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор 1 .

Однако известное устройство имеет недостаточную достоверность принимаемых сигналов.

Цель изобретения - повышение достоверности принимаемых сигналов.

Для этого-в устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов. Два узла фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор, введены выделитель фронтов входного сигнала, преобразователь кодчастота, элемент ИЛИ и последовательно соединенные выделитель фронтов продетектированного сигнала, ждущий мультивибратор и цифровой интегратор, выходы которого подключены к входам преобразователя код-частота, дополнительный вход и выход которого соединены соответственно с

выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключён выход генератора тактовых импульсов, который соединен с тактовым входом цифрового интегратора, , к дополнительным входам которого подключены выходы второго узла фазовой автоподстройки частоты, входы которого соединены соответственно с выходами первого узла фазовой автоподстройки частоты и элемента ИЛИ, выход которого подключен к

10 первому входу первого узла фазовой автоподстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом выделителя фронтов входного сигнала, при этом выход первого узла фазовой автоподстройки частоты подключен к первому входу фазового

детектора, второй вход которого соединен с соответствующим выходом второго узла фазовой автоподстройки частоты.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройст20 ва; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу фазового детектора.

Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов содержит выделитель 1 фронтов входного сигнала, два уза 2 и 3 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). фазовый детектор 4, выделитель

фронтов продетектированного сигнала, ждующий мультивибратор 6, цифровой инегратор 7, преобразователь 8 код - ч стота, элемент ИЛИ 9 и генератор 10 тактовых импульсов (фиг. 1).

Устройство работает следуюш-м образом.

Выделитель 1 фронтов входного сигнаа на выходе формирует короткие импульсы, соответствующие моментам пересечения нуля входным частотно-манипулированным сигналом. Эти импульсы поступают на второй вход первого узла ФАПЧ 2. Первый узел ФАПЧ 2 и второй узел ФАПЧ 3 выполнены по одинаковым функциональным бхёйам И состоят из основного делителя 11 частоты, первого выделителя 12 переднего фронта,RS-триггера 13, элемента И 14, делителя 15, второго выдел ителя 16 переднего фронта и элемента ИЛИ 17.

Фазовый детектор 4 состоит из инвертора 18, двух элементов И 19 и RS-триггера 20,.

Цифровой интегратор 7 состоит из двух элементов И 21, двух усредняющих делителей 22 и реверсивного счетчика 23.

V В начале рассмотрим работу устройства для приема частотно-манипулированных сигналов в статическом режиме, когда на его вход поступает либо частота «нажатия fn , либо частота «отжатия foT . причем значения частот принимаемого сигнала и генератора 10 тактовых импульсов номинальны. В этом случае на выходе вьщелителя 5 фронтов продетектированного сигнала импульсов нет, ждущий мультивибратор

6находится в исходном состоянии (на его выходе потенциал «нуля), поэтому импульсы с выхода генератора 10 тактовых импульсов на входы усредняющих делителей 22 не

поступают и состояние реверсивного счетчика 23 не изменяется, а записанное в нем ЯвЬйчйОё чйсло равно половине его емкости. В этом случае средняя частота следования импульсов на выходе преобразователя В код-частота равна половине максимальной частоты. Длительность и временное по:Тб Жениё Этих импульсов таковы, что они не собпадают во времени с импульсами на выходе генератора 10 тактовых импульсов, поэтому на выходе элемента ИЛИ 9 средняя ЧасТбтаследоВания имПуЛьсов равна сумме Частот следования импульсов с выходов. генератора 10 тактовых импульсови преобразователя 8 код-частота.

При номинальных значениях слагаемых эта частота также будет номинальной.

Коэффициенты деления основного дели теля II и делителя 15 добавления узлов

ФАПЧ 2 и 3 выбраны такими, что при поЖЧе ка йх входы импульсов с номинальным

зйвчёШем частоты следования, а на входы

SRS-триггеров 13 импульсов с удвоенной

средней частотой частотно-манипулированного сигнала 2fo fn + W (из-за удвоения частоты в выделителе 1 фронтов входного сигнала) на выходе RS-триггеров 13 будет формироваться последовательность прямоугольных импульсов со скважностью равной

двум (меандр). Это свидетельствует о запаздывании импульсов, поступающих с выхода выделителя 12 передних фронтов на входы RRS-триггеров 13 Относительно импульсов, поступающих на их входы S на время tso, равное половине периода следования этих импульсов, т. е.

tso 0,5Го 0,5(fH+foT)

Для работы узлов ФАПЧ 2 и 3 необходимо обеспечить несовпадение во времени импульсов на входах элементов ИЛИ 17. При изменении частоты импульсов, поступающих на входы SRS-триггеров 13, в пределах полосы удержания узлов ФАПЧ 2 и 3 время t 3 будет изменяться, вследствии

0 чего будет изменяться скважность импульсов на выходе RS-триггеров 13. На этом в предложенном устройстве основано детектирование частотно-манипулированного сигнала. Первый узел ФАПЧ 2 предназначен для уменьщения влияния помех на местоположение фронтов принимаемого сигнала, а второй узел ФАПЧ 3 совместно с фазовым детектором 4 осуществляет детектирование входного сигнала, принцип которого поясняет фиг. 2. Если на устройство для приема

0 чаСТотно-манипулированных сигналов поступает частота fo 0,5(fn + foi ), то короткие импульсы с выхода выделителя 12 передних фронтов первого узла ФАПЧ 2 будут следовать с частотой 2fo и поступят на вход SRS-триггера 13 второго узла ФАПЧ

i 3 и на первый вход фазового детектора 4, т. е. на входы элементов И 19. Коэффициент деления обоих основных делителей 11 должен быть кратен двум, тогда на его выходе прямоугольные импульсы будут

Q иметь форму меандра (фиг. 2а). При частоте сигнала fc fo задние фронты этих импульсов будут совпадать во времени с импульсами, поступающими с выхода первого узла ФАПЧ 2. Если частота сигнала fc будет меньше fo (например, fc foi ), то время

tj 1зо, в результате чего короткие импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2 будут совпадать во времени с уровнем «нуля на выходе основного делителя 11 второго узла ФАПЧ 3, являющегося его выходом

р (фиг. 26). Тогда на выходе инвертора 18, входящего в состав фазового детектора 4, будет уровень«единица и короткие импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2 будут поступать через один из элементов И 19 на вход RRS-триггера 20 на выходе котоS рого, являющегося выходом фазового детектора 4, будет уровень «нуля.

Если частота сигнала fc будет больще fo (например fc fn ), то время

В -результате чего короткие импульсыс выхода первого узла ФАПЧ 2 будут совпадать во времени с уровнем «единицы на выходе основного делителя 1I второго узла ФАПЧ 3 (фиг. 2в). Тогда на выходе инвертора 18 будет уровень «нуля ч короткие импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2 будут постуйать через другой элемент И 19 на вход SRS-триггера 20, на выходе которого будет уровень«единицы.

Таким образом, на выходе устройства будет логическая «единица или логический «нуль в зависимости от того,, частота принимаемого сигнала больше или меньше средней частоты.

Высокая помехоустойчивость устройства частотно-манипулированных сигналов обеспечивается благодаря фильтрующему дейтсвию узлов ФАПЧ 2 и 3.

Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов нечувствительно к нестабильности характеристик частот входного сигнала и частоты генератора 10 тактовых импульсов благодаря введению в него цепи обратной связи, охватывающей оба узла ФАПЧ 2 и 3, образованной выделителем 5 фронтов продетектированного сигнала, ждущим мультивибратором 6, цифровым интегратором 7 и преобразователем 8 код- частота.

В начале предположим, что манипулирующий сигнал представляет детерминированную последовательность «единиц и «нулей ( «точки). Длительность импульсов Т на выходе ждущего мультивибратора 6 должна быть намного меньще длительности манипулирующих посылок То, например ( 0,99 TQ. Тогда при приеме точек на выходе выделителя 5 фронтов продетектированного сигнала короткие импульсы будут следовать через время го, а на выходе ждущего мультивибратора 6 потенциал «единицы будет в течение 99% времени, т. е. практически все время на второй вход цифрового интегратора 7 будет подаваться потенциал «единицы.

Благодаря тому что к третьему и четвертому входам цифрового интегратора 7 подключены основной и инвертированный выходы RS-триггера 13 второго узла ФАПЧ 3, то число импульсов, поступающих на входы усредняющих делителей 22 с выхода генератора 10 тактовых импульсов через элементы И 21, будет зависеть от состояния RS-триггера 13. Если частоты принимаемого сигнала fn и foT имеют номинальное значения, то время приема двух посылок различных знаков число импульсов, поступаюц их на входы усредняющих делителей 22 с выхода генератора 10 тактовых импульсов, будет одинаковым, так как изменение времени t.j для RS-триггеров 13 относительно величины tjp будет одинаковым при приема частот frt и foT . Коэффициент деления усредняющих делителей 22 выбирается таким, чтобы за время TO на их выходе появилось не более одного импульса. Так как выход одного уср)едняющего делителя 22 подключен к суммирующему входу реверсивного счётчика 23, а выход другого - к его вычита5 К) входу, то за время приема двух посылок разного знака состояние реверсивного счетчика 23 не изменится. Так как выходы разрядов реверсивного счетчика 23, являющиеся выходами цифрового интегратора 7, подключены к входам преобразователя 8 10 код-частота, то при неизменном состоянии реверсивного счётчика 23 будет неиз.менной также средняя частота следования импульсов на выходе этого преобразователя 8.

Если частоты «нажатия и «отжатия принимаемого сигнала будут отклоняться от своих номинальных значений, то изменение времени t-j для RS-триггеров 13 относительно величины tjQ будет неодинаковым при приеме частот t и for

В результате за время приема нескольких 0 пар посылок различных знаков число импульсов на выходах усредняющих делителей 22 будет различным, состояние реверсив ного счетчика 23 изменится, что повлечет за собой изменение средней частоты следования импульсов на выходе преобразователя 8 код-частота и на выходе элемента ИЛИ 9..

Так как границы полосы удержания узлов ФАПЧ 2 и 3 зависят от частоты импульсов, поступающих, на их входы, то в результате изменения частоты импульсов на выходе элемента ИЛИ 9 эти границы сместятся таким образом, что средняя частота принимаемого сигнала сШва будет совпадать с серединой полосы удержания. Ана логичные процессы будут протекать при отклонении частоты импульсов на выходе генератора 10 тактовых импульсов от номинального значения.

Цепь, содержащая выделить 5 передних фронтов продетектированного сигнала и ждущий мультивибратор 6, предназначена для нормального функционирования устройства частотно-манипулированных сигналов при приеме случайной последовательности манипулирующих посылок и в статическом режиме, когда длительное времяйринймаёт- ся либо частота „, либо частота forВ первом случае эта цепь осуществляет поочередное подключение к входу усредняющих делителей 22 выхода генератора 10 тактовых импульсов сучетом состояния RS-триггера 13 второго узла ФАПЧ 3 при приеме частот Гн и for , обеспечивая тем самым парность манипулирующих посылок

различных знаков, используемыхДля работы цифрового интегратора 7.

Во втором случае, как уже отмечалось, никакой подстройки частоты на выходе элемента ИЛИ 9 происходить не будет.

Формула изобретения

Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее ген ратор тактовых импульсов, два узла фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения достверности принимаемых сигналов, в него введены выделитель фронтов входного сигнала, п)еобразователь код- частота, элемент ИЛИ и последовательно соединенные выделитель фронтов продетектированного сигнала, ждущий мультивибратор и цифровой интегратор, выходы которого подключены к входам пресбразователя код-частота, дополнительный вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход генератора тактбвых. импульсов, который соединен с

тактовым входом цифрового интегратора, к дополнительным входам которого подключены выходы второго узла фазовой автоподстройки частоты, входы которого соединены соответственно с выходами первого узла фазовой автоподстройки частоты и элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого узла фазовой автоподстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом выделителя фронтов входного сигнала, при этом выход первого узла фазовой автоподстройки частоты подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с соответствующим выходом второго узла фазовой автоподстройки частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 227404, кл. Н 04 В 1/30, 1966 (прототип).