Когерентный демодулятор Советский патент 1981 года по МПК H03K9/10 

(54) .КОГЕРЕНТНЬЙ ДЕМОДУЛЯТОР

I

Когерентный демодулятор относится к связи и может быть использовано в аппаратуре систем приема дискратности информации, в частности для демодуляции сигналов с комбинированной частотной и фазовой модуляцией (ДЧТ-ДОФТ).

Известен автокорреляционный демодулятор сигналов ДЧТ-ДОФТ, содержащий N демодуляторов ДОФТ и демодулятор сигналов ДЧТ ,0«

Недостатком этого демодулятора является его высокая сложность и, как следствие, низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является когерентный демодулятор ДОФТ, содержащий устройство формирования опорного напряжения, фазовращатель, два фазовых детектора и устройство формирования выходных сигналов X2J.

Недостатком зтого демодулятора является низкая помехоустойчивость при приеме сигналов ДЧТ-ДОФТ, так

как широкополосный сигнал с помезГами подается на вход устройства фор-. , мирования опорного напряжения и на входе фазовых детекторов непосредственно.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости когерентного демодулятора при приеме сигналов ДЧТ-ДОФТ.

Поставленная цель достигается тем, что в когерентный демодулятор, содержащий устройство формирования опорного напряжения, выход которого соединен со входом фазовращателя, два выхода которого соединены с первыми входамидвух фазовых детекторов, вторые входы которых соединены со входом устройства формирования опорного напряжения, а выходы - с входами устройства формирования выход}1ых сигналов, два выхода которого соединены с выходными шинами, дополнительно введены два ключа, четыре двухкавальных блока формирования свободных колебаний, восьмивходовой элемент ИЛ к блок формирования управляющиз ; им пульсов, причем входная шина демодулятора соединена со входами ключей, выкод первого ключа соединен со входами первых каналов во всех блоках формирования свободных колебаний, вы ход второго ключа - со входами вторы каналов в этих же блоках,выход каждого канала всех блоков формирова кия свободных колебаний соединен с одним из входов восьмивходового элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом устройства формирования опорного напряжения, вход блока формирования управляющих импульсов соединен с шиной тактовых импульсов, пе вая пара выходов блока формирования управляющих импульсов соединена с первой парой управляющих входов блоков формирования свободных колебаний, вторая пара выходов блока фор мирования управляющих импульсов соединена с управляющими входами к,пючей, третья пара выходов блока формирования управляющих импульсов соединена со второй парой управляющих входов блоков формирования свободных колебаний, при этом первые выход каждой пары соединены с управляю щими входами первых каналов всех блоков формирования свободных колебаний, а вторые выходы - с управляЮЩ1ЛМИ входами вторых каналов этих блоков, Все двухканальные блоки форм1-1ров ния свободных колебаний могут быть выполнены из двух одинаковых канало каждый из которых содержит соед11 ненные последовательно коммутируемый фильтр; триггер Шмидта, амплитудный детектор, первый элемент И, триггер с раздельными входами, втор элемент И, ждущий мультивибратор и дифференцирующую цепь, причем вхо коммутируемого фильтра соединен со входом канала блоков формирования свободных колебаний, управляющий вход коммутируемого фильтра соединен с одним из входов первой пары управляющих входов блоков формирова ния свободных колебаний, второй вхо первого элемента И соединен с одним .из входов второй пары управляющих входов блока формирования свободных колебаний, выход триггера Имидта соединен со вторым входом второго элемента И, выход дифференцирующ.ей цепи соединен с выходом канала блоков формирования свободных колебаний второй вход первого элемента И первого канала каждого блока формирования свободных колебаний соединен со вторым входом триггера с раздельными входами второго канала этого блока, а второй вход первого элемента И второго канала каждого блока формирования свободных колебаний соединен со вторым входам триггера с раздельными входами первого канала этого блока. Блок формирования управляюпуях импульсов может быть выполнен на триггере со счетным входом, двух ждущих мультивибраторах двух элементах ИЛИ-НЕ и двух дифференцир- пощих цепях, причем вход триггера соединен со входом блока формирования управляющих импульсов, первый вьпсод - со входом первого ждущего мультивибратора, первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и входом первой дифференцирующей цепи, а второй вьЕКод - со входом второго ждущего мультивибратора, первым входом второго элемента ШМ-НЕ и входом второй дифференцирующей цепи, выходы ждущих мультивибраторов соединены со вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ и с первой парой выходов блока формирования управляюищхимпульсов 5 выходы элементов соединены со второй парой выходов блока формирования управляющих импульсов, а выходы дифференцирующих цепей - с третьей парой выходов этого блока, при этом выходы первых ж,ц тцего мультивибратора, элемента ИЛИ-НЕ и дифференцирующей цепи соединены с первыми выходами каждой пары, а выходы вторых: ждущего мультивибратора, элемента ИЛИ-НЕ и дифференцирующей цепи соединены со вторыми выходами этих пар. На чертеже представлена блок-схема когерентного демодулятора. Демодулятор содержит ключи I и 2, блоки 3-6 формирования свободных колебаний, блок 7 формирования управляющих импульсов, восьмивходовой Элемент 8 ИЛИ, устройство 9 формирования опорного напряженггя, фазовращатель 10, фазовые детекторы М и 12, устройство 13 формирования ВРЛХОДНЫХ сигналов. Каждый блок 3-6 состоит из двух каналов. Первый канал каждого блока содержит комьгутируемый фильтр 14, триггер Шмидта 15, ампл тудный детектор 16, элемент 17 И.. триггер Ib, с раздельньми входами, элемент 19 И, ждущий мультивибрато 20 и дифференцирующую цепь 21. Второй канал каждого блока содержит ко мутируемый фильтр 22, триггер 23 Шмидта, амплитудный детектор 24, элемент 25 И, триггер 26 с раздельными входами, элемент 27 И, ждущий мультивибратор 28 и дифференцирующую цепь 29. Блок 7 содержит триггер 30 со счетным входом, ждущие мультивибраторы 31 и 32, элементы 33 и 34 ИЛИ-НЕ, дифференцирующие це пи 35 и 36. Входы ключей 1 и 2 соединены с входной шиной демодулятора, управляющие входы ключей 1 и 2 - с выходами элементов 33 и 34 ИЛИ-НЕ соот ветственно, а выходы ключей 1 и 2 соответственно с входами коммутируемых фильтров 14 и 22 всех блоков 3-6 формирования свободных колебаний. В каждом блоке 3-6 формировани Свободных колебаний управляющий зход коммутируемого фильтра 14 соед нен с выходом ждущего мультивибрато 31, а управляющий иход коммутируемо го- фильтра 22 с выходом ждущего мул тивибратора 32, выход коммутируемого фильтра 14 соединен с одним из входов элемента 8 ИЛИ через посл довательно включенные триггер 15 Шмидта, амплитудный детектор 16, элемент 17 И, триггер 18, элемент 19 И, ждущий мультивибратор 20 и дифференцирующую цепь 21, выход триггера Шмидта соединен со вторым входом элемента 19 И, второй вход элемента 17 И соединен со вторым входом триггера 26 и выходом дифференцирующей цепи 35, второй вход триггера 18 соединен со вторым входом элемента 25 И и выходом дифференцирующей цепи 36, выход коммутируемого фильтра 22 соединен с одним из входов элемента 8 ИЛИ через последовательно включенные триггер 23 Шмидта, амплитудный детектор 24, элемент 25 И, триггер 26, элемент 27 И, ждущий мультивибратор 28 и дифференцирующую цепь 29, выход триггера 23 Шмидта соединен со вторым входом элемента 27 И, выход эле мента 8 ИЛИ соединен с первыми входами фазовых детекторов 11 и 12 и входом устройства 9 формирования опорного напряжения, выход которого соединен со входом фазовращателя 10, выходы которого соединены со вторыми входами фазовых детекторов 11 и 12, вьгхо.ды которых соединены со входами устройства 13 формирования выходных сигналов, выходы которого соединены с выходными шинами демодулятора, ишна тактовых импульсов соединена со входом триггера 30, со счетным входом, первый выход которого соединен со входом ждущего мультивибратора 31, первым входом элемента 33 ИЛИ-НЕ и входом дифференцирующей цепи 35, а второй выход - со входом ждущего мультивибратора 32, первым входом элемента 34 ИЛИ-НЕ и входом дифференцирующей цепи 36, выход ждущего мультивибратор. 31 соединен со вторым входом элемента 33 ИЛИ-НЕ, а выход ждущего мультивибратора 32 - со вторым входом элемента 34 ИЛИ-НЕ. I Когеренткьп демодулятор работа,ет следующим образом. Тактовые импульсы, синхронизированные с принимаемым сигналом и следующие черезинтервал времени Т (где Т - длительность посылки сигнала), поступают на триггер 30, формируя на его выходах импульсы- постоянного тока длительностью Т с периодом 2Т меандр. Положительными фронтами полученных импульсов запускаются ждущие мультивибраторы 31 и 32, формир пощие импульсы гашения длительностью Т, следующие с периодом 2Т и взаимно смещенньш на время Т, Импульсы с выхода згадущего мультивибратора 31 осуществляют гащение колебаний в коммутируемых фильтрах , подключенных к выходу ключа 1 , а импульсы с выхода ждущепо мультивибратора 32 - гашение колебаний в фильтрах, подключенных к выхо ду ключа 2. С помс.дью элементов 33 и 34 ИЛИ-НЕ из импульсов на выходах триггера 30 и импульсов на выходах ждущих мультивибраторов 31 и 32 ормируются импульсы длительностью T-Tf,, открывающие 1 и 2, причем лючи поочередно открьюаются через ремя Тр после прихода тактового мпульса. С помощью дифферениирущих цепей 35 и 36 формируются кооткие ; импульсы, положение во вреени которьсх соответствует отрицаельным фронтам и тульсов на выходах 7 триггера 30. Эти импульсы определяют начало и конец свободных колебаний в фильтрах,. Входной сигнал ДЧТДОФТ поступает одновременно на ключи 1 и 2. В течение времени Т поеле прихода первого тактового импул са ключи 1 и 2 закрыты напряжения.ми с выходов элементов 33 и 34 ИЛИНЕ. В это время на упранляйщие i xoды фильтров первых, например, канал блоков 3-6 постзтают импульсы с выхода ждущего мультивибратора 31, и в- этих фильтрах гасятся колебания По прошествии времени Т отк,рьшается ключ 1, и сигнал поступает на фильтры первых каналов блоков 3-6. 4)ильтры обоих каналов в каждом блок гйастроены одинаково - на одну.из четырех частот сигнала. Пусть, напр мер, частота действующего в данный момент посьшки сигнала соответствует частоте настройке фильтров 14 и 22 блока 3. В фильтре 14 происходит линейное нарастание амплитуды сигнала (интегрирование по огибающей), Во время прихода второго тактового импульса закрьшается ключ 1 и в фи тре 14 кончается процесс интегриро вания и начинается этап свободных колебаний, продолжающийся в течение времени Т - до третьего.тактового импульса. Колебания с выхода фильтра 14 поступают на триггер 15 Шмид та, порог срабатьшания которого уст навливается равным приблизительно половине максимальной амплитуды ко лебаний на выходе фильтра. На выход триггера 15 Шмидта, формируется последовательность однополярных им. пульсов, начинающихся приблизительно в середине этапа интегрирования и заканчивающихся в середине этапа гашения после окончания свободных колебаний. Амплитудный детектор 16 выделяет напряжение, соответствующее огибающей этих импульсов., кото рое прикладашается к одному входу элемента 17 И. Элемент 17 И играет роль ключа, а напряжение с выхода детектора 16 открьгеает этот кгаоч. Импульс, появившийся на втором входе элемента 17 И - а он появля ется в конце этапа интзгрироваьшя - проходит на его выход и ставит триггер 18 в состояние, когда напряжение на выходе этого триггера открывает ключ, выполненный на основе элемента 19 И. Триггер 18 находится в этом 7 состоянии до третьего тактового импульса, когда импульс с выхода дифференцирующей цепи 36, воздействуя на второй вход триггера 18, изменяет состояние триггера. В этот момент заканчивается этап свободных колебаний в фильтре 14, на управляющий вход его поступает гасящий импульс с выхода ждущего мультивибратора 36, и колебания в фильтре быстро (за время Т..«Т) гасятся Таким образом, ключ/ выполненный на основе элемента 19 И, оказывается открытым точно на время Т, соответствующее этапу свободных колебаний в фильтре 14, и импульсы с выхода триггера 15 Шмидта проходят на выкод элемента 19 И. Таким образом, элемент 19 И вьщеляет импульсы, определяющиеся свободными колебаниями в фильтре 14, Ждущий мультивибратор 20формирует импульсы с регулируемой д.лительностью, что позволяет изменять местоположение относительно тактово го импульса, т.е. фазу импульсов, формируемых с дифференцирующей цепью 21и соответствующих задним фронтам импульсов на выходе ждущего мультивибратора 20. Таким образом, ждущий мультивибратор 20 и дифференцирующая цепь 2 выполняют функцию регулируемого фазовращателя, который позволяет осуществлять коррекцию фазы сигнала. Полученные на выходе дифференцирующей цепи 21 ш-тульсы посту1гают через элемент 8 ИЛИ на вход устройства 9 и фазовые детекторы 11 и 12, В следующий тактовый интервал Т последовательность импульсой появляется на одном из остальных семи выходов блоков 3-6 и также через элемент 8 ИЛИ поступает на входы устройства 9 и детекторов 11 и 12. Таким образом, на выходе элемента 8 ИЛИ формируется сигнал ДЧТ-ДОФТ, отфильтрованный от помех, который используется как для формирования опорных колебаний, так и для подачи на сигнальные входы фазовых детекторов. Использование демодулятора в системах связи позволяет осуществлять фазовую демодуляцию сигнала ДЧТ-ДОФТ с высокой помехоустойчивостью, присущей когерентному спос.обу фазовой демодуляции дискретных сигналов, что, в свою очередь, дает возможность использовать вместо сигналов ДОФТ сигналы ДЧТ-ДОФТ и вдвое повысить таким образом пропускную способность канала связи при сохранении занимаемой полосы частот. Формула изобретения 1. Когерентный демодулятор, сод жащий устройство формирования опорного напряжения, выход которого со динен со входом фазовращателя, два выхода которого соединены с первыми входами двух фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с i дом устройства формирования опорно го напряжения а выходы - с входами устройства фбрмирования выходных сигналов, два выхода которого соеди нены с выходными шинами, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при пр еме сигналов с частотной и фазовой модуляцией, в него дополнительно введены два ключа, четыре двухканальных блока формирования свобод „„ ных колебаний, восьмивходовои элеме ИЛИ и блок формирования управля ющих импульсов, причем входная шина демодулятора соединена со входами ключ- й, выход первого ключа соединен со входами первых каналов во всех блоках формирования свободных колебаний, выход второго ключа - с входами вторых каналов в этих же блоках, выход каждого канала всех блоков формирования свободных колебаний соединен с одним из входоввосьмивходового элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом устройства формирования опорного напряжения, вход блока формирования управляющих импульсов соединен с шиной тактовых импульсов, первая пара выходов блока формирования управляницих импульсов соединена с первой парой управляющих входов блока формирования свободных колебаний, вторая пара выходов блока формирова ния управляющих импульсов соединена с управляющими входами ключей, третья пара выходов блока формирования управляющих импульсов соединена со второй парой управляющих входов блоков формирования свободных колебаний, при этом первые выходы каждой пары соединены с управляющими входами первых каналов всех блоков формирования свободных колебаний, а вторые выходы - с управляющими вход ми вторых каналов этих блоков. 710 2, Демодулятор поп.1, отлич ающийс я тем, что во всех двухканальных блоках формирования свободных колебаний каждый канал содержит соединенные последовательно коммутируемый фильтр, триггер Шмидта, амплитудный детектор, первый элемент И, триггер с раздельными входами, второй элемент И, ждущий мультивибратор и дифференцирующую цепь, причем вход коммутируемого фильтра соединен со входом канала блоков формирования свободных колебаний, управляющий вход коммутируемого фильтра соединен с одним из входов первой пары управляющих входов блоков формирования свободных колебашш, второй вход первого элемента И соединен с одним из входов Второй пары управляющих Входов блоков формирования свободных колебаний, выход триггера ПЫидта соединен со вторым входом второго элемента И, выход дифференцирующей цепи соединен с выходом канала блоков форми- рования свободных колебаний, второй вход первого элемента И первого канала каждого блока формирования свободных колебаний соединен со вторым входом триггера с раздельными входами второго канала этого блока, а второй вход первого элемента И второго канала каждого блока формирования свободных колебаний соединен со вторым входом триггера с раздельными входами нервного канала этого блока. 3. Демодулятор по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования управляющих иьшульсов содержит триггер со счетным входом, два ждущих- мультивибратора, два элемента ИЛИ-НЕ и две дифференцирующие цепи, причем вход триггера соединен со входом блока формирования управг ляющих импульсов, первый выход - со входом первого ждущего мультивибратора, первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и входом первой дифференцирующей цепи, а второй выход - со вхЪдом второго ждущего мультивибратора, первым входом второго элеента ИЛИ-НЕ и входом второй диффеенцирующей цепи, выходы ждущих ультивибраторов соединены со вторыи входами соответствующих элеменов ШШ-НЕ и-с первой парой выходов лока формирования управляющих имульсов, выходы элементов ИЛИ-НЕ оединены со второй парой выходов

блока формирования управляющих импульсов, а выходы дифферениирующих цепей с третьей парой выходов этого блока, при этом выходы первых ждущего мультивибратора, элемента ИЛИ-НЕ и.дифференцирующей цепи соединены с первыми выходами каждой пары, а выхода: вторых ждущего мультивибратора, элемента ИЛИ-НЕ и дифференцирующей цепи соединены со ьгорыми выходами этих пар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 448588, кл. Н 03 К 9/10, 04.06.71,

2,Заездный A.M. Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. М,, Связь, 1967, с..33,.рис. 1.9, (прототип).