Цифровой когерентный частотно-фазовый демодулятор Советский патент 1981 года по МПК H04L27/233 

Изобретение относится к устройствам обработки дискретных сигналов и может использоваться в системах радиосвязи, радиотелеграфии и провод ных автоматизированных системах пере дачи данных. Известен когерентный управляемый демодулятор ЧМ-ФМ сигналов, состоящий из последовательно соединенных .некогерентного частотного детектора, формирователя опорного ЧМ колеба ния для работы фазового детектора и когерентного фазового детектора fl Безынерционное формирование опорного ЧМ колебания обеспечивается полосе синхронизма, равной или несколько большей разности частот ЧМ сигнала, поэтому подобные демодуляторы имеют низкую помехоустойчивость . J Известен также цифровой Korepetfrный частотно-фазовый демодулятор, со держащий входной аналого-цифровой преобразователь, подключенный к пербым входгш двух элементов И { епосред ственнр, а ко вторым - через первый и второй формирователи опорных колебайий соответственно, причем выход элементов И подключены к элементу сравнения через реверсивные счетчики, а также блок тактовой синхронизации, подключенный к управляющим входам элемента сравнения и реверсивных счетчиков Г23. Однако этот демодулятор имеет низкую помехоустойчивость. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Цель достигается тем, что в цифровой когерентный частотно-фазовый демодулятор, содержащийвходной аналого-цифровой преобразователь, подключенный к первым входам двух элементов И непосредственно, а ко вторым - через первый и второй формирователи опорных колебаний соответственно, причем выхода, элементов И подключены к элементу сравнения через реверсивные счетчики, а также блок тактовой синхронизации, подключенный к управляющим входам элемента сравнения и реверсивных счетчиков, введены последовательно соединенные коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент памяти и декодер, между выходом каждого реверсивного счетчика и входами коммутатора включен соответствующий пороговый элемент, а между выходом элемента сравнения

и управлякяцими входами формирователей опорных колебаний включен элемент фазирования, причем блок тактовой синхронизации подключен к выходу входного аналого-цифрового преобразователя и выполнен в йиде последовательно соединенных некогерентного фазового демодулятора и блока тактовой автоподстройки частоты, меж ду выходом которого и дополнительными входами формирователей опорных колебаний включен блок защиты, при этом выход блока тактовой синхронизации подключен к управляющим входам элемента фазирования и пороговых элементов.

На чертеже изображена структурная электрическая схема цифрового когерентного частотно-фазового демодулятора.

Демодулятор содержит входной аналого-цифровой преобразователь СдЦП) 1, первый и второй формирователи 2 и 3 опорных колебаний, элемент фазирования 4, элементы И 5 и б, реверсивные счетчики 7 и 8, элемент сравнения 9, пороговые элементы 10 и 11 коммутатор 12, элемент памяти 13, декодер 14, блок тактовой синхронизации 15, состоящий из последовательно соединенных некогерентного фазового демодулятора 16, блока тактовой автоподстройки частоты 17 и блока защиты 18..

Цифровой когерентный частотнофазовый демодулятор работает следующим образом,

С выхода АЦП 1, содержащего последовательно соединенные канальный полосовой фильтр, усилитель-ограничитель и формирователь импульсов перехода, следующих с частотой периодов входного колебания, импульсы подаются на первый и второй формирователи опорных колебаний 2 и 3 и некогерентный фазовый демодулятор 16 блока тактовой синхронизации 15. Формирователи опорных колебаний 2 и 3 представляют собой цифровые ФАПЧ с дискретным управлением. При наличии импульсов тактовой синхронизации один из формирователей 2 и 3 работает в режиме слежеНИНI а другой в это время находится в режиме срыва, поэтому по сигнешу тактовой синхронизации в конце посылки производится фазирование .формирователя находившегося в режиме ,срыва, от другого формирователя через элемент фазирования 4, При пропадании сигнала на входе демодулятора с выхода блока ззцдиты 18 на дополнительные входы первого и второго формирователей -.2 и 3 подается сигнал на обрабоку режима ввода в синхронизм, ,при котором полоса синхронизма формирователей более широкая , чем в режиме слежения. При восстановлении канала связи, по сигналу тактовой синхронизации формирователи 2 и 3 вновь переводятся в режим слежения с узкой полосой синхронизма.. .С выходов формирователей 2 и 3 и АЦП 1 сигналы подаются на входы элементов И 5 и 6. С выходов последних импульсы рассогласования подаются на входы добавления и вычитания реверсивных счетчиков 7 и 8.

За исходный алгоритм работы демо-дулятора взят алгоритм работы оптимального корреляционного приемника

5u)C,(t)at-(i)tit)ai oc:::

И) о о

5 :где (t) - принимаемый сигнал, C.,(t), Cj(t) - опорные сигналы, получаемые с формирователей 2 и 3, - длительность элементарной посылки. Но выражение (l) соответствует одноканальному демодулятору.

В случае частотно-фазового сигнала числовое значение на выхЬде реверсивного счетчика при одной и той же частоте меняет знак в зависимости от фазы сигнала. Поэтому для выделения информации частотного канала элемент сравнения 9 должен оцегнивать абсолютные значения чисел, поступающих на него в параллельном коде с реверсивных счетчиков 7 и 8, т.е. необходимо реализовать следующий алгоритм

Г tr iUr|J wc,waii-| l.t)c2Wciti ocr:J. ti)

После устранения частотной неопре деленности информация фазового канала выделяется пороговыми элементами 10 и 11, которые выносят решение .0 фазе принимаемого сигнала по следующему алгоритму

tr

, U(t)C;,it)cjt oc:::; , о о

W

, 1

, ,j(iHHOt о

о

Элемент сравнения 9, реализующий .алгоритм (.2), формирует выходной сигнал следующим образом:

KUIW , filtt |а„,1,, () ,

р, 1

где X, Y - числа в реверсивных счетчика,х 7 и В.

Выходной сигнал элемента сравнения 9 соответствует огиб.ающей частотного канала. Пороговые элементы 10 и 11, реализующие алгоритм (З), производят операцию сравнения поступающих с выходов реверсивных счетчиков 7 и 8 чисел с нулем и формируют сигнал следующим образом: n-1 Таким образом, сигнал,, поступающий с выхода элемента сравнения 9 на вход коммутатора 12, обеспечивает прохождение на элемент памяти 13 о порогового элемента 10 либо с порогового элемента 11 сигналов, яв ляющихся огибающими фазового канала На дополнительные входы реверсив ных счетчиков 7 и 8, элемента сравнения 9, элемента фазирования 4 и пороговых элементов 10 и 11 подаются импульсы тактовой синхронизации от блока тактовой синхронизации 15. Таким образом, повышение помехо.устойчивости данного демодулятора достигается за счет использования двух формирователей опорного колеба ния (двух ФАПЧ), что позволяет в каждом из них сузить полосу синхронизма. Формула изобретения Цифровой когерентный частотнофазовый демодулятор,. содержащий входной аналого-цифровой преобразователь, подключенный к первым входа двух элементов И непосредственно, а к вторым - через первый и второй формирователи опорных колебаний соответственно, причём выходы элементов И подключены к элементу срав нения через реверсивные счётчики, а также блок тактовой синхронизации подключенный к управляющим входам элемента сравнения и реверсивных счетчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены последовательно соединенные коммутатор,управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент памяти и декодер, между выходом каждого реверсивного счетчика и входами коммутатора включён соответствующий пороговый элемент, а между выходом элемента сравнения и управляющими входами формирователей опорных колебаний включен элемент фазирования г причем блок тактовой синхронизации подключен к выходу входного аналого-цифрового преобразователя и выполнен в виде последовательно соединенных некогерентного фазового демодулятора и блока тактовой автоподстройки частоты, между выходом которого и дополнительнь и входами формиЕювателей опорных колебаний включен блок згициты, при этом выход блока тактовой синхронизации подключен к управляющим входам элемента фазирования и пороговых элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бухвинер В.Е. Дискретные схемы в фазовых системах радиосвязи. М., Связь, 1969, с. 140. 2.Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М., Связь, 1979, с. 292, рис. 11.23 (прототип).