Цифровой фазовый дискриминатор Советский патент 1983 года по МПК H03D3/06 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах приема дискретных сигналов с относительно фазовой манипуляцией (ОФМ).

Известен метод приема сигналов ОФМ, основанный на сравнении фаз посылок на несущей частоте. Для этого на вход детектора подают входной сигнал и сигнал, зёщержанный в элементе памяти на время, равное длительности элементарной посылки }.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой фазовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, ограничитель-формирователь и регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с генератором ог орных импульсов, а также два фазовых детектора, сигнальные входы котЪрых объединены и подключены к выходу ограничителя-формирователя, опорные входы к соответствующим выходам регистра сдвига, а выходы - к входам вычитающего устройства, выход которого под.ключен к фильтру нижних частот ,2.

Однако такой цифровой фазовый дискриминатор может фиксировать лишь два значения фазы, кроме того, в выходном сигнале содержится ошибка дискретизации, определяемая соотношением частот генератора опорных импульсов и принимаемого сигнала, что приводит при некратных частотах к колебанию уровня сигнала на выходе, изменению фазы на угол меньший 180, т.е. к снижению помехоустойчивости.

Цель изобретения - повыаение поме10хоустойчивости .

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, огра15ничитель-формирователь и регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с генератором опорных импульсов, а также п фазовых детекторов, сигнальные вхопзл которых объединены и подклю20чены к выходу ограничителя-формирователя, а опорные входы - к соотве.тствующим выходам регистра сдвига ифильтр нижних частот, введены п триггеров, п-1 фильтров нижних частот

25 и дифференцирующая цепь, при этом сигнальные входы триггеров соединены с выходс1ми фазовых детекторов, тактовые входы - с выходом дифференцирующей цепи, вход которой подключен к

30 дополнительному выходу регистра сдайга, а выходы - к входам фильтров нижних частот.

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового фазового дискриминатора для сигнала с тремя возможными значениями фаз 5 (скачки фазы могут происходить на |120 и 240°); на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в различных точках при изменении фазы на 240 (-120°).

Цифровой фазовый дискриминатор д содержит ограничитель-формирователь 1, генератор 2 опорных импульсов, регистр 3 сдвига, дифференцирующую цепь 4, фазовые детекторы 5, триггеры б, фильтЕаа 7 нижних частот и ис- 4г точник 8 входного сигнала.

Цифровой фазовый дискриминатор работает следующим образом.

Принимаемый сигнал с выхода ограничителя-формирователя 1 поступает на информационный вход регистра 3 сдвига. На тактовый вход этого регистра поступают импульсы от генератора 2 опорных импульсов (частота этого генератора примерно на порядок выше частоты принимаемого сигна- 25 ла). В результате в ячейках регистра сдвига записывается при положительной полуволне, принимаемого сигнала серия единиц, а при отрицательной - серия нулей. На каждом из вы- 30 ходов регистра сдвига имеется запись принимаемого сигнала, задержанная на определенное время но не более длительности одной элементарной посылки) по отнсидению к информационно- 35 му входу. Дифференцирующая цепь 4 формирует тактовые импульсы для триггеров 6 при переходе сигнала из 1 в О и из О в 1 на дополнительном выходе, обеспечивающем задержку по отнсяаению к информационному выходу на четверть триода частоты принимаемого сигнала. На фазовые детекторы 5 поданы сигналы с информационного выхода регистра сдвига и соответствую- АС щих выходов, обеспечивающих задержку на время

1

.1).

i- (К- -)

и Т2 Т,

Ft 3 «- -{

,где F - частота принимаемого сигна

ла;

К - целое число.

При манипуляции на задержка сигнала должна осуществляться на вреt-fмя Т

На фиг. 2 показаны временные диаграммы сигналов вразличных точках цифрового фазового дискриминатора при манипуляции фазы на -120°,

где- и.| - принимаемый сигнал/

U2- импульсы генератора 2 опорных импульсов; Uj- сигнал на информационном

выходе регистра 3 сдвига ;

( сигналы на выходах фазовых детекторов 5, получаемые при сравнении фаз сигнала УЗ, задержанного на время f- и Ту,

U(, - тактовые импульсы на выходе дифференцирующей схемы, задержанные на четверть периода принимаемого сигнала; U-, - сигнал на выходе одного из триггеров б при манипуляции (на выходе второго триггера сигнал при этом отсутствует) .

Между точками М и П идет переход.ной процесс, вызванный манипуляцией пунктиром на эпюре U-j показан принимаемый сигнал без манипуляции. При отсутствии манипуляции тактовые импульсы, поступающие на триггеры 6, не вызывают их переключения в единичное состояние, так как в эти моменты на их сигнальные входы поступают логические О.

При изменении фазы на одном из триггеров б в момент прихода тактовых импульсов будет сохраняться.логическая 1 и триггер б перейдет в состояние 1.

Фильтры 7 нижних частот производят усреднение сигнала, исключая возможные короткие импульсы при действии помех.

Как видно из эпюр фиг. 2, сигнал Uj, поступающий на фазовый детектор 5, привязан своими фронтами к импульсам, что исключает сшибку, вызванную дискретизацией длины импульсов принимаемого сигнала. При отсутствии триггеров сигналы Uj, поступ ающие на вычитающее, устройство протЪтипа (которое, можно применить при наличии только двух фазовых детекторов) и на фильтры нижних частот, дали бы заметные флуктуации фиксируемых сигналов, так как во время переходного процесса средний уровень сигнала U у на выходе одного из фазовых детекторов 5 понижается и затам восстанавливается, В высокоскоростных системах, когда значительная часть такта занята переходным процессом и постоянная времени фильтров нижних частот мала, правильная фиксация сигналов затруднена. Включение триггеров исключает сигнал на неработающем фазовом детекторе, а на работающий делает определенные моменты нарастания и спада сигнала, что позволяет повысить помехоустойчивость цифрового фазового дискриминатора.

Формула изобретения

. Цифровой фазовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, ограничитель-формирователь и регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с генератором опорных импульсов, а также п фазовых детекторов, сигнальные входы которых объединены и подключены к выходу ограничителя-формирователя, а опорные входы - к соответствукяцим выходам регистра сдвига, и фильтр нижних частот, от ли чающийся тем, что, с целью повЕлаения помехоустойчивости, введены о триггеров, п -1 фильтров нижних час fTOT и дифференцирующая цепь, при этом сигнальные входы триггеров соединены с выходами фазовых детекторов, тактовые входы - с выходом дифференцируюад й цепи, вход которой подклю. чен к дополнительному выходу регистра сдвига, а выходы - к входам фильтров нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гуров В. С .ередача дискретной ийформации и телеграфии. М.,

Связь, 1969, с. 312.

2.Авторское свидетельство СССР 543132, кл. Н 03 О 3/06, 1975 (прототип).