RU2425457C1 - Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals - Google Patents
Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425457C1 RU2425457C1 RU2010131502/09A RU2010131502A RU2425457C1 RU 2425457 C1 RU2425457 C1 RU 2425457C1 RU 2010131502/09 A RU2010131502/09 A RU 2010131502/09A RU 2010131502 A RU2010131502 A RU 2010131502A RU 2425457 C1 RU2425457 C1 RU 2425457C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- quadrature
- frequency
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой и индексом частотной манипуляции β=0.5 в системах передачи и приема дискретной информации.The invention relates to radio engineering and can be used to receive frequency-manipulated signals with a continuous phase and frequency manipulation index β = 0.5 in systems for transmitting and receiving discrete information.
Уровень техникиState of the art
Известны устройства приема частотно-манипулированных сигналов, принцип действия которых описан в ряде работ. Например, в книгах Кантор Л.Я., Дорофеев В.М. Помехоустойчивость приема ЧМ-сигналов. - М.: Связь, 1977 г.; Авиационные радиосвязные устройства, под ред. В.И.Тихонова. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1986 г.; Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь, 1983 г.; Тихонов В.И., Кульман Н.К. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. - М.: Сов. радио, 1975 г.; Murota K., Hirade U. "GMSK - modulation for digital mobile radiotelephony" IEEE Transactions on Communications, vol. com. - 29, 1081, №7, p.1047; а также в авторских свидетельствах на изобретение и патентах: Приемник с частотной модуляцией (Патент №1496567, МПК H04B 17/00 от 30.12.77. Автор Hiroshi Furano); Устройство для подавления пороговых шумов (Авторское свидетельство №270006, МПК Н04В 15/00 от 13.08.70. Авторы Ю.А.Афанасьев, В.М.Дорофеев); Демодулятор частотно-манипулированных сигналов (Авторское свидетельство SU №1311585 A, МПК H04L 27/14 от 29.12.84. Автор А.С.Гаранин. ДСП); Демодулятор частотно-манипулированных сигналов (Авторское свидетельство SU №1461358 A1, МПК H04L 27/14 от 01.04.85. Автор А.С.Гаранин. ДСП); Устройство приема частотно-модулированных сигналов (Патент №2179786, МПК H04B 1/10 от 13.07.99. Авторы A.M. Карлов, Е.В.Волхонская, Е.Н.Авдеев); Способ квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом (Патент №2192101 от 13.07.1999 г., МПК 7 H04L 27/14. Авторы A.M.Карлов, Е.В.Волхонская, Е.Н.Авдеев).Known devices for receiving frequency-manipulated signals, the principle of which is described in a number of works. For example, in the books of Kantor L.Ya., Dorofeev V.M. Immunity to receiving FM signals. - M .: Communication, 1977; Aeronautical Radio Communication Devices, ed. V.I. Tikhonova. - M .: ed. VVIA them. prof. N.E. Zhukovsky, 1986; Tikhonov V.I. Optimum signal reception. - M .: Radio and communications, 1983; Tikhonov V.I., Kulman N.K. Nonlinear filtering and quasi-coherent signal reception. - M .: Owls. radio, 1975; Murota K., Hirade U. "GMSK - modulation for digital mobile radiotelephony" IEEE Transactions on Communications, vol. com. - 29, 1081, No. 7, p. 1047; as well as in copyright certificates for inventions and patents: Receiver with frequency modulation (Patent No. 1496567, IPC
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому положительному эффекту является устройство квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов (прототип), реализованное в техническом решении (Патент на изобретение №2247474 от 19.06.2003, МПК7 H04L 27/14. Авторы A.M.Карлов, Е.В.Волхонская). Описанное в прототипе устройство приема частотно-манипулированных сигналов основано на способе квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов с дифференцированием получаемых квадратурных составляющих и их последующей обработкой. Функциональная схема данного устройства приема частотно-манипулированных сигналов приведена на фиг.1. и содержит:The closest analogue in terms of the set of essential features and the achieved positive effect is a device for quadrature reception of frequency-manipulated signals (prototype), implemented in a technical solution (Patent for invention No. 227474 from 06/19/2003, IPC7 H04L 27/14. Authors AM Karlov, E. V. Volkhonskaya). The device for receiving frequency-manipulated signals described in the prototype is based on the method of quadrature receiving frequency-manipulated signals with differentiation of the obtained quadrature components and their subsequent processing. The functional diagram of this device receiving frequency-manipulated signals is shown in figure 1. and contains:
1 - блок формирования синфазной составляющей;1 - block forming the in-phase component;
2 - блок формирования квадратурной составляющей;2 - block forming a quadrature component;
3 - блок формирования опорных сигналов;3 - block forming the reference signals;
4 - первая дифференцирующая цепь;4 - the first differentiating circuit;
5 - вторая дифференцирующая цепь;5 - the second differentiating circuit;
6 - первый перемножитель;6 - the first multiplier;
7 - второй перемножитель;7 - the second multiplier;
8 - третий перемножитель;8 - the third multiplier;
9 - вычитающее устройство;9 - subtractive device;
10 - блок тактовой синхронизации;10 - block clock synchronization;
11 - линия задержки;11 - delay line;
12 - четвертый перемножитель;12 - the fourth multiplier;
13 - полосовой усилитель;13 - strip amplifier;
14 - фазовращатель;14 - phase shifter;
15 - фазовой детектор;15 - phase detector;
16 - третий фильтр нижних частот блока опорных сигналов;16 - the third low-pass filter of the block of reference signals;
17 - подстраиваемый генератор опорного сигнала;17 - tunable reference signal generator;
18 - фазовращатель блока опорных сигналов;18 - phase shifter block reference signals;
19 - смесители блоков формирования синфазной и квадратурной составляющих;19 - mixers of the blocks for the formation of in-phase and quadrature components;
20 - фильтры нижних частот блоков формирования синфазной и квадратурной составляющих;20 - low-pass filters of the blocks for the formation of in-phase and quadrature components;
21 - фильтр нижних частот.21 - low pass filter.
Принцип работы данного устройства состоит в следующем: входной сигнал разделяется на два канала и поступает на блок формирования синфазной составляющей 1 и блок формирования квадратурной составляющей 2, на которые с блока формирования опорных сигналов 3 поступают гармонические опорные сигналы. Частота опорных сигналов равна средней частоте принимаемого ЧМ сигнала, а фаза опорного сигнала, подаваемого на блок 2 формирования квадратурной составляющей, отличается на π/2 от фазы опорного сигнала, подаваемого на блок 1 формирования синфазной составляющей. Сдвиг по фазе опорных сигналов осуществляется фазовращателем 18. В блоках 1 и 2 путем перемножения (блоки 19) входного и опорного сигналов и низкочастотной фильтрации (блоки 20) на выходе блоков 1 и 2 получают два квадратурных низкочастотных сигнала. Квадратурные низкочастотные сигналы перемножаются в перемножителе 8, на выходе которого получается сигнал полутактовой частоты , модулированный по фазе информационной последовательностью. Причем сигналы полутактовой частоты при «единичной» и «нулевой» посылках отличаются по фазе на 180° и противоположны на интервале длительности информационной посылки Tn. Сигнал полутактовой частоты с выхода перемножителя 8 подается на вход фазового дискриминатора 15, на второй вход которого с блока тактовой синхронизации 10 подается сигнал полутактовой частоты, сдвинутый по фазе на π/2 в фазовращателе 14. С выхода фазового дискриминатора 15 сигнал подается на последовательно соединенные фильтр нижних частот 16 и перестраиваемый генератор 17 для фазовой автоматической подстройки частоты опорных сигналов.The principle of operation of this device is as follows: the input signal is divided into two channels and fed to the in-phase
Тактовая синхронизация осуществляется в блоке 10. Сигнал с выхода перемножителя 8 подается на линию задержки 11 манипулированного по фазе сигнала полутактовой частоты на время Тз формирования демодулированного сигнала. Задержанный сигнал полутактовой частоты поступает на первый вход перемножителя 12, на второй вход которого подается сформированный за время задержки демодулированный сигнал с выхода фильтра нижних частот 21. В результате перемножения снимается фазовая манипуляция с задержанного сигнала, и с выхода перемножителя сигнал полутактовой частоты подается на полосовой усилитель 13. С выхода полосового усилителя сигнал полутактовой частоты подается на вход фазовращателя 14.Clock synchronization is performed in
Для демодуляции принимаемого ЧМ сигнала сигнал с выхода блоков формирования синфазной 1 и квадратурной 2 составляющих подается на входы дифференцирующих цепей 4 (синфазной составляющей) и 5 (квадратурной составляющей) и на первые входы перемножителей 6 и 7. С выхода дифференцирующих цепей 4 и 5 продифференцированные синфазная и квадратурная составляющие подаются на вторые входы перемножителей 6 и 7 для перемножения синфазной и продифференцированной квадратурной составляющих (блок 7) и перемножении квадратурной составляющей с продифференцированной синфазной составляющей (блок 6). Напряжения с выходов блоков 6 и 7 поступают на вычитающее устройство 9, выходной сигнал с которого фильтруется в блоке 21. Полученный деманипулированный сигнал поступает на второй вход перемножителя 12 блока тактовой синхронизации 10 и одновременно на выход устройства квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов (ЧМ).To demodulate the received FM signal, the signal from the output of the in-
Недостатком данного устройства является то, что схемотехническое решение данного устройства отличается достаточной сложностью.The disadvantage of this device is that the circuitry of this device is quite complex.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Предлагаемое устройство квадратурного приема ЧМ сигналов в технической реализации более простое в сравнении с прототипом.The proposed device for quadrature reception of FM signals in technical implementation is simpler in comparison with the prototype.
Функциональная схема предлагаемого устройства квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов приведена на фиг.2 и содержит:Functional diagram of the proposed device quadrature reception of frequency-manipulated signals is shown in figure 2 and contains:
1 - блок формирования синфазной составляющей;1 - block forming the in-phase component;
2 - блок формирования квадратурной составляющей;2 - block forming a quadrature component;
3 - блок формирования опорных сигналов;3 - block forming the reference signals;
4 - делитель напряжений;4 - voltage divider;
5 - дифференцирующее устройство;5 - differentiating device;
6 - первый перемножитель;6 - the first multiplier;
7 - второй перемножитель;7 - the second multiplier;
8 - третий перемножитель;8 - the third multiplier;
9 - блок тактовой синхронизации;9 - block clock synchronization;
10 - линия задержки;10 - delay line;
11 - четвертый перемножитель;11 - the fourth multiplier;
12 - полосовой усилитель;12 - strip amplifier;
13 - фазовращатель;13 - phase shifter;
14 - фазовой детектор;14 - phase detector;
15 - первый фильтр нижних частот блока опорных сигналов;15 is a first low-pass filter block reference signals;
16 - подстраиваемый генератор опорного сигнала;16 - tunable reference signal generator;
17 - фазовращатель блока опорных сигналов;17 - phase shifter block of reference signals;
18 - смесители блоков формирования синфазной и квадратурной составляющих;18 - mixers of the blocks for the formation of in-phase and quadrature components;
19 - вторые фильтры нижних частот блоков формирования синфазной и квадратурной составляющих;19 - second low-pass filters of the in-phase and quadrature components;
20 - третий фильтр нижних частот.20 is a third low pass filter.
Временные диаграммы, поясняющие принцип демодуляции частотно-манипулированного сигнала и формирования напряжения полутактовой частоты предлагаемым устройством, приведены на фиг.3.Timing diagrams explaining the principle of demodulation of the frequency-manipulated signal and the formation of voltage half-cycle frequency of the proposed device are shown in Fig.3.
Входной сигнал можно представить суммой ЧМ сигнала и узкополосного шумаThe input signal can be represented as the sum of the FM signal and narrowband noise.
uвх(t)=Amcos[ω0t+φM(t)]+E(t)cos[ω0t+φ(t)],u in (t) = A m cos [ω 0 t + φ M (t)] + E (t) cos [ω 0 t + φ (t)],
где E(t) и φ(t) - случайные огибающая и фаза узкополосного шума;where E (t) and φ (t) are the random envelope and phase of the narrow-band noise;
φM(t)=±ωдt=±βΩMt - изменение фазы сигнала на интервале времени, равном длительности посылки Тп;φ M (t) = ± ω d t = ± βΩ M t is the phase change of the signal over a time interval equal to the duration of the transmission T p ;
ωд - девиация частоты ЧМ сигнала;ω d - the frequency deviation of the FM signal;
ω0 - частота несущего колебания, равная центральной частоте спектра узкополосного шума;ω 0 - the frequency of the carrier oscillation equal to the center frequency of the spectrum of narrow-band noise;
- индекс частотной манипуляции; - index of frequency manipulation;
ΩM - частота манипуляции.Ω M is the frequency of manipulation.
Пусть ЧМ сигнал манипулирован информационной последовательностью импульсов напряжения, приведенной на фиг.3, a.Let the FM signal be manipulated by the information sequence of voltage pulses shown in Fig. 3, a.
При приеме частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом β=0.5 и за время длительности посылки Тп фаза ЧМ сигнала получает приращение на (фиг.3, b).When receiving frequency-manipulated signals with a minimum shift β = 0.5 and during the duration of the sending T p the phase of the FM signal is incremented by (figure 3, b).
Блоком формирования опорных сигналов формируются гармонические колебания с частотой, равной частоте несущей ЧМ сигнала ω0 и сдвинутые относительно друг друга на The reference signal generation unit generates harmonic oscillations with a frequency equal to the frequency of the FM carrier signal ω 0 and shifted relative to each other by
; . ; .
На выходе блоков формирования синфазной и квадратурной составляющих после смешивания входного сигнала с опорными сигналами и отфильтровывания составляющих с удвоенной частотой 2ω0 получим низкочастотные напряжения синфазной и квадратурной составляющихAt the output of the in-phase and quadrature components, after mixing the input signal with the reference signals and filtering out the components with a double frequency of 2ω 0, we obtain low-frequency voltages of the in-phase and quadrature components
, ,
, ,
где Ec(t)=E(t)cosφ(t); Es(t)=E(t)sinφ(t) - квадратурные составляющие шума.where E c (t) = E (t) cosφ (t); E s (t) = E (t) sinφ (t) are the quadrature noise components.
Введем обозначения Ес=Ес(t) и Es=Es(t).We introduce the notation E c = E c (t) and E s = E s (t).
Временные диаграммы изменения слагаемых Timing diagrams of changes in terms
и and
приведены на фиг.3, c, d.are shown in figure 3, c, d.
На выходе делителя 4 напряжение можно записать в видеAt the output of the
. .
Временная диаграмма напряжения на выходе делителя в отсутствии шумов приведена на фиг.3, e.The timing diagram of the voltage at the output of the divider in the absence of noise is shown in figure 3, e.
На выходе дифференцирующего устройства 5 напряжение будет равноAt the output of the differentiating
где - производная фазы частотно-манипулированного сигнала;Where - derivative of the phase of the frequency-manipulated signal;
и - производные синфазной и квадратурной составляющих узкополосного шума. and - derivatives of common-mode and quadrature components of narrow-band noise.
Временная диаграмма напряжения на выходе дифференцирующего устройства приведена на фиг.3, f.The timing diagram of the voltage at the output of the differentiating device is shown in figure 3, f.
На выходе перемножителя 6 имеем напряжение видаAt the output of the
u5(t)=Am 2cos2φM(t)+2AmEccosφM(t)+Ec 2.u 5 (t) = A m 2 cos 2 φ M (t) + 2A m E c cosφ M (t) + E c 2 .
На фиг.3, g приведена временная диаграмма напряжения на выходе перемножителя 6.Figure 3, g shows a timing diagram of the voltage at the output of the
При перемножении сигналов u4(t) и u5(t) на выходе перемножителя 7 получим напряжение видаWhen multiplying the signals u 4 (t) and u 5 (t) at the output of the
Первое слагаемое в напряжении u6(t) является информационным, его временная диаграмма приведена на фиг.3, h. При передаче «единичной» и «нулевой» посылок оно принимает значение ±Am 2ωд. Остальные слагаемые в выражении u6(t) определяют шумы на выходе устройства квадратурного приема ЧМ сигналов.The first term in the voltage u 6 (t) is informational, its timing diagram is shown in figure 3, h. When transmitting “single” and “zero” parcels, it takes the value ± A m 2 ω d . The remaining terms in the expression u 6 (t) determine the noise at the output of the device for quadrature reception of FM signals.
Для формирования полутактовой частоты синфазная и квадратурная составляющие перемножаются в третьем перемножителе (блок 8) и в результате перемножения получается напряжениеTo form a half-cycle frequency, the in-phase and quadrature components are multiplied in the third multiplier (block 8) and as a result of multiplication, a voltage is obtained
Как видно из временной диаграммы (фиг.3, i), первое слагаемое в u7(t) является сигналом полутактовой частоты, манипулированным по фазе информационной последовательностью.As can be seen from the timing diagram (figure 3, i), the first term in u 7 (t) is a half-cycle frequency signal, phase-manipulated information sequence.
Напряжение u7(t) с выхода третьего перемножителя 8 подается на вход линии задержки 10 для задержки фазоманипулированного сигнала полутактовой частоты на время Тз формирования демодулированного сигнала. Задержанный фазоманипулированный информационной последовательностью сигнал полутактовой частоты поступает на первый вход четвертого перемножителя 11, на второй вход которого подается сформированный за время задержки демодулированный сигнал с выхода фильтра нижних частот 20. В результате перемножения демодулированного сигнала и задержанного фазоманипулированного сигнала полутактовой частоты в четвертом перемножителе 11 фазовая манипуляция информационной последовательностью снимается и на выходе перемножителя получается напряжение 7 voltage u (t) output from the
Первое слагаемое в u8(t) является сформированным сигналом полутактовой частоты (фиг.3, j). С выхода четвертого перемножителя 11 сигнал полутактовой частоты усиливается и фильтруется в полосовом усилителе 12, с выхода которого подается на вход фазовращателя 13. С выхода фазовращателя отфильтрованный сигнал полутактовой частоты подается на второй вход фазового дискриминатора 14 для сравнения с фазоманипулированным сигналом полутактовой частоты. Сигнал рассогласования с выхода фазового дискриминатора 14 подается на вход фильтра нижних частот блока опорных сигналов 15, на выходе которого выделяется напряжение, пропорциональное отклонению по частоте и фазе колебания подстраиваемого генератора опорного сигнала 16 от частоты несущей входного ЧМ сигнала. С выхода подстраиваемого генератора 16 сигнал подается на второй вход смесителя 19 блока формирования синфазной составляющей 1 и через фазовращатель - на 17 на второй вход смесителя 19 блока формирования квадратурной составляющей 2.The first term in u 8 (t) is the generated half-cycle frequency signal (Fig. 3, j). From the output of the
Помехоустойчивость предлагаемого устройства квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов определяется отношением амплитуды импульсов на выходе фильтра нижних частот 20 при приеме «единичной» и «нулевой» посылок к среднеквадратическому значению шума.The noise immunity of the proposed device quadrature reception of frequency-manipulated signals is determined by the ratio of the amplitude of the pulses at the output of the low-
В соответствии с напряжением u6(t) амплитуду информационных импульсов можно принять равной uп=±Am 2ωд. Среднеквадратическое значение шума будет определяться шумовыми составляющими в напряжении u6(t)In accordance with the voltage u 6 (t), the amplitude of the information pulses can be taken equal to u p = ± A m 2 ω d . The rms value of the noise will be determined by the noise components in the voltage u 6 (t)
Для оценки помехоустойчивости предлагаемого устройства квадратурного приема ЧМ сигналов определим функцию корреляции и энергетический спектр шума на выходе перемножителя 7 и отношение сигнал/шум на выходе фильтра нижних частот 20.To assess the noise immunity of the proposed device for quadrature receiving FM signals, we determine the correlation function and the noise energy spectrum at the output of the
Для функции корреляции шума можно записатьFor the noise correlation function, we can write
kш(τ)=〈uш(t)uш(t+τ)〉,k w (τ) = 〈u w (t) u w (t + τ)〉,
где 〈 〉 - угловые скобки обозначают операцию усреднения.where 〈〉 - angle brackets denote the averaging operation.
В результате несложных, но громоздких преобразований для функции корреляции шума получимAs a result of simple but cumbersome transformations for the noise correlation function, we obtain
где - дисперсия узкополосного шума; ρ(τ) - коэффициент корреляции квадратурных составляющих шума.Where - dispersion of narrowband noise; ρ (τ) is the correlation coefficient of the quadrature noise components.
При получении формулы для функции корреляции шума учтено, что квадратурные составляющие входного шума Ec(t) и Es(t) являются нормальными случайными процессами с функцией корреляции , а также учтены равенстваWhen obtaining the formula for the noise correlation function, it was taken into account that the quadrature components of the input noise E c (t) and E s (t) are normal random processes with a correlation function as well as equalities
; ;
; ;
; ;
, ,
где ; .Where ; .
Энергетический спектр шума можно вычислить по формуле преобразования Винера-ХинчинаThe energy spectrum of noise can be calculated by the Wiener-Khinchin transformation formula
Будем считать, что шум на входе устройства квадратурного приема ЧМ сигналов имеет гауссовскую спектральную плотность. Тогда коэффициент корреляции квадратурных составляющих входного шума будет равенWe assume that the noise at the input of the quadrature FM reception device has a Gaussian spectral density. Then the correlation coefficient of the quadrature components of the input noise will be equal to
. .
Первая и вторая производные от коэффициента корреляции квадратурных составляющих шума равны соответственноThe first and second derivatives of the correlation coefficient of the quadrature noise components are equal, respectively
; ;
. .
После вычисления преобразования Винера-Хинчина от функции корреляции выходного шума для спектральной плотности шума получимAfter calculating the Wiener-Khinchin transform on the correlation function of the output noise for the spectral density of the noise, we obtain
Введем отношение сигнал/шум на входе устройства квадратурного приема ЧМ сигналов как .We introduce the signal-to-noise ratio at the input of the quadrature FM reception device as .
Тогда выражение для спектральной плотности шума имеет видThen the expression for the noise spectral density has the form
Будем считать, что полоса пропускания усилителя промежуточной частоты УПЧ выбирается из условия We assume that the passband of the amplifier of the intermediate frequency amplifier is selected from the condition
. .
Введем нормированную к полосе пропускания частоту , нормированную частоту девиации вида и нормированную частоту манипуляции . Тогда выражение для спектральной плотности выходного шума имеет видWe introduce a frequency normalized to the passband normalized frequency of deviation of the species and normalized frequency of manipulation . Then the expression for the spectral density of the output noise has the form
На фиг.4 приведены графики зависимости нормированной к величине спектральной плотности выходного шума при различных отношениях сигнал/шум a 2 и β=0.5 от нормированного к полосе пропускания УПЧ значения частоты.Figure 4 shows graphs of the normalized to the value output noise spectral density at various signal-to-noise ratios a 2 and β = 0.5 from the frequency value normalized to the passband of the IF amplifier.
Из графиков видно, что в области низких частот спектральная плотность шума имеет квадратичную зависимость от частоты.The graphs show that in the low-frequency region spectral noise density has a quadratic dependence on frequency.
Выражение для спектральной мощности шума на выходе предлагаемого устройства аналогично полученному выражению энергетического спектра шума для прототипа, следовательно, помехоустойчивость предлагаемого устройства не уступает помехоустойчивости заявленного прототипа.The expression for the noise spectral power at the output of the proposed device is similar to the obtained expression of the noise energy spectrum for the prototype, therefore, the noise immunity of the proposed device is not inferior to the noise immunity of the claimed prototype.
При определении мощности шума на выходе фильтра нижних частот 20 будем считать, что он имеет идеальную амплитудно-частотную характеристику с полосой пропускания ΩM. В этом случае мощность шума на выходе можно получить проинтегрировав Sш(x) в пределах нормированной полосы пропускания ФНЧ xM.When determining the noise power at the output of the low-
Введем отношение сигнал/шум по мощности на входе устройства квадратурного приема ЧМ сигналов, пересчитанное к полосе пропускания ΩM фильтра нижних частот 20 как .Let us introduce the signal power to noise ratio at the input of the quadrature FM reception device, recalculated to the passband Ω M of the low-
Тогда для отношения амплитуды импульса демодулированного сигнала к среднеквадратическому значению шума на выходе предлагаемого устройства квадратурного приема ЧМ сигналов получимThen, for the ratio of the amplitude of the pulse of the demodulated signal to the rms value of the noise at the output of the proposed device for quadrature reception of FM signals, we obtain
На фиг.5 приведены графики зависимости отношения сигнал/шум на выходе устройства квадратурного приема ЧМ сигналов от отношения сигнал/шум а Ω 2 на его входе при β=0.5.Figure 5 shows graphs of the dependence of the signal-to-noise ratio at the output of the device for quadrature receiving FM signals from the signal-to-noise ratio a Ω 2 at its input at β = 0.5.
Из графиков видно, что данная зависимость является практически линейной и не обладает явно выраженными пороговыми свойствами, как это имеет место для обычного частотного детектора.It can be seen from the graphs that this dependence is almost linear and does not have pronounced threshold properties, as is the case for a conventional frequency detector.
В предлагаемом устройстве приема ЧМ сигналов на его выходе формируются противоположные сигналы при передаче «единичной» и «нулевой посылок», а спектральная плотность шума и мощность шума не меняется. В этом случае вероятность ошибки при приеме элементарной посылки будет определяться формулой /1/In the proposed device for receiving FM signals, opposite signals are formed at its output when transmitting a “single” and “zero premises”, and the spectral noise density and noise power does not change. In this case, the probability of error when receiving an elementary parcel will be determined by the formula / 1 /
, ,
где - интеграл вероятности.Where is the probability integral.
Вероятность ошибки в приеме элементарной посылки при оптимальном когерентном приеме ортогональных частотно-манипулированных сигналов (β=0.5) определяется формулой /1/The probability of an error in the reception of an elementary packet with optimal coherent reception of orthogonal frequency-manipulated signals (β = 0.5) is determined by the formula / 1 /
. .
Результаты расчетов вероятности ошибочного приема элементарных посылок при оптимальном когерентном приеме ЧМ сигналов (кривая 2) и предлагаемом устройстве квадратурного приема ЧМ сигналов (кривая 1) приведены на фиг.6.The results of calculating the probability of erroneous reception of elementary premises at the optimal coherent reception of FM signals (curve 2) and the proposed device for quadrature reception of FM signals (curve 1) are shown in Fig.6.
Из приведенных зависимостей видно, что при отношении сигнал/шум на входе a Ω〉 5 дБ предлагаемое устройство квадратурного приема ЧМ сигналов обеспечивает помехоустойчивость выше, чем при оптимальном когерентном приеме. Это объясняется, во-первых, тем, что в предлагаемом устройстве ортогональные ЧМ сигналы на его входе преобразуются в противоположные на его выходе, а во-вторых, тем, что при дифференцировании отношения квадратурных составляющих спектральная плотность шума на нижних частотах имеет параболическую зависимость, и мощность шума на выходе фильтра нижних частот (блок 20) получается незначительной.It can be seen from the above dependences that, with a signal-to-noise ratio at the input a Ω 〉 5 dB, the proposed device for quadrature reception of FM signals provides noise immunity higher than with optimal coherent reception. This is explained, firstly, by the fact that in the proposed device the orthogonal FM signals at its input are converted into opposite ones at its output, and secondly, by differentiating the ratios of the quadrature components, the spectral noise density at low frequencies has a parabolic dependence, and the noise power at the output of the low-pass filter (block 20) is negligible.
Список использованных источниковList of sources used
1. В.И.Тихонов. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь, 1983, 320 с.1. V.I. Tikhonov. Optimum signal reception. - M .: Radio and communications, 1983, 320 p.
2. В.И.Тихонов, Н.К.Кульман. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. - М.: Сов. радио, 1975, 704 с.2. V.I. Tikhonov, N.K. Kulman. Nonlinear filtering and quasi-coherent signal reception. - M .: Owls. Radio, 1975, 704 pp.
3. Л.Я.Кантор, В.М.Дорофеев. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов. - М.: Связь, 1977, 336 с.3. L.Ya. Kantor, V.M. Dorofeev. Immunity to receiving FM signals. - M .: Communication, 1977, 336 p.
4. Авиационные и радиосвязные устройства. Под ред. В.И.Тихонова. - Изд. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1986, 442 с.4. Aviation and radio communication devices. Ed. V.I. Tikhonova. - Ed. VVIA them. prof. N.E. Zhukovsky, 1986, 442 p.
5. В.И.Тихонов. Статистическая радиотехника. - М.: Сов. радио, 1966, 678 с.5. V.I. Tikhonov. Statistical radio engineering. - M .: Owls. radio, 1966, 678 p.
6. И.С.Градштейн, И.М.Рыжик. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. - М.: Наука, 1971, 1108 с.6. I.S. Gradstein, I.M. Ryzhik. Tables of integrals, sums, series and products. - M .: Nauka, 1971, 1108 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010131502/09A RU2425457C1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010131502/09A RU2425457C1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2425457C1 true RU2425457C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010131502/09A RU2425457C1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425457C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2628206C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-08-15 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" | Device for reception of frequency-manipulated signals |
RU2709182C1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of selecting a signal with frequency shift modulation using quadrature components and compensation of combination components |
RU2723300C1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-06-09 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of signal separation with frequency shift modulation and compensation of combination components |
-
2010
- 2010-07-27 RU RU2010131502/09A patent/RU2425457C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2628206C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-08-15 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" | Device for reception of frequency-manipulated signals |
RU2723300C1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-06-09 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of signal separation with frequency shift modulation and compensation of combination components |
RU2709182C1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of selecting a signal with frequency shift modulation using quadrature components and compensation of combination components |
WO2021040561A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | Joint-Stock Company "Concern "Sozvezdie" | Method for signal extraction with frequency shift keying using square components and compensation of combination components |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9137081B2 (en) | Satellite navigational signal generating method generating device receiving method and receiving device | |
US6205169B1 (en) | Spread spectrum pulse position modulation communication system | |
CA2281236C (en) | Direct conversion rf schemes using a virtually generated local oscillator | |
EP2924899A1 (en) | Constant envelope signal generation method and device, and receiving method and device for double-frequency four-component spread spectrum signals | |
JPS5911226B2 (en) | Data communication method using angle-modulated carrier wave with constant amplitude | |
KR20160107239A (en) | Combined amplitude-time modulation and phase modulation | |
WO2021093492A1 (en) | Modulator, demodulator and wireless communication system | |
RU2425457C1 (en) | Device of quadrature reception of frequency-manipulated signals | |
US8965290B2 (en) | Amplitude enhanced frequency modulation | |
JPS644707B2 (en) | ||
Boiko et al. | Farrow Interpolator Features in QPSK Telecommunication Devices | |
CN112152956B (en) | Single-sideband demodulation method for baseband signal tracking | |
RU2247474C1 (en) | Device for quadrature reception of frequency-keyed signals | |
RU2192101C2 (en) | Method for quadrature reception of frequency- keyed signals with minimal shift | |
Lee et al. | A 32-Gb/s CMOS receiver with analog carrier recovery and synchronous QPSK demodulation | |
JP4214635B2 (en) | Digital radio equipment | |
Purkayastha et al. | A digital phase locked loop for Nakagami-m fading channels using QPSK modulation scheme | |
CN108600138B (en) | Carrier synchronization method for radar communication integrated receiver | |
RU2782450C1 (en) | Method for demodulating signals with relative phase manipulation | |
US10498354B1 (en) | Amplitude modulation system and apparatus | |
US20070018717A1 (en) | Method and device for demodulating a phase modulated signal | |
Nikitin et al. | Aggregate spread pulse modulation in LPWANs for IoT applications | |
JP4520365B2 (en) | Wireless communication method | |
RU2522692C1 (en) | Radio receiver with autocorrelation separation of frequency-shift keyed continuous-phase signal transmissions | |
RU2781271C1 (en) | Amplitude shift keying demodulator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130726 |
|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20130816 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130809 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180728 |