RU2635374C2

RU2635374C2 - Device for reception of frequency-shift signals

Info

Publication number: RU2635374C2
Application number: RU2015153432A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Савватеев; Сергей Евгеньевич Янчиков; Владимир Борисович Палачев
Original assignee: Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей"
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-11-13
Also published as: RU2015153432A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device contains in-phase and quadrature processing channels, which outputs are connected to the adder, to the output of which a decider is connected. Each of the processing channels comprises of the first delay line, which output is connected to the input of the multiplier and to the input of the adder modulo two, the inputs of which are the input of the processing channel, the second delay line, which input is connected to the output of the multiplier, and the output - to the input of the direct current amplifier, which output is connected to the input of the adder and to the input of the subtracting unit, the output of the adder modulo two is also connected to the inputs of the adder and the subtracting unit. The output of the subtracting unit is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the limiter of the signal maximum. The output of the adder modulo two is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the signal minimum limiter, the outputs of the signal maximum limiter and the minimum limiter are the outputs of the processing channel. The device for receiving the frequency-shift signal also includes a bandpass filter, the output of which is connected to the input of the first amplitude limiter, wherein an additional delay line is integrated between the output and the input of the in-phase processing channel, and a Hilbert transmitter, between the output of which and the input of the processing channel quadrature the second amplitude limiter is integrated.

EFFECT: increased noise immunity.

1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано при приеме частотно-манипулированных сигналов.The invention relates to communication technology and can be used when receiving frequency-manipulated signals.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для приема частотно-манипулированных сигналов (авторское свидетельство СССР № 1053318, кл. H04L 27/14, 1981 г.), содержащее полосовой фильтр, выход которого подключен к входу амплитудного ограничителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя и к входу первой линии задержки, первый выход которой соединен с вторым входом перемножителя, вход которого подключен к входу второй линии задержки, вычитающий блок, выход которого соединен с входом первого интегратора, и решающий блок.A device for receiving frequency-manipulated signals (USSR author's certificate No. 1053318, class. H04L 27/14, 1981), containing a band-pass filter, the output of which is connected to the input of the amplitude limiter, the output of which is connected to the first input of the multiplier and to the input of the first a delay line, the first output of which is connected to the second input of the multiplier, the input of which is connected to the input of the second delay line, a subtracting block, the output of which is connected to the input of the first integrator, and a decision block.

Данное устройство обладает низкой помехоустойчивостью.This device has low noise immunity.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для приема частотно-манипулированных сигналов (авторское свидетельство СССР № SU 1146824, кл. H04L 27/14, от 05.11.1983 г.), содержащее полосовой фильтр, выход которого подключен к входу амплитудного ограничителя, сумматор, выход которого соединен с входом решающего блока, выход решающего блока является выходом устройства, и канал обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала, содержащий первую линию задержки, выход которой соединен с входом перемножителя и с входом сумматора по модулю два, вторую линию задержки, вход которой соединен с выходом перемножителя, а выход - с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с входом сумматора и с входом вычитающего блока, выход сумматора по модулю два также соединен с входами сумматора и вычитающего блока, выход вычитающего блока соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с входом ограничителя максимума сигнала, а выход сумматора соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с входом ограничителя минимума сигнала, выходы ограничителя максимума сигнала и ограничителя минимума сигнала соединены с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом решающего блока, при этом входы перемножителя, первой линии задержки и сумматора по модулю два в канале обработки принимаемого сигнала соединены друг с другом и являются входом этого канала.The closest in technical essence to the claimed invention is a device for receiving frequency-manipulated signals (USSR author's certificate No. SU 1146824, CL H04L 27/14, 11/05/1983), containing a band-pass filter, the output of which is connected to the input of the amplitude limiter , an adder, the output of which is connected to the input of the decision block, the output of the decision block is the output of the device, and the channel for processing the in-phase component of the received signal, containing the first delay line, the output of which is connected to the input of the multiplier and with the input of the adder modulo two, the second delay line, the input of which is connected to the output of the multiplier, and the output to the input of the DC amplifier, the output of which is connected to the input of the adder and the input of the subtracting unit, the output of the adder modulo two is also connected to the inputs of the adder and a subtracting unit, the output of the subtracting unit is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the signal maximum limiter, and the output of the adder is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the limiter the signal maximum, the outputs of the signal maximum limiter and signal minimum limiter are connected to the inputs of the second adder, the output of which is connected to the input of the decision unit, while the inputs of the multiplier, the first delay line and the adder modulo two in the channel of the received signal processing are connected to each other and are the input this channel.

Указанное устройство для приема частотно-манипулированных сигналов не обеспечивает высокой помехоустойчивости, так как обработка ведется только синфазной составляющей сигнала.The specified device for receiving frequency-manipulated signals does not provide high noise immunity, since the processing is carried out only in-phase component of the signal.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение помехоустойчивости устройства за счет параллельной обработки принимаемого сигнала в синфазном и квадратурном каналах.The technical result of the claimed invention is to increase the noise immunity of the device due to the parallel processing of the received signal in the in-phase and quadrature channels.

Технический результат достигается тем, что устройство для приема частотно–манипулированных сигналов содержит полосовой фильтр, подключенный выходом к входу первого амплитудного ограничителя, выходной сумматор, соединенный выходом с входом решающего блока, выход решающего блока является выходом устройства, и канал обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала, содержащий первую линию задержки, соединенную выходами с входами перемножителя и сумматора по модулю два, вторую линию задержки, соединенную входом с выходом перемножителя, а выходом с входом усилителя постоянного тока, причем выход усилителя постоянного тока и выход сумматора по модулю два соединены с входами сумматора и вычитающего блока, выход вычитающего блока соединен с входом первого интегратора, соединенного выходом с входом ограничителя максимума сигнала, а выход сумматора соединен с входом второго интегратора, соединенного выходом с входом ограничителя минимума сигнала, и выходы ограничителя максимума сигнала и ограничителя минимума сигнала соединены с входами выходного сумматора, соединенного выходом с входом решающего блока, при этом входы перемножителя, первой линии задержки и сумматора по модулю два соединены друг с другом и составляют вход канала обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала. В устройство введены дополнительная линия задержки, преобразователь Гильберта, соединенный входом с выходом полосового фильтра, канал обработки квадратурной составляющей принимаемого сигнала, аналогичный каналу обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала, и второй амплитудный ограничитель, соединенный входом с выходом преобразователя Гильберта, а своим выходом - с входом канала обработки квадратурной составляющей принимаемого сигнала, при этом вход дополнительной линии задержки соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а ее выход - с входом канала обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала, и выходы ограничителей максимума и минимума сигналов канала обработки квадратурной составляющей принимаемых сигналов соединены с входами выходного сумматора.The technical result is achieved by the fact that the device for receiving frequency-manipulated signals contains a bandpass filter connected by an output to the input of the first amplitude limiter, an output adder connected by an output to the input of the decision block, the output of the decision block is the device output, and the channel for processing the in-phase component of the received signal, containing the first delay line connected by the outputs to the inputs of the multiplier and the adder modulo two, the second delay line connected by the input to the output of the variable amplifier, and the output with the input of the DC amplifier, the output of the DC amplifier and the output of the adder modulo two connected to the inputs of the adder and the subtracting unit, the output of the subtracting unit connected to the input of the first integrator connected to the output of the input of the maximum signal limiter, and the output of the adder connected with the input of the second integrator connected by the output to the input of the signal minimum limiter, and the outputs of the signal maximum limiter and signal minimum limiter are connected to the inputs of the output adder, ennogo output to the input of decision block, the inputs of the multiplier, a first delay line and an adder for modulo two are interconnected and constitute the input channel processing phase component of the received signal. An additional delay line is introduced into the device, a Hilbert converter connected by an input to the output of the bandpass filter, a channel for processing the quadrature component of the received signal, similar to the channel for processing the in-phase component of the received signal, and a second amplitude limiter connected to the input with the output of the Hilbert converter, and its output to the input channel processing quadrature component of the received signal, while the input of the additional delay line is connected to the output of the first amplitude restrictor and its output - to the input channel for processing in-phase component of the received signal, and outputs the maximum and minimum limiter channel signal component of the received quadrature signal processor connected to the output of the adder inputs.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже изображена структурная схема, поясняющая заявляемое изобретение.The drawing shows a structural diagram illustrating the claimed invention.

На чертеже цифрами обозначены следующие позиции:In the drawing, the numbers indicate the following positions:

1 - полосовой фильтр; 2 - первый амплитудный ограничитель; 3 - преобразователь Гильберта; 4 - дополнительная линия задержки; 5 - второй амплитудный ограничитель; 6 - перемножитель; 7 - первая линия задержки; 8 - сумматор по модулю два; 9 - вторая линия задержки; 10 - усилитель постоянного тока; 11 - вычитающий блок; 12 - сумматор; 13 - первый интегратор; 14 - второй интегратор; 15 - ограничитель максимума сигнала; 16 - ограничитель минимума сигнала; 17- выходной сумматор; 18 - решающий блок.1 - band-pass filter; 2 - the first amplitude limiter; 3 - Hilbert transducer; 4 - additional delay line; 5 - second amplitude limiter; 6 - multiplier; 7 - the first delay line; 8 - adder modulo two; 9 - second delay line; 10 - DC amplifier; 11 - subtracting block; 12 - adder; 13 - the first integrator; 14 - second integrator; 15 - signal maximum limiter; 16 - signal minimum limiter; 17 - output adder; 18 is a crucial unit.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов содержит: полосовой фильтр 1, первый амплитудный ограничитель 2, преобразователь Гильберта 3, дополнительную линию задержки 4, второй амплитудный ограничитель 2 и в каналах обработки синфазной и квадратурной составляющих принимаемого сигнала перемножители 6, первые линии задержки 7, сумматоры по модулю два 8, вторые линии задержки 9, усилители постоянного тока 10, вычитающие блоки 11, сумматоры 12, первые интеграторы 13, вторые интеграторы 14, ограничители максимума сигнала 15, ограничитель минимума сигнала 16, выходной сумматор 17, решающий блок 18. Все элементы устройства соединены следующим образом - полосовой фильтр 1, выход которого подключен к входу амплитудного ограничителя 2, выходной сумматор 17, выход которого соединен с входом решающего блока 18, выход решающего блока 18 является выходом устройства. Канал обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала и канал обработки квадратурной составляющей сигнала аналогичны и содержат идентичные элементы, соединенные одинаково в обоих каналах обработки синфазной и квадратурной составляющих принимаемого сигнала, информации. Первые линии задержки 7, выходы которых соединены с входами перемножителей 6 и с входами сумматоров по модулю два 8, вторые линии задержки 9, входы которых соединены с выходами перемножителей 6, а выходы с входами усилителей постоянного тока 10, выходы которых соединены с входами сумматоров 12 и с входами вычитающих блоков 11, выходы сумматоров по модулю два 8 также соединены с входами сумматоров 12 и вычитающих блоков 11, выходы вычитающих блоков 11 соединены с входами первых интеграторов 13, выходы которых соединены с входами ограничителей максимума сигнала 15, а выходы сумматоров 12 соединены с входами вторых интеграторов 14, выходы которых соединены с входами ограничителей минимума сигнала 16, выходы ограничителей максимума сигнала 15 и ограничителей минимума сигнала 16 соединены с входами выходного сумматора 17, выход которого соединен с входом решающего блока 18, при этом входы перемножителей 6, первые линии задержки 7, сумматоры по модулю два 8 в каналах обработки синфазной и квадратурной составляющих принимаемого сигнала соединены друг с другом и являются входами этих каналов. В устройство введена дополнительная линия задержки 4, преобразователь Гильберта 3, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 1, второй амплитудный ограничитель 5, вход которого соединен с выходом преобразователя Гильберта 3, выход второго амплитудного ограничителя 5 соединен с входом второго канала обработки квадратурной составляющей принимаемого сигнала, вход дополнительной линии задержки 4 соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 2, а выход дополнительной линии задержки 4 - с входом канала обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала.A device for receiving frequency-manipulated signals contains: a band-pass filter 1, a first amplitude limiter 2, a Hilbert converter 3, an additional delay line 4, a second amplitude limiter 2 and multipliers 6 in the channels of the in-phase and quadrature components of the received signal, the first delay lines 7, adders modulo two 8, second delay lines 9, DC amplifiers 10, subtracting blocks 11, adders 12, first integrators 13, second integrators 14, signal maximum limiters 15, limiter the minimum signal 16, the output adder 17, the decision unit 18. All elements of the device are connected as follows - a bandpass filter 1, the output of which is connected to the input of the amplitude limiter 2, the output adder 17, the output of which is connected to the input of the decision unit 18, the output of the decision unit 18 is device output. The channel for processing the in-phase component of the received signal and the channel for processing the quadrature component of the signal are similar and contain identical elements connected identically in both channels for processing the in-phase and quadrature components of the received signal, information. The first delay lines 7, the outputs of which are connected to the inputs of the multipliers 6 and the inputs of the adders modulo two 8, the second delay lines 9, the inputs of which are connected to the outputs of the multipliers 6, and the outputs with the inputs of the DC amplifiers 10, the outputs of which are connected to the inputs of the adders 12 and with the inputs of the subtracting blocks 11, the outputs of the adders modulo two 8 are also connected to the inputs of the adders 12 and the subtracting blocks 11, the outputs of the subtracting blocks 11 are connected to the inputs of the first integrators 13, the outputs of which are connected to the inputs of the limiters maxim and the signal 15, and the outputs of the adders 12 are connected to the inputs of the second integrators 14, the outputs of which are connected to the inputs of the signal minimum limiters 16, the outputs of the signal maximum limiters 15 and the signal minimum limiters 16 are connected to the inputs of the output adder 17, the output of which is connected to the input of the decision block 18 the inputs of the multipliers 6, the first delay lines 7, the adders modulo two 8 in the processing channels of the in-phase and quadrature components of the received signal are connected to each other and are inputs of these channels. An additional delay line 4, a Hilbert converter 3, the input of which is connected to the output of the bandpass filter 1, a second amplitude limiter 5, the input of which is connected to the output of the Hilbert converter 3, the output of the second amplitude limiter 5 is connected to the input of the second channel for processing the quadrature component of the received signal is introduced into the device , the input of the additional delay line 4 is connected to the output of the first amplitude limiter 2, and the output of the additional delay line 4 is connected to the input of the common-mode processing channel receiving signal.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Частотно–манипулированный сигнал из канала связи поступает на вход полосового фильтра 1, который отфильтровывает спектр полезного сигнала, затем аналоговый сигнал преобразуется в прямоугольные биполярные импульсы первым амплитудным ограничителем 2. Сигнал с выхода полосового фильтра 1 поступает также в преобразователь Гильберта 3, где осуществляется ортогонализация входного сигнала, т.е. производится поворот всех частотных составляющих сигнала на π/2. После ограничения сигнал поступает на дополнительную линию задержки 4 - она необходима для того, чтобы сигналы из канала обработки синфазной составляющей принимаемого сигнала на первый и второй входы выходного сумматора 17 приходили одновременно с сигналами из канала обработки квадратурной составляющей принимаемых сигналов, а с выхода преобразователя Гильберта 3 полосовой сигнал поступает на вход второго амплитудного ограничителя 5, где он преобразуется в прямоугольные биполярные импульсы. В перемножителях 6 сигналы смещаются во времени, в результате перемножения входного и задержанного на 0,75 периода средней частоты между характеристическими частотами в первых линиях задержки сигналов 7 и задержания результирующих сигналов во вторых линиях задержки 9 с последующим усилением в 4 раза усилителями постоянного тока 10 формируются сигналы. Путем суммирования сумматорами по модулю два 8 входного и задержанного первыми линиями задержки 7 сигналов формируются промежуточные сигналы. После сложения и вычитания промежуточных сигналов сумматорами 12 и вычитающими блоками 11 сигналы поступают на первые интеграторы 13 и вторые интеграторы 14, где происходит накопление этих сигналов на интервале посылки. Далее сигналы после первых интеграторов 13 проходят через ограничители максимума сигнала 15, а сигналы после вторых интеграторов 14 – через ограничители минимума сигнала 16. Ограничители 15 и 16 соответственно максимума и минимума сигнала имеют нулевой порог. Ограничители максимума сигнала 15 отсекают положительную составляющую сигнала, а ограничители минимума сигнала 16 - отрицательную составляющую. Выходы ограничителей 15 и 16 соответственно максимума и минимума сигнала соединены с входами выходного сумматора 17. После суммирования сигналов выходным сумматором 17 - сигнал на его выходе имеет зависимость от частоты. Решающий блок 18 при сравнении входного сигнала с нулевым порогом формирует на выходе устройства значение принятого бита информации.The frequency-manipulated signal from the communication channel enters the input of the band-pass filter 1, which filters out the spectrum of the useful signal, then the analog signal is converted into rectangular bipolar pulses by the first amplitude limiter 2. The signal from the output of the band-pass filter 1 also enters the Hilbert converter 3, where the input is orthogonalized signal, i.e. all frequency components of the signal are rotated by π / 2. After limiting, the signal enters the additional delay line 4 - it is necessary so that the signals from the channel for processing the in-phase component of the received signal to the first and second inputs of the output adder 17 arrive simultaneously with the signals from the channel for processing the quadrature component of the received signals, and from the output of the Hilbert converter 3 a strip signal is fed to the input of the second amplitude limiter 5, where it is converted into rectangular bipolar pulses. In multipliers 6, the signals are shifted in time, as a result of multiplying the input and delayed by 0.75 period of the average frequency between the characteristic frequencies in the first delay lines of the signals 7 and delaying the resulting signals in the second delay lines 9 with subsequent 4-fold amplification by DC amplifiers 10 are formed signals. By summing modulators two 8 of the input and delayed by the first delay lines 7 signals intermediate signals are formed. After adding and subtracting the intermediate signals by adders 12 and subtracting blocks 11, the signals are fed to the first integrators 13 and second integrators 14, where these signals are accumulated on the sending interval. Further, the signals after the first integrators 13 pass through the limiters of the maximum signal 15, and the signals after the second integrators 14 through the limiters of the minimum signal 16. The limiters 15 and 16, respectively, of the maximum and minimum signal have a zero threshold. The limiters of the maximum signal 15 cut off the positive component of the signal, and the limiters of the minimum signal 16 - the negative component. The outputs of the limiters 15 and 16, respectively, of the maximum and minimum of the signal are connected to the inputs of the output adder 17. After summing the signals by the output adder 17, the signal at its output is frequency dependent. When comparing the input signal with a zero threshold, the decision block 18 generates the value of the received information bit at the device output.

Claims

A device for receiving frequency-manipulated signals, comprising a band-pass filter connected by an output to the input of the first amplitude limiter, an output adder connected by an output to the input of the decision block, the output of the decision block is the device output, and the channel for processing the in-phase component of the received signal containing the first delay line, connected by the outputs with the inputs of the multiplier and the adder modulo two, the second delay line connected by the input to the output of the multiplier, and the output from the input of the amplifier post current, and the output of the DC amplifier and the output of the adder modulo two are connected to the inputs of the adder and the subtracting unit, the output of the subtracting unit is connected to the input of the first integrator, connected by the output to the input of the signal maximum limiter, and the output of the adder is connected to the input of the second integrator connected by the output with the input of the signal minimum limiter, and the outputs of the signal maximum limiter and the signal minimum limiter are connected to the inputs of the output adder connected by the output to the input of the decision unit, the inputs of the multiplier, the first delay line and the adder modulo two are connected to each other and make up the input of the processing channel of the in-phase component of the received signal, characterized in that an additional delay line is introduced into the device, a Hilbert converter connected to the input with the output of the bandpass filter, the processing channel the quadrature component of the received signal, similar to the channel for processing the in-phase component of the received signal, and a second amplitude limiter connected by the input to the output Hilbert generator, and its output - with the input of the processing channel of the quadrature component of the received signal, while the input of the additional delay line is connected to the output of the first amplitude limiter, and its output - with the input of the processing channel of the in-phase component of the received signal, and the outputs of the limiters of the maximum and minimum channel signals processing the quadrature component of the received signals are connected to the inputs of the output adder.