SU1221762A1 - Устройство дл коррел ционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты - Google Patents

Abstract

Изобретений относитс  к электросв зи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации. Изобретение повышает помехоустойчивость. Устройство содержит три перемножител  1,6,12 синфазного канала (СК), три перемножител  2, 8, 13 квадратурного канала (КК), делитель 3 частоты , фазовращатель на 90 4, интегратор 5 синфазного канала, интегратор 7 квадратурного канала, два сумматора 9 и 26, усилитель-ограничитель 10, декодер 11, анализатор 14 сигналов, ключ СК 15, ключ КК 16, два сглаживающих фильтра СК 17 и 18; два сглаживающих фильтра КК 19 и 20, задающий генератор 21, формирователь 22 управ.ч- л ющего сигнала, два злектронных переключател  (ЭП) 23 и 39, АЦП 24, блок ЭП 25, четыре регистра сдвига 27, 28, 31, 32, два вычитател  29 и 33, два умножител  30 и 34, злектронный. распределитель 35, блок 36 злементов И, формирователь 37 сетки низких частот, злемент ИЛИ 38. Цель достигаетс  введением сглаживающего фильтра СК 18, сглаживающего фильтра КК 20, ключа СК 15, ключа КК 16, сумматора 26, двух злектронных переключателей 23, и 39, блока ЭП 25, АЦП 24, четырех регистров сдвига 27, 28, 31, 32, двух вычитателей 29 и 33, двух ум ножителей 30 и 34, формировател  37 сетки низких частот, блока злементов И 36, злемен- та ИЛИ 38, формировател  22 управл ющего сигнала, делител  3 частоты, злектрон- ного распределител  35. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электросв зи и может быть использовано в системах передач дискретной информации.

Цель изоберетени  - повышение помехоустойчивости .

На фиг. 1 изображена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2-4 - .эпюры напр жений, по сн ющие работу устройства .

Устройство дл  коррел ционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой часто.ты содержит первый перемножитель

1синфазного канала, первый перемножитель

2квадратурного канала, делитель 3 частоты, фазовращатель 4 на 90°, интегратор 5 син . фазного канала второй перемножитель 6 синфазного канала, интегратор 7 квадратурного канала, второй перемножитель 8 квадратурного канала, первый сумматор 9, усилитель-ограничитель 10, декодер И, третий перемножитель 12 синфазного канала, третей перемножитель 13 квадратурного канала анализатор 14 сигналов, ключ 15 синфазного канала, ключ 16 квадратурного канала, первый и второй сглаживающие фильтры 17 и 18 синфазного канала, первый и второй сглаживающие фильтры 19 и 20 квадратурного канала, задающий генератор 21, формирователь 22 управл ющего сигнала, первый электронный переключатель 23, аналого-цифровой преобразователь 24, блок 25 электронных переключателей, второй сумматор 26, первый и второй регистры 27 и 28 сдвига , первый вычитатель 29, первый умножитель 30, третий и четвертый регистры 31 и 32 сдвига, второй вычитатель 33, второй ум.- ножитель 34, электронный распределитель 35, блок элементов И 36, формирователь 37 сетки низких частот, элемент ИЛИ 38, второй электронный переключатель 39.

Работа устройства дл  фазоманипулированных сигналов с двум  боковыми полосами частот (ФМ ДБП) происходит следующим образом.

Режим работы - установившийс  (без воздействи  автоподстройки частоты).

Фаэоманипулированный сигнал поступает на первые входы перемножителей 1 и 2 синфазного и квадратурного каналов, на вторые входы которых подано опорное колебание от делител  3 частоты, частота которого CD равна частоте несзтцей СО ц принимаемого сигнала или отличаетс  от нее на величину (), а фаза случайна. Напр жение с делител  3 частоты, поданное на перемножитель 2 квадратурного канала, сдвинуто по фазе на 90° с помощью фазовращател  4 Напр жение на выходах перемножителей 1 и

25

2 синфазного и квадратурного каналов пропорционально скал рному произведению принимаемого сигнала и сигнала опорного колебани  или сигнала опорного колебани , 5 сдвинутого по фазе на 90.

Частота колебани  задающего генератора 21 равна

«о-

где COjj - номинальна  частота опорного ко- 0лебани , котора  равна номиналу

частоты несущего колебани  ФМ сигнала; П - коэффициент делени  делител  3

частоты. .

15 Сигнал ФМ ДБП может быть представлен в виде R (t) cos со н t , где R (t) . - огибающа  входного сигнала.

На фиг. 2 даны эпюры напр жений устройства применительно к огибающей R (t), в 20 зависимости от угла взаимной расстройки фаз несущего и опорного колебаний, т. е.

(co,-u), где tf - фазова  задержка.

В синфазном подканале сигнал с выхода перемнржител  1 синфазного канала проходит через интегратор 5 синфазного канала, производ щий оптимальную фильтрацию (фиг. 2 а) после чего попадает на перемножитель 6 синфазного канала. В квадратурном подканал

принимаемый сигнал обрабатываетс  идентичным образом с помощью интегратора 7 квадратурного канала (фиг. 26), перемножител  8 квадратурного канала. Напр жени  с выходов перемножителей 6 и 8 синфазного и

35 квадратурного каналов объедин ютс  сумматором 9 и декодируютс  декодером 11.

осуществлени  сопр жени  выходных напр жений обоих подканалов служат перемнжители 12 и 13 синфазного и квадратурного

40 каналов. Знаки их выходных напр жений положительны при совпадении знаков напр жений .соответствующих подканалов с суммарным и отрицательны при несовпадении (фиг. 2 в, г). .

45 .

Выходной сигнал сумматора 9 подаетс  на перемножители 12 и 13 синфазного и квадратурного каналов через усилитель-ограничитель 10. Напр жени  с выходов перемно

® жителей 12 и 13 синфазного и квадратурного каналов усредн ютс  с помощью сглаживающих фильтров синфазного 17 и 18 квадратурного 19 и 20 каналов. Напр жение на выходе сглаживающего фильтра 17 синфаз55 ного канала имеет вид посто нного тока, его амплитуда пропорциональна косинусу разности фаз несущей ФМ сигнала у „и опорного . колебани  о . Это напр жение подаетс  на

второй вход перемножител  6 синфазного канала. Модуль напр жени , на выходе перемножител  6 синфазного канала пропорционален мощности принимаемого сигнала, умноженного на квадрат косинуса взаимной расстройки фаз (сОц -Сйо) 1 + Ср (фиг. 2д)

В квадратурном подканале далее принимаемый сигнал- обрабатываетс  идентичным образом с помощью перемножител  13 квадратурного канала 13, сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала, с той лишь разницей, что напр жение на выходе перемножител  8 квадратурного канала пропорционально мощности принимаемого сигнала, заноженной на квадрат синуса взаимной расстройки фаз (Мц+ C0g)t +cf (фиг. 2е).

Напр жени  на выходах сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов согласованы по времени с поведением R (t ) в подканалах (фиг, 2). Тогда на выходе сумматора 9 пол)П1ают полную мощность огибающей R (i) (фиг.2ж), независ щую от (о) - Ыд) Ч Работа предлагаемого устройства при воздействии на частоту опорного колебани  и при установивщемс  режиме происходит сле- дзтощим образом,

Из эпюр (фиг. 2в,г) можно заключить, что частота и фаза напр жений на выходах сглаживающих фвдьтррв 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов несут полную информацию о взаимной расстановке частот СОц и СОо с точностью до знака частоты. Это должно быть использовано дл  автоматической подстройки частоты опорного колебани ,

Напр жени  с выходов сглаживающих фильров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов подаютс  через первый электронный переключатель 23 на вход аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 24, который производит квантование по времени и амплитуде подаваемых напр жений, преобразование значени напр жени  в момент квантовани  в парал- лельный код и выдает его на блок 25 электронных переключателей. Электронный переключатель 23, по сигналу с электронного распределител  35, поочередно коммутирует входные напр жени  на вход АЦП 24..Кодовые комбинации с АЦП 24 коммутируютс  дл  записи на регистры 27 и 32 сдвига блоком 25 электронных переключателей, управл емых сигналом с электронного распределител  35, Соблюдаетс  жесткое соответствие того, что код напр жени  сглаживающего фильтра 17 синфазного канала записываетс  на рюгистр 27 сдвига, а код напр жени  сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала - на регистр 32 сдвига.

Обработка напр жений с выходов сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов с целью получени  значе1ш  характеристики частотной дискриминации по сн етс  в аналоговом виде (фиг, 3). Кодовые комбинации на регистрах 27 и 32 сдвига отображаютс  соответственно (фиг, За,б). Кодовые комбинации с регистров 27 и 32 сдвига переписьюаютс  в следующем

такте на регистры 28 и 31 сдвига соответственно . На первом 29 и вторсгм 33 вычитате- л х вычисл ютс  кодовые комбинации разности напр жений в соседних тактах, т, е. напр жений с выходов сглаживающих филътров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов (фиг, Зв,г), Полученные кодовые, комбинации напр жений крутизны умножаютс  в умножител х 30 и 34 на кодовые комбинации напр жений с выходов регистров 27

и 32 сдвига перекрестным образом (фиг.Зд.е), По результатам умножени  во втором сумматоре 26 вычисл етс  разность (фиг. Зж), котора  представл ет собой кодовое значе.ние характеристики частотной дискриминации на

конкретной частоте рассинхронизации, В определенном диапазоне частот рассинхронизации, эта характеристика пропорциональна частоте рассинхрониэации, поскольку в ее основу положена крутизна напр жени  частоты рассинхронизации , она также зависит от знака частоты рассинхронизации.

На электронный переключатель 23 поступает импульсна  последовательность со скважностью 2 и низкой частотой (частотой квантовани  напр жений с выходов сглаживающих

фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов (фиг. 4а),

В пределах первого полупериода АЦП 24 вырабатывает кодовое значение напр жени  с выхода сглаживающего фильтра 17 синфазного

канала (фиг, 46), в пределах второго полупериода - кодовое значение напр жени  с выхода сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала (фиг, 4в), С помощью узкого импульса (фиг. 4г) через блок 25 электронных переключателей кодова  комбинаци  (фиг. 46) переписываетс  в регистр 27 сдвига, С помощью узкого импульса (фиг, 4д) кодова  комбинаци  (фиг, 4в) переписываетс  в регистр 32 сдвига. В регистрах 27 и 31 сдвига

кодовые комбинации хран тс  один период частоты квантовани  (фиг,4е,ж), далее содержание обновл етс .

Сумматор 26 управл ет работой блока элементов И 36, на вторые входы которого поступают импульсы низких частот с формировател  37 сетки низких частот. Частоты по выходам формировател  37 сетки низких частот распределены по двоичному закону, причем отсутствует совпадение во времени импульсов одной последовательности с импульсами другой последовательности.

Выходь блока элементов И 36 объединены с помощью многовходового логического элемента ИЛИ 38, на выходе которого в зависимости от эначиости кода с сумматора 26 в пределах F 2 может быть синтезирована люба  частота с шагом F, где F - минимальна  частота сетки частот. Эта частота через электронный переключатель 39 поступает двум  входами на формирователь 22 управл ющего сигнала. По втормоу входу формирователь 22 управл ющего сигнала добавл ет в импульсную последовательность задающего генератора 21 импульсы синтезируемой последовательности с выхода элемента ИЛИ 38, назьшаемые импульсами добавлени . По третьему входу формирователь 22 управл ющего сигнала вьиитает из импульсной последовательности задающего генератора 21 ту же последовательность импульсов, называемых импульсами исключени .

Управление электронным переключателем 39 на добавление или исключение осуществл етс  по первому входу, со стороны второго сумматора 26, на который поступает сигнал знака кодовой комбинагши. Импульс добавлени  вызьшает смещение фазы опорного колебани  с выхода делител  3 частоты на в сторону опережени , а импульс исключени  - в сторону отставани . Регулирование частоты опорного колебани  в целом направлено на то, чтобы снизить («„ - -СОд), что позвол ет вз ть более узкую поло-,, су Частот сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов. Дл  эффективности работы устройства в целом полоса частот сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов должна быть согласована с частотой квантовани  по времени АЦП 24, а также с числом разр дов кода АЦП 24.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает нормальную работу в установившемс  режиме, в определенной области частот рассинхронизации. В устр йстве обеспечиваетс  режим схватывани  автоподстройки частоты, характеризующий работу в переход- йом режиме. С этой целью анализатором 14

анализатор 14 сигналов вьщает на ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов напр жение, соответствующее градации качества работы устройства Плохо. При этом ключи 15 и 16 синфазного и квадрату ного каналов переход т в открытое состо ние , ввод тс  в работу щирокополосные сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов, за счет которых

Q обеспечиваетс  режим установлени , т. е. происходит вхождение устройства сначала в режим коррел ционного приема, а затем в режим подстройки частоты. Как только п реходный процесс завершаетс , устройство

.- входит в режим приема информации. Анализа тор 14 сигналов выдает напр жение, соответ ствующее градации качества сигнала Хорош Ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов выключают сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов. Устройство продолжает работать с узкополосной фильтрацией сглаживающими фильтрами 17 и 19 синфазного и квадратур го каналов. Частота опорного колебани 

22 поддерживаетс  близкой частоте несущего к лебани  ФМ сигнала.

20

30

35

4Q

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  коррел ционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты, содержащее задающий генератор , первый перемножитель синфазного кана ла, первый вход которого соединен с первы входом первого перемножител  квадратурно го канала, второй вход которого подключен к выходу фазовращател  на 90, вход кото рого соединен с вторым входом первого перемножител  синфазного канала, выход которого подключен к интегратору синфазно канала, выход которого соединен с первым входом второго перемножител  синфазного канала, выход первого перемножител  квадр турного канала соединен с входом интегратора квадратурного канала, выход которого подключен к первому входу второго перемножител  квадратурного канала, первый сумматор, выход которого соединен с входом декодера и с входом усилител -огранич тел , выход которого соединен с первым

   сигналов коммутируютс  сглаживающие филь- 50 входом третьего перемножител  синфазного тры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов с шириной полосы частот, превышающей (СО.. - СОд) на величину частоты возможного ухода опорного колебани  в момент включени , вызванного неопределенностью состо ни  частотной подстройки,

   В момент включени  устройства или срьша установившегос  режима (пропадание сигнала)

   канала, с первым входом третьего перемнож тел  квадратурного канала и с входом анализатора сигналов, выход третьего перемножител  синфазного канала соединен с входо 55 первого сглаживающего фильтра синфазного канала, выход третьего перемножиют  квадратурного канала соединен с входом первог сглаживающего фильтра квадратурного канал

   217626

   анализатор 14 сигналов вьщает на ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов напр жение, соответствующее градации качества работы устройства Плохо. При этом ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов переход т в открытое состо ние , ввод тс  в работу щирокополосные сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов, за счет которых

   Q обеспечиваетс  режим установлени , т. е. происходит вхождение устройства сначала в режим коррел ционного приема, а затем и в режим подстройки частоты. Как только переходный процесс завершаетс , устройство

   .- входит в режим приема информации. Анализатор 14 сигналов выдает напр жение, соответствующее градации качества сигнала Хорошо. Ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов выключают сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов. Устройство продолжает работать с узкополосной фильтрацией сглаживающими фильтрами 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов. Частота опорного колебани 

   22 поддерживаетс  близкой частоте несущего колебани  ФМ сигнала.

   20

   0

   5

   Q

   5

   Формула изобретени 

   Устройство дл  коррел ционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты, содержащее задающий генератор , первый перемножитель синфазного канала , первый вход которого соединен с первым входом первого перемножител  квадратурного канала, второй вход которого подключен к выходу фазовращател  на 90, вход которого соединен с вторым входом первого перемножител  синфазного канала, выход которого подключен к интегратору синфазного канала, выход которого соединен с первым/ входом второго перемножител  синфазного канала, выход первого перемножител  квадратурного канала соединен с входом интегратора квадратурного канала, выход которого подключен к первому входу второго перемножител  квадратурного канала, первый сумматор, выход которого соединен с входом декодера и с входом усилител -ограничител , выход которого соединен с первым

   входом третьего перемножител  синфазного

   канала, с первым входом третьего перемножител  квадратурного канала и с входом анализатора сигналов, выход третьего перемножител  синфазного канала соединен с входом первого сглаживающего фильтра синфазного канала, выход третьего перемножиют  квадратурного канала соединен с входом первого сглаживающего фильтра квадратурного канала,,

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости, введены второй сглаживающий фильтр синфазного канала, второй сглаживающий фильтр квадратурного канала, ключи синфазного и квадратурного каналов, второй сумматор, два электронных переключател , блок электронных переключателей, аналого-цифровой преобразователь , четыре регистра сдвига, два вычитател , два умножител , формирователь сетки низких частот, блок элементов И, элемент ИЛИ, формирователь управл ющего сигнала, делитель частоты и электронный распределитель, первый выход которого соединен с первым входом первого электронного переключател , выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу блока электронных переключателей , первый выход которого через первый регистр сдвига подключен к первому входу первого вычитател , к первому входу первого умножител  и к входу второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом первого вычитател , выход которого соединен с первым входом второго умножител , выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которо- :го соединен с выходом первого умножител , второй вход которого подключен к выходу второго вычитател , первый вход которого соединен с выходом третьего регистра сдвига, вход которого подключен к второму входу второго умножител , к второму входу второго вьиитател  и к выходу четвертого регистра сдвига, вход которого подключен к второму выходу блока электронных переключателей, второй вход которого соединен с вторым

   10

   15

   21762 ..8

   выходом электронного распределител , сигнальные выходы второго сумматора соединены с первыми входами блока элементов И, вторые входы которого подключены к выходам фор- 5 мировател  сетки низких частот, вход которого подключен к входу фазовращател  на 90 и к выходу делител  частоты, вход которого соединен с выходом формировател  управл ющего сигнала, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора , знаковый выход второго сумматора соединен с первым входом второго электронного переключател , второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами блока зле- ментов И, первый и второй выходы второго электронного переключател  подключены соответственно к второму и третьему входам формировател  управл ющего сигнала, выход 2Q анализатора сигналов подключен к первь1М входам ключей синфазного и квадратурного каналов, выходы которых соединены с входами вторых сглаживающих фильтров соответственно синфазного и квадратурного каналов, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам первого электронного переключател , к выходам первых сглаживающих фильтров соответственно синфазного и квадратурного каналов и к вторым входам вторых перемножителей соответственно синфазного и квадратурного каналов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выходы интеграторов синфазного и квадратурного каналов подключены к вторым входам третьих перемножителей соответственно синфазного и квадратурного каналов.

   25

   30

   35

   (if

   У/г rff

   ( ()

   fUf.t

   Редактор ti Касарда

   Составитель О, Геллер

   Техред Л. .Олейник Корректор А. Обручар

   1621/60

   Тираж 624Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035,-Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   фиг.З