SU1462495A1 - Приемник сигналов с угловой модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике приема сигналов с угловой модул цией на тропосферных лини х св зи. Цель изобретени  - уменьшение искажений сигналд. Приемник содержит линейные ВЧ-тракты 1,2,3 и 4, автокоррел ционные преобразователи (АКП) 5, 6, 7 и 8, опорный и перестраиваемый г-ры 9 и 14, сумматор 10, полосовые фильтры 11 и 20, однополосные смесители 12, 13, 15 и 17, широкополос- ный и резонансный усилители 16 и 18, фазовый детектор (ФД) 19 и фильтр 21 нижних частот. В стационарном режиме на выходе ФД 19, а значит и на выходе приемника, напр жение равно нулю. В динамическом режиме при наличии на входе приемника частотно- модулированного колебани  происходит изменение вносимого фазового сдвига. В процессе работы приемника частота автоколебани  в кольцевом соединении, образованном смесител ми 15 и 17 и усилител ми 16 и 18, остаетс  неизменной и равной частоте настройки усилител  18. Стабильность вьиужденньпс колебаний в автоколебательной системе будет определ тьс  в основном стабильностью частоты колебаний г-ра 9, а стабильность , частоты выходных колебаний фильтра 20 существенно зависит от стабильности частоты г-ра 14. 1 ил. (Л 4 О5 ю 4 СО сл

Description

Изобретение относитс  к технике сигналов с угловой модул цией на тропосферных лини х св зи.

Целью твл етс  уменьшение иска- жений сигнала.

На фиг, 1 представлена структурна  электрическа  схема приемника сигналов с угловой модул цией, на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема автокоррел ционного преобра- . зовател  (АКП) приемншса сигналов с угхювой модул цией.

Приемник сигналов с угловой модул цией содержит линейные высокочас- тотные тракты 1-4 АКП 5-8, опорный генератор 9, сумматор 10, первый полосовой 1 , первый и второ однополосные смесители 2 и 13, перестраиваемый генератор 14, третий однополосный смесителтэ 15, широкополосный усилитель 16, четвертый однополосный смеситепъ 17, резонансный усилитель 18 фазовый детектор 19, второй полосовой фильтр 20 и фильтр 21 нижних частот. Выходом  вл етс  выход второго полосового фильтра 20, который может быть подключен к внешнему частотному дискриминатору , а АКП содержит основной и дополнительный однополосные смесители , линию задержки и управл емый фазовращатель.

Устройство работает следующим образом .

На вход приемн иха поступают при счетверенном приеме частотно- и

пространственно-разнесенные составные сигналы с двойной частотной модул цией

и np(t)

()cosC(co + ko Jt+

.V9ЛР

Ч-и ,

(1)

амплитуда k-й компоненты

сигнала,

- коррел торный сигнал.

20

m

кер

t Кор индекс модул ции и девиа

511 ци . частоты коррел торным сигналомi

(rr,Kop) коэффициенты разложени  . , в р д по функци м Бессел .

После усилени  в линейных высокочастотных трактах 1-4 составной сигнал в каждом из 4 каналов поступает на первые входы АКП 5-6, на вторые входы которьпс подаетс  колебание от. .опорного генератора 9

UoT(t) Uorcos( + if,). (2) С выходов АКП выходные сигналы

АКП ( .h-t

..,

|- уЬишкор eos(a;,,t - k Л,„р V %Р

ч

il Z:Hf Lj.(ifl )J.(m ).cos t(u,,,-(j-i)«,

,j : ll-l -

l-li О -лn- (

.) - (i-i) Я,ор r fi

поступает на сумматор 10, суммируют- с и через первый полосовой фильтр

И с

полосой пропускани  П

0,1

д поступают на первый вход первого однополосного.смесител  12. С учетом того, что И I/F jp ,сигнал на выходе первого полосового фильтра 11 имеет вид

и

Сдл, Бх

rj-1 г

I - kи

J v t,p)soc(uj,.r

(3)

+ 10 )

т ft г

(4)

Если на входы приемника подать сигнал, модулированный -по частоте синусоидальным током

U(t) Ucos(we + m sinRt), (5)

то на первом входе первого однополосного смесител  12 будет сигнал

cм, 6

и см, со s Wort + 2msim

Из (6) видно, что на выходе каждого АКП индекс модул ции

т 2т.sin ,

(7)

а так как частота коррел торного сигнала значительно превышает верхнюю- частоту спектра сообщени , т.е.

Лцор

.р

,

то (7;можно упростить и записать

т 2: и ш с , ,

(8)

где лш - девиаци  сигнала на выходе

приемника;

врем  запаздьюани  в линии задержки 24 АКП, Из (8) видно, что индекс модул ции сигнала на выходе АКП не зависит от частоты модулирзтощего сигнала, и следовательно, частотно-модулирован- ньй сигнал преобразовалс  в сигнал с фазовой модул цией.

При модул ции сигнала по частоте многоканальным сообщением выражение

Л

и,

слл , ВЫ

, и,,. COS (w,r + Jnr)t - 2 msin - cosil(t - WoV + - Г г+ см 3

. - начальна  фаза колебаний „ перестраиваемого генератора 1 4 {

Cfj,- фазовый сдвиг колебаний в цеп х фильтрации первого однополосного смесител  1 2.

Слл ч

Uc« COS (

ы

or

tM фазовый сдвиг колебаний в цеп х фильтрации второго однополосного смесите л  13.

Колебани  с выходов, первого и второго однополосного смесителей поступают на входы третьего и четвертого однополосных смесителей соответственно . Включенные в кольцевое соединение блоки: четвертый смеситель 17, широкополосный усилитель 16, третий смеситель 15 и резонансный усилитель 18, образуют автоколебательную систе

cos(t .

2

w.

+ /огЗ

(6)

дл  мгновенной фазы колебани  на выходе которого АКП

Ф(t) u,,-t - (t)-s()J.

, (9)

Очевидно, что s(t)-s(t-fj) iv(t)dt;

t-ri

Это выражение можно приближенно записать s(t)-s(t Tj) -Cj . v(t), тогда (9) примет вид

Ф(t) u,-t -Cj (t ) (10)

Из (10) следует, что на выходе АКП действует сигнал, модулированный по фазе многоканальным сообщением.

Итак, на первый вход первого однополосного смесител  12 подаетс  сигнал (6), а на второй вход этого смесител  поступает колебание час- тоты перестра.иваемого генератора 14. На выходе первого однополосного смесител  12 выдел етс  колебание суммарной частоты ( ШОР пг)

Л

msin - cosil(t - - 2

(11)

I

35 На выходы второго однополосного смесител  13 поступают колебани  с выхода опорного генератора 9 и с перестраиваемого генератора 14, на выходе этого смесител  вьдел етс  ко 0 лебание суммарной частоты (cJor )

+W,)t -I- ,, +

nr + c«,. ( 2)

I

му, в которой при выполнении условий

баланса фаз и амплитуд в стационарном состо нии существуют устойчивые колебани  с частотой, равной частоте стабилизировайного опорного генератора U) ру

в стационарном режиме при отсут- 55 ствии модулирующего сигнала на входы фазового детектора 19 с выходов резонансного усилител  18 и опорного генератора 9 поступают колебани  одинаковой частоты Wj, поэтому управл ющее напр жение на выходе этого фазового детектора равно нулю, и частота перестраиваемого генератора 14 равна номинальному (нача.льному) значению Lunrtfi. На выходе третьего одноUCM UCM

COS

С(2ш,г+Ч,го) + or + Р + 1 / (13)

где фазовый набег колебаний С выхода третьего однополосного в резонансном усилителе смесител  16 колебани  поступают на вход широкополосного усилител  16 с

М смъ фазовый сдвиг колебаний в коэффициентом усилени  К , с выхо- цеп х фипьтрации третьего 15 да которого - на второй вход четвер- однополосного смесител . того однополосного смесител  17:

I U(t) .щ,, cos C2oj(,r+Wnre t -() +

+ Ц„,- (, ч- cfp + cмз

где й - врем  запаздьшани  колебани  в широкополосном усилителе .

На выходе четвертого однополосного смесител  17 выдел етс  колебаи

СМ4 Ue cosCwor t + -(2

; + Upv,+ CM1+ G-v.i+ c, + . Условие баланса фаз дл  автоколебательной системы, образованной блоками 17, 16, 15, 18 можно представить в внце

35

u)(2 w,

+ а)„,,) Сш, 4- tj/p

tire.

Rl

(16)

где К 0,1,2,.

СМ ,t Мсм /

+ +

фазовый сдвиг колебаний в цеп х фильтрации однополосных смесителей 12, 13, 15, 17.

Из уравнени  (16) находим выраже- |ние дл  частоты колебаний кольцевого генератора, образованного блоками 117, 16, 15 и 18

Wp«, Wor

к |Г- и) и)

9 О

Шу

Если же Ыру ujy, то либо выбором частоты Wnro либо дополнительньм фазовращателем (устройством переполосного смесител  16 вьщел етс  колебание с частотой (ы-г + (jj......) +

+0)

or

2Wor -f

u

ПГС равной сумме частот колебаний, поступающих на его

входы

(14)

ние с частотой (2шсг+Чго) (ог ,+ ) равной разности час- 25 тот колебаний, поступающих на его

входьь

tOn + ,

,) V,,

nro i-u/v

см 4.

(15)

менной временной задержки) в широкополосном усилителе при начальной настройке добиваютс  выполнени  услови  WOPТаким образом, в стационарном режиме на выходе фазового детектора 19, а значит, и на выходе автокоррел ционного , приема напр жение равно

нулю . :

в динамическом режиме при наличии на входе автокоррел ционного приемника частотно-модулированного колебани  происходит изменение вносимого фазового сдвига на величину

XI

йц uu)-2ycosSl(t - 2 ) (18)

и частота колебаний в автоколебательной системе, образованной включенным в кольцевое соединение блоками 17, 16, 15, 18, отклон етс  относительно номинального значени  по закону изменени  модулирующего сигнала, так как услови  баланса фаз выполн ютс  на других частотах. На выходе фазового детектора по вл етс  управл ющее напр жение в виде колебаний частоты биений, равной (пропорциональной ) девиации частоты ЧМ колебани  в каждый момент времени. Это нап-- пр жение через второй полосовой фильтр 20 с полосой пропускани , равной девиации частоты входного ЧМ сигнала ( Р,„ , а f ,,кс моделирующего сигнала, где fи

ср-г нижн   и верхн   частоты среза полосового фильтра, а Р„„„ и маис - минимальна  и максимальна  частоты модулирующего сигнала соотМ см Ч Г r + ЛЫпг )

10

ц

PV

К

При этом, велриина фазовых сдвигов

, Wo (2сОд + a;nrc) остаетс  практически неизменной. Из выражени  (16) и (19) следует, что изменение частоты перестраиваемого генератора 14 вследствие воздействи  на вход приемника ЧМ сигнала равно

dWnr(t)

йи)

--)

(20)

При выборе (20) перепишем

(t) Aa)cosfl(t - у-)- (21)

Это значит, что изменение частоты перестраиваемого генератора происходит по закону изменени  девиации частоты во времени входного ЧМ сигнала . Подава  колебани  с выхода второго полосового фильтра 20 на час- тотный детектор можно вь(делить полезную информацию. Из-за нестабильности средней частоты ЧМ сигнала нестабильности частоты опорного генератора 9, а также вследствие медленных изменений фазового сдвига за счет тропосферных  влений при распространении возможны дополнительные изменени  частоты выходных колебаний с выхода фазового детектора 19. Дл  уменьшени  этих нежелательных изменеНИИ частоты выходных колебаний приемника предусмотрена автоподстройка опорного генератора 9 напр жением, сн тым с выхода фазового детектора 19 через фильтр нижних частот 21 с. частотой среза вьпие частоты нежелательных колебаний на выходе фазового детектора 19, вызванных неста

0

ветственно), поступает на вход управлени  перестраиваемого генератора 14, в результате частота генерируемых колебаний этого генератора измен етс  на величину ЛШпг так, что условие баланса фаз р автоколе- |бательной системе, образованной блоками 17, 16, 15, 18 ,выполн етс  на той же частоте Ыр,, Условие баланса фаз в этом случае принимает вид:

ш

/Ч

- ЛшТ. cosfl(t1) +

оf

0

5

0

5

с Q

0

5

(19)

бильностью и медленными изменени ми средней частоты ЧМ сигнала. F(-p ФНЧ должна быть ниже F моделирующего сигнала. С фильтра нижних частот 21 управл ющий сигнал поступает на вход управлени  частотой опорного генератора 9 и подстраивает его до выполнени  услови .

Таким образом, частота автоколебаний в кольцевом соединении, образованном блоками 17, 16, 15, 18 в процессе работы устройства остаетс  неизменной и равной частоте настройки резонансного усилител  18. Следовательно , стабильность вынужденных автоколебаний в рассматриваемой автоколебательной системе будет определ тьс  в основном стабильностью частоты колебаний опорного генератора 9, который может быть выполнен как управл емый кварцевьй генератор, перестраиваемый сигналом, снимаемым с выхода фазового детектора 19 через фильтр нижних частот 21.

Стабильность частоты выходных колебаний , снимаемых с выхода второго полосового фильтра 20, существенно зависит от стабильности частоты перестраиваемого генератора 14, который может быть выполнен как управл емый кварцевый генератор. 1

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Приемник сигналов с угловой модул цией , содержащий п каналов (п 2, 3,...,) каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных линейного высокочастотного тракта и автокоррел ционного преобразовате- л (АКП), последовательно соединенные сумматор, входы которого соедийены с выходами автокоррел ционных преобразователей всех каналов, первый полосовой фильтр и первый однополосный .смеситель , а также второй однополосный смеситель и опорный генератор, выходы которого соединены с, вторыми входами автокоррел ци онных преобразователей всех каналов и с первым входом второго однополое- :ногр смесител , каждый АКП выполнен I в виде основного однополосного сме- сител , последовательно соединенных линии задержки и дополнительного ;однополосного смесител , включенных I между первым и вторым входами основ- ;ного однополосного смесител , а так- |же управл емого фазовращател , вы- I ход которого подключен к второму входу дополнительного однополое- |ного смесител , причем ггервый вход и выход основного однополосногр ;смесител   вл ютс  первым входом |и вьпсодом АКП, а вход управл емого ;фазовращател  - его вторым входом,

   отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  искажений сигна- |Ла, к выходу второго однополосного смесител  подключены последовательно соединенные третий однополосный смеситель, широкополосный усилитель, четвертый однополосный смеситель, другой вход которого соединен с выходом первого однополосного смесител , резонансный усилитель, подключенный выходом к второму входу третьего однополосного смесител , фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора , и второй полосовой фильтр, выход которого  вл етс  выходом устройства , к вторым входам первого и второго однополосных смесителей, подключен перестраиваемый генератор, опорный генератор выполнен перестраиваемым , по частоте, а между выходом фазового детектора и входом управлени  частотой опорного генератора включен фильтр нижних частот.