SU1555900A1 - Многоканальный фазовый демодул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике св зи. Цель изобретени  - повышение точности. Многоканальный фазовый демодул тор содержит блок 2 синхронизации и N каналов 1, каждый из которых состоит из полосового фильтра 3, ключа 4, АЦП 5, блока 6 вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, решающего блока 7 и блока 8 управлени . В данном демодул торе в каждом канале 1 использован один полосовой фильтр 3 и эл-ты последовательной обработки каждой посылки, что исключает вли ние дрейфа его параметров на точность измерени  и повышает точность измерени  разности фаз колебаний смежных во времени посылок в каждом из частотных каналов 1. 7 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к технике св зи и может быть использовано при построении систем передачи и приема информации с фазоразноотной модул - , иней.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема многоканального фазового JQ демодул тора , на фиг. 2 - принципиаль на  электрическа  схема полосового фильтра; на фиг. 3 - функциональна  схема блока синхронизации; на фиг. 4- функциональна  схема блока управлени  15 и блока вычислени  дискретного преобразовани  Фурье; на фиг. 5 - функциональна  электрическа  схема решающего блока; на фиг. 6 и 7 - (времен-- ные диаграммы.20

Многоканальный фазовый демодул тор содержит N идентичных каналов 1, блок 2 синхронизации, полосовой Фильтр 3, ключ 4, аналого-цифровой преобразоваинтервалами Период следовани  посылок равен Т, величина защитных ин тервалов - Ј , причем Т С . Моментами манипул ции начальных фаз кажд го из колебаний, вход щих в многоча тотный сигнал,  вл ютс  моменты начала посылок, т.е. t2, t4, L6 (фиг. Блок 2 синхронизации работает сл дующим образом.

Полосовой Фильтр 14, настроенный на частоту следовани  посылок сигна ла (частоту манипул ции), выдел ет многочастотного сигнала колебание с частотой манипул ции, из которого п роговый блок 5 формирует последова тельность пр моугольных импульсов (фиг.6б,в). На выходе порогового блока 15 фаза импульсной серии сдви нута на величину t относительно гр ниц посылок. Компенсаци  сдвига про изводитс  с помошью Формировател  16 импульсов, представл ющего собой

30

40

тель 5, блок 6 вычислени  дискретного 25 ВДУЩий мулътивибратор, запускаемый преобразовани  Фурье, решающий блок 7, блок 8 управлени . При этом полосовой фильтр содержит резистор 9, конденсатор 10, второй резистор 11, второй конденсатор 12, операционный усилитель 13. Точка соединени  конденсатора 10, второго резистора 11 и инвертирующего входа операционного усилител  13  вл етс  управл ющим входом полосового фильтра 3. Блок 2 синхронизации содержит полосовой фильтр J4, пороговый блок 15, формирователи 16-19 импульсов.

Блок вычислени  дискретного преобразовани  Фурье содержит арифметическое устройство 20, первый 21 и второй 22 регистры, а блок 8 управлени  - генератор 23 импульсов, счетчик 24 импульсов и комбинационную схе- му 25, выполненную на элементе И-НЕ 26 и элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27. Решающий блок 7 содержит вычислитель 28 фазы, регистр 29, вычита- тель 30.

Многоканальный фазовый демодул тор работает следующим образом.

На вход блока 2 синхронизации и первые входы N идентичных каналов 1 поступают посылки многочастотного сигнала с фазоразностной модул цией по каждому из частотных каналов. Значени  рабочих частот отличаютс  одно от другого на посто нную величину. Посыпки сигнала разделены защитными

по передним фронтам входной синхро- серии и вырабатывающий импульс длительностью t T-ty - t (Фиг.бг). Настройка длительности импульса Форм ровател  16 импульсов производитс  пр доводке всего устройства с учета реал ной величины tt .Диапазон перестройки длительности составл ет 0 Ј t 2T. По заднему фронту импульса с выхода формировател  16 импульсов запуска- 35 етс  формирователь J7 импульсов, также представл ющий собой ждущий мультивибратор, который вырабатывает импульс с длительностью, равной величине защитного интервала Ј. Таким образом, импульс на выходе форм ровател  17 импульсов определ ет св ими фронтами конеи и начало посыло ( фиг.бд). Fo переднему и заднему фр там этого импульса запускаютс  форм рователи 18 и J9 импульсов, также преставл юшие собой ждущие мультиви раторы. Их выходные импульсы предст л ют собой короткие CtVC )5 отрица тельные по пол рности (направлению) перепады напр жени , непосредственн синхронизирующие блоки демодул тора (фиг.бе,ж). По импульсам с выхода формировател  18 импульсов производитс  разр д полосовых фильтров 3 всех N идентичных каналов 1, а реша ющие блоки 7 осуществл ют перезапис информации. По импульсам с выхода формировател  19 импульсов запуска45

50

55

интервалами Период следовани  посылок равен Т, величина защитных интервалов - Ј , причем Т С . Моментами манипул ции начальных фаз каждого из колебаний, вход щих в многочастотный сигнал,  вл ютс  моменты начала посылок, т.е. t2, t4, L6 (фиг.ба). Блок 2 синхронизации работает следующим образом.

Полосовой Фильтр 14, настроенный на частоту следовани  посылок сигнала (частоту манипул ции), выдел ет из многочастотного сигнала колебание с частотой манипул ции, из которого пороговый блок 5 формирует последовательность пр моугольных импульсов (фиг.6б,в). На выходе порогового блока 15 фаза импульсной серии сдвинута на величину t относительно границ посылок. Компенсаци  сдвига производитс  с помошью Формировател  16 импульсов, представл ющего собой

0

0

ВДУЩий мулътивибратор, запускаемый

по передним фронтам входной синхро- серии и вырабатывающий импульс длительностью t T-ty - t (Фиг.бг). Настройка длительности импульса Формировател  16 импульсов производитс  при доводке всего устройства с учета реальной величины tt .Диапазон перестройки длительности составл ет 0 Ј t 2T. По заднему фронту импульса с выхода формировател  16 импульсов запуска- 5 етс  формирователь J7 импульсов, также представл ющий собой ждущий мультивибратор, который вырабатывает импульс с длительностью, равной величине защитного интервала Ј. Таким образом, импульс на выходе формировател  17 импульсов определ ет своими фронтами конеи и начало посылок (фиг.бд). Fo переднему и заднему фронтам этого импульса запускаютс  формирователи 18 и J9 импульсов, также преставл юшие собой ждущие мультивибраторы . Их выходные импульсы представл ют собой короткие CtVC )5 отрицательные по пол рности (направлению) перепады напр жени , непосредственно синхронизирующие блоки демодул тора (фиг.бе,ж). По импульсам с выхода формировател  18 импульсов производитс  разр д полосовых фильтров 3 всех N идентичных каналов 1, а решающие блоки 7 осуществл ют перезапись информации. По импульсам с выхода формировател  19 импульсов запуска5

0

5

ютс  блоки 8 управлени  всех каналов 1. Голосовой фильтр 14 реализован на LC-контуре с частотой настройки

f . Пороговый блок 15 реализован

на микросхеме 521 САЗ, формирователи 16-19 импульсов - на микросхемах 155.АГЗ. Напр жени  на выходах полосовых фильтров 3 представлены на Фиг.бз. Полосовые фильтры 3 каждого канала 1 настроены на частоты канальных колебаний и должны быть стабильными , простыми в коммутации и перенастройке , обладать высокой (30-50) добротностью и значительным усилением на резонансной частоте. В предлагаемом демодул торе применен полосовой фильтр с многопетлевой обратной св зью (фиг.2). Необходимость коммутации вызвана инерционностью Фильтра, врем  установлени  переходных процессов в котором обратно пропорционально полосе пропускани . Коммутаци  позвол ет искусственно устранить последствие предыдущей посылки и уменьшить длительность защитного интервала (фиг.бз). Полосовой Фильтр 3 реализован на микросхеме 140УД7, а ключ - на полевом транзисторе 2ШОЗЕ.

Аналого-цифровой преобразователь 5, управл емый блоком 8 управлени  данного канала, на прот жении защитного интервала производит четыре отсчета , коды которых поступают на вход блока 6 вычислени  дискретного преобразовани  Фурье. Блок 6 вычислени дискретного преобразовани  Фурье предназначен дл  вычислени  по отсчетам канального сигнала параметров прин того колебани , позвол ющих вычислить его начальную фазу, впоследствии разность фаз (фиг.6и,к). Посколь

п - номер отсчета; k - номер гармоники. Выполнив преобразование при и , получают

Х(1) R(x(0)-x (2)) + j(x(l)-x(3)) или в общем виде

5

0

5

0

5

МП R, н- j-iw.

Начальна  фаза колебани  при этом определ етс  как

Lf0 arctg( -Ip

Јлок вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, вычисл ющий значени  R& и Im, содержит арифметическое устройство 20, регистры 21 и 22. Работу данного блока 6 целесообразно рассмотреть совместно с работой блока 8 управлени  по функциональной схеме (фиг.4) и временным диаграммам (фиг.7а-и). По импульсу запуска, поступающему на вход блока 8 управлени  из блока 2 синхронизации, производитс  начальна  установка счетчика 24 импульсов, благодар  чему комбинационна  схема 25 вырабатывает сигнал запуска генератора 23 импульсов. По передним фронтам импульсов генератора , частота которого в каждом канале 1 равна учетверенной частоте настройки полосового фильтра 3, запускаетс  аналого-цифровой преобразователь 5, выдача отсчетов из которого задержана внутри примененной микросхемы на один такт (фиг.7г). На прот жении первого и второго тактов арифметическое устройство 20 произ- 0 водит пр мую передачу кодов х(0) , х(1), последовательно записываемых в регистры 21 и 22. При дальнейшем сдвиге информации на третьем и четвертом тактах на втором входе арифме

ку канальные колебани  после обработт- 45 тического устройства 20 по вл ютс 

коды х(0) их(1) соответственно. По сигналу управлени  с выхода комбинационной схемы 25 (фиг.7з) на трет ем и четвертом тактах арифметическо

ки полосовыми фильтрами 3  вл ютс  моногармоническими, достаточно ограничитьс  четырехточечным преобразованием Фурье по одной спектрально компоненте, согласовав частоту дискретизации в каждом канале с частотой настройки полосового Фильтра 3. Алгоритм дискретного преобразовании Фурье имеет вид

х(Ю

N-4

N

ж

x(n)-e 5 N

n.k

п-о

где X(k) - искомый спектр; х(п) - отсчеты сигнала;

тического устройства 20 по вл ютс 

коды х(0) их(1) соответственно. По сигналу управлени  с выхода комбинационной схемы 25 (фиг.7з) на третьем и четвертом тактах арифметическое

устройство переходит из режима пр мой передачи кодов в режим вычитани  и на своем выходе Формирует величины Ре иIm. Производитс  дальнейша  конвейерна  перезапись в регистрах,

в результате чего на п том такте в них записываетс  результат вычислени  дискретного преобразовани  фурье. На п том такте та же комбинационна  схема 25 вырабатывает сигнал блокировки генератора 23 импульсов и прекращает тем самым процесс вычислени . Коды Re и Im поступают на выходы блока 6 вычислени  дискретного преобразова- ни  Фурье и наход тс  на них до-запуска блока 8 управлени  на следуюшем защитном интервале. Генератор 23 импульсов и.счетчик 24 импульсов особенностей не имеют и выполнены на микро- схемах 155ЛАЗ и 531ИЕ17. Комбинационна  схема 25 выполнена на элементе И-НЕ 26 155ЛАЗ и элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27 155ЛЕ1. Особенность комбинационной схемы 25 и арифметического уст- ройства состоит в том, что на нулевом такте формируетс  сигнал, соответствующий операции Пр ма  передача, не вли ющий на дальнейшую работу схемы . Коды Ее и Im однозначно определ ю параметры прин того колебани , что дает возможность вычислить его фазу в решающем блоке 7 (фиг.5). Вычислитель 28 фазы, вход щий в состав решающего блока, реализован на посто нном запоминающем устройстве,- адресна  шина которого условно разбита на две части. При разбивке адресной шины

ти

однозначно определ ют

и

ADF Рл + 2г

S +1

Lm

(ut- о DASR - 2

где

D

п

макс AIR

- 1,

- разр дность адресной шины,

{DADR}Z

(a.arctgfe

ЛА

- число, соответствующее

коду фазы 360 . В каждую  чейку ПЗУ при программировании микросхемы заноситс  код,

вычисленный по выражению

D/иамг

где операци  { обозначает перевод числа из дес тичной в двоичную систему счислени -а иЪ - множители,учитывающие приведение функции арктангенса к любому из четырех квадрантов фазы.

Вычислитель 28 Фазы реализован на микросхеме 573РФ2, запрограммированной в соответствии с указанными выражени ми . Код Фазы с выхода вычислител  28 фазы поступает на вход регистра 29 и второй вход вьтчитател  30. В момент времени, определ емый импульсом с выхода блока синхронизации , производитс  запись информации в регистр 29, благодар  чему на выходе решающего блока фиксируетс  ин JQ f5 ) 59008

Формаци  о искомой разности фаз,  в-, л юща с  демодулированным информационным параметром. Регистр реализован на микросхеме 155ИР13, вычитэ- телъ-нэ микросхеме 155ИПЗ.

Положительный эффект применени  многоканального Фазового демодул тора про вл етс  в повышении точности измерени  разности фаз колебаний смежных во времени посылок в каждом из частотных каналов. Это обусловлено тем, что в известном демодул торе указанное измерение производитс  между выходными напр жени ми двух полосовых фильтров в каждом канале, параметры которых могут измен тьс  неидентично в процессе работы, а в предлагаемом используют один полосовой фильтр и устройство последовательной обработки каждой посылки, что исключает вли ние дрейфа его параметров на точность измерени . Положительный эффект заключаетс  также в снижении требовани  к точности настройки полосовых Фильтров и простоте перенастройки цифровых узлов.

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   0

   Многоканальный Фазовый демодул тор , содержащий N идентичных каналов, каждый из которых содержит .полосовой фильтр, и блок синхронизации, вход которого соединен с первым входом каждого из N идентичных каналов и  вл етс  входом многоканального фазового демодул тора, а первый и второй выходы блока синхронизации соединены соответственно с вторым и третьим входами каждого из N идентичных каналов , выходы которых  вл ютс  выходами многоканального Фазового демодул тора , причем вход полосового 5 Фильтра  вл етс  первым входом канала , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в каждый канал введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь , блок вычислени  дискретного преобразовани  Фурье и решающий блок, а также ключ, вход которого соединен с выходом полосового фильтра и с входом аналого-цифрового преобразовател , а выход ключа - с управл ющим входом полосо- | вого фильтра, и блок управлени , nep-j вый выход которого соединен с тактовыми входами аналого-цифрового пре0

   5

   образовател  и блока вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, управл ющий вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , вход которого  вл етс  третьим входом канала , при этом управл ющий вход ключа соединен с вторым входом решающе-:

   го блока и  вл етс  вторым входом канала , причем выход решающего блока  вл етс  выходом канала.

   УлрМ

   Фиг. г

   Фиг.з

   Ј..

   №0)

   006«Sl

   Л г л is t AV У f

   I

   -Вь

   X