SU1758898A1 - Квазикогерентный демодул тор фазоманипулированных сигналов - Google Patents

Abstract

Квазикогерентный демодул тор содержит смесители 1.2, перемножители 3-5. фильтры нижних частот 6, 7, голосовые фильтры 8-10, гетеродин 11. фазовращатель 12, компаратор 13, делители частоты 14, 15, сумматоры 16-18. регулируемые усилители 19, 20, амплитудные детекторы 21,22. блок вычитани  23. инвертор 24, интегратор 25. 1 ил.

Description

сл

с

UsM

USbfx(t)

XI ел с

00

ю

00

Изобретение относитс  к радиотехнике и св зи и может использоватьс  дл  демодул ции двоичных фазоманипулированных сигналов (ФМС).

Известны квазикогерентные демодул - торы, формирование опорного сигнала в которых производителе помощью автогенератора , управл емого петлей фазовой автоподстройки частоты. Они обладают высокой помехоустойчивостью (потенциально воз- можной дл  данного вида модул ции). Cyuse- ственным недостатком таких демодул торов  вл етс  относительна  сложность петли ФАПЧ, возможность захвата петлей частоты помехи, а также потери помехоустойчи- вости. пропорциональные cos p , где р- фазова  ошибка в петле.

Известны квазикогерентные демодул торы ФМС с выделением опорного сигнала путем удвоени  частот ы с последующим ее де- лением на два. Их преимуществом  вл етс  простота реализации и устойчивость работы. Недостатками  вл ютс  сложность получени  узкой полосы пропускани  опорного тракта на высоких частотах и св занные с этим потери помехоустойчивости. Кроме того , при необходимости перестройки демодул тора в диапазоне частот возникает проблема сопр женной перестройки фильтров опорного тракта.

Известен также квазикогерентный квадратурный демодул тор дискретных сигналов с разомкнутым устройством фазовой синхронизации. Его преимуществом  вл етс  устойчивость работы из-за отсутстви  цепей ФАПЧ, однако работа на нулевой промежуточной частоте позвол ет обеспечить выделение опорного сигнала только с помощью микропроцессорных средств, так как требует реализации сложных вычисли- тельных процедур. Вследствие ограниченного быстродействи  такие демодул торы пока не обеспечивают работу в реальном . масштабе времени.

Наиболее близким к изобретению  вл - етс  демодул тор ФМС, содержащий гетеродин , два канала обработки сигнала, сумматор, интегратор и опорный тракт, причем каждый из каналов обработки сигнала состоит из последовательно включенных смесител , фильтра нижних частот (ФНЧ) и перемножител , при этом входы каналов обработки обьединены и  вл ютс  входом демодул тора, выходы каналов обработки подключены к сумматору, выход которого соединен со входом интегратора, колебани  гетеродина подаютс  на смесители со сдвигом фаз на 90°, а опорный тракт состоит из третьего перемножител , компаратора,

трех полосовых фильтров (ПФ) и двух делителей частоты, причем входы третьего перемножител  подключены к выходам ФНЧ каналов обработки сигнала, а выход через первый ПФ подключен ко входу компаратора , пр мой выход которого через первый делитель частоты и второй ПФ, а инверсный выход - через второй делитель частоты и третий ПФ - подключены ко вторым входам перемножителей каналов обработки сигнала , при этом выход первого делител  частоты подключен к управл ющему входу второго делител  частоты.

Преимуществом этого демодул тора  вл етс  простота выделени  опорного колебани , так как благодар  квадратурному построению демодул тора разность частоты сигнала fc и гетеродина fr может быть выбрана сколь угодно малой, в том числе меньшей ширины спектра сигнала. Необходимо лишь соблюдение услови  (fc - fr) Afn, где Afii - нестабильность частоты канала св зи . Работа всех элементов опорного тракта на сверхнизкой частоте позвол ет производить деление частоты с помощью обычных цифровых делителей (триггеров). На низкой частоте также легко реализуетс  сколь угодно узка  полоса пропускани  опорного тракта, что обеспечивает высокое отношение сигнал/шум в опорном тракте.

Достоинством такого демодул тора  вл етс  также то, что он может использоватьс  дл  пр мого преобразовани  радиосигналов на видеочастоту в широкой полосе частот, так как единственным перестраиваемым элементом  вл етс  гетеродин.

Однако недостатком устройства  вл етс  ограниченный динамический диапазон, так как его выходные элементы, в частности перемножители, критичны к уровню подаваемого сигнала.

Введение раздельной автоматической регулировки уровн  сигналов в каждом канале привело бы к снижению помехоустойчивости демодул тора, так как при большой глубине регулировки из-за неизбежного различи  регулировочных характеристик (зависимости коэффициента усилени  от управл ющего напр жени ) сигналы на входах перемножителей будут иметь различный уровень. Это приведет к снижению помехоустойчивости демодул тора.

Целью изобретени   вл етс  расширение динамического диапазона и повышение помехоустойчивости квадратурного квазикогерентного демодул тора ФМС.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известный демодул тор, содержащий гетеродин , два канала обработки сигнала,

сумматор, интегратор и опорный тракт, введены элементы, обеспечивающие автоматическую регулировку усилени  в двух каналах с сохранением равенства уровней выходных сигналов, а именно: два регулируемых усилител , второй и третий сумматоры, первый и второй детекторы, вычитающее устройство и инвертор.

На чертеже приведена структурна  схема демодул тора.

Устройство (фиг.1) содержит первый и второй.смесители 1 и 2, первый-третий перемножители 5-7, первый и второй фильтры нижних частот 3, 4, первый-третий полосовые фильтры 11-13, гетеродин 20, фазовращатель 21, компаратор 22, первый и второй делители частоты 14, 15, первый-третий сумматоры 8-10, первый и второй регулируемые усилители 16. 17. первый и второй амплитудные детекторы 18: 19, вычитающее устройство 23, инвертор 24 и интегратор 25.

Устройство работает следующим образом . При поступлении на сход двоичного фазоманипулироваиного радиосигнала

U(t) a(t) cos ah t,

гдеа(0 ±1,

на входах перемножил елей 5 и 6 образуютс 

квадратурные сигналы

Uc(t) a(t) cos ГА™ t: Us(t) a(t)sin йы t.

(1)

(1a)

где ( Q)f-o)o- разность частот гетеродк- на и сигнала,

Перемножением квадратурных сигналов в перемножителе 7 образуетс  сигнал удвоенной разностной частоты 2 Шгтл выдел емый полосовым фильтром 11, из которого компаратор 22 формирует две взаимно противоположные последовательности типа меандр. Путем их делени  фильтрации первой гармоники с помощью делителей 14, 15 и фильтров 12, 13 на вторых входах перемножителей 5,6 образуютс  опорные сигналы

Ui(t) coswn4t;(2)

UaW sin йМч t.(2a)

После, перемножени  сигналов (1) и (2) в перемножител х 5, 6 и суммировани  в сумматоре 8 образуетс  видеосигнал

UBux(t) Uc(t) Ui(t) - Us(t) Uz(t) a(t) cos2 GJn41 + a(t) sin Шли t a(t), (3)

подаваемый на вход интеграторе, выполн ющего роль решающего устройства.

Выход первого делител  частоты соединен с управл ющим входом второго делител  дл  исключени  неоднозначности фазы на190°. Если бы делители работали незави- 5 симо друг от друга, то вследствие неопределенности фазы при делении частоты их выходные сигналы имели бы вид j cos гугч t и ± sin (Опч t. Введение указанной св зи устран ет эту неоднозначность: по входу при- 10 ход щего импульса второй делитель устанавливаетс  в. то состо ние, в котором в данный момент времени находитс  первый делитель. Если, например, на выходе первого делител  в результате действи  по- 15 мех произойдет скачок фазы, то это повлечет принудительный скачок фазы на выходе второго делител . Таким образом, сигнал на выходе первого делител  всегда опережает на 90° сигнал второго делител , чем устра- 0 н етс  неопределенность фазы на 90°. А присуща  двоичным фазоманипулирован- ным сигналам неопределенность в 180° устран етс , как обычно, введением относительности в передаваемый сигнал. 5 При увеличении уровней обрабатываемых сигналов возрастают напр жени  на выходах амплитудных детекторов 18 и 19, которые через первые входы сумматоров 9 и 10 воздействуют на управл ющие входы усмли- 0 телей 16 и 17 уменьша  их усиление. Как видно из фиг.1, при равенстве выходных напр жений усилителей равны напр жени  Ui и U2 на выходах детекторов 18 и 19. При этом разностное напр жение нз выходе пы- 5 читающего устройства AU Ui-U2 On регулировка усилени  каждого из усилителей осуществл етс  раздельно, так как перекрестна  св зь между каналами отсутствует,

0Однако при большой глубине регулировки неравенство выходных сигналов  вл етс  неизбежным ввиду разброса регулировочных характеристик усилителей (зависимость коэффициентов усилени  от 5 управл ющего напр жени ). В этом случае на выходе вычитающего устройства 23 по вл етс  разностное напр жение AU Ui - -U2, пропорциональное разности уровней выходных сигналов Uc(t) и Us(t). Так, при 0 Uc Us на выходе вычитающего устройства 23 напр жение A U Ui - 1)2 0, а нз выходе инвертора 24 - напр жение - AU 0. Положительное напр жение Д U, воздейству  через второй вход сумматора 9, 5 уменьшает усиление усилител  16 (фиг.2б). Отрицательное напр жение минус Л U с выхода инвертора 24, воздейству  через второй вход сумматора 10, уменьшает общую величину напр жени  на выходе этого

сумматора, что приводит к возрастанию усилени  усилител  17. В результате обеспечиваетс  выравнивание уровней сигналов на выходах обоих усилителей. При Uc Us наоборот , вли ние перекрестных св зей обес- печивает увеличение усилени  первого и снижение усилени  второго усилител .

Таким образом, введенные элементы обеспечивают автоматическую регулировку усилени  в двух каналах с сохранением ра- венства уровней выходных сигналов.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на современной элементной базе. Все фильтры могут быть выполнены на основе активных RC-звеньев второго по- р дка с многопетлевой обратной св зью на операционных усилител х К140УД6. Перемножители - на ИМИ 525 пс2А, сумматоры и интегратор - на основе ОУ К140УД6, компаратор - на 521СА1. Гетеродин, регули- руемые усилители и амплитудные детекторы целесообразно реализовать Hat полупроводниковых приборах, а фазовращатель - на основе LC-звеньев 4, делители частоты - на элементах цифровой техники, например, серий 133, 155.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Квазикогерентный демодул тор фазо- манипулированных сигналов, содержащий первый смеситель, выход которого соеди- нен с входом первого фильтра нижних частот , первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом интегратора выход которого  вл ет- с  выходом квазикогерентного демодул тора , выход второго смесител  соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход второго перемножител  соединен с вторым входом первого сумматора, первые входы смесителей соединены и  вл ютс  входом квазикогерентного демодул тора, выход гетеродина соединен с вторым входом первого смесител  и через фазовращатель на 90° с вторым входом второго смесител , выход третьего перемножител  через первый полосовой фильтр соединен с входом компаратора, пр мой выход которого через последовательно соединенные первый делитель частоты и второй полосовой фильтр соединен с первым входом первого перемножител , инверсный выход компаратора через последовательно соединенные второй делитель частоты и третий полосовой фильтр соединен с первым входом второго перемножител , выход первого делител  частоты соединен с вторым входом второго делител  частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости и расширени  динамического диапазона, введены блок вычитани , последовательно соединенные первый регулируемый усилитель, первый амплитудный детектор и второй сумматор, последовательно соединенные второй регулируемый усилитель, второй амплитудный детектор и третий сумматор, а также инвертор, причем выход первого фильтра нижних частот через первый регулируемый усилитель соединен с вторым входом первого и первым входом третьего перемножителей , выход второго фильтра нижних частот через второй регулируемый усилитель соединен с вторыми входами второго и третьего перемножителей, выход первого амплитудного детектора соединен с первым входом блока вычитани , выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через инвертор - с вторым входом третьего сумматора, выход второго амплитудного детектора соединен с вторым входом блока вычитани , выход второго сумматора соединен с вторым входом первого регулируемого усилител , выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго регулируемого усилител .