Устройство для приема фазоманипулированных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее триггер и последовательно соединенные формирователь опорного напряжения , фазовый детектор и первый диффериширующнй блок, причем второй вход фазового детектора соединен с входом . мирователя опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй ди} ференцирук ший блок, управляемый однов ратор, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибратора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого дифференцируташего блока и с первыми входами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ и триггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен tg с входом второго дифференцирующего блока, выходы которого подключены ) вторьм входам элементов И«/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И)

y g Н 04 1 27/22 р ъ

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНС56У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3448805/18-09 (22) 04.06.82 (46);07,10.83 . Бюл. J4 37 (72) Н. B. Кирианаки и И. Н. Леськив (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского ком.сомола, (53) 623;.394,62(088,8) (56) 1., Пении П. И. Системы перецачи цифровой ииформации. M„"Советское ре- дио, 1976, с. 153.-159.

2. Авторское свицетельство СССР

М 726672, кл, Н 04L 27/22, 1978 (прототип) .

l54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА

ФАЭОМАНИПУЛИРОВАННЬИ СИГНАЛОВ, содержащее триггер и послецовательно, соединенные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый дифференцируюп(ий блок, причем второй вхоц фазового детектора соецинен с вхоцом фор . мирователя опорного напряжения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй цьфференцирукщий блок, управляемый оцновибратор, цва элемента

И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому вхоцу управляемого оцновибратора, второй вход и выход которого соецинены соответственно с выходом первого цифференцирукицего блока и с первыми вхоцами элементов И, выхоцы которых поцключены к входам элемента ИЛИ и триггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен ф с входом второго цифференцирующего блока, выхоцы которого поцключены к вторым вхоцам элементов И" С: (046964

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при разработке устройств передачи цифровой информации фаэоманипулированными сигналами по каналам связи и телемеханики. 5

Известно устройство пля демодуляции фаэоманипулированных (ФМн) сигналов, содержащее блоки Формирования опорного напряженки, детектирования, фильтрации, управления и формирования выходных сиг- 10 налов С 17.

Однако верйость воспроизведения информации такими устройствами немного ниже тех потенциальных возможностей приема, которые заложены в природе са-. мих ФМн сигналов, вследствие произ.-, вольного изменения Фазы опорного напряжения и поражения помехой самого сигнала. ,20

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство пля приема фазоманипулированных сигналов, содержащее триггер и последовательно соепиненные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый ди ференцирукщий блок, при этом второй вход фазового детектора соединен с входом формирователя опорного напряжения 1 2).

С пивко данное устройство имеет ннз30 кую помехоустойчивость.

Бель изобретения — повышение помехоустойчивости.

С этой целью в устройство для приема фа э оман ипулированных сигналов, с Одержвщее триггер и последовательно соединен ные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый пирференцирующий блок, причем второй вход фазового детектора соединен с входом формиро- 0

40 вателя опорного напряжения, введены второй пифференцирующий блок, управ ляемый опновибратор, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибра- 45 тора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого дифференцирукицего блока и с первыми входами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ и 50 триггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен с входом второго пирференцирукщего блока, выходы которого подключены к вторым входам элементов И. 55

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; нв фиг. 2 — эпюры напряжений, поясня1ощие его работу.

Устройство пля приема фвэомвнипулированных сигналов содержит формирователь опорного напряжения, фазовый детектор 2, первый пифференцирующий блок 3, управляемый одновибратор 4, второй днфференцирующий блок 5, первый и второй элементы И 6 и 7 соответственно, элемент ИЛИ 8, триггер 9 °

Устройство работает следующим образом, 1. Прием сигнала в идеальных условиях.

Фвзоманипулированный сигнал с длительностью элементарной посылки равной кратному (для данного случая ЗТ) числу периодов Т несущего сигнала показан на фиг. 2<1 а пемодулированный сигнал на выходе фазового детектора 2 нв фиг. 2d, это сообщение вида 1100l., гпе "1" терепаваемого копа в характеристические моменты времени смены модулирующего напряжения 4у, т. qp соответствует манипуляции по фазе в области продолжительных полуволн гармонического сигнала, а 0" перепаваемого кода (момент времени t ) - манипуляция по фазе в области отрицательных полуволн.

Йифференцируется напряжение входного ФМн сигнала с целью определения минимальных и максимальных, т. е. экстремальных значений производной. Известно, что минимальные значения производной получаются при переходе гармонического сигнала через нулевой уровень из области положительных полуволн в область Отрицательных, а максимальные — наоборот.

Импульсы на выходе второго пифференцирующего блока 5, соответствующие максимальным значениям производной (показаны нв фиг. 2 О, а импульсы на другом выходе, соответствующие минимальным значениям, - на фиг. 2 2-, Результаты днфференцирования входного

ФМн сигнала (фиг. 2 t 2- ) сопоставляются с результатами дифференцирования пемопулированного ФМн сигнала, получаемымис выхода первого блока 3 дифференцирования (фиг. 2 О ) при любой смене полярностей сигнала на выходе фазового детектора 2. длительность сигнала на выходе управляемого опновибрвтора 4 выбирается большей, чем.полупериод несущих колебаний. Такой разрешающий потенциал. (на фиг. 2 Р Он изображен пополнительной пунктирной линией между

Э 1О4 моментами времени 4 — 1 ) поступает на первые входы элементов И 6 и 7.

Первый после момента времени - импульс с соответствующего вьжопа второгопифференцирую.пего блока 5 (фиг.2 ) (4< ), прошедший через второй элемент

И 7, установит в единичное состояние триггер 9, а через элемент ИЛИ 8 по управляющему вхопу установит в исходное состояние управляемый одновибратор 4. 10

После вьщеления очередной манипуля ции по фазевовходном: ФМн сигнале (момент времени +y ) снова импульсном с первого дифференцирующего блока 3 (фиг. 2 д ) запустится управляемый опновибратор 4, разрешающий работу элементам И 6 и 7, но теперь очередной первый результат дифференцирования входного ФМн сигнала с второго пифференцирующего блока 5 (фиг. 24, Ь ) посту- 0 пает на второй вхоп первого элемента

И 6 и импульсом с его выхопа устанавливается в нулевое состояние триггер 9, а через элемент ИЛИ 8 в исходное состояние возвращается управляемый опно, вибратор 4. После очередной смены символа на выходе фазового петектора 2 . в момент времени 4<о повторяются процессы, проходящие после момента времени 4.

Таким образом, восстановленный 30 сигнал íà выходе триггера 9 соответствует вйцу 11001 (фиг, 2 K ), но задержан по отношению к сигчалу на выходе фазового детектора 2 на полпериопа несущего колебания. Эта запержка постоянна 35 для любого кода, независимо от значений двоичных разрядов его составляющих.

2. Прием сигнала в реальных условиях при скачках фазы опорного напряжения на протяжении элементарной посылки, 40 а. скачок фазы опорного напряжения происходит между моментами времени т. -4 . и 3

На фиг. 2 показан сигнал на выходе фазового детектора 2 пля этого случая, . из которого видно (см, направление штри.45 ховки), что происходит "дробление первой элементарйой посылки и негативный прием всех последующих символов, который будет продолжаться по очередного скачка фазы опорного напряжения.

Ка выходе предлагаемого устройства отсутствуют дробление и негативный прием, так как импульсом с первого дифференпиРУющего блока 3(фиг. 2 ). запустится управляемый опновибратор 4 и первый импульс с второго пи ференцирующего блока 5 (фиг. 2 2. ) (< ), прошепший через второй элемент И 7 на триггер 9, 6964 4 еше раз подтвердит его единичное состояние (фиг. 2.К ), в которое он перешел (I в момент времени -с, а через элемент

ИЛИ 8 управляемый одновибратор 4 (фиг. 2 K ) установится в исхопное состояние; б. скачок фазы опорного напряжения происходит между моментами времени С, На фиг. 2 Л показан сигнал на выходе фазового детектора 2 для такого случая, в результате которого происходит дробление и негативный прием.

B предлагаемом устройстве -"пробление первой посылки и негативный прием будут продолжаться не по очередного скачка фазы опорного напряжения, а толь- ко по очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. действительно, при скачке фазы опорного напряжения межпу моментами времени - - 14 первый импульс со второго дифферениируюшего блока 5 (фиг, 24) в момент времени t4. пройдет через первый элемент И 6, кото;м . рый опрашивается управляемым одновибратором 4 (фиг. 2 0-), запушенным с первого пифференцирующего блока 3 (фиг. 2 М ), и так как он не совпадает с резу тьтатом дифференцирования входного ФМн сигнала в момент времени „, то триггер

9 перебросится в нулевое состояние и теперь тольковмоментвремени 4. мож» т но будет восстановить правильный прием кода, В прототипе независимо от того, гпе на промежутке времени — 4, который равен периоду несущего сигнала, происходит скачок фазы опорного напряжения, исключение негативного приема возможно только после очередной манипуляции по фазе во вхопном ФМн сигнале.

В предлагаемом устройстве такой же резутп тат получается только в том случае, если на протяжение периода несущего сигнала (случай О ) изменение опорного сигнала происхопит в той половине периопа, после которого результат дифференцирования противоположен результату дифференцирования после препыпу лей манипуляции по фазе, во всех остальных случаях происходит абсолютно верный прием символов

3. Прием сигналов в реапьных условиях при скачках фазы опорного напряжения на краях элементарных посылок, Йля рассматриваемого случая возможны два вида скачков. При первом виде (моменты времени q g с 1o ) во вхопном ФМн сигнале существует манипу964 ет место в прототипе.

5 1046 ляция по фазе, при втором (моменты вре- мени <,4 ) манипуляция по фазе отсутствуета. Если в момент времени 6 происхоцит скачок фазы опорного напряжения, то это привецет к отсутствию перемены символа на выхоце фазового детектора

2 (фиг. 2И) и к негативному приему всех последующих символов, В предлагаемом устройстве, как и в 1О прототипе, негативный прием символов буцет прохацить до очередной маницу,ляции по фазе во входном ФМн сигнале, т. е, верный прием начнется только с момента времени Ь7.

15 б. Если в момент времени 4g проиэойцет скачок фазы опорного напряжения, то в прецлагаемом устройстве смена символа на выходе фазового детектора З (фиг 2 И ) обусловит запуск управляе мого оцновибратора 4 (фиг. 2 (-) импуль-. сом с первого цифференцирукицего блоке

3 (фиг. 2P ) и так как всегца первый последующий результат цирференцир ования входного ФМн сигнала (фиг. 2 6 ), (Ьр) будет совпадать с первым результатом цифференцирования после предыдущей манипуляции пр фазе (47 ), то прием ( символа будет верным. B прототипе прием буцет неверным, кек и в Q, до очеред-ЗО ной манипуляции по фезе во входном

ФМн сигнале.

4. Прием сигналов в реальных условиях при поражении ФМн сигнала помехой.

Реальное представление временных j5 диаграмм ФМн сигналов, пораженных помехой, затруднительно, однако цля уяснения принципа работы предлагаемого устройства приводится цва конкретных и обобшаюших случая поражения сигнала 4О импульсной помехой, в результате которой происходит срабатывание фазового детектор а.

Пусть входной ФМн сигнал поражается,. помехой тек, как это показано на фиг. 23,45

B результете цействия помехи между моментами времени - 1- происходит цробление элементерной посылки на входе фазового цетектора 2 (фиг. 2 ф ) не три части, что обусловливает двойной 5О запуск управляемого оцновибратора (фиг 2 > ),импульсами с выхода первого цифференцирукюцего блока (фиг. 2 Z )..

Первым после цробления импульсом, поступающим с второго выхоца второго цир» 55 ференцирукицего блока 5 через второй элемент И 7, снова поцтвержцается уста- новка триггера 9 в единичное состояние, т. е. дублируется процесс, проходивший после момента Ьремени 4) и, как результат этого, происхоцит верный прием символа, Если входной ФМн сигнал поражается . помехой тек, как это показано на фиг. 2Ú между моментами времени 4g — 1 со, то в результате такого дробления" снове произойдет двойной запуск управляемого одновибратора 4, но теперь уже первый после дробления импульс с выхода второго цирференцируккцего 6 блока пройдет через второй элемент И 7 и установит триггер 9 в ециничное состояние, что обусловит неверный прием символа и негативный прием цругих символов цо очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале. В цанном конкретном случае произойдет неверный прием только одного символа (фиг. 2> }, так как очередная манипуляция по фазе во втором

ФМн сигнале прохоцит в момент времени, т. е. в начале очередной после цробления посылки.

Таким образом, если вероятности скачка фазы опорного . напряжения оцинаковы для обоих полупериоцов ФМн сигнала, одинаковы вероятности поражения помехой для обоих полупериодов этого сигнала, ревновероятно появление единиц и нулей впередаваемом сообщении, как это имеет место в бинарных системах передачи информации, то можно утверждать, что црецлегаемое устройство позволяет при рассмотренных выше нарушениях приема

ФМн сигналов в цве раза повысить достоверность принимаемой информации и исключить негативный приеы - устранить негативный прием символов при каждой очередной манипуляции по фезе во входном

ФМн сигнале после предыдущего нарушения режима нормального воспроизведения символов; извлечь дополнительную информацию об изменениях фазы входного

ФМн сигнала из самого сигнала, е не из перехоцных процессов, происходящих в . элементах приемного тракта, как это име Необходимо отметить, что по сравнению с прототипом, в.прецлагаемом устройстве нет необходимости анализировать перезходные процессы, возникаквцие при прохожцении ФМн сигнала через элементы приемного тракта, что является единственным источником повышения достоверности цля прототица. B преплагеэмом уст7 ройстве дополнительная информапия об изменениях фазы входного ФМн сигнала

: извлекается из самого сигнала путем

4, 4t 4 у

4ъл 8

4 4р ю

Составитель О. Андрушко

Редактор T. Портная Техред Т.Маточка Корректор A. Йзятко

Заказ 7755/58 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная 4 б

Ю

Ф

Ж

Ф

И

У ф

Ц

1 046964 8 дифференпировании его напри ЯОэния Во времени, что приводит к повышению . помехоустойчивости.