Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее приемник, блок сравнения, выход которого соединен с входом решающего блока, а также два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой ... -фильтр, первьй перемножитель и интегратор , полосовых фильтров объединены и соединены с выходом приемника, выходы интеграторов соединены с входами блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в каждый канал введены нелинейный элемент и;последовательно Соединен-. ные второй перемножитель, вычитатель, усилитель, узкополосный фильтр и третий перемножитель, причем выход интегратора через нелинейный элемент соединен с одним входом второго перемножителя и другим входом третьего перемножителя, выход которого соеди§ нен с другим входом вычитателя, выход полосового фильтра соединен с сл другим входом второго перемножителя, а выход узкополосного фильтра соедис: нен с другим входом первого перемножйтеля .

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3r51) Н 04 1 27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 3499061/18-09 (22) 01. 10. 82 (46) 15.05.84. Бюл, ¹- 18 (72) В.В.Бортников, П.И.Стутон, И.Г.Киселев, А.В.Романов и С.С.Ананченков (53) 621.394.62(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 614548, кл. Н 04 L 27/14, 19?6.

2. Пении. Системы передачи цифровой информации. M., "Советстское радио", 1976, с. 113 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее приемник, блок сравнения, выход которого соединен с входом решающего блока, а также два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой .фильтр, первый перемножитель и интегратор, в*оды полосовых фильтров объединены и соединены с выходом приемника, выходы интеграторов соединены с входами блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в каждый канал введены нелинейный элемент и,последовательно соединен,. ные второй перемножитель, вычитатель, усилитель, узкополосный фильтр и третий перемножитель, причем выход интегратора через нелинейный элемент соединен с одним входом второго перемножителя и другим входом третьего перемножителя, выход которого соединен с другим входом вычитателя, выход полосового фильтра соединен с другим входом второго перемножителя, а выход узкополосного фильтра соединен с другим входом первого перемножителя.

1 10927

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемных устройствах тропосферной и коротковолновой связи.

Известен демодулятор частотноманипулированных (ЧИ) сигналов, содержащий в каждом из двух каналов колосовой разделительный фильтр и амплитудный детектор, выход которого подключен к одному из входов об- 1ð щего для обоих каналов блока вычитания, причем в каждом из каналов последовательно соединенные нелинейный элемент и узкополосный фильтр, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, а выход полосового разделительного фильтра подключен к входу нелинейного элемента (1).

Однако известный демодулятор обладает низкой помехоустойчивостью прие- ур ма селективно замирающих ЧМ-сигналов из-за некогерентности приема.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для приема частотно-манипулиро- 25 ванных сигналов, содержащее приемник, блок сравнения, выход которого соединен с входом решающего блока, а также два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные поло- Зр совой фильтр, первый перемножитель и интегратор, входы полосовых фильтров объединены и соединены с выходом приемника, выходы интеграторов соединены с входами блока сравнения (2).

Однако в известном устройстве не.— достаточная помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

Цель достигается тем, что в устрой-4 ство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее приемник., блок сравнения, выхоц которого соединен с входом решающего блока, а также два канала каждый из которых содер 45 жит последовательно соединенные полосовой фильтр, первый перемножитель и интегратор, входы полосовых фильтров объединены и соединены с выходом приемника, выходы интеграторов соеди" иены с входами блока сравнения, в каждый канал введены нелинейный элемент И последовательно соединенные второй перемножитель, вычитатель, уси" литель, узкополосный" :фильтр и третий

55 перемножитель, причем выход интегратора через нелинейный элемент соединен с одним входом второго перемножителя и другим входом третьего перемножите48 ля, выход которого соединен с другим входом вычитателя, выход полосового фильтра соединен с другим входом второго перемножителя, а выход узкополосного фильтра соединен с другим входом первого перемножителя.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — характеристика нелинейного элемента.

Устройство для приема частотноманипулированных сигналов содержит полосовые фильтры 1 и 2, перемножители 3 и 4, блок 5 сравнения, решающий блок 6, вычитатели 7 и 8, усилители 9 и 10, узкополосные фильтры 11 и 12, перемножители 13 — 16, интеграторы 17 и 18, нелинейные элементы 19 и 20, вычитатель 7, усилитель 9, узкополосный фильтр 11, перемножитель l3 образуют текущий фильтрэкстрополятор (ТФЭ) 21, вычитатель 8, усилитель 10 узкополосный фильтр 12„ перемножитель 14 образуют ТФЭ 22, приемник 23.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении ЧМ-сигнала, например, посылки "1" с частотой "нажатия", входная смесь этого колебания и аддитивного флуктуационного шума через полосовой фильтр 1 первого канала поступает на информационный вход перемножителя 15, а также на вход перемножителя 3 опорного тракта. В интеграторе 17 происходит накопление продуктов детектирования, образующихся в результате взаимодействия в перемножителе 15 принимаемой смеси и опорного колебания. Результат накопления сравнивается в блоке 5 сравнения с результатом накопления в интеграторе 18, а решающий блок 6 выносит решение "1" или "0". Напряжения, накопленные в интеграторах 17 и 18 непрерывно подаются через нелинейные элементы 19 и 20 на вторые входы перемножителей 3 и 4 опорных трактов (текущая обратная связь). При этом опорный тракт первого канала по сигналу с выхода интегратора 17 через нелинейный элемент 19 открывается по входу и входной сигнал в аддитивной смеси с шумом с выхода полосового фильтра 1 поступает на текущий фильтр-экстраполятор (ТФЭ) 21.

В ТФЭ 21 накопленное опорное колебание с выхода узкополосного фильтра 11 через перемножитель 13, управляемый

1092

3 с выхода нелинейного элемента 19, поступает на вычитатель 7. Полученная на его выходе разность (поправка) между пришедшим сигналом и опорным колебанием усиливается и фильтруется ("очищается") от шума в узкополосном фильтре 11, полоса пропускания которого выбирается исходя из ширины спектра флуктуаций изменяющихся в канале параметров сигнала (амплитуды и фазы). Таким образом, при приходе посылки "1" происходит адаптивная коррекция опорного колебания для обеспечения его квазикогерентности с принимаемым информационным сигналом в канале связи с переменными параметрами. Вход опорного тракта второго канала при наличии на входе устройства посылки "1" благодаря отсутствию сигнала с выхода нелинейного элемента 20 закрывается, поэтому опорное колебание этого плеча, кото" рое сохраняется в узкополосном фильтре 12 за счет его высокой добротности не зашумляется. Одновременно опор" 2

Э ное колебание с выхода узкополосного фильтра 12 не проходит через перемножитель 14 на второй вход вычитателя 8, т.е. обратная связь ТФЗ 22 разомкнута и он находится в режиме прогнозирования (экстраполяции) опорного колебания. При этом постоянная времени ТФЭ 22 резко увеличивается.

При приходе посылки "0" ситуация меняется на противоположную: ТФЭ 22 Ç5 находится в режиме текущей фильтрации, а ТФЭ 21 ; в режиме экстраполяции. Заметим, что на первоначальном этапе сеанса связи требуется известное время установления стационарного 40 режима, пока опорные колебания не станут квазикогерентными с принимаемыми.

В режиме текущей фильтрации постоянные Времени I.ô, и l,ôz каждого

ТФЭ 21 и 22 выбрана в строгом соответствии с известными априории относи.тельной скоростью замираний сигнала и отношением сигнал/шум на посылках с частотами "нажатия" и ™сжатия". 50

Так как при приходе очередной посылки накопление напряжения на интеграторе 17 (18) происходит постепенно и постепенно возрастает отношение сигнал/шум, то в начале посылки ре- 55 зультат накопления сильно зашумлен.

Поэтому в таком виде его нельзя подавать для коммутации входа опорного

748 4 тракта и цепи обратной связи ТФЭ 21 и 22, т,е. слабому сигналу из-за

11 11 недоверия к нему должен даваться маленький "вес", увеличивающийся до единицы по мере повышения отношения сигнал/шум на выходе интегратора.

Такой же "вес" дается в цепь обратной связи ТФЭ 21 и 22. Эту операцию выполняет текущая обратная связь (ТОС), в цепи которой имеется нелинейный элемент с характеристикой..

f(Fq), изображенной на фиг. 2, кри вая 1, С точки зрения простоты реализации достаточно иметь линейно-ломанную кривую (кривая 2 на фиг. 2). Благодаря нелинейным элементам в начале очередной посылки вход опорного тракта по мере роста отношения сигнал/

/шум открывается постепенно. Кроме того, цепь обратной связи ТФЭ также постепенно открывается. При этом его постоянная времени постепенно уменьшается от значения 1-ф з до Тф. Тем самым, происходит весовое демпфирование зашумленного сигнала и формирование квазикогерентного опорного колебания в ТФЭ осуществляется наилучшим образом, т.е. обеспечивается оценивание случайных параметров сигнала с минимальной среднеквадратичной ошибкой.

С другой стороны ТФЭ устроен таким образом, что при изменении отношения ,сигнал/шум в процессе замираний сигнала его полоса пропускания в режиме текущей фильтрации изменяется.

Если отношение сигнал/шум увеличивается, то .увеличивается и полоса пропускания ТФЭ и наоборот.

Время установления на первоначальном этапе работы устройства определяется узкополосным фильтром с большой постоянной времени (если посылки с различными частотами следуют равновероятно на этапе установления).

В частном случае однородного канала связи с селективными замираниями постоянные времени Гф„ и Сф2 одинаковы и время установления (при принятом предположении о равновероятности на этапе установления) является одинаковым.

В паузах между посылками одинаковой частоты ТФЗ должны оптимально прогнозировать (экстраполировать) квазикогерентные опорные колебания, полученные в режиме оптимальной текущей фильтрации. Для этого постоянные времени ТФЗ 21 и ТФЭ 22 в паузах между

ВНИИ ПИ

Тираж 635

Заказ 3278/45

Подписное

S 10927 посылками одинаковой частоты по сравнению с их значениями (также оптимальными) в режиме текущей фильтрации увеличиваются и определяются только шириной спектра флуктуаций случайных параметров сигнала. К моменту прихода очередной посылки одинаковой частоты истинные значения случайных параметров сигнала и их экстраполированные оценки в предлагаемом устройстве наиболее соответствуют друг другу, поэтому здесь также можно говорить о режиме оптимальной экстраполяции.

48 б

Таким образом,.в -предлагаемом устройстве квазикогерентного приема селективно замирающих ЧИ-сигналов предусмотрены все меры к снижению потерь когерентности опорных колебаний, что позволяет максимально приблизиться к практической реализации когерентного метода, обладающего потенциальной помехоустойчивостью и повышается помехоустойчивость приема селективно замирающих сигналов с частотной манипуляцией.

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