Устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией

 

УСТРОЙСТВО ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ С ФАГОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее первый, второй и третий перемножители , первый фазовращатель, нелинейный элемент, последовательно соединенные интегратор и решающий блок, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор , выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемножителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных и фпуктуационных помех, введены четвертый, пятый и шестой перемножители, первый и второй узкополосные фильтры. второй фазовращатель, первый и второй вычитающие блоки, фазовый детектор и сумматор, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого перемножителей, а выход подключен к входу второго фазовращателя и к первому входу шестого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков объединены и яиляются входом устройства, причем вы (Л ход второго вычитающего блока соединен с первым входом фазового детектора и с вторым входом третьего перемножителя , выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей, выходы которых через первый и второй узкополосные фильтры соответственно соединены с первыми входами четвертого со ;о и пятого перемножителей, второй Bkop четвертого перемножителя подключен к выходу опорного генератора, второй вход пятого перемножителя подключен к выходу первого фазовращателя, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, а выход фазового детектора подключен к входу интегратора.,

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) Н 04 L 27/22

ОПИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н л

9В

° юФ

ЪЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЮ (21) 3606269/18-09 (22) 15.06.83 (46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) В.В.Бортников, Е.Н.Негуляев и Н.П.Медников (53) 621.394.62(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 - 320939, кл. Н 04 В 1/10, 1970.

2. Тихонов В.Н. и др. Оптимальная фильтрация дискретнонепрерывных процессов.-"Радиотехника и электроника", Том ХХШ-7, М., "Наука", 1978, с. 1448 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ С ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее первый, второй и третий перемножители, первый фазовращатель, нелинейный элемент, последовательно соединенные интегратор и решающий блок, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемножителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных и фпуктуационных помех, введены четвертый, пятый и шестой перемножители, первый и второй узкополосные фильтры, „„SU„„1113900 А второй фазовращатель, первый и второй вычитающие блоки, фазовый детектор и сумматор, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого перемножителей, а выход подключен к входу второго фазовращателя и к первому входу шестого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков объединены и я msются входом устройства, причем выход второго вычитающего блока соединен с первым входом фазового детектора и с вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключе к объединенным вторым входам первого и второго перемножитслей, выходы которых через первый и второй узко" полосные фильтры соответственно сое4 инены с первыми входами четвертого и пятого перемножителей, второй вход четвертого перемножителя подключен к выходу опорного генератора, второй вход пятого перемножителя подключен к выходу первого фазовращателя, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, а выход фазового детектора подключен к входу интегратора.

1 11139

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в коротковолновоф, радиорелейной, спутниковой и в других областях радиосвязи, где необходима помехозащищенная демодуляция дискретного сообщения, передаваемого методом фааовой манипуляции (CM).

Известно устройство приема ФМ сигналов на фоне поиех содержащее 10 перемножитель смеси сигнала и помехи с напряжением когерентного гетеродина, два канала обработки противофазных сигналов, подключенные к вычитающему блоку, каждый из которых содержит сумматор, пороговый блок, перемножитель, интегратор и решающий блок C l )

Однако это устройство не обладает достаточной помехоустойчивостью в условиях воздействия сосредоточенных помех.

Наиболее близким к изобретению является устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содер- 25 жащее первый, второй и третий перемножители, первый фазовращатель, нелинейный элемент, последовательно соединенные интегратор .и решающий блок, выход которого является выходом устройства, а также опорный генератор, выход которого соединен C первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель - с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемно-З5 жителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, а также содержащее управляющий элемент, вход и выход которого подключены соответственно к выходу третьего перемножителя и входу опорного генератора С21

Однако это устройство недостаточно помехоустойчиво в условиях воздействия сосредоточенных и флуктуацион- 4 ных помех в канале связи.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости в условиях воздействия сосредоточенных и флуктуационных помех.

Для достижения указанной цели в у стр ойс т в о де модуля ции си гн ало в с фазовой манипуляцией, содержащее первый, второй и третий перемножители, первый фазовращатель, нелинейный эле-

;мент, последовательно соединенные интегратор и решающий блок, выход которого является выходом устройства, а

00 2 также опорный генератор, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом второго перемножителя, а первый вход третьего перемножителя через нелинейный элемент подключен к выходу интегратора, введены четвертый; пятый и шестой перемножители, первый и второй узкополосные фильтры, второй фазовращатель, первый и второй вычитающие блоки, фазовый детектор и сумматор, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого перемножителей, а выход подключен ко входу второго фазовращателя и к первому входу шестого перемножителя, второй вход которого соединен с вы-. ходом нелинейного элемента, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входои первого вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков объединены и являются входом устройства, причем выход второго вычитающего блока соединен с первым входом фазового детектора и со вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей, выходы которых через первый и второй узкополосные фильтры соответственно соединены с первыми входами четвертого и пятого перемножителей, второй вход четвертого перемножителя подключен к выходу опорного генератора, второй вход пятого перемножителя подключен к выходу первого фазовращателя, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фазовращателя, à выход фазового детектора подключен ко входу интегратора.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией содержит первый,второй и третий перемножители 1-3,первый фазовращатель 4, нелинейный элемент

5, последовательно соединенные интегратор 6 и решающий блок 7, выход ко— торого является выходом устройства, а также опорный генератор 8, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя и через первый фазовращатель с первым входом вто- . рого перемножителя, à первЫй вход

I 113900

40 третьего перемножителя через нели- " нейный элемент 5 подключен к выходу интегратора 6., а также содержит чет1 вертый, пятый и шестой перемножители 9-11, первый и второй узкополосные фильтры 12 и !3, второй фазовращатель 14, первый и второй вычитающие . блоки 15 и 16,. фазовый детектор 17 и сумматор 18, входы которого соединены с выходами четвертого и пятого 1р перемножителей 9 и 10, а выход подключен ко входу второго фазовращателя

14 и к первому входу шестого перемножителя ll, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента

5, при этом выход шестого перемножителя соединен с первым входом первого вычитающего блока 15, выход которого подключен к первому входу вто- рого вычитающего блока 1 6, а вторые входы первого и второго вычитающих блоков 15 и 16 объединены и являютч ся входом устройства, причем выход второго вычитающего блока 16 соединен с первым входом фазового детектора 17 и со вторым входом третьего перемножителя 3, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго перемножителей !. и 2, выходы которых через первый и второй узкополосные фильтры 12 и 13 соответственно соединены с первыми входами четвертого и пятого перемножитеяей 9 и 10, второй вход четвертого перемножителя 9 подключен к выходу опорного генератора 8, вто35 рой вход пятого перемножителя 10 подключен к выХоду первого фазовращателя 4, второй вход фазового детектора 17 соединен с выходом второго фазовращателя 14, а выход фазового детектора 17 подключен ко входу интегратора 6. Устройство работает следующим образом.

Предположим, что сосредоточенная помеха отсутствует. На вход устройства поступает замирающий сигнал в аддитивной смеси с белым гауссовым шумом n(t)

/ ((t) =6Ю+П(Ц =8ht Cog(got-tgt) n(t)= B(tiecos vo, 32 5 ю

At — случайная амплитуда полезного сигнала, — центральная частота полезного сигнала;

Ч вЂ” случайная фаза полезного сигнала; . ч =А аз ) квадратурные составляющие

g>y- А з1 ф полезного сигнала.

С подачей колебаний Y(t) на вход устройства начинается "запитжа узкополосных фильтров 12 и 13, входящих в состав квадратурного фильтра, включающего, кроме этого, перемножителн 1, 2, 9, 10, сумматор )8, а также опорный генератор 8 и первый фазовращатель 4 (на 90 ) . На опорный вход фазового детектора 17 поступает опорное колебанив, деманипулированное с помощью текущей обратной связи с выхода нелинейного элемента 5. Сигнал в тракте формирования опорного колебания на выходе перемножителя 3 можно записать (01 (1- Ь(41(h!KCQS (s3ot >2t+inQp<$ 4h(„i- 1,1, где t4 (< ) — напряжение на выходе нелинейного элемента 5 с характеристикой гиперболического тангенса;

F> — напряжение на выходе интегратора 6, причем при отношении сигнал/шум h > 2; ЬИ(Ри =11, 46(Fn !. A(t) — белый шум, не меняющий своих свойств при умножении на +l

В дальнейшем дпя упрощения выкладок положим ЬЬ(Р„ + — нет ошибок снятия манипуляции. Тогда на выходе перемножителей 2 и 1 сиг налы имеют соответственно вид

Ъ1 =

Я2t Sin ua Я Sinu t - at

Узкополосные фильтры осуществляют оценку квадратурных составляющих

Х„ и Э, . На их выходах имеем =1,2, где знак означает оцененное значение соответствующего параметра.

С учетом изложенного, сигнал в опорном тракте на выходе сумматора 18.можно записать о Ц1,11=2% соб ЯО t 2%21 Sin Qot .

Он содержит оцененные значения квадратурных составляющих, . сигнала, которые, в свою очередь, содержат случайно изменяющиеся, но оцененные амплитуды и начальную фазу. Кроме того, сигнал S (ag,<1 приобретает регулярный набег фазы аф, обусловленный главным образом инерцион111ЗЭ00

20 ностью узкополосных фильтров. Этот сигнал через фазовращатель 14 поступает на опорный вход ФД 17. Фазовращатель 14 предназначен для компенсации регулярного йабега фазы 5

Щ. Обозначим .сигнал на опорном входе ФД как &» ®

С учетом оцененных кв дратурных составляющих сигнал на выходе интегратора б примет вид

Т

) («2 Юсоьи A2t2YIt)5,„ ä t)gt от

=J< «"« at "им, где U„g =2y(e) cos u0<, t;

U< =2y(t) sin (d, t.

Правило принятия решения на выходе решающего блока следующее:

Т

9-1

I (В« (12 Я

Я 1

На выходе нелинейно ro элемент а имеется информационная последовательность, которая используется 25 для снятия манипуляции в опорном тракте, а также подается на второй вход.перемножителя 11, на первый вход которого подается опорное колебание S,+ ). На его,выходе получается оценка полезного сигнала

5»(

Следует пояснить, почему информационная последовательность, подаваемая на второй вход дополнительного перемножителя, взята не с выхода решающего блока 7, а с выхода нелинейного элемента. При отношении сигнал/шум ) 2, как было указано, г эти последовательности идентичны по 40 форме и было бы безразлично, откуда снимать эту последовательность. Одг нако при 1 - 2 информационная последовательность на выходе нелинейного элемента 5 более "правдоподоб — <5 на входной сильно зашумленной информационной последовательности, нежели регенерированная информационная последовательность на выходе решающего блока 7, поскольку регене- 50 рация в сильных шумах приводит к значительным ошибкам в приеме информации.

Полученная оценка полезного сигнала 5 (М подается далее на первый 5S вычитающий блок 15, где она вычитается из входной смеси f(> l.

В случае появления на входе уст ройства сосредоточенной помехи входной си гнал можно з апи сать (Ж=s(t, „Ю Ю, Ь,И= A„cog(vt q„); д,, ц) — амплитуда, фаза и частота помехи.

На выходе первого вычитающего блока 15 получим оценку помехи ® где gS(e) = S(t) — S (t) — нескомпенсированный остаток замирающего полезного сигнала.

Чем больше отношение сигнал/шум +

+ помеха.и время корреляции квадратурных составляющих сигнала,тем лучше качество оценивания полезного сигнала 1М, тем больше оценка сигнала 5 (1похожа íà 8(.И, и тем самым остаток < C+) . Соответственно, оценка помехи 3»() более "похожа" на помеху 1 (Ö

Полученная на выходе вычитающего блока 15 оценка помехи в вычитающем блоке 16 вычитается из приходящей смеси полезного сигнала, помехи и шума. Поэтому на входах ФД 17 и перемножителя 3 присутствует фактически сигнал в смеси с шумом.

Таким образом, характерной особен. ностью полученной оценки сигнала

S ® в форме (1) является то, что она содержит оценку фазы ф»(1, сфор мирозанную в том числе и по результатам анализа входной смеси на интервале текущей информационной посыл ки, а также оценку информационной последовательности -с 4 (f ), котора, наиболее "правдоподобна" входной информационной последовательности как в области больших, так и малых отношений сигнал/шум.

Предлагаемое устройство реализует радиоэлектронный метод подавления сосредоточенных помех.

Введение новых элементов и связей дает положительный эффект, заключаюшийся в повьппении помехозащищенности приема сигналов ФМ в каналах связи с переменными параметрами от сосредоточенных и флук< туационны:с помех по сравнению с прототипом на 10- l5 дБ.

i » 3eOO

Составитель В.Зенкин

Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Синьщкая

Редактор С.Тимохина

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная,4

Заказ 6635/45 Тираж 634 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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