Устройство для когерентной обработки фазоманипулированных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОГЕРЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ , содержащее в каждом из двух каналов фазовый детектор, выход которого через согласованньй фильтр подключен к первому входу решающего блока, выход которого соединен с первым входом перемножителя, причем первый вход фазового детектора первого канала соединен с первым входом фазового детектора второго канала , второй вход которого соединен с первым выходом фазорасщепителя, вход которого соединен с выходом управляемого генератора, вход-которого подключен к выходу фильтра ;нижних частот, вход которого подклю чен к выходу блокавычитания, а второй выход фазовращателя соединен с вторым входом фазового детектора первого канала, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости обработки сигналов при манипуляции с минимальным сдвигом частоты, в него введены блок задержки тактовых импульсов, а в каждый канал - формирователь управляющих импульсов, элемент задержки и блок памяти, первый вход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, вход которого соединен с вторым входом решающего блока и с соответствующим § выходом блока задержки тактовых импульсов , выход фазового детектора (Л первого канала через элемент задержки подключен к второму входу перемножителя второго канала, выход .которого соединен с вторьм входом блока § памяти, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выхосо дом блока памяти первого канала, второй вход которого соединен с выходом перемножителя, второй вход косо торого подключен к выходу, элемента задержки второго канала, при этом вход формирователя управляющих импульсов первого канала является тактовым входом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

М,ИЦ«

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1131037 5ц Н 04 Ь 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3623105/24-09 (22) 15.07.83 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) С.А. Даниэлян, М.Г. Диденко, Г.В. Коновалов, Е.П. Котрасев и Ю.M. Cynep (53) 621.376.52(088.8) (56) 1. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. M., "Связь", 1979, с. 292.

2. Авторское свидетельство СССР

У 604 179, кл. Н 04 L 27/22, 1974 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОГЕРЕНТНОЙ

ОБРАБОТКИ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее в каждом из двух каналов фазовый детектор, выход которого через согласованный фильтр подключен к первому входу решающего блока, выход которого соединен с первым входом перемножителя, причем первый вход фазового детектора первого канала соединен с первым входом фазового детектора второго канала, второй вход которого соединен с первым выходом фазорасщепителя, вход которого соединен с выходом управляемого генератора, вход. которого подключен к выходу фильтра

:нижних частот, вход которого подклю.чен к в »moдy блока вычитания, а второй выход фазовращателя соединен с вторым входом фазового детектора первого канала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости обработки сигналов при манипуляции с минимальным сдвигом частоты, в него введены блок задержки тактовых импульсов, а в каждый канал — формирователь управляющих импульсов, элемент задержки и блок памяти, первый вход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, вход которого соединен с вторым входом решающего блока и с соответствующим выходом блока задержки тактовых им- Я пульсов, выход фазового детектора первого канала через элемент задержки подключен к второму входу перемно" у в жителя второго канала, выход .которого соединен с вторым входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока памяти первого канала, CO второй вход которого соединен с выходом перемножителя, второй вход которого подключен к выходу. элемента фф задержки второго канала, при этом вход формирователя управляющих импульсов первого канала является тактовым входом устройства.

11

Изобретение относитя к радиоэлектронике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации при манипуляции с минимальным сдвигом частоты.

Известно устройство для когерентной обработки сигналов при манийуляции с минимальным сдвигом частоты, содержащее квадратор, выход которого через две параллельные цепи, состоящие из последовательно соединеннъи блока фазовой автоподстройки частоты и делителей частоты на два, подключен к входам первого и второго сумматоров и к входам первого перемножителя, выход которого подключен к входу полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом переключателя и с первым входом первого интегратора, первый выход которого соединен с входом первого решающего блока, выход которого соединен с вторым входом переключа..теля, третий вход которого соединен с выходом второго интегратора, первый вход которого соединен с вторым выходом первого интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход второго сумматора соеди нен с первым входом третьего перемножителя, второй вход которого соединен с вторым входом второго перемножителя и с входом квадратора, выход третьего перемножителя подключен к второму входу второго интегратора (1 1.

Недостатком этого устройства яв-. ляется низкая помехоустойчивость ..при работе с малым отношением сигналшум, связанная с неоптимальностью схемы снятия манипуляции.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для когерентной обработки фазоманипулированных сигналов, содержащее в каждом йэ двух каналов фазовый детектор, выход которого че,рез согласованный фильтр подключен к первому входу решающего блока, выход которого соединен с первым вхо"

:дом перемножителя, причем первый вход фазового детектора первого канала соединен с первым входом фа:зового детектора второго канала, ;второй вход которого соединен с перЗ1ОЗ7 2 вым выходом фазовращателя, вход которого соединен с выходом управляемого генератора, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу

5 блока вычитания, а второй выход фазорасщепителя соединен с вторым входом фазового детектора первого канала Г2).

Однако известное устройство обладает низкой помехоустойчивостью обработки сигналов при манипуляции с минимальным сдвигом частоты.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости обработки сигналов при манипуляции с минимальным сдвигом частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для когерент20 ной обработки фазоманипулированных сигналов, содержащее в каждом из двух каналов фазовый детектор, выход которого через согласованный фильтр подключен к первому входу решающего блока, выход которого соединен с первым входом перемножителя, причем первый вход фазового детектора первого канала соединен с первым входом фазового детектора второго канала, второй вход которого соединен с первым выходом фазорасщепителя, вход которого соединен с выходом управляемого генератора, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу блока вьиитания, а второй выход фазорасщепителя соединен с .вторым входом фазового детектора первого канала, введены блок задержки тактовых импульсов, а в каждый канал—

4о формирователь управляющих импульсов, элемент задержки и блок памяти,. первый вход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, вход которого соединен с

45 вторым входом решающего блока и с соответствующим выходом блока задержки тактовых импульсов, выход фазового детектора первого канала через элемент задержки подключен к

50 второму входу перемножителя второго канала, выход которого соединен с вторым входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, второй вход кото"

55 рого соединен с выходом блока памяти первого канала, второй вход. которого соединен с выходом перемножителя, второй вход которого подключен

40 з 1131 к выходу элемента задержки второго канала, при этом вход формирователя управляющих импульсов первого канала является тактовым входом устройства.

На фиг. 1 изображена структур-

5 ная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 — дискриминационная характеристика устройствами а на фиг. 3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства соответственно при наличии некоторого фазового рассогласования и в случае отсутствия фазовой ошибки на фиг. 3 — et, Б — сигналы на выходах фазовых детекторов 1 двух

15 каналов приема при наличии фазовой ошибки. приходящими и опорными сигналами на фиг. 3 е, ъ — напряжения на выходах 3 решающих блоков на фиг. 33 .

e — задержанные на интервал времени

Ф =Т+дт элементом задержки сигналы

ЭМ4 для двух каналов приема, где Т -небольшая задержка, обеспечивающая надежное срабатывание всей схемы.

Предложенное устройство для коге25 рентной обработки фазоманипулированных сигналов содержит фазовые детекторы 1, согласованные фильтры 2, решающие блоки 3, перемножители 4, элементы 5 задержки, фазорасщепитель

6, управляемый генератор 7, фильтр

8 нижних частот, блок 9 вычитания, блоки 10 памяти, формирователи 11 управляющих импульсов, блок 12 задержки тактовых импульсов.

Устройство работает следующим об- З5 разом.

Входной сигнал поступает синфазно на фазовые детекторы 1 квадратурных каналов, на которые со сдвигом на л/2 через фазорасщепитель 6 подано опорное напряжение с управляемого генератора 7. Видеосигналы с фазовых детекторов 1 поэлементно оптимально обрабатываются в согласованных фильтрах 2 и-поступают на 45 решающие блоки 3, где принимается решение о знаке принятой посылки сигналов в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами и соответ.ствующие максиальному отношению сигнал-шум в данном канаде. С учетом принципа формирования сигналов при манипуляции с минимальным сдвигом частоты посылки в каждом из квадратурных каналов имеют синусоидальную форму, их длительность составляет 2Т, где Т вЂ” длительность символа передаваемой двоичной последр037 4 вательности, а границы посылок в квадратурных каналах сдвинуты между собой на интервал T . В связи с этим моменты принятия решения в квадратур-. ных каналах также сдвинуты между собой на интервал т и.повторяются с тактовым интервалом 2Т . Так как максимум отношения сигнал-шум на выходе согласованного. фильтра 2 и

-последующее принятие решения о знаке посылки в решающем блоке 3 имеют место по окончании каждой посылки, бинарные сигналы перемножителей 4, поступающие с решающих блоков 3, оказываются задержанными на длительность посылки сигнала, т.е; на 2Т, по отношению к видеосигналу на выходе фазовых детекторов 1. С другой стороны, последовательности посылок обоих каналов сдвинуты друг относительно друга на Т, причем в моменты времени, соответствующие максимуму сигнала по амплитуде в одном канале, имеет место минимум сигнала в другом канале. При наличии фазовой расстройки управляемого генератора 7 в тактовых точках напряжение на выходе фазового детектора 1 с точностью до знака (за счет наличия манипуляции) пропорционально величине этой расстройки. Использование решающей обратной связи для снятия манипуляции позволяет обеспечить нормальную работу кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Задержанные элементами 5 задержки сигналы с выходов фазовых детекторов 1 поступают на второй вход перемножителя 4. Величина задержки сигнала элементом 5 задержки с учетом времени срабатывания решающего блока 3 должна быть выбрана несколько больше Т . Необходимо отметить, что известного устройства величина saдержки составляет 2Т . Для устойчивого срабатывания всей схемы с учетом имеющейся задержки при обработке сигналов формирователь 11 управляющих импульсов вырабатывает импульсы, задержанные относительно тактовых импульсов, подаваемых на вторые управляющие входы решающих блоков 3. В соответствии с моментамй времени, определяемыми импульсами формирователя 11 управляюпрй импульсов, блок 10 памяти каждого канала один раз эа интервал времени

2Т осуществляет запоминание уровня напряжения, поступающего с выхода пе$ 1131 ремйожителя 4. Величина напряжения на выходе блока 10 памяти каждого канала определяется величиной фазовой ошибки опорного напряжения с выхода управляемого генератора 7 относительно входного сигнала, измеренной в моменты прихода управляющих импульсов на соответствующий блок 10 памяти, а знак напряжения на выходе блока 10 памяти каждого канала определяется знаком фазовой ошибки опорного напряжения относительно входного сигнала.

Величины напряжений на выходах обоих блоков 10 памяти одинаковы, а знаки противоположны, ноэтому полезное напряжение на выходе блока 9 вычитания имеет удвоенную величину по сравнению с напряжением на выходе блока 10 памяти. Результирующая дискриминационная характеристика уст- ° ройства, т.е ° зависимость напряжения на выходе фильтра 8 нижних час" тот от фазовой ошибки между входным и опорным сигналами, при наличии по- 25 дачи на вход устройства сигналов манипуляции с минимальным сдвигом частот имеет форму половины синусоиды, повторяющуюся через .У (фиг. 2).

Такая дискриминационная характеристика устройства обеспечивает нормальную работу петли ФАПЧ управляемого генератора 7 по входному сигналу с манипуляцией с минимальным сдвигом частоты. Необходимые параметры петли ФАПЧ обеспечиваются фильтром 8.

35 нижних частот. В результате перемножения сигналов с выходов решающего блока 3 и.элемента 5 задержки, поступающих с противоположных каналов, осуществляется съем манипуля ции с несинфазной составляющей аигна;.

037 б ла так, что в соответствующих тактовых точках образуются напряжения, пропорциональные величине фазовой расстройки (фиг. 3, з ). Блоки

10 памяти обоих каналов осуществляют запоминание напряжения с выходов перемножителей 4 в моменты времени, когда в данном канале присутствует только несинфазная составляющая сигнала (фиг. 3 и, к ). Объединением в блоке 9 вычитания этих напряжений обоих каналов приема и фильтрацией напряжения в фильтре 8 нижних частот осуществляется формирование управляющего напряжения подстройки, кото рое подается на управляемый генератор 7 (фиг. 3 n ), чем обеспечивается нормальная работа петли ФАПЧ.

-Соответствующие временные диаграммы для случая точной настройки приведены на фиг. 4 а, б, ь,, д, е ж э и к л

Дискриминационная характеристика кольца ФАПЧ устройства имеет вид (фиг. 2) sin×si ü (cos Ч ), в то. время как у известного устройства она имеет вид sin24 sign(cos 2Ч) где Ч вЂ” фазовая расстройка управляемого генератора 7 относительно номинального значения, так что размах дискриминационной характеристики устройства в два раза больше, чем у известного устройства 1-

1 J вместо Г- —"

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая помехоустойчивость приема сигналов за счет оптимального выделения опорного напряжения и снижения чувствительности к фазовым шумам.

1131037

1!31037

ТИ

1 31оз7

4 4 Ф

g,Л;Я

Фиг. 4

Составитель О.Геллер

Редактор Н.Пушненкова Техред С.йигунова Корректор М.Максимишинец

Заказ 96 8/44

Тираж 634 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