Цифровой демодулятор частотно-модулированных сигналов в шуме

 

1. ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ B.myiffi, содержащий генератор тактовых импульсов , блок принятия решения, элемент И, выход которого подключен к первому входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона демодулируемых сигналов, введены блок установки шумового порога, вычитатель кодо .в и блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом вычитателя кодов, второй вход которого подключен к первому выходу счетчика, второй вход которого соединен с вторьм выходом блока памяти, первый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход котри рого подключен к .третьему выходу генератора тактовьк импульсов, четвертый выход которого соединен с первым входом блока установки шумового порога и с третьим входом вычитатеяя кодов , выходы которого соединены с кодовыми входами блока принятия решения , первый, второй, третий и четвертьм выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока установки шумового порога, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и втерому пороговым вхо-, дам блока принятия решения, при этом второй выход счетчика подключён к второму входу блока памяти, вход генератора тактовых импульсов является входом демодулятора, выходом которого является информационный выход блока принятия решения. 2..Демодулятор по п. 1, отличающийся тем, что, генератор , тактовых импульсов содержит генератор опорной частоты, первый и второй делители частоты, коьмутатор и фазовый детектор, единичньш и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты и к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с.четвертым входом коммута« торе, выход которого через второй де литель частоты соединен с первым О входом фазового детектора, второй &0 вход которого через второй делитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого является входом генератора тактовых импульсов, первым, вторым, третьим и четвертым выходам - которого являются соответственноинверсные выходы фазового детектора, выход комьсутатора и выход второго делителя частоты .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (Н) . (51) 4

ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3629548/24-09 (22) 27.07.83 (46). 15.07.85. Бюл. ¹ 26 (72) А.В. Чернецкий, О.Н. Бондырева и В.Д. Пысин (53) 621.376.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 530474, кл. Н 04 Ь 27/14, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 524329, кл. Н 04 Ь 2?-/14, 1974 (прототип). (54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЪ|Х СИГНАЛОВ В ШУМЕ, содержащий генератор тактовых импульсов, блок принятия решения, элемент

И, выход которого подключен к первому входу счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона демодулируемых сигналов, введены блок установки шумового порога, вычитатель кодов и блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом вычитателя кодов, второй вход которого подключен к первому выходу счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом блока памяти, первый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход котрв рого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов, четвертый выход которого соединен с первым входом блока установки шумового порога и с третьим входом вычитателя кодов, выходы которого соединены с. кодовыми входами блока принятия решения, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока установки шумового порога, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и втарому пороговым вхо-, дам блока принятия решения, при этом второй выход счетчика подключен к второму входу блока памяти, вход. генератора тактовых импульсов является входом демодулятора, выходом которого является информационный выход блока принятия решения.

2. Демодулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, генератор тактовых импульсов содержит генератор опорной частоты, первый и второй делители частоты, коммутатор и фазовый детектор, единичный и инверс- ( ный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты и к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, выход которого через второй делитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через второй делитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого является входом генератора тактовых импульсов, первым, вторым, третьим и четвертым выходами которого являются соответственно инверсные выходы фазового детектора, выход коммутатора и выход второго делителя частоты.!!67753

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для демодулирования частотно-модулированных сигналов, Целью изобретения является расши- 5 рение частотного диапазона демодулируемых сигналов.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема цифрового демодулятора частотно-модулированных сигна-10 лов в шуме; на фиг. 2 — диаграмма работы предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 принятия решения, элемент И З,счетчик4,блок.

5 установки шумового порога, вычитатель 6 кодов, блок 7 памяти.

Генератор тактовых импульсов содержит генератор 8 опорной частоты, первый и второй делители 9 и 10 частоты.20 коммутатор 11, фазовый детектор 12.

Блок принятия решения содержит ключи 13, основные инверторы 14, схе му И 15, дополнительный инвертор 16, первый и второй триггеры 17 и 18.

Блок установки шумового порога содержит первый и второй пороговые узлы 19 и 20, Первый пороговый узел содержит первый и второй элементы ИЛИ 21 и 22,30 первый и второй инверторы 23 и 24, первый и второй счетчики 25 и 26 единиц.

Второй пороговый узел содержит первый и второй элементы ИЛИ 27 и

28, первый и второй инверторы 29 и

30, первый и второй счетчики 3I и

32 нулей.

Устройство работает следующим образом. 40

На вход генератора тактовых импульсов 1, являющегося кольцом цифровой фазовой автоподстройки частоты, поступает первый импульс частоты (фиг. 2а). Фазовый детектор 12 формирует электрический сигнал, соответствуннций положительному уровню его релейной характеристики, и пропускает через коммутатор 11 на второй делитель частоты 10 частоту f генера-50 тора опорной частоты 8 при условии

fI7 ft/N = и, -где 08, - коэффициент

1 деления первого делителя частоты 9.

Второй делитель 10 частоты отсчитывает N импульсов (N> — его коэффи- 55

1 циент деления) и выдает выходной импульс, который является первым импульсом частоты сравнения f „ кольца цифровой фаэовой автоподстройки частоты, т.е. первым импульсом тактовой частоты генератора тактовых импульсов

1 (фиг. 2 ). Этот импульс поступает на первый вход фазового детектора 12, который формирует электрический сигнал, соответствующий нулевому уровню, и разрешает коммутатору 11 пропустить на делитель частоты 10 частоту f

f /Ng. Делитель частоты IO отсчи.4 1 тываат N импульсов частоты f после чего на первый вход фазового детектора 12 поступает второй импульс частоты f, Фазовый детектор 12 формирует положительный уровень, и через коммутатор Ii делителя 10 частоты поступают импульсы частоты f . Делитель частоты 10 отсчитывает еще М1 импульсов частоты fI до тех пор, пока не выполняется условие N2+"N, = N>

После этого с выхода делйтеля частоты

10 второй импульс частоты сравнения (тактовой частоты) поступает на первый вход фазового детектора 12 и поI следний формирует нулевой уровень и т.д. Положительный уровень с выхода фазового детектора 12 открывает элемент И 3 и пропускает N< (n-1) импульсов (n-порядковый номер тактовой частоты, n=1,2,,) на счетчик

4. После этого уровен с первого выхода фазового детектора 12 разрешает переписать число N< Pn-1) импульсов. в блок памяти 7, счетчик 4 обнуляется, после чего положительным уровнем с выхода фазового детектора 12 элемент И 3 пропускает N jn) импульсов на счетчик 4, и вычитатель кодов

6 вычитает от числа импульсов М, (и-11 блока памяти 7 число импульсов N,jng счетчика 4 (фиг. 2 ). В переходном режиме кольца цифровой фазовой авто подстройки частоты число импульсов Ин1 с выходов вычитателя кодов 6 йХ фО и хотя бы на один из входов

1п блока принятия решения 2 поступает единица. В установившемся режиме кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты 6 N1„ =О. Признак 4И|„

О и 0 N „ = 0 является достаточным для определения начала и окончания переходного процесса при изменении частоты входного сигнала без шума

При наличии шума момент окончания переходного процесса изменяется, т.е. появляются ложные пачки импульсов h И, М О. Аналогично в режиме переходного процесса будут моменты

1167753 а Х т

h»

ЯЬ|в з пропадания си нала И, =О. Поэтому для контроля начала и окончания переходного процесса в шуме необходим блок установки шумового порога 5.

Работа блока установки шумового порога 5 совместно с блоком принятия решения 2 осуществляется следующим образом.

При наличии переходного процесса в кольце цифровой фазовой автоподстройки частоты пороговый узел 19 определяет момент начала переходного процесса по определенному количеству пачек импульсов на его входе Ы„„. О.

При этом счетчик единиц 25 сбрасывается в ноль от.каждого нулевого импульса (6 И„„ =О), т.е. считает число нулей в смежные моменты тактовой частоты. При заполнении до максимально .. возможного своего состояния К< (на фиг. 2А К,=2) на элемент

ИЛИ 22 поступает единица и через инвертор 24 опрокидывается триггер

17 в положительное состояние. Счетчик единиц 26 считает общее количество единиц, .его коэффициент деления К в общем случае не равен коэф7 фициенту .деления К счетчика единиц

25 (на фиг. 2 ж,з, К = К = 2). По saполнению счетчика единиц 26 триггер 30

17 также опрокидывается в положитель-, ное состояние.

Окончание переходного процесса фиксирует пороговый узел 20, все процедуры в котором производятся IIQ аналогии с пороговым узлом 19 с той лишь разницей, что счетчики нулей 31 и 32 фиксируют не наличие пачек импульсов ь N>„$0, а наличие нулей g N

= О (фиг. 2,е, К, 2). Триггер 18 40 опрокидывается по переднему фронту положительного перепада триггера 17, поэтому фиксирует начало переходного процесса, т.е. является выходом устройства (фиг. 2к) . 45

Параметры устройства определяются в оснрвном параметрами кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, а именно максимальная скорость В изменения частоты f на входе систе- 50 мы при чистом сигнале равна мак ад» » где n — количество периодов переходного процесса „l(«S, И1- „l «)) е,и, где — динамическая ошибка кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, определяемая из расчета д Е=Г /N

F — полоса удержания кольца цифровой фазавой автопод-.. стройки частоты, являющейся одновременно полосой изменения входной частоты „»

4 fã

8g

При увеличении уровня шумов висло дополнительных нулей с положительной производной изменения частоты увеличивается на К: где — отношение сигнал шум по мощности»

à — шумовая полоса кольца цифроЩ вой фазовой автоподстрайки частоты. В данном случае

F 2.

m 4

Следовательно, счетчики единиц

25 и 26 и счетчики нулей 31 и 32 должны иметь коэффициенты деления, близкие к К. Следствием увеличения уровня шумов является либо уменьшение скорости изменения частоты В на входе демодулятора до величины.

В f,„ /n » п м»» где и вычисляется иэ формулы (а| — дисйерсия шумовой ошибки по частоте), либо увеличение дисперсии шумовой ошибки при определении момента начала переходного процесса, что приводит к значительной флуктуации фронта демодулированных импульсов. Дисперсия шумовой ошибки может быть уменьшена с помощью размыкания ключей

13 младших разрядов вычитателя кодов

6, при этом число периодов переходI ного процесса и уменьшается. Однако это ведет к увеличению динамической ошибки кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, т.е. к уменьшению разрешающей способности устройства по частоте.! 167753

1167753 с О м () О4