Следящий измеритель средней частоты частотно- манипулированных сигналов

 

СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные интегратор , перестраиваемый гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом устройства , фильтр промежуточной частоты, первый частотный дискриминатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности слежения, введены последовательно соединенные второй частотный дискриминатор, первый фильтр верхних частот, перемножитель , а также второй фильтр верхних частот , вход которого подключен к выходу первого частотного дискриминатора, а выход соединен с вторым входом перемножителя, выход которого соединен с входом интегратора , вход второго частотного дискриминатора соединен с выходом фильтра промежуточной частоты. вход СО сд СП О5 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )4 Н 03 1 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -:

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

*\ (21) 3523519/28-21 (22) 10.12.82 (46) 15.08.85. Бюл. № 30 (72) А. П. Дятлов и П. П. Клименко (71) Таганрогски и радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (53) 621.317 (088.8) (56) Колчинский Е. и др. Допплеровские устройства и системы навигации. М.: Советское радио, 1975, с. 227, рис. 7.3.

Там же, с. 237, рис. 7.19. (54) (57) СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержаший последовательно соединенные интегра„„SU„„1173556 А тор, перестраиваемый гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом устройства, фильтр промежуточной частоты, первый частотный дискриминатор, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности слежения, введены последовательно соединенные второй частотный дискриминатор, первый фильтр верхних частот, перемножитель, а также второй фильтр верхних частот, вход которого подключен к выходу первого частотного дискриминатора, а выход соединен с вторым входом перемножителя, выход которого соединен с входом интегратора, вход второго частотного дискриминатора соединен с выходом фильтра промежуточной частоты.

1173556

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа дискретной информации, передаваемой по каналам связи с помощью частотной манипуляции.

Целью изобретения является повышение точности слежения за средней частотой частотно-манипулированных сигналов без априорных сведений о модулирующем коде путем выделения только переменной составляющей выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — 4— диаграммы, поясняющие его работу.

Следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов содержит смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотные дискриминаторы 3 и 4, первый фильтр 5 верхних частот, перемножитель 6, второй фильтр 7 верхних частот, интегратор 8, перестраиваемый гетеродин 9.

В следящем измерителе средней частоты частотно-манипулированных сигналов соединены последовательно входной смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотный дискриминатор 3, фильтр 7 нижних частот, перемножитель 6, интегратор 8, перестраиваемый гетеродин 9, выход которого соединен с входом смесителя, выход фильтра 2 промежуточной частоты через последовательно соединенные частотный дискриминатор 4 и фильтр 5 верхних частот соединен с другим входом перемножителя 6.

Устройство работает следующим образом.

Частотно-манипулированный (ЧМн) сигнал поступает на вход смесителя 1, на другой вход которого поступает сигнал перестраиваемого гетеродина 9.

Колебаниям ЧМн сигнала и перестраиваемого гетеродина 9 можно представить в виде

1- с (t } = 1->г>>с СОЗ (0)>рt+/\(11с (1) 1+<(1, ) =

=U,сов р1 (t);

Uг(t) =U г COS(Иг1+Ч1г) =U гCOSCp2(t) > где U,„, — амплитуда входного сигнала; ь= средняя частота сигнала; а1а2 — несущие частоты;

Ла, — девиация частоты; ((t) — модулирующая функция, опи сывающая манипуляцию сигналов и принимающая два значения+1 или — 1;

qr, — начальные фазы символов;

U, — амплитуда перестраиваемого гетеродина 9; со, — несущая частота гетеродина; р, — начальная фаза.

На выходе фильтра 2 промежуточной частоты при условии U.,,»U, напряжение имеет вид

U (t) =К»> U„„cos (ф1 (t) cp2 (t) ) где К вЂ” коэффициент передачи смесителя 1 и фильтра 2 промежуточной частоты. где ц — символ математического ожидания;

1 1ср -средняя частота ЧМн сигнала;

uuq -оценка средней частоты;

Р -вероятность появления символов с несущей частотой W i

= .,— W;

Ра — вероятность появления символов с несущей частотой W 2

Кр + a Wc.

Фильтры верхних частот (ФВЧ) 5 и 7 выделяют только переменную составляющую выходного напряжения 11-(см. фиг. 2д, е,ж).

Из эпюр (фиг. 2) видно, что размах напряжений на выходе ФВЧ 5М32 и на выходе ФВЧ 7aU 2 инвариантен к статистическим свойствам модулирующего кода (к величиP u P ). Дисперсия этих напряжений (д U<) и б (AUD) определяется из соотношений

40 >> (Л1 11) =Р1Р2 31, >> (- 2) =Р!Р2 2.

Величина Ь U q — — Sun 2 а ñ инвариантна к величине расстройки (Ж вЂ” и1, ), если спектр сигнала не выходит за пределы линейного участка дискриминационной ха4 ректеристики ЧД 3, т. е. 1р н<(й4р ла)

4 М11, где Sea> — крутизна дискриминационной характеристики дискриминатора 3;

Жн, 121 — ГРаничные значения частот контролируемого диапазона. Величина АНдсвязана с расстройкой /1*1,у — и>, / следующим

50 соотношением

Л 12= Sr34 I®ñð ®ol> где 5r о1 — крутизна дискриминационной характеристики дискриминатора 4.

55.

Как следует из эпюр (фиг. 2) S»q имеет положительный знак при 1ср — 12 О < О и отрицательный знак при юс — (Юр ) О.

Напряжение с выходов фильтра 2 промежуточной частоты поступает на вход частотного дискриминатора 3 и частотного дискриминатора 4.

Дискриминационные характеристики частотных дискриминаторов (ЧД) 3 и 4 при линейной аппроксимации и форма напряжений на их выходах приведены на фиг. 2.

Как видно из эпюр, приведенных на фиг. 2 для случая положительной расстрой10 КИ (d — 1211 ) О, ГдЕ Ссг, — ОПОрНая ЧаСтота дискриминаторов 3 и 4, напряжение на выходе ЧД состоит из постоянной составляющей U- и переменной составляющей U-.

При этой в случае неизвестных статистических характеристик модулирующего кода при оценке средней частоты ЧМн сигнала по постоянному напряжению появляется смещение оценки, величина которого определяется по формуле гп (®ср — Йср) = (Р1 — Р2) -2Ль„

1 173556

Зависимость б (л U2) = у (12,р — 121,) приведена на фиr. 3 для различных статистических характеристик модулирующего кода.

Величина б2 (А U2) стремится к нулю при а4у — 10 — эО. Однако это обстоятельство не позволяет реализовать следящий измеритель средней частоты ЧМн сигналов в силу четного характера этой зависимости, т.е. инвариантности знака б (ave) к знаку Юсу — eb. Для того, чтобы обеспечить нечетный вид характеристики следящего измерителя, необходимо использовать значения начальных фаз напряжений на выходе частотных дискриминаторов 3 и 4. При изменении знака расстройки (и — — <я ) с положительного на отрицательный начальная фаза напряжения на выходе

ЧД 3 1)выл юз сохраняется неизменной, а фаза напряжения на выходе ЧД 4 11ф 1111 меняется на противоположную. Это свойство используется для реализации нечетной характеристики следящего измерителя путем перемножения в пере множителе 6 переменных составляющих напряжений, снимаемых с выходов фильтров 5 и 7, верхних частот, а также определения знака расстройки и выделения постоянной составляющей на выходе интегратора 8, которая по модулю пропорциональна (W@ — Wp ), а по знаку совпадает со знаком расстройки

Wcp — Wo.

Используя эпюры напряжений, представленные на фиг. 2д, е, ж, нетрудно получить выражение, характеризующее выходное напряжение перемножителя 6. Размах напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7 можно представить как сумму двух составляющих

ЛУ1 —— Л1)1(+)+Л1)1(— ); Л(11(+) =Р2ЛУ1, ЛБ1(— ) — Ð1ËU1, 2= 2 (+) +сЪ - 2 () 1 2 () =1 2 /2)

+U2(+) =P1+U2, где AUg 2(+) — положительная составляющая размаха напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7;

Л Ui,z (— ) — отрицательная составляющая размаха напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7.

С учетом принятых обозначений, а также учитывая, что в данном примере W — — Ъф)0; результат перемножения напряжений с выходов ФВЧ 5 и 7 на интервале времени A t q- — t 2 — t можно представить в следующем виде:

V = V,(— ) Ь11 (+) = — Р ЛУт М3а, а для интервала времени Ь tz — — tp — K

U2 = AUq (+ )-Л Uz (— ) = — P АУ .АБ2,.

Для случая отрицательной расстройки

W® — W0 (О выражения для V q u U z отличаются тольком знаком.

Таким образом, на выходе перемножителя 6 формируется последовательность импульсов, длительность которых определяется характером кода, а амплитуды равны

U l u UR.

На выходе интегратора 8 из этой последовательности импульсов выделяется постоянная составляющая выходного напряжения перемножителя 6

m (V„(t) ) — P1U2+ P2U2= — P1Ð2 (P1+Р2) Л1-11 AU2= P1Р2Л1)1 ЛБ2.

Проведенный анализ, а также соотношения, описывающие д Uz и л U2, позволяют получить выражение для выходного напряжения интегратора 8 в следующем виде:

m (U„(t) ) =Pi P2S1 D3 S1 pq 2Acoñ(®ср — 0)о).

Зависимость математического ожидания выходного напряжения перемножителя 6 является дискриминационной характеристикой устройства и представлена на фиг. 4.

При расстройках /Wcp — Wp/ больших, чем девиация частоты AWc дискриминационная характеристика имеет релейный характер, а при расстройках /W+ — Wp/ меньших, чем девиация — линейный.

Крутизна дискриминационной характеристики зависит от статистических характеристик модулирующего Р1 и P z и девиации частоты д Wc.

Это обстоятельство влияет только на продолжительность процедуры а втонастройки следящего измерителя на среднюю частоту сигнала.

Достоинством предлагаемого устройства является то, что независимо от статистических свойств (P1 и P2) модулирующего кода измеритель всегда точно настраивается на среднюю частоту входного сигнала.

В прототипе измеряется средняя частота спектра сигнала. При частотной манипуляции входного сигнала возникает смещение оценки средней частоты сигнала, так как при Р1 Р2 спектр полезного сигнала асимметричен. Смещение оценки может быть учтено только при наличии априорной информации о статистических характеристиках (Р1 и Р2) модулируюшего кода.

1173556

l173556

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 5078/55

Составитель В. Новоселов

Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4