Устройство для корреляционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты

 

Изобретений относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации. Изобретение повышает помехоустойчивость. Устройство содержит три перемножителя 1,6,12 синфазного канала (СК), три перемножителя 2, 8, 13 квадратурного канала (КК), делитель 3 частоты , фазовращатель на 90 4, интегратор 5 синфазного канала, интегратор 7 квадратурного канала, два сумматора 9 и 26, усилитель-ограничитель 10, декодер 11, анализатор 14 сигналов, ключ СК 15, ключ КК 16, два сглаживающих фильтра СК 17 и 18; два сглаживающих фильтра КК 19 и 20, задающий генератор 21, формирователь 22 управ.чляющего сигнала, два злектронных переключателя (ЭП) 23 и 39, АЦП 24, блок ЭП 25, четыре регистра сдвига 27, 28, 31, 32, два вычитателя 29 и 33, два умножителя 30 и 34, злектронный. распределитель 35, блок 36 злементов И, формирователь 37 сетки низких частот, злемент ИЛИ 38. Цель достигается введением сглаживающего фильтра СК 18, сглаживающего фильтра КК 20, ключа СК 15, ключа КК 16, сумматора 26, двух злектронных переключателей 23, и 39, блока ЭП 25, АЦП 24, четырех регистров сдвига 27, 28, 31, 32, двух вычитателей 29 и 33, двух ум ножителей 30 и 34, формирователя 37 сетки низких частот, блока злементов И 36, злемента ИЛИ 38, формирователя 22 управляющего сигнала, делителя 3 частоты, злектронного распределителя 35. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Н 04 L 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763766/24-09 (22) 02.07.84 (46) 30.03.86. Бюл. N 12 (72) В. Ф. Грачев, В. К. Бочков и Л. В. Лаврова (53) 621.394.62 (088.8) (56) Авторское с. идетельство СССР

Р 1035826, кл. Н 04 L 27/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР )10 856034, кл. Н 04 1 27/22, 1979.

/ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ПРИЕМА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ

СИГНАЛОВ С ПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации. Изобретение повышает помехоустойчивость. Устройство содержит три перемножителя 1,6,12 синфазного канала (СК), три перемножителя 2, 8, 13 квадратурного канала (КК), делитель 3 частоты, фазоврашатель на 90" 4, интегратор 5 синфаэного KRHBJIR, интегратор 7 квадратурного канала, два сумматора 9 и 26, усилитель-ограничитель 10, декодер 11, анализатор 14 сигналов, ключ СК 15, ключ КК 16, два сглаживающих фильтра СК 17 и 181 два сглаживающих фильтра КК 19 и 20, зада. юший генератор 21, формирователь 22 управмляюшего сигнала, два электронных переключателя (ЭП) 23 и 39, АЦП 24, блок ЭП 25, четыре регистра сдвига 27, 28, 31, 32, два вычитателя 29 и 33, два умножителя 30 и

34, электронный. распределитель 35, блок 36 элементов И, формирователь 37 сетки низких частот, элемент ИЛИ 38. Цель достигается введением сглаживающего фильтра СК 18, сглаживающего фильтра КК 20, ключа СК 15, ключа КК 16, сумматора 26, двух электронных переключателей 23, и 39, блока ЭП 25, ф

АЦП 24, четырех регистров сдвига 27, 28, 31, 32, двух вычитателей 29 и 33, двух ум+ М8 ножителей 30 и 34, формирователя 37 сетки С низких частот, блока элементов И 36, элемента ИЛИ 38, формирователя 22 управляющего сигнала, делителя 3 частоты, электронного распределителя 35. 4 ил.

1221762

Выходной сигнал сумматора 9 подается на перемножители 12 и 13 синфазного и квадратурного каналов через усилитель-ограничитель 10. Напряжения с выходов перемно .

50 жителей 12 и 13 синфазного и квадратурного каналов усредняются с помощью сглаживающих фильтров синфазного 17 и 18, квадратурного 19 и 20 каналов. Напряжение на выходе сглаживающего фильтра 17 синфаз55 ного канала имеет вид постоянного тока, его амплитуда пропорциональна косинусу разйости фаз несущей ФМ сигнала cj и опорного колебания у,. Это напряжение подается на

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации.

Цель изоберетения — повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — 4— эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для корреляционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты содержит первый перемножитель

1 синфазного канала, первый перемножитель

2 квадратурного канала, делитель 3 частоты, фазовращатель 4 на 90, интегратор 5 синфазного канала второй перемножитель 6 синфазного канала, интегратор 7 квадратурного канала, второй перемножитель 8 квадратурного канала, первый сумматор 9, усилитель — ограничитель 10, декодер 11, третий перемножитель 12 синфазного канала, третий перемножитель 13 квадратурного канала

) анализатор 14 сигналов, ключ 15 синфаэного канала, ключ 16 квадратурного канала, первый и второй сглаживающие фильтры

17 и 18 синфазного канала, первый и второй сглаживающие фильтры 19 и 20 квадратурного канала, задающий генератор 21, формирователь 22 управляющего сигнала, первый электронный переключатель 23, аналого-цифровой преобразователь 24, блок 25 электронных переключателей, второй сумматор 26, первый и второй регистры 27 и 28 сдвига, первый вычитатель 29, первый умножитель 30, третий и четвертый регистры 31 и

32 сдвига, второй вычитатель 33, второй умножитель 34, электронный распределитель

35, блок элементов И 36, формирователь 37 сетки низких частот, элемент ИЛИ 38, второй электронный переключатель 39.

Работа устройства для фазоманипулированных сигналов с двумя боковыми полосами частот (ФМ ДБП) происходит следующим образом.

Режим работы — установившийся (без воздействия автоподстройки частоты) .

Фазоманипулированный сигнал поступает на первые входы перемножителей 1 и 2 синфазного и квадратурного каналов, на вторые входы которых подано опорное колебание от делителя 3 частоты, частота которого

И равна частоте несущей Я„принимаемоО го сигнала или отличается от нее на величину (Q Q ), а фаза случайна. Напряжение с делителя 3 частоты, поданное на перемножитель 2 квадратурного канала, сдвинуто по фазе на 90 с помощью фазовращателя 4, Налряжение на выходах перемножителей 1 и

2 синфазного и квадратурного каналов пропорционально скалярному произведению принимаемого сигнала и сигнала опорного колебания или сигнала опорного колебания, сдвинутого по фазе на 90 .

Частота колебания задающего генератора

21 равна о где Я, — номинальная частота опорного колебания, которая равна номиналу частоты несущего колебания ФМ сигнала;

Ч вЂ” коэффициент деления делителя 3 частоты.

Сигнал ФМ ДБП может быть представлен в виде R (<) cos co „, где R (t) огибающая входного сигнала.

На фиг. 2 даны эпюры напряжений устройства применительно к огибающей R (t), в зависимости от угла взаимной расстройки фаз несущего и опорного колебаний, т. е. (н о1 -г р где (— фазовая задержка.

В синфазном подканале сигнал с выхода перемножителя 1 синфазного канала проходит через интегратор 5 синфазного канала, производящий оптимальную фильтрацию (фиг. 2 а), после чего попадает на перемножитель 6 синфазного канала. В квадратурном подканале принимаемый сигнал обрабатывается идентичным образом с помощью интегратора 7 квадратурного канала (фиг. 2б), перемножителя

8 квадратурного канала. Напряжения с выходов перемножителей 6 и 8 синфазного и квадратурного каналов объединяются сумматором 9 и декодируются декодером 11.

Для осуществления сопряжения выходных напряжений обоих подканалов служат перемножители 12 и 13 синфазного и квадратурного каналов. Знаки их выходных напряжений положительны при совпадении знаков напряжений .соответствующих подканалов с суммарным н отрицательны при несовпадении (фиг. 2 в, г).

1221762 второй вход перемножителя 6 синфазного канала. Модуль напряжения, на выходе перемножителя 6 синфазного канала пропорционален мощности принимаемого сигнала, умноженного на квадрат косинуса взаимной расстройки фаз (иа — (а,) 4 + p (фиг. 2 д).

В квадратурном подканале далее принимаемый сигнал обрабатывается идентичным образом с помощью перемножителя 13 квадратурного канала 13, сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала, с той лишь разницей, что напряжение на выходе перемножителя 8 квадратурного канала пропорционально мощности принимаемого сигнала, умноженной на квадрат синуса взаимной расстройки фаз (Mö+ 4) ) 4 + P (фиг. 2е).

Напряжения на выходах сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов согласованы по времени с поведением R (4 ) в подканалах (фиг. 2).

Тогда на выходе сумматора 9 получают полную мощность огибающей R (4) (фиг.2ж), независящую от (сд„— са,) 4 + Я.

Работа предлагаемого устройства при воздействии на частоту опорного колебания и при установившемся режиме происходит следующим образом.

Из эпюр. (фиг. 2в,г) можно заключить, что частота и фаза напряжений на выходах сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов несут полную информацию о взаимной расстановке частот

43„и 6)е с точностью до знака частоты. Это должно быть использовано для автоматической подстройки частоть опорного колебания.

Напряжения с выходов сглаживающих фильт ров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов подаются через первый электронный переключатель 23 на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 24, который производит квантование по времени и амплитуде подаваемых напряжений, преобразование значения напряжения в момент квантования в параллельный код и выдает его на блок 25 электронных переключателей. Электронный переключатель 23, по сигналу с электронного распределителя 35, поочередно коммутирует входные напряжения на вход АЦП 24..Кодовые комбинации с АЦП 24 коммутируются для записи на регистры 27 и 32 сдвига блоком 25 электронных переключателей, управляемых сигналом с электронного распределителя 35. Соблюдается жесткое соответствие того, что код напряжения сглаживающего фильтра 17 синфазного канала записывается на регистр 27 сдвига, .а код напряжения сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала — на регистр 32 сдвига.

45 реключателей кодовая комбинация (фиг. 4б) переписывается в регистр 27 сдвига. С помо50

5

1О

t5

Обработка напряжений с выходов сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов с целью получения значения характеристики частотной дискриминации поясняется в аналоговом виде (фиг. 3).

Кодовые комбинации на регистрах 27 и 32 сдвига отображаются соответственно (фиг. 3a,б). Кодовые комбинации с регистров

27 и 32 сдвига переписываются в следующем такте на регистры 28 и 31 сдвига соответственно. На первом 29 и вторс м 33 вычитателях вычисляются кодовые комбинации разности напряжений в соседних тактах, т. е. напряжений с выходов сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов (фиг. Зв,г). Полученные кодовые комбинации напряжений крутизны умножаются в умножителях 30 и 34 на кодовые комбинации напряжений с выходов регистров 27 и 32 сдвига перекрестным образом (фиг.Зд,е).

По результатам умножения во втором сумматоре 26 вычисляется разность (фиг. Зж), которая представляет собой кодовое значение характеристики частотной дискриминации на конкретной частоте рассинхронизации. В опре- деленном диапазоне частот рассинхронизации, эта характеристика пропорциональна частоте рассинхронизации, поскольку в ее основу положена крутизна напряжения частоты рассинхронизации, она также зависит от знака частоты рассинхронизации, На электронный переключатель 23 поступает импульсная последовательность со скважностью 2 и низкой частотой (частотой квантования напряжений с выходов сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов (фиг. 4а).

В пределах первого полупериода AUJI 24 вырабатывает кодовое значение напряжения с выхода сглаживающего фильтра 17 синфазного канала (фиг. 4б), в пределах второго полупериода — кодовое значение напряжения с выхода сглаживающего фильтра 19 квадратурного канала (фиг. 4в). С помощью узкого импульса (фиг. 4г) через блок 25 электронных пе. щью узкого импульса (фиг. 4д) кодовая комбинация (фиг. 4в) переписывается в регистр 32 сдвига. В регистрах 27 и 31 сдвига кодовые комбинации хранятся один период частоты квантования (фиг.4е,ж), далее содержание обновляется.

Сумматор 26 управляет работой блока элементов И 36, на вторые входы которого поступают импульсы низких частот с формирователя 37 сетки низких частот. Частоты по выходам формирователя 37 сетки низких частот распределены по двоичному закону, при5 12217 чем отсутствует совпадение во времени импульсов одной последовательности с импульсами другой последовательности.

Выходы блока элементов И 36 объединены с помощью многовходового логического элемента ИЛИ:38, на выходе которого в зависимости от эначиости кода с сумматора 26 в пределах F ° 2 может быть сйнтезирована любая частота с шагом F, где F — минимальная частота сетки частот, Эта частота через электронный переключатель 39 поступает двумя входами на формирователь 22 управляющего сигнала. По втормоу входу формирователь 22 управляющего сигнала добавляет в импульсную последовательность задающего генератора 21 импульсы синтезируемой последовательности с выхода элемента ИЛИ 38, называемые импульсами "добавления". По третьему входу формирователь 22 управляющего сигнала вычитает иэ импульсной последовательности

20 задающего генератора 21 ту же последова1 тельность импульсов, называемых импульсами

"исключения".

Управление электронным переключателем

39 на "добавление" или "исключение" осуществляется по первому входу, со стороны второго сумматора 26, на который поступает сигнал знака кодовой комбинации. Импульс

"добавления" вызывает смещение фазы опорного колебания с выхода делителя 3 частоты на /ч в сторону опережения, а импульс

"исключения" — в сторону отставания. Регулирование частоты опорного колебания в целом направлено на то, чтобы снизить (и„—

-я,), что позволяет взять более узкую поло-, су частот сглаживающих фильтров 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов. Для эффективности работы устройства в целом полоса частот сглаживающих фильтров 17 и

19 синфазного и квадратурного каналов должна быть согласована с частотой квантования по времени АЦП 24, а также с числом разрядов кода AIIII 24.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает нормальную работу в установившемся режиме, в определенной области час- 45 тот рассинхронизации. В устройстве обеспечивается режим схватывания" автоподстройки частоты, характеризующий работу в переходйом режиме. С этой целью анализатором 14 сигналов коммутируются сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов с шириной полосы частот, превышающей (Q -ц ) на величину частоты возможного н о ухода опорного колебания в момент включения, вызванного неопределенностью состояния 55 частотной подстройки, В момент включения устройства или срыва установившегося режима (пропадание сигнала) 62 6 анализатор 14 сигналов выдает на ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов напряжение, соответствующее градации качества работы устройства "Плохо". При этом ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов переходят в открытое состояние, вводятся в работу широкополосные сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов, за счет которых обеспечивается режим установления, т. е. происходит вхождение устройства сначала в режим корреляционного приема, а затем и в режим подстройки частоты. Как только переходный процесс завершается, устройство входит в режим приема информации. Анализатор 14 сигналов выдает напряжение, соответствующее градации качества сигнала "Хорошо".

Ключи 15 и 16 синфазного и квадратурного каналов выключают сглаживающие фильтры 18 и 20 синфазного и квадратурного каналов. Устройство продолжает работать с узкополосной фильтрацией сглаживающими фильтрами 17 и 19 синфазного и квадратурного каналов. Частота опорного колебания поддерживается близкой частоте несущего колебания ФМ сигнала.

Формула иэо бретения

Устройство для корреляционного приема фазоманипулированных сигналов с подстройкой частоты, содержащее задающий генератор, первый перемножитель синфазного канала, первый вход которого соединен с первым входом первого перемножителя квадратурного канала, второй вход которого подключен к выходу фаэочращателя на 90, вход которого соединен с вторым входом первого перемножителя синфазного канала, выход которого нодключен к интегратору синфаэного канала, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя синфаэного канала, выход первого перемножителя квадратурного канала соединен с входом интегратора квадратурного канала, выход которого подключен к первому входу. второго перемножителя квадратурного канала, первый сумматор, выход которого соединен с входом декодера и с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с первым входом третьего перемножителя синфазного канала, с первым входом третьего перемножителя квадратурного канала и с входом анализатора сигналов, выход третьего перемножителя синфазного канала соединен с входом первого сглаживающего фильтра синфазного канала, выход третьего перемножителя квадратурного канала соединен с входом первого сглаживающего фильтра квадратурного канала,, отличающееся тем,что,с целью повышения помехоустойчивости, введеHbl второй сглаживаю|ций фильтр синфазного канала, второй сглаживающий фильтр квадратурного канала, ключи синфазного и квадратурного каналов, второй суМматор, два электронных переключателя, блок электронных переключателей, аналого-цифровой преобразователь, четыре регистра сдвига, два вычитателя, два умножителя, формирователь сетки низких частот, блок элементов И, элемент ИЛИ, формирователь управляющего сигнала, делитель частоты и электронный распределитель, первый выход которою соединен с первым входом первого электронного переключателя, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу блока электронных переключателей, первый выход которого через первый регистр сдвига подключен к первому входу первого вычитателя, к первому входу первого умножителя и к входу второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которо, го соединен с выходом первого умножителя, второй вход которого подключен к выходу второго вычитателя, первый вход которого соединен с выходом третьего регистра сдвига, вход которого подключен к второму входу второго умножителя, к второму входу второго вычитателя и к выходу четвертого регистра сдвига, вход которого подключен к второму выходу блока электронных переключателей, второй вход которого соединен с вторым

1221762 выходом электронного распределителя, сигнальные выходы второго сумматора соединены с первыми входами блока элементов И, вторые входы которого подключены к выходам формирователя сетки низких частот, вход которого подключен к входу фазовращателя на о

90 и к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя управляющего сигнала, первый вход котоtð рого соединен с выходом задающего генератора, знаковый выход второго сумматора соединен с первым входом второго электронного переключателя, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами блока элементов И, первый и второй выходы второго электронного переключателя подключены соответственно к второму и третьему входам формирователя управляющего сигнала, выход анализатора сигналов подключен к первым входам ключей синфазного и квадратурного каналов, выходы которых соединены с входами вторых сглаживающих фильтров соответственно синфазного и квадратурного каналов, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам первого электронного переключателя, к выходам первых сглаживающих фильтров соответственно синфазного и квадратурного каналов и к вторым входам вторых перемножителей соответственно синфазного и квадратурного каналов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выходы интеграторов синфазного и квадратурного каналов подключены к вторым входам третьих перемножителей соответственно синфазного и квадратурного каналов. юг,7

1221762

Составитель О. Геллер

Техред Л..Олейник Корректор А. Обручар

Редактор И. Касарда Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1621/60

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