Устройство автоподстройки несущей частоты

 

Изобретение относится к радиосвязи . Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при цифровой обработке сигнала. Устр-во содержит АЦП 1, квадратурный преобразователь 2 фазоманипулированного сигнала в видеочастотный, соетоящ11й из перемножителей 6 и 7, фазовращателя 8 на 90 , сумматоров-интеграторов 9 и 10 и элементов памяти 11 и t2, блок вьщеления (БВ) 3 сигнала разностной частоты, состоящий из перемножителей 13 и 16 сигналов в комплексной форме, решающих блоков 14 и 15 и цифровых фильтров 17 и 18 нижних частот, блок измерения (БИ) 4 величины рассогласования по частоте и подстраиваемый генератор (Г) 5. Цель достигается введением АЦП 1 и БВ 3, с помощью которых осуществляется коррекция несущей частоты Г 5. 5 ил. 1 табл. выкод 00 оэ Фи.г.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ($94 Н041. 7 22

РДГ: A+7PPЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

121) 3826391/24-09 (22) 11. 11.84 (46) 23.03.87. Бюл. Р 11 (72) П.Н.Куйванен, Б.П.Крысин, С,Т,Гусев, А.А.Иарков, В.Н.Солдатов, Ф..К.Сергиенко, И.Б.Петяшин и В.П.Палочкин (53) 621.396.662 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 486486 ° кл. Н 04 1 27/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 720665, кл. Н 04 L 27/22, 1974. (54) УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиосвязи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при цифровой обработке сигнала. Устр-во содержит

АЦП 1, квадратурный преобразователь

2 фазоманипулированного сигнала в видеочастотный, состоящий из перемножителей 6 и 7, фазовращателя 8 о на 90, сумматоров-интеграторов 9 и

10 и злементов памяти 11 и t2, блок выделения (БВ) 3 сигнала разностной частоты, состоящий из перемножителей

13 и 16 сигналов в комплексной форме, решающих блоков 14 и 15 и цифровых фильтров 17 и 18 нижних частот, блок измерения (БИ) 4 величины рассогласования по частоте и подстраиваемый генератор (Г) 5. Цель достигается введением АЦП 1 и БВ 3, с помошью кото- а рых осуществляется -коррекция несущей частоты Г 5 ° 5 ил. 1 табл.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре для приема фазоманипулированных сигналов, передаваемых по каналам с межсимвольной интерференцией и-доппле- 5 ровским сдвигом частоты.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при цифровой обработке сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства автоподстройки несущей частоты; на фиг.2 то же,. перемножителя сигналов в комплексной форме; на фиг. 3 — то же, цифрового фильтра нижних частот; на фиг. 4 — то же, блока измерения величины рассогласования по частоте; на фиг, 5 — то же, подстраиваемого генератора.

I 20

Устройство автоподстройки несущей частоты содержит аналого-цифровой преобразователь 1, квадратурный преобразователь 2 фазоманипулированного сигнала в видеочастотный, блок 3 выделения25

I сигнала разностной частоты, блок 4 измерения величины рассогласования по частоте, подстраиваемый генератор

5, при этом квадратурный преобразователь 2 содержит перемножители 6 и 7 30 о фазовращатель 8 на 90, сумматорыинтеграторы 9 и 10 и элементы 11 и

12 памяти, блок 3 выделения сигнала разностной частоты содержит первый перемножитель 13 сигналов в комплексной форме, первый и второй решающие блоки 14 и 15, второй перемножитель

16 сигналов в комплексной форме и первый и второй цифровые фильтры 17 и 18 нижних частот. 40

Перемножитель сигналов в комплексной форме содержит умножители 19-22 и сумматоры 23 и 24.

Цифровой фильтр нижних частот содержит сумматоры 25 и 26, множитель 4>

27 на постоянную величину 2 и элемент 28 задержки, блок 4 измерения величины рассогласования по частоте содержит элементы 29 и 30 выделения знака квадратурных составляющих сигнала разностной частоты, элементы 31 и 32 задержки, дешифратор 33, элементы ИЛИ 34 и 35, реверсивный счетчик

36, ключ 37 и датчик 38 меток времени, а подстраиваемый генератор 5 содержит сумматор 39, параллельный регистр 40 сдвига, импульсный делитель

41 частоты, имеющий отводы от каждого из п делителей на два, импульсные

1298946 2 делители 42 и 43, и логических элементов И 44, элемент ИЛИ ч5, логический переключатель 46, стабильный опорный генератор 47, узел 48 добавлениявычитания импульсов, узел 49 формирования синусоидальной составляющей несущей частоты в цифровой форме.

Устройство автоподстройки несущей частоты работает следующим образом.

Принимаемый из канала связи фазоманипулированный сигнал преобразуется аналого-цифровым преобразователем

1 в i-разрядные кодовые числа (пробы) с частотой дискретизации и далее поступает на сигнальные входы перемножителей 6 и 7 квадратурного преобразователя 2, В квадратурном преобразователе 2 имеются два тракта оптимальной обработки фазоманипулированного сигнала, каждый из которых содержит перемно— житель 6 или 7, сумматор-интегратор

9 или 10 и элемент памяти 11 или 12.

На вторые входы перемножителей 6 и 7 поступают с частотой дискретизации цифровые пробы косинусоидальной и си— нусоидальной составляющих несущей частоты.

В результате перемножения проб входного сигнала на составляющие неI сущей частоты, сдвинутые по фазе на

90, и последующего интегрирования результатов перемножения с помощью сумматоров-интеграторов 9 и 10 в пределах длительности элементарной посылки формируются две взаимоортогональные проекции информационного сигнала. Эти проекции представляются в виде двух кодовых чисел (определенной разрядности) и записываются в эле» менты 11 и 12 памяти импульсами тактовой частоты, поступающими на вход квадратурного преобразователя 2. Формируемые при приеме каждой k-ой посылки выходные сигналы Zk квадратурного преобразователя 2 можно представить в виде комплексных чисел

Re (Zk) + iIm(Zk), характеризующих как амплитуду, так и фазу принимаемого фазоманипулированного сигнала, где

Re(Zk) и Im(Zk) — синфазная и квадратурная составляющие вектора Zk.

С выхода квадратурного преобразователя 2 сигнал подается в блок 3 выделения сигнала разностной частоты, В блоке 3 информационный сигнал поступает на первые входы первого перемножителя 13 сигналов в комплексной

3 12989 форме (фазового детектора) и на первые входы второго перемножителя (фазовращателя) 16. На вторые входы первого перемножителя 13 подается усредненный по времени сигнал разностной частоты с выходов цифровых фильтров

17 и 18, По выходным сигналам первого перемножителя 13 с помощью решающих блоков 14 и 15 выделяются двоичные решения (символы манипуляции). 10

При этом в блоке 3 осуществляются следующие вычислительные операции:

Re(D)=Sgn(Re(Z)Re(H)-Im(Z)Im(H)), Im(D)=Sgn (Хтп(Х)Re(Н)+Re(Z}Im(H)) 15 при приеме сигналов с двухкратной относительной фазовой манипуляцией (ОФМ) или

D=Sgn(Re(Z)Re(Н)-Im(Zm)Im(H) + 20

+Im(Z)Re(H)+Re(Z)Im(H)) . при приеме сигналов с ОФМ, где Sgn fy) — знак сигнала у;

D — двоичные решения при приеме сигналов ОФМ;

Re(D),Im(D) — двоичные решения по кратам при приеме сигналов двукратной ОФМ, Re(Н),Im(H) — ортогональные проекции 30 сигнала разностной частоты.

При обработке сигналов с ОФМ в устройстве с целью упрощения алгоритма D=Re(D)=Im(D). При этом дальнейшие35 (r вычисления не зависят от того, обрабатываются ли сигналы с ОФМ или с двукратной ОФМ.

Двоичный сигнал с выхода решающих блоков 14 и 15 поступает на вторые 40 входы второго перемножителя (фазовращателя) 16, в котором над информационным сигналом осуществляется операция, обратная фазовой манипуляции, производимой на передаче, т.е. 45 снятие манипуляции:

46 составляющих на двоичные решения, не соответствующие этим составляющим, приведет лишь к дополнительной случайной манипуляции.

Сигналы, поступающие с синфазного и квадратурного выходов второго перемножителя 16, усредняются во времени соответствующими цифровыми фильтрами 17 и 18 нижних частот, на выходах которых выделяются составляющие сигнала разностной частоты; Значение этой частоты равно разности между несущей частотой принимаемого сигнала и частотой подстраиваемого генератора, т.е. соответствует величине частотной расстройки.

В цифровом фильтре нижних частот (фильтре первого порядка) с помощью сумматора 25 путем вычитания из входного сигнала задержанного элементом

28 задержки выходного сигнала вычисляется сигнал ошибки для подстройки усредненного сигнала разностной частоты. Сигнал ошибки с помощью множителя 27 умножается на постоянную величину (меньшую единице) и суммируется с выходным сигналом фильтра, вычисленным в предыдущей посылке и поступающим на другой вход сумматора 26 с выхода элемента 28 задержки.

Усреднение сигнала осуществляется с помощью следующих операций: (h) (n-i) к (и 1

Re (Н) =Re (Н) +2 )Re (*) -Re (H) ™1

Хш(Н) =Im(H j +2 jim(Z*) -Im(H) ) (n) (n-t) где Re(H), Re(H) . — синфазные составляющие сигнала разностной частоты в и и (n-1) пбсыл() < - )

Im(H) Хш(Н) — то же, для квадратурных составляющих, 2 — постоянный

Re(Z*)=Re(Z) Re(D)+Im(Z) Im(0);

Im(Z*)=Re(Z) Im(D)+Im(Z) Re(D), где Re(Z*) и Im(Z*) — составляющие информационного сигнала после снятия манипуляции, При этом для сигнала с межсимвольной интерференцией снятие манипуляции произойдет только с одной наибольшей по уровню составляющей, которой эти двоичные решения соответствуют. Умножение сигнала других множитель, определяющий граничную частоту цифрового фильтра нижних частот первого порядка.

Первый перемножитель 13 в блоке

3 является синхронным детектором, составляющие когерентного напряжения для которого формируются на соответ12989

Наличие

Наличие

Знак посылки

Знак рассогласоимпульса на входе элемента

ИЛИ 34 импульса на входе элемента

ИЛИ 35 вания по частоте

0 1

0 0

1 0

0 0

0 0

0 1

0 0

1 0

1 0 ствующих выходах цифровых фильтров

17 и 18.

Сигнал с выхода блока 3 поступает на вход блока 4 измерения величины рассогласования по частоте. В началь- 5 ные моменты анализа может иметь место большая величина расстройки несущей частоты (до сотен герц). Такая рассинхронизация измеряется в блоке 4, Для этого за фиксированные интервалы 10 времени, формируемые датчиком 38 меток времени, подсчитывается количество переходов при вращении вектора сигнала разностной частоты относительно условных осей координат. Такой поворот вектора сигнала осуществляется

При анализе используются только 8 из 16-ти возможных кодовых комбинаций знаков проекций, которые однозначно определяют направление вращения век. тора Н.

Импульсные сигналы с выходов дешифратора 33 объединяются элементом ИЛИ

34 или элементом ИЛИ 35 в зависимости от знака рассогласования по частоте и поступают далее соответственно на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика 36. С помощью реверсивного счетчика 36 осуществляется ин46 6 с помощью элементов 29 и 30 выделения знака квадратурных составляющих сигнала разностной частоты.

Определение количества переходов вектора сигнала разностной частоты относительно осей координат в блоке

4 осуществляется с помощью дешифрато.— ра 33 по изменению знаков проекций между соседними посылками-.сигнала разностной частоты. Запоминание знаков проекций этого сигнала осуществляется с помощью элементов 31 и 32 задержки. Принцип измерения величины и знака рассогласования по частоте поясняется с помощью таблицы, тегрирование сигнала рассогласования по частоте за время, определяемое датчиком 38 меток. Сигнал рассогласования (в виде кодового числа) с выхода реверсивного счетчика поступает через ключ 3? на вход подстройки по частоте подстраиваемого генератора 5. В подстраиваемом генераторе 5 сигнал коррекции частоты с помощью сумматора 39 складывается с хранящимся в памяти регистра 40 сдвига сигналом коррекции частоты, вычисленным ранее. С помощью выходных кодовых сигналов ре1298946 гистра 40 сдвига открываются соответствующие элементы И 44, При этом импульсные сигналы с отводов делителя

41, пройдя через открытые элементы И

44, объединяются элементом ИЛИ 45 и поступают на сигнальный вход логического переключателя 46. Сигнал знака расстройки по частоте поступает на управляющий вход переключателя 46 с выхода знакового разряда регистра 40 сдвига. В зависимости от знака расстройки импульсный сигнап с выхода логического переключателя 46 поступает на вход узла 48 добавления (или вычитания) импульсов.

За счет добавления (вычитания) импульсов на входе делителя 43 с частотой, соответствующей расстройке несущей частоты, осуществляется плавная подстройка по частоте выходных сигна- о лов узла 49 формирования в подстраив аемом генераторе 5 . В ре з уль тате о с уществляется коррекция несущей частоты подстраиваемого генератора.

Формула изобретения

Устройство автоподстройки несущей частоты, содержащее квадратурный преобразователь фаэоманипулированного . сигнала в видеочастотный, а также последовательно соединенные блок измерения величины рассогласования по частоте и подстраиваемый генератор, выход которого соединен с входом уп- З5 равленФЗ квадратурного преобразователя фазоманипулированного сигнала в видеочастотный, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при цифровой обработке сигнала, в него введены аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу квадратурного преобразователя фазоманипулированного сигнала в видеочастотный, и блок выделения сигнала разностной частоты, включенный между выходами квадратурного преобразователя фазоманипулированного сигнала в видеочастотный и входами блока измерения величины рассогласования по частоте, и выполненный в виде первого и второго перемножителей сигнала в комплексной форме, первые сигнальные входы первого и второго перемножителей объединены и являются синфазным входом блока вьщеления сигнала разностной частоты, вторые сигнальные входы первого и второго перемножителей объединены и являются квадратурным входом блока выделения сигнала разностной частоты, первого и второго решающих блоков, включенных каждый между соответствующим выходом первого перемножителя и соответствующим опорным входом второго перемножи-.еля, и первого и второго цифровых фильтров нижних частот, включенных каждый между соответствующим выходом. второго перемножителя и соответствующим опорным входом первого перемножителя, при этом выходы цифровых фильтров нижних частот являются выходами блока вьщеления сигнала разностной частоты.

1298946

Составитель С.Даниэлян

Редактор Л.Гратилло Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 901/61 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, .г. Ужгород, ул. Проектная, 4