Квазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Демодулятор содержит смесители 1 и 2, перемножители 3, 4 и 5, фильтры 6, 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10, полосовые фильтры 11, 12 и 13, компараторы 14, 15 и 16, делители 17 и 18 частоты, гетеродин 19, фазовращатель 20 на 90°, квадраторы 21 и 22, D - триггер 23, частотный детектор 24, ключ 25 и интегратор 26. Данный демодулятор работает по принципу фазофильтрового преобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступени преобразования (перемножители 3 и 4) используются когерентные опорные колебания, выделенные из принимаемого сигнала. За счет отличия частот сигнала и гетеродина 19, превышающего нестабильность частоты, выделение опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми средствами. При этом результирующая дискриминационная х-ка демодулятора имеет вид ломаной линии с одной точкой устойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу демодулятора при больших значениях нестабильности частоты сигнала. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 Н 04 ?. 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21). 4336516/24-09 (22) 23. 10.87 (46) 07.08.89. Бюл, Ф 29 (72) В.Ю. Лоскутов, В.Л. Ломака и В.В. Галицын (53) 621.376.52(088.8) (56) Лоскутов В.Ю. и др. Демодуляция фазоманипулированных сигналов на сверхнизкой промежуточной частоте.— "Радиотехника", 1987, Р 8, с. 13 — 15. (54) КВАЗИКОГЕРЕНТНЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР

ФАЗОИАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение помехозащищенности. Демодулятор содержит смесители 1 и 2, перемножи- тели 3, 4 и 5, фильтры 6, 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10, полосовые фильтры 11, 12 и 13, компараторы 14, 15 и 16, делители 17 и 18 частоты, гетеродин 19, фазовращатель о

20 на 90,, квадраторы 21 и 22, DÄÄSUÄÄ 1499524 А1

2 триггер 23 частотный детектор 24 ключ 25 и интегратор 26. Данный демодулятор работает по принципу фазофильтрового преобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступени преобразования (перемножители 3 и 4) используются когерентные опорные колебания, выделенные из принимаемого сигнала. 3а счет отличия частот сигнала и гетеродина 19, превышающего нестабильность частоты, выделение опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми средствами. При этом результирующая дискриминационная х — ка демодулятора имеет вид ломаной линии с одной точкой устойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу демодулятора при больших значениях нестабильности частоты сигнала, 4 ил.

3 1499524

Изобретение относится к радиотех-, нике и может быть использовано для демодуляции двоичных фазоманипулированных сигналов.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного демодулятора; на фиг. 2 — дискриминационная характеристика системы автоподстройки частоты гетеродина; на фиг, 3 и 4 — временная диаграмма работы демодулятора.

Квазикогерентный демодулятор фазо- 15 манипулированных сигналов содержит первый 1 и второй 2 смесители, пер- ,вый 3, второй 4 и третий 5 перемножители, первый 6, второй 7 и третий

8 фильтры нижних частот, первый 9 и 20 второй 10 сумматоры, первый 11, второй 12 и третий 13 полосовые фильтры, первый 14 и второй 15 и третий 1б компараторы, первый 17 и второй 18 делители частоты, гетеродин 19, фаза- 25 вращатель 20 на 90, первый 21 и второй 22 квадраторы, D-триггер 23, частотный детектор 24, ключ 25 и интегратор 2б.

Демодулятор работает следующим .об- 30 разом.

При точной настройке гетеродина

19 (статический режим) его частота

f находится в спектре сигнала выше несущей частоты сигнала f (фиг. 2а), 35 напряжение на управляющем входе гетеродина 19 равно нулю (фиг. 2б) и демодулятор работает в соответствии с временными диаграммами (фиг. За-л).

При поступлении на вход демодулятора двоичного сигнала (фиг. За) сигналы ,на выходах фильтров 6 и 7 (нижних частот (ФНЧ) имеют вид, представленный на фиг. 3 б,в соответственно.

Поскольку разностная частота f1 меньше ширины спектра сигнала, то период фазовой манипуляции (смены полярностей) этих сигналов меньше .периода разностной частоты. В перемножителе 5 производится перемноже50 ние сигналов (фиг. 3 б,в), при этом на его выходе образуется колебание удвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг. 3 г). На выходах компаратора 14 формируются противофазные последовательности прямоугольных импульсов (фиг. 3 д, е), подаваемые на делители 17 и 18 час-. тоты, выходные сигналы которых (фиг ° 3 ж, з) имеют фазовый сдвиг о

90 . Выделенные полосовыми фильтрами 12 и 13 первые гармоники этих сигналов (пунктирные линии на фиг.3 ж, з) синхронны и синфазны сигналам разностной частоты (фиг. 3 б, в) и при их взаимном перемножении на выходах перемножителей 4 и 3 образуются квадратурные видеосигналы (фиг.3 и, к), образующие после сложения в сумматоре 9 выходной видеосигнал (фиг, 3 л). Поскольку в делителях

17 и 18 частоты возможны независимые

0 скачки. фазы на 180, нормальная работа демодулятора может быть нарушена, так как опорный сигнал (фиг. 3 ж) мо\ о жет либо отставать по фазе на 90 от сигнала (фиг. 3 з), либо опережать

его. Это явление устраняется наличием связи между выходом делителя 18 и управляющим вторым входом делителя 17. При этом делитель 17 при поступлении импульса с выхода компаратора 14 устанавливается в то состояние, в котором в данный момент времени находится делитель 18. Этимобеспечивается постоянное опережение сигнала (фиг. 3 з) на. 90 по отношению к сигналу (фиг. 3 ж). Известное для систем связи с двоичными ФИС явление обратной работы устраняется, как обычно, введением относительного кода в передаваемый сигнал. Таким об-. разом, рассматриваемый демодулятор работает по принципу фазофильтрового преобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступени преобразователя (перемножители 3 и

4) используются когерентные опорные колебания, выделенные из принимаемого сигнала. Благодаря отличию частот сигнала и гетеродина 19, превышающему стабильность частоты, выцеление опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми, укаэанными средствами, Поскольку демодулятор работает при малой расстройке частот сигнала и гетеродина 19, при высокой нестабильности (динамический режим) частота гетеродина 19 может находиться как выше, так и ниже частоты сигнала.

Известные устройства автоподстройки частоты при этом использовать нельзя, таК как они чувствительны лишь к абсолютному значению расстройки f„f и дискриминационная характеристи1499524 ка в рассматриваемом случае имеет вид ломаной линии аНс (фиг. 2 б).

При этом участок а8 характеристики является неустойчивым: если частота

5 гетеродина 19 f.„âñëåöñòâèå расстройки находится левее точки g, то управляющее напряжение уменьшает частоту гетеродина 19, увеличивая тем самым расстройку, что приводит к нарушению работы демодулятора. Для уст-sin (gU c+ y(c1+(() s in ((D,t — 1(, u t) =0 5

cos (Ьц t+ (11(с)+()

sin (gg c- (i(c) — ((iJ

os(4),t- Z t) sin(Сд(t+Ди r) cnc(Q,c+ ((((c)+Ipj

= 0,5

cnя (((г- q(ci-yj

cos(6) t+ д () t) ра 23 будет единичный уровень и триг— гер 23 все время находится в единичном состоянии. Положительное напряжение с его выхода закрывает ключ

25, отключая выход частотного детектора 24 (ЧД), и одновременно через сумматор 10 подается на ФНЧ 8 и далее на управляющий вход гетеродина

19, увеличивая его частоту. Как только частота гетеродина 19 превысит частоту сигнала, фазовые соотношения на входах D-триггера 23 изменятся. В моменты действия передних фронтов импульсной последовательности (фиг. 4в) последовательность (фиг. 4 г) имеет

40 нулевой уровень. При этом выходное напряжение триггера 23 становится равным нулю, открывая ключ 25 и подключая выход ЧД 24 на управляющий ,вход гетеродина 19, Частота гетеро45 дина 19 возрастает, пока управляющее напряжение с выхода ЧД 24 не станет равным нулю. Таким образом, результирующая дискриминационная характеристика имеет вид ломаной линии abc c

5р одной точкой устойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу модулятора при больших значениях нестабильности частоты сигна55 ла.

Формула изобретения

Квазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов, содержащий гетеродин, выход которого через где (I1 — начальная фаза;

111(С) = 0;

11 — информационный параметр сигнала.

Как видим, в случае нижней расстройки выходной сигнал ФНЧ 6 опере— жает сигнал ФНЧ 7 на 90 (-sin x-о

11 соз(х+-- — )), а в случае верхней

2 расстройки, наоборот, отстает на 90

11 от сигйала ФНЧ 7 (sin х =cos (х- — -) ) .

1Эти фазовые соотношения анализируются D-триггером 23 для выделения информации о знаке расстройки (фиг. 4 а-г). Выходные сигналы ФНЧ 6 и 7 (фиг. 4 а и б, сплошные линии) после возведения в квадрат для снятия манипуляции g(t) (фиг, 4 а, б, штриховые линии) подаются на компаратор 15,. формирующий положительный уровень напряжения (фиг. 4 r) при превышении сигналом (фиг. 4а) сигнала (фиг. 4б), который подается на D-вход триггера

23. С выхода перемножителя 5 колебание удвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг. 4 в, сплошная линия) поступает на компаратор

16, преобразующий это колебание в последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 4 в, штриховая линия) на С-.входе D-триггера 23. Если расстройка гетеродина 19 нижняя, то во время действия переднего фронта импульса (фиг . 4 в) íà D-входе триггеранения этого явления необходим анализ знака расстройки частоты гетеродина 19 относительно несущей частоты сигнала с целью исключения участка аЬ характеристики. Эта задача реша— ется с помощью квадраторов 21 и 22, D-триггера 23, ключа 25 и сумматора

10. Сигналы на выходах ФНЧ 6 и 7. соответственно для нижней и верхней расстроек гетеродина 19 имеют вид

1499524 фазовращатель на 90О соединен с первым входом первого смесителя, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу третьего перемножнтеля и к первому входу первого паремножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого подключен к второму входу третьего перемножителя и к выходу второго фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом второго смЪсителя, первый вход которого подключен к выходу гетеродина, выход третьего перемножителя соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого соединен с входом первого компаратора, единичный выход которого соединен с первым входом первого делителя частоты, выход которого через второй полосовой фильтр подключен к второму входу первого перемножителя, инверсный выход первого компаратора соединен с входом второго делителя частоты, выход которого подключен к второму входу первого делителя частоты и входу третьего полосового фильтра, выход которого соединен с вторым вхоДом второго перемножителя, выход первого сумматора соединен с входом интегратора, выход которого является выходом демодулятора, входом которого являются вторые объединенные входы первого и второго смесителей, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, введены два квадратора, второй и третий компараторы, частотный детектор, D-триггер, второй сумматор, третий фильтр нижних частот и ключ, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к единичному выходу

15 Р-триггера и к первому входу ключа, второй вход которого подключен к выходу частотного детектора, вход которого соединен с С-входом D-триггера и с выходом третьего компаратора, 2О вход которого подключен к выходу третьего перемножителя, первый вход которого соединен с первым и вторым входами второго квадратора, выход которого соединен. с инверсным вхо25 дом второго компаратора, единичный вход которого подключен к выходу первого квадратора, первый и второй входы которого подключены к второму входу третьего перемножителя, причем

30 выход второго компаратора соединен с D-входом D-триггера, а выход второго сумматора через третий фильтр нижних частот подключен к входу гетеродина.

1499524

Фиг. 4

Составитель О. Геллер

Техред М.Ходанич Корректор M. Шаров и

Редактор И. Шмакова

Заказ 4709/56 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101