Устройство демодуляции сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией

 

Сущность изобретения; устройство содержит два смесителя (1 и 18), управляемый генератор 2, два усилителя 3 и 19 промежуточной частоты, два амплитудных ограничителя 4 и 20, два удвоителя 5 и 8 частоты, узкополосный фильтр 6, генератор 7 опорного напряжения, два фазовых детектора 9 и 12, перемножитель 13, полосовый фильтр 14, синхронный детектор 15, антенны 16 и 17, коррелятор 21, линию 22 задержек, блок перемножителей 23, блок фильтров 24 нижних частот, блок 25 сравнения, генератор 26 тактовых импульсов, регистр 27 сдвига, элемент И 28, блок 29 задержки, счетчик 30, регистры 31 и 32, компаратор 33, коммутаторы 34 и 35, блок 36 вычитания, сумматор 37 по модулю два, блок 38 индикации 38. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 Н 04 1 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

> g g.:,;-::; .2001

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ж

С (61) 1665531 (21) 4840865/09 (22) 15.05.90 (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23 (72) Б.Р,Альжанов, В.И.Дикарев и И, А.Трухинцов (53) 621.376,4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1665531,,кл. Н 04 1 27/22, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ С КОМБИНИРОВАННОЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ И ФАЗОВОЙ

МАНИПУЛЯЦИЕЙ (57) Сущность изобретения; устройство содержит два смесителя (1 и 18), управляемый

» . Ж 1743012 А2 генератор 2, два усилителя 3 и 19 промежуточной частоты, два амплитудных ограничителя 4 и 20, два удвоителя 5 и 8 частоты, узкополосный фильтр 6, генератор 7 опорного напряжения, два фазовых детектора 9 и 12, перемножитель 13, полосовый фильтр

14, синхронный детектор 15, антенны 16 и

17, коррелятор 21, линию 22 задержек, блок перемножителей 23, блок фильтров 24 нижних частот, блок 25 сравнения, генератор 26 тактовых импульсов, регистр 27 сдвига, элемент И 28, блок 29 задержки, счетчик 30, регистры 31 и 32, компаратор 33, коммутаторы 34 и 35, блок 36 вычитания, сумматор

37 по модулю два, блок 38 индикации 38. 4 ил.

1743012

10

Изобретение относится к радиосвязи, может быть использовано для приема, де-. модуляции и пеленгации сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляции (AM-ФМ ) и является усовершенствованием устройства по авт. св. ¹ 1665531.

Известно устройство демодуляции сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, обеспечивающее прием, демодуляцию и пеленгацию сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, Недостатком данного устройства является неоднозначность пеленгации источника излучения AM-ФМ сигналов. Это обьясняется тем, что устройство нечувствительно: в правой или левой полуплоскости находится источник излучения AM-ФМн сигналов.

Цель изобретения — устранение неоднозначности пеленгации источника излучения сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок вычитания, два коммутатора, сумматор по модулю два и блок индикации, причем выход первого амплитудного ограничителя через первый коммутатор соединен с входом линии задержки, выход второго амплитудного ограничителя через второй коммутатор соединен с входом блока перемножителей, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к входу второго амплитудного ограничителя, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, третий вход которого соединен с входом блока индикации, выходом сумматора по модулю два и третьим входом второго коммутатора, второй вход которого подключен к выходу первого амплитудного ограничителя, выход блока вычи- 45 тания соединен с первым входом сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема пеленгации источника излучения

АМ-ФМн сигналов в одной плоскости фазовым методом; на фиг. 3 — пеленгационная характеристика; на фиг. 4 — таблица истинности.

Устройство демодуляции сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией содержит последовательно включенные первый смеситель 1, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора 2, первый усилитель 3 промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель 4, первый удвоитель 5 частоты и узкополосный фильтр 6, последовательно включенные генератор 7 опорного напряжения, второй удвоитель 8 частоты, первый фазовый детектор 9, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 6, и фильтр 10 нижних частот, выход которого соединен с входом управляемого генератора 2, последовательно включенные фазовращатель 11 и второй фазовый детектор 12, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 4, последовательно включенные перемножитель ,3, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя 4, полосовой фильтр 14 и синхронный детектор 15, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора 2, первую антенну 16, соединенную с входами первого смесителя 1 и перемножителя, вторую антенну 17, к которой последовательно подключены второй смеситель 18, второй вход соединен с выходом управляемого генератора 2, второй усилитель 19 промежуточной частоты и второй амплитудный ограничитель 20, коррелятор 21, состоящий из последовательно включенных линии задержки 22, блока 23 перемножителей и блока 24 фильтров нижних частот, к выходу которого последовательно подключены блок 25 сравнения, регистр 27 сдвига, второй вход которого соединен с выходом генератора 26 тактовых импульсов, элемент

И 28, второй вход которого соединен с выходом генератора 26 тактовых импульсов, счетчик 30, второй вход которого через блок

29 задержки соединен с выходом регистра

27 сдвига, первый регистр 31, второй вход которого соединен с выходом регистра 27 сдвига, второй регистр 32, выход которого является выходом устройства, и компаратор

33, второй вход которого соединен с выходом первого регистра 31, а выход подключен к второму входу второго регистра 32.

Устройство содержит также первый 34 и второй 35 коммутаторы, блок 36 вычитания, сумматор 37 по модулю два и блок 38 индикации, причем выход первого амплитудного ограничителя 4 через первый коммутатор 34 соединен с входом линии 22j задержки, выход второго амплитудного ограничителя 20 через второй коммутатор 35 соединен с входом блока 23 перемножителей, выход первого усилителя 3 промежуточной частоты соединен с первым входом блока 36 вычита1743012 ния, второй вход которого подключен к входу второго амплитудного ограничителя 20, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора 34, третий вход которого соединен с входом блока 38 индикации, выходом сумматора 37 по модулю два и третьим входом второго коммутатора 36, второй вход которого подключен к выходу первого амплитудного ограничителя 4, выход блока 36 вычитания соединен с первым входом сумматора 37 по модулю два, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока 25 сравнения (i = 1, 2, ..., п), Устройство работает следующим образом.

Принимаемые сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн)

01(-U = Ос(1+ гп(1) to)) cos(Wc)t+ t<>)+

+ Pk (t+ Го) + фс )

U2(t) = U (1+ m(t)) cos(Wct+ p<(t)+ фс)

«(t ( где Uñ, W,, Тс, рс — амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;

m(t) — модулирующая функция амплитудной модуляции;

p< (t) = О, л — манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем p<(n = const npu

1(тп .- t <(k+1) zn и может изменяться скачком при t = k tn, т,е, на границах между элементарными посылками (k = 1, 2, ..., N-1);

r n, g — длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс = N тп) то — время запаздывания сигнала, проходящего на антенну 16 по отношению к сигналу, приходящему на антенну 17; поступают на первые входы перемножителя

13, смесителей 1 и 18 с выходов антенн 1.6 и

17 соответственно. На вторые входы смесителей 1 и 18 подается напряжение управляемого генератора 2

Ur(t) = Ог сов(0/г + p), где Ог, Иlг, p. — амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератора 2.

На выходах смесителей 1 и 18 образуются напряжения комбинационных частот.

Усилителями 3 и 19 выделяются напряжения промежуточной частоты

Опр1(1) = Опр1 (1 + m(t+ Tp )) COS(Wnp(t +Го )+

+ Pс(+ ro)+ фпр );

Unp2(t) = Опр1 (1 + m(t)) cos(Wnpt) +

+ Pk(t)+Pnp), 0 Т, 1

Гдв Unp1 = — К1ЧсЧг, К1 — коэффициент передачи смесителей;

Wnр = Wc - 1Мг — промежуточная частота;

t/pnp — 1/ с pr.

НапРЯжениЯ Опрф) и Опр2(1) с выходов усилителей 3 и 19 промежуточной частоты

5 поступают соответственно на входы амплитудных ограничителей 4 и 20, на выходах которых образуются напряжения

U3(t) = 01 С0$(\/ 1/пр(С + 7о ) + p< (t + То ) + (pp р);

U4(t) = 01 cos(Wnpt + pc (t) + pnp ), 10 0 ((Тс где U1 — порог ограничения; в которых амплитудная модуляция устранена.

Напряжение Ugt) c выхода амплитудного ограничителя 4 поступает на второй вход перемножителя 13, на первый вход фазового детектора 12 и на вход удвоителя 5 частоты, на выходе которого образуется следующее гармоническое колебание

Uq(t) = 01 СОЗ(20/пр(С + Хо ) + 2> (T) То)

+2фпр)= U1 CoS(2Wnp(t+ Го)+ 2 напр), ((Т где 2 p (t =-; - tp ) = 0,2 л; в котором манипуляция фазы уже отсутствует. Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 6 и поступает на первый вход фазового детектора 9, Опорное напряжение генератора 7

Uo(t) = Uo cos(Wot+ po), где Up, Wo, happ — амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератора 7 (й/о =

=Wn p); поступает на вход удвоителя 8 частоты, на выходе которого образуется напряжение

US(t) = Uo СОЗ(2)/1/о1+ 2().

Это напряжение подается на второй вход фазового детектора 9, где оно сравнивается по фазе с напряжением Ug(t), посту40 пающим с выхода узкополосного фильтра 6.

Если укаэанные напряжения отличаются одно от другого по фазе, то на выходе фазового детектора 9 выделяется управляющее напряжение. Причем амплитуда и поляр45 ность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения удвоенной промежуточной частоты от удвоенной частоты генератора 7 опорного напряжения (2М/пр х 2Wo). Управляющее напряжение через фильтр 10 нижних частот воздействует на управляемый генератор 2, изменяя его частоту Wc так, чтобы сохранилось равенство \/Чпр = Wo.

Опорное напряжение Uo(t) генератора 7 через фазовращатель 11 поступает на второй вход фазового детектора 12. Фазовращатель 11 служит для компенсации фазовых сдвигов, вносимых различными элементами устройства.

1743012

На выходе фазового детектора 12 образуется йизкочастотное напряжение

UH1(t) = UH1 COs p< (t+ т„), 1 где UH1= — К201 (4;

2 5

К2 — коэффициент передачи фазового детектора 12, которое содержит последнюю информацию о законе фазовой манипуляции принимаемого сигнала. 10

B результате перемножения сигналов

U1(t) и Ua(t) на выходе перемножителя 13 образуется результирующее колебание

U 1(t) = U2(1 + п(1+ го )) cos(Wrt + Pг ) +

+ Бг(1 + m(t + то)) . cos((2Wc — W<)t + 15

2

Кз — коэффициент передачи перемножителя;

20 из которого полосовым фильтром 14 выделяется напряжение разностной частоты

Ut(t) = 02(1+ m(t+ t,)) соз0й,t+ р ), 0 +7+ Тс.

Это напряжение поступает на информа- 25 ционный вход синхронного детектора 15, на опорный вход которого подается напряжение с выхода управляемого генератора 2. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора 15 образует- 30 ся низкочастотное напряжение

ОН2(с) = Он2(1+ m(t+ ro)) где Un2 = — K4U2Ur, 1

К4 — коэффициент передачи синхронно- 35 го детектора 15, пропорциональный модулирующей функции m(1).

Следовательно, если на входустройства поступает сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, то в работе участвует синхронный 15 и фазовый 12 детекторы. Если на вход устройства поступает только сигнал с амплитудной модуляцией или только с фазовой манипуляцией, то полезное низкочастотное

45 напряжение появляется на выходе синхронного 15 или фазового 12 детекторов.

НаПряжЕНИя Unp1(t) И Unp2(t) С ВЫХОДОВ усилителей 3 и 19 промежуточной частоты одновременно поступают на два входа бло- 50 ка 36 вычитания.

Если источник излучения АМ-ФМН сигналов находится на равносигнальном направлении (фиг. 2б), то напряжения Unp1(t) и

Unp2(t) бУДУт Равны межДУ собой (Unp1(t) =.

=Unp2(t)j. На выходе блока 36 вычитания в этом случае формируется логический "0", что соответствует y= О.

Если источник излучения AM-

Unp1(t) и Unp2(t) не равны, т.е. (Unp1(t) < Unp2(t)).

На выходе блока 36 вычитания в этом случае формируется логическая "1", Если источник излучения АМ-ФМН сигналов находится в правой полуплоскости (фиг. 2а), то на выходе первого канала блока

25 сравнения формируется логическая "1".

Это объясняется тем, что при сравнении первого и второго каналов коррелятора 21 сигнал второго канала имеет большую задержку, т.е, ближе расположен к пику кор- . реляционной функции. На выходе сумматора 37 по модулю два формируется логический "0".

Если источник излучения AM-ФМ, си"налов находится в левой полуплоскости (фиг. 2в), то на выходе первого канала блока

25 сравнения формируется логический "0", так как сигнал первого канала коррелятора

21 будет больше сигнала второго канала. 8 этом случае на выходе сумматора 37 по модулю два формируется логическая "1", Указанный сигнал поступает на управляющие входы коммутаторов 34 и 35 и на вход индикатора 38, Коммутаторы 34 и 35 обеспечивают правильную работу коррелятора 21 при размещении источника излучения в левой полуплоскости. Работа указанных блоков осуществляется согласно таблицы истинности, приведенной на фиг. 4.

На выходе i-го элемента коррелятора 21 образуется напряжение, которое будет иметь максимум при условии, что сигнал

Ua(t) был задержан на величину т =rp. Блоком 24 фильтров нижних частот выделяется напряжение разностной частоты, пропорциональное корреляционной функции R (г).

Причем напряжение будет максимальным только при 73 =то (R (т,,), го =yp), где yo— истинный пеленг, С выхода коррелятора 21 напряжения с соответствующих каналов поступают на входы многоканального блока 25 сравнения, который состоит из и аналоговых компа рата ров, Каждый компаратор представляет собой аналоговый элемент сравнения, в котором сравниваются два напряжения — входное Utx и опорное Uon. B случае превышения входного напряжения над опорным (Uox > Uon) на выходе компаратора 25 формируется напряжение, соответствующее логической "1". Следует отметить, что напряжения с выходов каналов коррелятора 21 подаются на компараторы

25. (i =. 1, 2, ..., п) таким образом, что на два соседних компаратора подается одно и то

1743012

10 же напряжение, причем на один из компараторов — в качестве входного напряжения (U»), а на другой — опорного (U<>n).

Таким образом, на выходах компараторов образуется параллельный двоичный 5 код, s котором "1" соответствует превышеHNjo напряжения в ()+1)-м канале коррелятора 21 над напряжением в 1-м канале.

Последовательность единиц двоичного кода соответствует возрастанию корреляци- 10 анной функции R (х), а последовательность нулей соответствует спаду корреляционной функции R (i). Следовательно, последняя единица в двоичном коде будет соответствовать пику корреляционной функции 15

R (zp). Подсчитав количество единиц двоичного кода (N), можно определить номер канала, в котором z = т,, а следовательно, и значение т,.

Параллельный двоичный код с выходом 20 компараторов 25 поступает на регистр 27j сдвига, где он преобразуется в последовательный двоичный код. Сдвиг параллельного двоичного кода в регистре 27 осуществляется подачей на его управляю- 25 щий вход (вход синхронизации) тактовых импульсов от генератора 26 тактовых импульсов. Счетные импульсы формируются с помощью элемента И 28, на один из входов которого поступают тактовые импульсы с 30 выхода генератора 26 тактовых импульсов, а на другой — последовательный двоичный код с выхода регистра 27j сдвига. Последовательность счетных импульсов, количество

N которых соответствует числу "1" двоично- 35 го кода поступает на вход счетчика 30, где производится подсчет числа "1". Счет прекращается по окончании последовательности единиц двоичного кода с выхода регистра 27j сдвига, т.е. при переходе от 40 уровня "1" к уровню "0". По окончании счета его результат необходимо записать в регистр 31, а затем перевести счетчик 30.в нулевое состояние. Запись в.регистр 30 осуществляется одновременно с окончанием 45 счета управляющим сигналом с выхода регистра 27j сдвига. Для перевода счетчика 30 в нулевое состояние именно после записи результате счета в регистр 31 управляющий сигнал с выхода регистра сдвига 27j задер- 50 живается элементом 29 задержки и поступает на вход сброса счетчика 30.

Значение двоичного кода, записанного в регистре 31, сравнивается со значением

55 двоичного кода, имеющегося в регистре 32, с помощью цифрового компаратора 33. Это делается для исключения повторной записи одного и того же значения двоичного кода, соответствующего одному и тому же истинному пеленгу у< . В случае несовпадения сравниваемых двоичных кодов на выходе компаратора 33 формируется сигнал, соответствующий уровню логической "1", который поступает на управляющий вход регистра 32, разрешая запись нового значения двоичного значения двоичного кода.

Если сравниваемые коды равны, то повторной записи в регистре 32 не производится. Следовательно, на выходе регистра

32 формируется двоичный код, равный числу единиц в коде, поступающей с выхода регистра 27j сдвига. Указанный код соответствует, = г,, т,е. значению задержки, при котором корреляционная функция R (Tp) имеет максимальное значение го = N гз1, где N — число единиц в двоичном коде, соответствующее номеру элемента многоотводной линии задержки; т, — величина задержки одного элемента многоотводной линии задержки.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации источника излучения сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией. Это достигается правильной работой коррелятора и однозначным определением и индикацией полуплоскости. s которой расположен источник излучения

АМ-ФМ сигналов. Показание индикатора

38 свидетельствует о том, что источник излучения сигналов расположен в левой полуплоскости.

Формула изобретения

Устройство демодуляции сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией по авт. св. М

1665531, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью устранения неоднозначности пеленгации источника излучения сигналов, введены блок вычитания, два коммутатора, сумматор по модулю два и блок индикации, причем выход первого амплитудного ограничителя через первый коммутатор с входом линии задержки, выход второго амплитудного ограничителя через второй коммутатор соединен с входом блока перемножителей, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к входу второго амплитудного ограничителя, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, третий вход которого соединен с входом блока индикации, выходом сумматора по модулю два и третьим входом второго

1743012

/ I

/ | !

-У

Щ/.

T (r

q iy- P

Составитель О,Геллер

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 2296 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 коммутатора, второй вход которого подключен к выходу первого амплитудного ограничителя, выход блока вычитания соединен с первым входом сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока сравнения.

PVГ. Я

/ -) f к 1(/ l