Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s Н 04 L 27/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ь

1 ° т ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852472/09 (22) 17.07.90 (46) 30,08.92. Бюл. М 32 (71) Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) Н,Г.Пархоменко и Б.М.Боташев (56) Simon М.К. and Smith G.G. Carrier

synchronization and Detection of QASK signal

sets, — !ЕЕЕ Transactions ол communications, vol. Com- 22. Йо.2 February, 1974, р.100.

„„БЦ„„1758899 А1 (54) ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ (57) Демодулятор содержит 2 фазовые детекторы 1, 4, фильтры нижних частот 2,5, 16, перемножители 3, 6, 13, 14, многоуровневые компараторы 19, 20, сумматоры 8, 9. 10, 11, 12, фазовращатель 21, управляемый генератор 22, фильтр 7, пороговый блок 17, генератор линейно изменяющегося напряжения

18, усилитель напряжения 15. 2 ил.

1758899

10 детектор 1, первый фильтр нижних частот 2, 15

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с квадратурной амплитудной манипуляцией (KAM).

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов по фазе.

На фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора; на фиг.2 — его дискриминационные характеристики.

Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции содержит последовательно соединенные первый фазовый и первый перемножитель 3, последовательно соединенные второй фазовый детектор

4, второй фильтр нижних частот 5 и второй перемножитель б, а также фильтр петли

ФАПЧ 7, первый 8, второй 9, третий 10 четвертый 11 и пятый 12 сумматоры, третий

13 и четвертый 14 перемножители, усилитель напряжения 15 и последовательно соединенные третий фильтр нижних частот 16, пороговый блок 17 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18, а также два многоуровневых компаратора 19 и 20, фазовращатель 21 и генератор, управляемый напряжепием 22, выход которого соединен со вторым входом первого фазового детектора 1 непосредственно, а со вторым входом второго фазового детектора 4 через фазовращатель 21. Первые входы обоих фазовых детекторов 1 и 4 соединены со входом демодулятора, выходы первого 2 и второго 5 фильтров нижних часгот соединены соответственно с входами первого

19 и второго 20 многоуровневых компараторов, первые выходы которых соединены соответственно с входами второго б и первого 3 перемножителей, выходы которых соединены соответственно с вторым и первым входами первого сумматора 8, Выход генератора линейно изменяющегося напряжения 18, через четвертый сумматор 11, . соединен со входом генератора, управляемого напряжением 22. Второй вход четвертого сумматора 11, через фильтр петли

ФАПЧ 7, соединен с выходом третьего сумматора 10, вторые выходы первого 19 и второго 20 многоуровневых компараторов соединены соответственно с входами четвертого l4 и третьего 13 перемножителей, другие входы которых соединены, соответственно, с выходами второго 5 и первого 2 фильтров нижних частот. Выходы третьего

13 и четвертого 14 перемножителей соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 9, выход которого соединен с вторым входом третьего

Явх = (А + — cos co t + (В + — ) s i и во t, (1) С D где А, В, С, D — передаваемые символы, каждый из которых выбирается на передающей стороне из множества {-1; +1); во — несущая частота сигнала.

Пусть сигнал на выходе генератора, управляемого напряжением 22, имеет вид (2) Ягу =- cos (Во + (0), где p — фазовая ошибка между несущей частотой КАМ сигнала (1) и опорным колебанием (2), Тогда на выходе первого фильтра нижних частот 2 выделяется напряжение вида

Sz = (А+ — ) соэ p — (В+ — ) sin p, (3) С, 0 а на выходе второго фильтра нижних частот

5 — напряжение вида.>5 = (А + — ) sin p + (В + — } cos ф (4)

С 0

2 2

В соответствии с алгоритмом работы схемы восстановления несущей частоты на выходе третьего сумматора l 0 формируется управляющий сигнал петли ФАПЧ, имек>щий вид л, ", С л 0

S1I3 =- (А + — ) S5 — (B .ь — ) S2

2 2 (5) сумматора 1 непосредственно, а с вторым входом пятого сумматора 12 — через усилитель напряжения 15, Выход пятого сумматора 12 соединен с входом третьего фильтра нижних частот 1б, выход первого сумматора

8 соединен с первыми входами третьего 10 и пятого 12 сумматоров, а выходы многоуровневых компараторов 19, 20 являются выходами демодулятора, Первые входы первого 8 и второго 9 сумматоров, а также второй вход пятого сумматора 12 являются. инверсными (т.е, коэффициент передачи по этим входам равен

-1, тогда как коэффициент передачи по всем остальным входам всех сумматоров 4-1).

Коэффициент передачи усилителя напряжения 15 равен 4,0, Демодулятор работает следующим образом.

На вход демодулятора поступает шестнадцатипозиционный КАМ сигнал, который может быть представлен в виде:

1758899 и п Л где A. В, С, D — оценки переданных си лволав, полученные в многоуровневых компараторах 19, 20.

Предположим, что фазовая ошибка мала настолько, что выполняются условия 5

А=А;

"=В; =С, (6)

Тогда с учетом выражений (3) — (6) сиг- 10 нал 51о на выходе третьего сумматора 10 будет иметь вид

S1о =(2,5+ АС+ ВР) sin p, (7) 45

Sи = (2 — — + (— + — )(1 — К)) sin p+

К АС HD

2 2 2

+(— + — )(-K+ I) cos p, (8)

ВС AD

2 2

50 где K — крэффициент передачи (усиления) усилителя напряжения 15.

После фильтрации шумовых компонент, на выходе третьего фильтра нижних частот 16 формируется сигнал S16 вида 55

516=(2 — — ) sin p..

К

2 (9) 15

После низкочастотной фильтрации сигнала 31о в фильтре петли ФАПЧ 7, на втором входе четвертого сумматора 11 присутствует напряжение (при малых p), пропорциональное sin p,. т.е. через второй вход 20 четвертого сумматора 11 петля ФАПЧ будет замкнутой, Зависимость матожидания

S1o (р), т.е. дискриминационная характеристика, показана на фиг.2а. Из фиг,2а видно, что данный демодулятор имеет точки лож- 25 ных захватов пофазе при p=28 и p=36O (В силу квадрантной симметрии ансамбля

КАМ, дискриминационная характеристика построена только для углов от p = 0 до о=

= 45"). 30

Работа демодулятора в состоянии ложного захвата по фазе приводит к потере информации ввиду невыполнения условий, входящих в систему соотношений (6).

Для обнаружения и устранения ложных 35 захватов служит цепь, содержащая усилитель напряжения 15, пятый сумматор 12, третий фильтр нижних частот 16, пороговый .блок 17 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18. 40

На выходе пятого сумматора 12 формируется сигнал S1g при малых р. когда не нарушено ни одно иэ условий системы (6), имеющий вид

Из выражения (9) следует, что при коэффициенте усиления К = 4 усилителя напряжения 15, матожидание выражения (8) равно нулю при любых значениях р, не нарушающих равенств (6), т.е. при тех р, когда

ФАПЧ находится в состоянии истинного захвата и отслеживает ошибку р в соа1ветствии с кривой, изображенной на фиг.2а.

Расчеты показывают, что зависимость

Яа (p) имеет вид кривой, изображенной на фиг,2б.

Характер зависимости S12 (p) позволяет использовать ее для определения состояния ложного захвата и его устранения, поскольку только в состоянии истинного захвата (при p = С), на выходе третьего фильтаа нижних частот 16 будет нулевое напряжение (фи г.2 б).

В состояниях ложных захватов (p = 28" или р =36 ) данное напряжение будет значительно превышать нулевой уровень (в положительну1а сторону — при 0" < p < 45" и в отрицательную сторону — при -45 < p < О).

Пороговый блок 17, зафиксировав факт ухода напряжения на выходе третьего фильтра нижних частот 16 за пороговые величины ч- А, выдает сигнал на запуск генератора линейка изменяющегося напряжения 18. который через первый вход четвертого сумматора 11 свиппирует генератор, ynравляемый напряжением 22 до тех пор, пока не будет установлен истинный захват.

Таким образом, демодулятор обеспечивает автоматическое обнаружение l1 устранение ложных захватов демодулятора сигналов КАМ.

Формула изобретения

Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции, садержаьций последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр ни.кних частот, первый перемножитель и первый сумматор, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и второй перемно>китель, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первые входы фазовых детекторов соединены и являются входо л демодулятора, выход управляемого генератора соединен с вторым входам первого фазового детектора и через фазовращатель — с вторым входом второго фазового детектора, фильтр, выход первого фильтра нижних частот соединен с входам первого многоуровневого кампаратара, первый выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход второго фильтра нижних частот соединен с вхо-

1758899

Составитель Н. Пархоменко

Редактор Н. Швыдкая Техред М.Моргентал Корректор M. Демчик

Заказ 3013 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 дом второго многоуровневого компаратора, первый выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов,.введены второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, третий и четвертый перемножители, усилитель напряжения и последовательно соединенные третий фильтр нижних частот, пороговый блок и генератор линейно изменяющегося напряжения, причем выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом второго многоуровневого компаратора и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого перемножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и вторым выходом первого

5 многоуровневого компаратора, выходы обоих многоуровневых компараторов являются выходами демодулятора, выход первого сумматора через последовательно соединенные третий сумматор, фильтр и четвер10 тый сумматор соединен с вторым входом управляемого генератора. выход второго сумматора через последовательно соединенные усилитель напряжения и пятый сумматор соединен с входом третьего фильтра

15 нижних частот, выход первого сумматора соединен с вторым входом пятого сумматора, выход второго сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора.