Устройство восстановления несущей частоты сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

 

Устройство содержит фазовые детекторы 1, 2, пять сумматоров 3 - 7, перемножители 8, 9, четыре компаратора 10 - 13, управляемый генератор 14 и фазовращатель 15. 1 - 10 - 4 - 12 - 6 - 8 - 3 - 14 - 1, 2 - 11 - 5 - 13 - 7 - 9 - 3, 14 - 15 - 2 - 5, 2 - 7, 1 - 4, 1 - 6, 10 - 9, 11 - 8. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Оно содержит первый, второй фазовые детекторы 1, 2, третий, первый, второй, четвертый, пятый сумматоры 3-7, второй, первый перемножители 8, 9, первый, второй, третий, четвертый компараторы 10-13, управляемый генератор 14, фазовращатель 15.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал с шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ-16), в декартовом базисе имеющий вид S_вх=A+ cosω₀t+B+ sinω₀t (1) где A, B, C, D - выбираемые из набора {-1; +1} информационные символы; ω_o - несущая частота сигнала.

В том случае, если на входе управляемого генератора 14 присутствует управляющее напряжение с матожиданием вида S₃ = f( ϕ) (2) где f(x) - нечетная функция аргумента x; ϕ - фазовая расстройка между частотой несущей и частотой колебания на выходе управляемого генератора 14, то петля фазовой автоподстройки частоты считается замкнутой, в синхронном состоянии обеспечивается ϕ → 0 и, следовательно, в устройстве происходит восстановление подавленной несущей частоты, не содержащейся в спектре сигналов КАМ-16.

Предположим, что на выходе управляемого генератора 14 присутствует колебание вида S_оп = cos ( ω_ot+ϕ ) (3) Ограничимся случаем малых углов ϕ (ϕ ≅ 10^o). Тогда в соответствии с выражениями (3) и (1) на выходе фазового детектора 1 имеем колебание вида U₁=A+ cosϕ-B+ sinϕ,, (4) а на выходе фазового детектора 2 - колебание вида U₂=A+ sinϕ+B+ cosϕ (5) Поскольку мы ограничили рассмотрение случаев малых углов, а величины A, B, C, D принимают значения {+1; -1}, то на выходах компараторов 10 и 11 будут сформированы сигналы A и B соответственно. Тогда на выходах сумматоров 4 и 5 с учетом их коэффициентов передачи по разным входам получим сигналы U₄ = U₁ - A (6)
U₅ = U₂ - B (7)
Данные сигналы поступают на входы компараторов 12 и 13 соответственно. Легко видеть, что при малых углах ϕ на выходах компараторов 12 и 13 при этом будут сформированы сигналы величин
U₁₂ = C (8)
U₁₃ = D (9) Равенства (8) и (9) получаются из (6) и (7), либо элементарным расчетом на ЭВМ, либо предельным приближением ϕ → 0. В последнем случае необходимо учесть, что cosϕ __→ 1; sin __→ 0 и что работа компараторов 10-13 описывается знаковой функцией sign (x), для которой, в частности, верны следующие соотношения:
sign=sign(C)=C (10)
sign=sign(D)=D (11)
Таким образом, на выходах сумматоров 6 и 7 будут сформированы сигналы
U₆=A+ cosϕ-B+ sinϕ- (12)
U₇=A+ sinϕ+B+ cos- (13)
Как следует из схемы, на выходе сумматора 3 колебание имеет вид
S₃ = -BU₆ + AU₇ (14) Подставляя в выражение (14) выражения (12) и (13), окончательно получаем
S₃ = (4 + AC + BD) sin ϕ + (AD - BC)(cos ϕ - 1) (15)
Матожидание выражения (15) имеет вид
S₃ = 4sin ϕ , (16) т.е. удовлетворяет условию (2), что доказывает способность устройства оценивать фазу опорного колебания и отслеживать фазовые рассогласования между несущей частотой и опорным колебанием, т.е., способность устройства обеспечивать восстановление несущей частоты сигналов КАМ-16.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ, содержащее первый и второй фазовые детекторы, первые входы которых соединены и являются входом устройства, выход первого фазового детектора соединен с первым входом первого сумматора и через первый компаратор с вторым входом первого сумматора, выход второго фазового детектора соединен с первым входом второго сумматора и через второй компаратор с вторым входом второго сумматора, выход первого компаратора соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго компаратора соединен с первым входом второго перемножителя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора и через фазовращатель с вторым входом второго фазового детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены третий и четвертый компараторы, четвертый и пятый сумматоры, причем выход первого сумматора через третий компаратор соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого фазового детектора и вторым входом второго перемножителя, выход второго сумматора через четвертый компаратор соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго фазового детектора и вторым входом первого перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1