Устройство восстановления несущей частоты сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

 

Устройство содержит квантователи 1, 2, четыре сумматора 3 - 6, фазовые детекторы 7, 8, три фильтра нижних частот 9 - 11, квадратор 12, пороговый блок 13, генератор свип - сигнал 14, фильтр 15, управляемый генератор 16, фазовращатель 17, перемножители 18, 19. 7 - 9 - 4 - 18 - 3 - 12 - 11 - 13 - 14 - 7 - 16 - 7, 9 - 1 - 4, 8 - 10 - 5 - 19 - 3 - 15 - 6, 10 - 2 - 5, 1 - 19, 2 - 18, 16 - 17 - 8. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости за счет обнаружения и устранения ложных захватов.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 - схема квантователя; на фиг.3 - дискриминационная характеристика устройства.

Устройство содержит первый, второй квантователи 1, 2, второй сумматор 3, первый, третий, четвертый сумматоры 4, 5, 6, первый, второй фазовый детекторы 7, 8, первый, второй, третий фильтры 9, 10, 11 нижних частот, второй, третий фильтры 9, 10, 11 нижних частот, квадратор 12, пороговый блок 13, генератор 14 свип-сигнала, фильтр 15, управляемый генератор 16, фазовращатель 17, первый, второй перемножители 18, 19. Квантователь 1, 2 содержит компараторы 20, 21 и сумматор 22.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал, имеющий следующий вид: S_вх=A+ cosω₀t+B+ sinω₀t (1) где A,B,C,D - передаваемые данные; ω_o - несущая частота сигнала.

Передаваемые данные A, B,C,D выбираются из набора {-1; +1} и образуют передаваемую тетраду битов ABCD.

В общем случае, на входе генератора 16 формируется сигнал вида: S_on = cos (ω_ot - ϕ), (2) где ϕ - фазовая расстройка между опорной частотой и несущей частотой сигнала (1).

При этом в выражении (2) подразумевается, что частотная расстройка отсутствует.

Тогда, в соответствии с выражениями 1 и (2), на выходе фильтра нижних частот 9 формируется сигнал вида U₁=A+ cosϕ-B+ sinϕ, (3) а на выходе фильтра нижних частот 10 - сигнал вида U₂=A+ sinϕ+B+ cosϕ (4) Рассмотрим случай, когда ϕ мало. При этом под малыми значениями ϕ будем понимать такие углы фазовой расстройки, когда на первом и втором выходах кантователя 1 и первом и втором выходах квантователя 2 формируются отсчеты C, A, D, B соответственно (при этом значения соответствующих переменных на выходах квантователей 1 и 2 и в выражении (1) совпадают.

Тогда в соответствии со связями блоков 1-5, 18 и 19, а также исходя из выражений (1) и (2) следует, что на выходе сумматора 3 формируется сигнал вида U₃=2+ + sinϕ+ - (cosϕ-1)
(5)
Шумовая составляющая (манипуляционный шум) данного сигнала подавляется фильтром 15, на выходе которого в соответствии с выражением (5) сигнал имеет вид
V_упр = 2Sin .ϕ (6)
Из выражения (6) следует что соединение блоков в предложенном устройстве и его логика работы позволяют сформировать сигнал, необходимый для управления генератором 16 в цепи разовой автоподстройки частот. При работающей петле ФАПЧ расстройка ϕ в выражении (2) может стремиться к одному из двух значений: ϕ= 0^о (истинный захват по фазе) или ϕ = 23^о (ложный захват по фазе) согласно дискриминационной характеристике (см. фиг.3).

В части блоков 15, 16 работа предложенного устройства не отличается от работы прототипа.

Обнаружение и устранение ложных захватов по фазе в предложенном устройстве происходит следующим образом.

Поскольку в случае устойчивого захвата по фазе (как истинного, так и ложного) матожидание напряжения на выходе сумматора 3 равно нулю, то в этом случае на выходе квадратора 12 формируется напряжение, пропорциональное мощности шума управляющего напряжения U_упр в соответствующих точках (U_упр. 0^о или U_упр. 23^о).

В состоянии истинного захвата по фазе дисперсия управляющего напряжения всегда меньше, чем дисперсия управляющего напряжения в точке ложного захвата. Этот факт следует из теории оценок, согласно которой дисперсия максимально правдоподобной оценки фазы ( ϕ = 0^о) является минимально возможной величиной при оценивании данного параметра сигнала (в нашем случае - фазы ϕ несущей частоты) и стремится к теоретической границе, определяемой неравенством Pao-Крамера. В других точках ( ϕ >0) в силу характера дискриминационной характеристики, даже при U_упр. = 0, дисперсия этой оценки будет в любом случае больше нуля.

Поскольку квадрат дисперсии величины U_упр., матожидание которой в точках захвата равно нулю, есть значение мощности шума процесса U_упр(t)/ ϕ _захв, то по величине напряжения на входе квадратора 12 можно судить о том, какой захват произошел: истинный или ложный.

В том случае, если напряжение превышает установленный заранее пороговый уровень, срабатывает пороговый блок 13 и, следовательно, обнаруживается ложный захват. Его устранение происходит по обычной схеме свипирования: после срабатывания порогового блока 13 включается генератор 14, который через сумматор 6 управляет генератором 16, выводя его из строя ложного захвата (срывая ложный захват).

Вхождение в синхронный режим петли ФАПЧ и установление ϕ = 0^о происходит как обычно в свипируемых петлях ФАПЧ.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, первый квантователь, первый сумматор и первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, второй квантователь, третий сумматор и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом фильтра, выход первого фильтра нижних частот соединен с вторым входом первого сумматора, выход второго фильтра нижних частот соединен с вторым входом третьего сумматора, управляемый генератор, выход которого соединен с первым входом первого фазового детектора и через фазовращатель - с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого и второй вход первого фазового детектора соединены и являются входом устройства, второй выход первого квантователя соединен с вторым входом второго перемножителя, второй выход второго квантователя соединен с вторым входом первого перемножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет обнаружения и устранения ложных захватов сигнала, введены последовательно соединенные квадратор, третий фильтр нижних частот, пороговый блок, генератор свип-сигнала и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом фильтра, выход второго сумматора соединен с входом квадратора, выход четвертого сумматора соединен с входом управляемого генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3