Обнаружитель фазоманипулированных сигналов



Обнаружитель фазоманипулированных сигналов
Обнаружитель фазоманипулированных сигналов
Обнаружитель фазоманипулированных сигналов
Обнаружитель фазоманипулированных сигналов
Обнаружитель фазоманипулированных сигналов

 


Владельцы патента RU 2527761:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных системах цифровой обработки сигналов. Технический результат заключается в повышении достоверности обнаружения фазоманипулированного сигнала за счет увеличения уровня сигнала по отношению к уровню шума на выходе устройства и оценки уровня шума для формирования порога принятия решения о наличии сигнала. Обнаружитель фазоманипулированных сигналов содержит входной полосовой фильтр, умножитель частоты, узкополосный фильтр сигнала, детектор сигнала, узкополосный фильтр помехи, детектор помехи и решающее устройство. 5 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных системах цифровой обработки сигналов, в том числе в устройствах:

- обнаружения занятости канала связи с фазоманипулированными (ФМ) сигналами в многоканальных системах радиосвязи;

- управления радиоприемником ФМ сигналов;

- контроля качества ФМ канала связи;

- радиоразведки систем радиосвязи с ФМ сигналами;

- управления цифровыми модемами с ФМ в проводных и радиоканалах.

В радиотехнике известен [1] метод формирования опорного сигнала для демодулятора m-кратных ФМ сигналов, основанный на умножении, узкополосной фильтрации и последующем делении в m раз частоты принятого сигнала. При умножении частоты устраняется фазовая манипуляция сигнала, что позволяет путем последующего деления выделить его несущую частоту.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство восстановления несущей и сигнала фазовой манипуляции [2]. Оно содержит первый полосовой фильтр, первый умножитель, второй полосовой фильтр, усилитель-ограничитель, делитель частоты на два, третий фильтр, второй умножитель, фильтр нижних частот. Оно обеспечивает восстановление (выделение) несущей для приема ФМ сигналов.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности формирования решения о наличии ФМ сигнала с высокой достоверностью.

Изобретение направлено на повышение достоверности обнаружения ФМ сигнала за счет увеличения уровня сигнала по отношению к уровню шума на выходе устройства и оценки уровня шума для формировании порога принятия решения о наличии сигнала.

Это достигается тем, что обнаружитель фазоманипулированных сигналов, содержащий входной полосовой фильтр и подключенный к его выходу умножитель частоты, дополнительно содержит подключенные к выходу умножителя каскадно соединенные узкополосный фильтр сигнала и детектор сигнала, а также подключенный к тому же выходу умножителя каскадно соединенные узкополосный фильтр помехи и детектор помехи; выходы детекторов сигнала и помехи подключены к входу решающего устройства (компаратора), его выход является выходом обнаружителя фазоманипулированных сигналов.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема обнаружителя фазоманипулированных сигналов.

Обнаружитель ФМ сигналов содержит входной полосовой фильтр 1, на вход которого 2 поступает входной ФМ сигнал, а выход подключен к умножителю частоты 3, к выходу которого подключены каскадно соединенные узкополосный фильтр сигнала 4 и детектор сигнала 5, а также каскадно соединенные узкополосный фильтр помехи 6 и детектор помехи 7. Выходы детекторов сигнала и помехи подключены к решающему устройству 8, на выходе которого формируется решение 9 о наличии входного ФМ сигнала.

Обнаружитель ФМ сигналов работает следующим образом. Входной ФМ сигнал 2 с выхода промежуточной частоты радиоприемника поступает на входной полосовой фильтр 1, полоса пропускания которого в 1,5-2 раза меньше ширины спектра ФМ сигнала. Далее с выхода фильтра сигнал поступает на m-кратный умножитель частоты 3 (m-кратность ФМ сигнала). На его выходе формируется узкополосный процесс на умноженной несущей частоте ФМ сигнала, так как при указанном преобразовании частоты фазовая модуляция устраняется. Умножитель частоты может быть реализован с помощью нелинейного преобразования сигнала, например, на базе аналогового перемножителя.

В качестве примера рассмотрим двукратный ФМ сигнал s(t) вида

s ( t ) = S 0 cos ( ω 0 t + ψ C ( t ) ) , ( 1 )

поступающий на вход устройства совместно с помехой n(t), которую можно описать выражением

n ( t ) = N ( t ) cos ( ω 0 t + ψ П ( t ) ) , ( 2 )

где S0 - амплитуда ФМ сигнала, ω0 - его несущая частота, ψC(t) - начальная фаза, принимающая значения 0 или π в зависимости от передаваемого двоичного сообщения, N(t) - медленно меняющаяся амплитуда, а ψП(t) - случайная начальная фаза шумовой помехи.

Удвоение частоты может быть обеспечено возведением входного процесса в квадрат с выделением второй гармоники результата, тогда на выходе умножителя частоты 3 (квадратичного преобразователя) получим

[ s ( t ) + n ( t ) ] 2 = S 0 2 cos 2 ( ω 0 t + ψ C ( t ) ) + 2 S 0 N ( t ) cos ( ω 0 t + ψ C ( t ) ) cos ( ω 0 t + ψ П ( t ) ) + N 2 ( t ) cos 2 ( ω 0 t + ψ П ( t ) ) . ( 3 )

Составляющая (3) на частоте 2ω0 имеет вид

y ( t ) = S 0 2 2 cos ( 2 ω 0 t ) + S 0 N ( t ) cos ( 2 ω 0 t + ψ C ( t ) + ψ П ( t ) ) + N 2 ( t ) 2 cos ( 2 ω 0 t + 2 ψ П ( t ) ) . ( 4 )

Как видно, y(t) содержит узкополосную гармоническую сигнальную компоненту (первое слагаемое в (4)) и две широкополосные составляющие, обусловленные комбинацией сигнала и помехи и самой помехой (второе и третье слагаемые в (4) соответственно).

Узкополосный фильтр сигнала 4 настроен на частоту 2ω0 и на его выходе целиком выделяется сигнальная компонента y(t) и сильно ослабляется помеха. Тогда на выходе детектора сигнала 5 формируется оценка амплитуды сигнальной компоненты (4) с ослабленным воздействием помехи. Если на входе 2 устройства отношение сигнал/шум равно h 0 2 , то на выходе узкополосного фильтра сигнала (пренебрегая последним слагаемым в (4)) отношение сигнал/шум h2 можно приближенно оценить величиной

h 2 [ S 0 2 2 ] S 0 2 Р П Δ f C Δ f 0 = h 0 2 2 Δ f C Δ f 0 , ( 5 )

где РП мощность помехи на входе устройства обнаружения, ΔfC - ширина спектра ФМ сигнала, а Δ/f0 - полоса пропускания узкополосного фильтра сигнала 4. Как видно, при ΔfC>>Δf0 получается значительный выигрыш в помехоустойчивости сигнального канала обработки.

Оценка уровня сигнала поступает в решающее устройство 8, на выходе которого по результатам сравнения с порогом формируется решение 9 о наличии входного ФМ сигнала.

Порог сравнения в устройстве 8 зависит от уровня помех, для оценки которого используется узкополосный фильтр помехи 6, частота настройки которого смещена относительно 2ω0 так, чтобы в него не попадала сигнальная компонента (4) и проходила помеховая. Тогда на выходе детектора помехи 7 формируется оценка уровня помех в принимаемом сигнале. Она подается в решающее устройство 8 для управления порогом принятия решения 9.

Для сигнала со случайной двукратной двоичной фазовой манипуляцией при отношении сигнал/шум по мощности h 0 2 = 11,7 , несущей частоте f0=16,4 МГц и односторонней ширине спектра ΔfC=256 кГц временная диаграмма его смеси с шумом на входе умножителя частоты показана на фиг.2, а спектр - на фиг.3. Входной сигнал является широкополосным и достоверность его энергетического обнаружения сравнительно невысока.

После умножения частоты на фиг.4 показан процесс на выходе узкополосного фильтра сигнала 4 с односторонней полосой пропускания Δf0=5 кГц, а его спектр - на фиг.5.

Как видно, отношение сигнал/шум на выходе узкополосного фильтра резко возросло и равно h2=2,5·103. В этом случае пороговое обнаружение ФМ сигнала осуществляется с высокой достоверностью даже без подстройки порога сравнения по уровню шума. Очевидно, что инерционность обнаружения повышается с уменьшением Δf0 и в рассматриваемом примере составляет примерно 100 мкс.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает обнаружение ФМ сигнала с высокой достоверностью.

Источники информации

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. Радио, 1970.

2. А.с. 2013874 «Устройство для восстановления несущей и сигнала фазовой манипуляции.

Обнаружитель фазоманипулированных сигналов, содержащий входной полосовой фильтр и подключенный к его выходу умножитель частоты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подключенные к выходу умножителя частоты каскадно соединенные узкополосный фильтр сигнала и детектор сигнала, а также подключенный к выходу умножителя каскадно соединенные узкополосный фильтр помехи и детектор помехи и решающее устройство, к которому подключены выходы детекторов сигнала и помехи, а выход решающего устройства является выходом обнаружителя фазоманипулированных сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области связи. Настоящее изобретение обеспечивает способ снижения уровней мощности, связанных с двумя или несколькими входными сигналами, используя уменьшение пика искажением, полученным из объединенного сигнала, который представляет собой комбинацию из входных сигналов.

Группа изобретений относится к области компьютерных сетей. Техническим результатом является обеспечение возможности установления, поддержания и использования резервных каналов в одноранговой (Р2Р) сети.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам обнаружения узкополосных сигналов на фоне мощных радиоизлучений в условиях априорной неопределенности об их параметрах, и может быть использовано в комплексах радиоконтроля и на линиях радиосвязи.

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для связи по нисходящей линии связи в системе связи на основе тайм-слотов. Способ сохранения ширины полосы пропускания в системе связи включает в себя расширение кадра данных с использованием первого псевдошумового (PN) расширителя.

Изобретение относится к цифровому радиовещанию, обеспечивающему звуковой индикатор качества канала связи. Технический результат - повышение качества цифровой радиопередачи звуковых сигналов путем точного обнаружения и коррекции однобитовых ошибок.

Изобретение относится к беспроводному управляющему устройству. Технический результат - повышение преобразования сигнала для передачи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности канала передачи.

Изобретение относится к области систем передачи данных. Техническим результатом является повышение достоверности принимаемой двоичной информации.

Цифровой демодулятор сигналов с частотной модуляцией относится к области радиотехники и может быть использован в устройствах приема дискретной и аналоговой информации для цифровой демодуляции сигналов с частотной модуляцией или манипуляцией (ЧМ).

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности канала передачи.

Цифровой демодулятор сигналов с частотной модуляцией относится к области радиотехники и может быть использован в устройствах приема дискретной и аналоговой информации для цифровой демодуляции сигналов с частотной модуляцией или манипуляцией (ЧМ).

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемника.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования фазоманипулированных, а также фазомодулированных сигналов или их демодуляции. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемника.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для демодуляции и фильтрации фазомодулированных, а также фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для формирования требуемых амплитудно-манипулированных или амплитудно-модулированных сигналов, а также для демодуляции указанных типов сигналов.

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для обеспечения амплитудной, фазовой и частотной модуляции.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для формирования требуемых амплитудно-манипулированных или амплитудно-модулированных сигналов, а также для демодуляции указанных типов сигналов.

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации и может использоваться для демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов. .

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для демодуляции и фильтрации фазомодулированных, а также фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к области передачи информации с использованием шумоподобных сигналов (ШПС) путем формирования частотно-временной матрицы (ЧВМ) ШПС, передачи частотно-временных элементов (ЧВЭ) и средств извлечения из принятых сигналов ЧВМ переданной информации. Достигаемый технический результат - повышение уровня отношения сигнал - шум для полного и достоверного извлечения всей информации, заложенной в переданном сигнале. Устройство формирования передачи, приема и декодирования частотно-временной матрицы характеризуется тем, что содержит на передающей стороне формирователь ЧВМ, которой заполняет всю или часть матрицы одним и тем же ЧВЭ, в который закладывают полезную информацию, канальные передатчики, антенны, на приемной стороне содержит широкополосный приемник, демодулятор, полосовые фильтры, массив памяти, блок синхронизации, при этом в формирователе ЧВМ для модуляции всех ЧВЭ используют один и тот же фрагмент информационного сигнала, ЧВЭ оцифровываются, после заполнения всей матрицы ЧВЭ выполняют суммирование всех полученных ЧВЭ со всей ЧВМ в единый выходной сигнал. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх