Квазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов — SU 1499524 (original) (raw)
(5 П 4 Н 7 22 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ый детектор 24, р 26. Данныи депо принципу фазо зователя частоты что во второй триггер 23, часто ключ 25 и интегра модулятор работает фильтрового преобр с той особенностью ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21). 4336516/24-09 (22) 23. 10.87 (46) 07,08.89. Бюл,29 (72) В,Ю. Лоскутов, В,Л, Ломака и В.В. Галицын (53) 621.376.52(088.8) (56) Лоскутов В.Ю. и др. Демодуляция фазоманипулированных сигналов на сверхнизкой промежуточной частоте. - "Радиотехника", 1987,8, с. 13 - 15. (54) КВАЗИКОГЕРЕНТНЫИ ДЕМОДУЛЯТОР фАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Демодулятор содержит смесители 1 и 2, перемножители 3,4 и 5, фильтры 6, 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 1 О, полосовые фильтры 11, 12 и 13, компараторы 14, 15 и 16, делители 17 и 18 частоты, гетеродин 19, фазовращательо 20 на 90 квадраторы 21 и 22, Рт е ступени преобразования (перемножители 3 и 4) используются когерентныеопорные колебания, выделенные изпринимаемого сигнала. За счет отличия частот сигнала и гетеродина 19,превышающего нестабильность частоты,выделение опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур и обеспечивается простыми средствами. При этом результирующая дискриминационная х-ка демодулятора имеет вид ломаной линии с одной точкойустойчивого равновесия, что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу демодулятора при больших значениях нестабильности частоты сигнала, 4 ил.3 1499524Изобретение относится к радиотех-,нике и может быть использовано длядемодуляции двоичных фазоманипулированных сигналов.5Цель изобретения - повышение помехозащищенности.На фиг, 1 изображена структурнаяэлектрическая схема предложенногодемодулятора; на фиг. 2 - дискриминационная характеристика системыавтоподстройки частоты гетеродина;на фиг, 3 и 4 - временная диаграммаработы демодулятора,Квазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов содержитпервый 1 и второй 2 смесители, пер-,вый 3, второй 4 и третий 5 перемножители, первый б, второй 7 и третий8 фильтры нижних частот, первый 9 и 20второй 10 сумматоры, первый 11, второй 12 и третий 13 полосовые фильтры,первый 14 и второй 15 и третий 1 бкомпараторы, первый 17 и второй 18делители частоты, гетеродин 19, фазавращатель 20 на 90 , первый 21 и второй 22 квадраторы, В-триггер 23, частотный детектор 24, ключ 25 и интегратор 2 б,Демодулятор работает следующим образом.При точной настройке гетеродина19 (статический режим) его частотаЙ находится в спектре сигнала вышенесущей частоты сигнала Г (фиг, 2 а), 35напряжение на управляющем входе гетеродина 19 равно нулю (фиг. 2 б) идемодулятор работает в соответствиис временными диаграммами (фиг, За-л),При поступлении на вход демодулятора 40двоичного сигнала (фиг. За) сигналы,на выходах фильтров 6 и 7 (нижнихчастот (ФНЧ) имеют вид, представленный на фиг. 3 б,в соответственно.Поскольку разностная частотаменьше ширины спектра сигнала, топериод фазовой манипуляции (сменыполярностей) этих сигналов меньше.периода разностной частоты. В перемножителе 5 производится перемноже 50ние сигналов (фиг. 3 б,в), при этомна его выходе образуется колебаниеудвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг. 3 г). На выходах компаратора 14 формируютсяпротивофазные последовательности прямоугольных импульсов (фиг. 3 д, е),подаваемые на делители 17 и 18 частоты, выходные сигналы которых(фиг. 3 ж, з) имеют фазовый сдвиго90 . Выделенные полосовыми фильтрами 12 и 13 первые гармоники этихсигналов (пунктирные линии на фиг.Зж, з) синхронны и синфазны сигналамразностной частоты (фиг. 3 б,в) ипри их взаимном перемножении на выходах перемножителей 4 и 3 образуются квадратурные видеосигналы (фиг.3и, к), образующие после сложения всумматоре 9 выходной видеосигнал(фиг, 3 л). Поскольку в делителях17 и 18 частоты возможны независимые0скачки. фазы на 180, нормальная работа демодулятора может быть нарушена,так как опорный сигнал (фиг. 3 ж) моожет либо отставать по фазе на 90от сигнала (фиг. 3 з), либо опережатьего. Это явление устраняется наличием связи между выходом делителя 18и управляющим вторым входом делителя 17. При этом делитель 17 при поступлении импульса с выхода компаратора 14 устанавливается в то состояние, в котором в данный момент времени находится делитель 18. Этим .обеспечивается постоянное опережениесигнала (фиг, 3 з) на. 90 по отношению к сигналу (фиг. 3 ж). Известноедля систем связи с двоичными ФМС явление обратной работы устраняется,как обычно, введением относительногокода в передаваемый сигнал, Таким об-.разом, рассматриваемый демодуляторработает по принципу фазофильтровогопреобразователя частоты с той особенностью, что во второй ступенипреобразователя (перемножители 3 и4) используются когерентные опорныеколебания, выделенные из принимаемого сигнала. Благодаря отличию частот сигнала и гетеродина 19, превышающему стабильность частоты, выцеление опорных колебаний не требует реализации вычислительных процедур иобеспечивается простыми, укаэаннымисредствами,Поскольку демодулятор работаетпри малой расстройке частот сигналаи гетеродина 19, при высокой нестабильности (динамический режим) частота гетеродина 19 может находитьсякак выше, так и ниже частоты сигнала,Известные устройства автоподстройкичастоты при этом использовать нельзя,таК как они чувствительны лишь к абсолютному значению расстройки ГЕ и дискриминационная характеристи1499524 кд в рассматриваемом случде имеет вид ломаной линии аЬс (фиг, 2 б).При этом участок дс. характеристики является неустойчивым; если частота5 гетеродина 19 Гвследствие расстройки находится левее точки р, то управляющее напряжение уменьшает частоту гетеродина 19, увеличивая тем самым расстройку, что приводит к нарушению работы демодулятора. Для уст-яхпус+ (с)+ц 1 з 1 п,),с- ЬИс) соя) к+ 2(с)+Ц 1 0,5 соз (Я с- ЬЫ с) п д + ЬИ )соз ЬЦ с+ (1)(с)+ Бхп с- (с) -и,+ )Д оз(ц,г.+ Ьсд с) ра 23 будет единичный уровень и триггер 23 все время находится в единичном состоянии. Положительное напряжение с его выхода закрывает ключ25, отключая выход частотного детектора 24 (ЧД), и одновременно черезсумматор 10 подается на ФНЧ 8 и далее на управляющий вход гетеродина19, увеличивая его частоту. Как только частота гетеродина 19 превыситчастоту сигнала, фазовые соотношенияна входах Р-триггера 23 изменятся. Вмоменты действия передних фронтов импульсной последовательности (фиг. 4 в)последовательность (фиг. 4 г) имеетнулевой уровень. При этом выходноенапряжение триггера 23 становитсяравным нулю, открывая ключ 25 и подключая выход ЧД 24 на управляющий ,вход гетеродина 19, Частота гетеро- дина 19 возрастает, пока управляющеенапряжение с выхода ЧД 24 не станетравным нулю. Таким образом, результирующая дискриминационная характеристика имеет вид ломаной линии аЬс содной точкой устойчивого равновесия,что устраняет неоднозначность настройки гетеродина 19. Это обеспечивает работу модулятора при больших значениях нестабильности частоты сигнала.Формула изобретенияКвазикогерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов, содержащий гетеродин, выход которого через опереней где Ч) - начальная фаза;11)(С) = 0;- информационный параменала,Как видим, в случае нижнейстройки выходной сигнал ФНЧ 6жает сигнал ФНЧ 7 на 90 (-з 1 по11соз(х+ а в случае верх2 расстройки, наоборот, отстает на 9011 от сигйала ФНЧ 7 (зп х =сов (х- - -) )2 Эти фазовые соотношения анализируются 0-триггером 23 для выделения информации о знаке расстройки (фиг. 4 а-г). Выходные сигналы ФНЧ 6 и 7 (фиг. 4 а и б, сплошные линии) после возведения в квадрат для снятия манипуляции (1)(С) (фиг, 4 а, б, штриховые линии) подаются на компаратор 15 формирующий положительный уровень напряжения (фиг, 4 г) при превышении сигналом (фиг. 4 а) сигнала (фиг, 4 б), который подается на 0-вход триггера 23, С выхода перемножителя 5 колебание удвоенной разностной частоты со снятой манипуляцией (фиг. 4 в, сплошная линия) поступает на компаратор 16, преобразующий это колебание в последовательность прямоугольных импульсов (фиг, 4 в, штриховая линия) на С-.входе Р-триггера 23. Если расстройка гетеродина 19 нижняя, то во время действия переднего фронта импульса (фиг, 4 в) на 0-входе триггеранения этого явления необходим анализ знака расстройки частоты гетеро- дина 19 относительно несущей частоты сигнала с целью исключения участка дЬ характеристики, Этд эдддчд решается с помощью квадраторов 21 и 22, 0-триггера 23, ключа 25 и сумматора 1 О. Сигналы на выходах ФНЧ 6 и 7. соответственно для нижней и верхней расстроек гетеродина 19 имеют вид1499524 с фазовращатель на 90 О соединен с первым входом первого смесителя, выходкоторого соединен с входом первогофильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу третьего перемножнтеля и к первому входупервого пбремножителя, выход которого соединен с первым входом первогосумматора, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого подключенк второму входу третьего перемножителя и к выходу второго фильтра нижних частот, вход которого соединенс выходом второго смЪсителя, первыйвход которого подключен к выходу гетеродина, выход третьего перемножителя соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого соединен с входом первого компаратора,единичный выход которого соединен спервым входом первого делителя частоты, выход которого через второйполосовойфильтр подключен к второмувходу первого перемножителя, инверсный выход первого компаратора соединен с входом второго делителя частоты, выход которого подключен к второму входу первого делителя частотыи входу третьего полосового фильтра,выход которого соединен с вторымвхоДом второго перемножителя, выходпервого сумматора соединен с входом интегратора, выход которого является выходом демодулятора, входом которого являются вторые объединенныевходы первого и второго смесителей,отличающийся тем, что, сцелью повышения помехозащищенности,введены два квадратора, второй и третий компараторы, частотный детектор, 10 Р-триггер, второй сумматор, третийфильтр нижних частот и ключ, выходкоторого соединен с первым входомвторого сумматора, второй вход которого подключен к единичному выходу 15 Р"триггера и к первому входу ключа,второй вход которого подключен к выходу частотного детектора, вход которого соединен с С-входом Р-триггераи с выходом третьего компаратора, 20 вход которого подключен к выходутретьего перемножителя, первый входкоторого соединен с первым и вторымвходами второго квадратора, выходкоторого соединен.с инверсным вхо дом второгокомпаратора, единичныйвход которого подключен к выходупервого квадратора, первый и второйвходы которого подключены к второмувходу третьего перемножителя, причем 30 выход второго компаратора соединенс Р-входом Р-триггера, а выход второго сумматора через третий фильтрнижних частот подключен к входу гетеродина.1499524 Гел Ре ор И ов н Тираж 626 ственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Т СССР етения пр аушская тельский ком роизводственно н аказ 4709/ ИИПИ Госуд Состави Техред М иг.ель.Ход Р Корректор М. Шароши одписноеи открытияаб д, 4/5 тент, г.Ужгород, ул. Гагарина,