Устройство для детектирования частотно-модулированного сигнала

(50 4 Н 03 0 3 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛЬС ВТОРСН(54) УСТРОИС ЧАСТОТНО-МОД (57) Изобрет технике, Лов тирования, У г-р тактовых задержки 3 и тоянный коэф сумматора 6 ния (БВ) 7 и ВО ЛИР ЛЯ ДЕТЕКТИРОВАН АЯНОГО СИГНАЛА тносится к радиоя точность детексодержит АЦП 1, ьсов 2, два бл ножитель 5 на шает пу ока пос 4, умдва 8, д 17, д двухвходовых а блока вычитаа блока выделен СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Ь ОТКРЫТИИ(56) Заявка Франции Р 2469824,кл. Н 03 В 3/00, 1982.Европейский патент И 9 0091570,кл. Н 03 В 3/00, 1984. модуля числа (БВМЧ) 9 и 10, две группы регистров хранения 11 -11 и1 н 13, -13 два (1+1)-входовых сумматора 12 и 14 и два блока памяти 15 и 16. Цель достигается введением блоков задержки 3 и 4, от величины задержки которых зависит коэф, передачи и допустимая нелинейность демодуляц. х-ки устр-ва, умножителя 5, от значения постоянного коэф, которого зависит линейность демодуляц. х-ки устр-ва, сумматора 8, БВМЧ 9 и 10, осуществляющих преобразование отсчетов сигнала, блоков памяти 15 и 16, хранящих таблицу логарифмов для всего множества цифровых значений выборок сигнала, и БВ 17, разность двух логарифмов на выходе которого является дискретными цифровыми отсчетами выходного демодулированно-го сигнала. 1 иФ.50 11 зобрстецце относится к радиотехддик ц может быть использовано ниддфроддьх устройствах обработки частотцо-модулированных аналоговых сцгц гдо1 дд ль изобретения - повьддецце точ -ности детектирования.11 а чертеже представлена электрическая структурная схема устройства д 1 дя дь.тектирования частотно-модулироваццогс сигнала.Устройство содержит аналого-цифрод 3( й преобразователь (АЦП) 1 Гецерат р 2 тактовых импульсов, первый3 ц второй 4 блоки задержки, умножцтель 5 н постоянный коэффициент,первый двухвходовьдй сумматор 6,дервддй блок 7 вычитания, второй двухцходовый сумматор 8, первый 9 и второй 10 блоки выделения модуля числа,дп рцую группу регистров 11 -11,хранения, первый (м+1) - входовьдйсумматор 12, вторую группу регистров 13, - 1,3 хранения, второй (К+ 1) -входогдддй сумматор 14, первыдд 15второй 16 блоки памяти и второй блок17 вычитания,устройство для детектирования частотно-модулированных сигналов работает следующим образом,При подаче на вход устройствачастотно-модулированного сигналаЛ 101 1 преобразует входддой непрерывный сигнал в последовательность егодискретных цифровых отсчетов. Период этоц последовательности отсчетовзадает генератор 2 тактовых импульсов. Частота тактовых импульсов равна 4 Г где Г - центральная частота илц любая другая частота, лежащаяв полосе девиации частотцо-модулированного сигнала.Цифровые отсчеты с выхода АЦПпоступают на вход первого блока 3 задержки., а затем на вход второго блока 4 задержки, Блоки 3 и 4 задержки имеют одинаковое время задержки,кратное периоду частоты генератора 2тактовых импульсов, Величина задержки выбирается из условия получениянеобходимого коэффициента передачии допустимой нелинейности демодуляционной характеристики устройства,Блоки 3 и 4 задержки могут быпгь выполнены на сдвиговых регистрах Незацержанный отсчет сигнала складывается в первом двухвходовом сумматоре 6 с задержанным. Цифровые отсче 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 т ы сигнала, задержафдцдде с помощд 1 л 1первого блока 3 задержки, умножаются на псстояццый коэффициент К умнов жителем 5. От зцачецддя постоянного коэФФициента К зависит линейность демодуляционцой ха).актерцстцки уст," ройства. При К=2 лицейцость цеболь - шая. В качестве умножителя 5 может быть использовано постоянное запоминающее устройство, н которое эацесеньд все возможные результаты умножения отсчетов сигнала на значение К, При К=2 ц К=4 нелинейность демодуляционцой характеристики возрастает, однако умножителд, 5 в этом случае можно сгдести к соответствующим образом оргацизовацным перемычкам. При К=З в качестве умцожителя 5 можно испольэовать сумматор. После выподддеддддя. операций вычитания в первом блоке 7 вычитания и сложения во втором двухвходовом сумматоре 8 осуществляется вьдде.пение модулей чисел в блоках выделения модулец чисел.Конструктивное выполнение бло;ков 9 и 10 выделения модулей числа может быть сведено к соответствую,щим образом организованным перемычкам, так как достаточно прц дгд.ддд 1 ддейддих преобразованиях просто це учитывать знаковый разряд; Если отрицательньде числа представлены в дополнительном коде, то в качестве блоков выделения модулей числа может быть использован преобраэователь дополнительного кода в прямой, (ьдф 1)- входовый сумматор 12 и первая группа иэ одинаковых регистров 11, - 11, хранения позволяет получить сумму нескольких результатов преобразования отсчетов сигнала, получаемых с выхода блока 9 выделения модуля числа, что эквивалентно их усреднению. Аналогично (М +1)-входовой сумматор 14 и группа иэ одинаковых регистров 1313 хранения позволяют получить сумму нескольких результатов преобразования отсчетов сигнала, получаемых с выхода блока 10 выделения модулячисла, что эквивалентно их усреднению, Такое усреднение позволяетулучшить отношение сигнал/шум на выходе устройства, Так как в результате усреднения происходит ниэкочас"тотцая фильтрация сигнала, максимальное количество регистров хранения оПределяется верхней граничнойгде ш = 0,1,2 55 частотой мопулированного сигнала,При дискретизации синусоидальногосигнала возможны отсчеть с нулевымзначением, логарифмиронание которыхневозможно, поэтому минимальное значение для Ь=1, В этом случае суммируются дна соседних отсчета, отстоящих друг от друга на угол /2.Если один иэ них равен нулю, то второй имеет максимальное значение.Таким образом, результат суммирования на выходах ( Й +1)-входовых сумматоров 12 и 14 уже при ч =1 всегдабудет отличен от нуля, Значения выборок сигнала с выходов (8+ 1)-вхог 5довых сумматоров 12 и 14 поступаютна входы соответствующих блоков 15и 16 памяти, в которых хранится таблица логарифмов для всего множествацифровых значений выборок сигнала.Разность двух логарифмов, получаемаяна выходе второго блока 17 вычитания,есть дискретные цифровые отсчетыдемодулированного сигнала,Работа устройства, может быть описана аналитически.Пусть частотно-модулированный сигнал представлен в виде А соя 2(Г + а 1.)с + ч,где А - амплитуда;Ч, - начальный фазовый угол;Г, - центральная частота;аГ - отклонение от центральной частотьТри любые выборки сигнала, нэятые ранномерно через интервал Т между ними кратный периоду дискретиэации, записываются следующим обра зом: У = А соя 2 П(Г +дГ) (,-Т)+ЧУ, = А соя 21(Г +ЬЕ) С, +ЧУ = А соя 2 П(Е +ай)(с +Т)+ф. Докажем справедливость следующегоравенства 50 КУ (У +У, )=У К+2 соз 23 Т(Е, +аГ)Т 3),(1) Действительно, используя основныеформулы тригонометрии, получим КУ (У +У )=КА соз 2 П(Г +И) +Ч,3 ф Лсоя 20 (Г, +ай) (Е. -+" А,;.т,.(Г + лГ) (е +т)+ ч) =У2(4) (У +УКУ +(У +У ,г)КУ 0 -(У +У+1 КУл (5)Ф- (У., +У +,+КУ, -(У,+У,) . При этом формирование триад выборок для выражений (2) и (3) нроиэнодится так, что сдвиг между одноименными выборками н соседних триадах составляет период дискретиэаиии, это соответствует фазовому сдвигу,Еблизкому к - , между парами выборок: о 1 ф 011) ф 1; ф 1(1 т 1 ф 21 ф д(1+1) Воспользуемся раненством (1) и преобразуем (4) и (5) к виду г =)К+2 соя 2(Г +дй)Т 3У )У ) +(+1) -нходоных сумматоров, первый блок вычитания и генератор тактовых импульсов, выход которого подклюен к входам синхронизации аналого- (10) 5 цифрового преобразователя и регистровхранения, при этом выходы регистрдв хранения каждой группы подключены к одноименным входам соответствующего (М+1)-входового сумматора, о т л и10 ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения точности детектирования в него дополнительно введены два блока К- + з 1 пх2у=1 п -----Кз 1 пх(11) 15 30 и з о б р е т е н и я45 Формула ВНИИПИ Заказ 5243/56 Тираж 816 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 Правая часть выражения (9) есть функция нидаРазложим ее в степенной ряд в точке х = О.ри К = 2 Г 2 с точностью до бесконечно малых величин 5-го порядка ИспользУЯ (11) вып лн ал, нейщее преобразование выражения (9), учитывая, что сигнална выходе устройства представляется выражением 2 П д 2ГЪ 1Л.=1 пг -1 пг = -(2 т+1) (-1) . (12) 25К Г Отсюда получаем формулу для вычисления кдэффициента передачи уст- ройства 3 2 М 2 т+1,:= --(-1) (13)дГ Ки формулу для вычисления отклоненияот центральной частоты 35К)ндй =(1 пг -1 пг ) Е--- (-1), (14)а 2)т (2 в+1) где г, и г вычисляют по формулам(4) и (5) при значении К, равном или 40близком 2 Г 2 Устройство для детектирования частотно-модулированного сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый двухвходовой сумматор, две группы по К последонательно 50 соединенных регистров хранения, два задержки, умьожитель на постоянныйкоэффициент, второй двухвходовыйсумматор, второй блок вычитания, днаблока выделения модуля числа и дваблока памяти, при этом выход аналогоцифрового преобразователя подключенк первому входу первого днухнходового сумматора, а через последовательно соединенные первый и второй блокизадержки - к второму входу первогодвухвходового сумматора, выход которого подключен к первому входупервого блока вычитания и к первомувходу второго двухвходового сумматора, второй вход которого объединенс вторым входом первого блока вычитания и через умножитель на постоянный коэффициент подключен к выходупервого блока задержки, ныход первогоблока вычитания подключен к входупервого блока выделения модуля числа, выход которого подключен к входупервого регистра хранения первой группы и к (Ч+1)-му входу первого (,М+1)-входоного сумматора, выход которогочерез блок памяти подключен к первому входу второго блока вычитания,выход второго двухвходового сумматора подключен к входу второго блокавыделения модуля числа, выход которого подключен к входу первого регистра хранения второй группы и к(8+1)-му входу второго (И+1)-входового сумматора, выход которого через второй блок памяти подключен квторому входу втсрого блока вычитания, а выход генератора тактовых импульсов подключен к входам синхронизации блоков задержки.