Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 Н 0427/38 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБ(71) Ростовский научнинститут радиосвязи(56) ЯГпоп М,К, апбзупсЬгопгалоп апд Резетз, - ЕЕЕ Тгапзисатопз, чо. Сов.2.р,100. Б.М.БоташевБ гп Ю 6.0, Са гг ег тес 1 оп оГ МАЯК з 9 па стопз оп согп а цЙо.2 РеЬгцагу, 1974,5 Ц 1758899 А 1(54) ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ ТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МА ЦИИ(57) Демодулятор содержит 2 ф текторы 1, 4, фильтры нижних час перемножители 3, 6, 13, 14, много компэраторы 19, 20, сумматоры 12, фазовращатель 21, управляем тор 22, фильтр 7, пороговый блок тор линейно изменяющегося н 18, усилитель напряжения 15. 2 азоаые де тот 2,5, 16, уровневые 8,9. 10, 11, ый генера, генера- апряженияИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ),Целью изобретения явллетсл повышение помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов по фазе.На фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора; на фиг.2 - его дискриминационные характеристики.Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции содержит последовательно соединенные первый фазовый 5 10 детектор 1, первый фильтр нижних частот 2, 15 и первый перемножитель 3, последовательно соединенные второй фазовый детектор 4, второй фильтр нижних частот 5 и второй перемножитель б, а также фильтр петли 20 четвертый 11 и пятый 12 сумматоры, третий 13 и четвертый 14 перемножители, усилитель напряжения 15 и последовательно соединенныее третий фильтр нижних частот 16, пороговый блок 17 и генератор линейно изменгнощегосл напряжения 18, а также два многоуровневых компаратора 19 и 20, фазоеращатель 21 и генератор, управляемый напряжепием 22, выход которого соединен со вторым входом первого фазового детектора 1 непосредственно, а со вторым входом второго фазового детектора 4 через фазоеращатель 21. Первые входы обоих фазовых детекторов 1 и 4 соединены со входом демодулятора, выходы первого 2 и второго 5 фильтров нижних часгот соединены соответственно с входами первого 19 и второго 20 многоуровневых компараторов, первые выходы которых соединены соответственно с входами второго б и первого 3 перемножителей, выходы которых соединены соответственно с вторым и первым входами первого сумматора 8, Выход генератора линейно изменяющегося напрлженил 18, через четвертый сумматор 11, . соединен со входом генератора, управляемого напряжением 22. Второй вход четвертого сумматора 11, через фильтр петли ФАПЧ 7, соединен с выходом третьего сумматора 10, вторые выходы первого 19 и второго 20 многоуровневых компараторов соединены соответственно с входами четвертого 14 и третьего 13 перемножителей, другие входы которых соединены, соответственно, с выходами второго 5 и первого 2 фильтров нижних частот. Выходы третьего 13 и четвертого 14 перемножителей соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 9, выход которого соединен с вторым входом третьего ФАПЧ 7, первый 8, второй 9, третий 10 25 30 35 40 45 50 55Я =(А+ - соево+ (В+ - ) эп оЪ с, (1) С О где А, В, С, О - передаваемые символы, каждый из которых выбирается на передающей стороне из множества (-1; +1);во - несущая частота сигнала.Пусть сигнал на выходе генератора, управляемого напряжением 22, имеет вид Ягун = соз (оо 1+ Р)(2) где р - фазовая ошибка между несущей частотой КАМ сигнала (1) и опорным колебанием (2),Тогда на выходе первого фильтра нижних частот 2 выделяется напряжение вида Я = (А+ - ) соэ р - (В+ - ) зи р, (3) С, Оа на выходе второго фильтра нижних частот5 - напряжение вида,5 = (А + - ) эи / + (В + - ) соф (4) С О 2 2 В соответствии с алгоритмом работы схемы восстановления несущей частоты на выходе третьего сумматора 10 формируетсл управляющий сигнал петли ФАПЧ, имеющий вид л Гф,(5) сумматора 1 непосредственно, а с вторым входом пятого сумматора 12 - через усилитель напряжения 15, Выход пятого сумматора 12 соединен с входом третьего фильтра нижних частот 1 б, выход первого сумматора 8 соединен с первыми входами третьего 10 и пятого 12 сумматоров, а выходы многоуровневых компараторов 19, 20 являются выходами демодулятора,Первые входы первого 8 и второго 9 сумматоров, а также второй вход пятого сумматора 12 являются. инверсными (т.е, коэффициент передачи по этим входам равен -1, тогда как коэффициент передачи по всем остальным входам всех сумматоров+1).Коэффициент передачи усилителя напряжения 15 равен 4,0,Демодулятор работает следующим образом,На вход демодулятора поступает шестнадцатипозиционный КАМ сигнал, который может быть представлен в виде:л л л лгде А, В, С, Р - оценки переданных силволав, полученные в многоуровневых компараторах 19, 20.Предположим, что фазовая ошибка мала нстолько, что выполняются условия 5А=А;В=В;= С, 6)Тогда с учетом выражений (3) - (6) сиг нал 51 о на выходе третьего сумматора 10 будет иметь вид 51 о =(2,5+ АС+ ВР) з 1 п р, (7) 45312 = (2 -- + ( - + - )(1 - К 3 и ф+КАС ВО2 2 2+( - + - )(-К+1) соз р, (8)ВС АО2 2 50где К - крэффлциент передачи (усиления)усилителя напряжения 15.После фильтрации шумовых компонент, навыходе третьего фильтра нижних частот 16формируется сигнал Б)в вида 51 Б = (2 -- ) э 1 п.К2(9) 15После низкочастотной фильтрации сигнала 51 о в фильтре петли ФАПЧ 7, на втором входе четвертого сумматора 11 присутствует напряжение (при малых р), пропорциональное в 3 п р,. т.е. через второй вход 20 четвертого сумматора 11 петля ФАПЧ будет замкнутой, Зависимость матожидания 51 о (р), т.е. дискриминационная характеристика, показана на фиг.2 а. Из фиг,2 а видно, что данный демодулятор имеет точки лож ныхзахватовпофазепри р=28 и р=36 (В силу квадрантной симметрии ансамбля КАМ, дискриминационная характеристика построена только для углов от р = 0 до : = 45"). 30Работа демодулятора в состоянии ложного захвата по фазе приводит к потере информации ввиду невыполнения условий, входящих в систему соотношений (6).Для обнаружения и устранения ложных 35 захватов служит цепь, содержащая усилитель напряжения 15, пятый сумматор 12, третий фильтр нижних частот 16, пороговый .блок 17 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18. 40На выходе пятого сумматора 12 формируется сигнал Яи при малых р. когда не нарушено ни одно иэ условий системы (6), имеющий вид Из выражения (9) следует, что при коэффициенте усиления К = 4 усилителя напряжения 15, матожидание выражения (8) равно нулю при л)обых значениях у 1, не нарушающих равенств (б), т,е, при тех р, когда ФАПЧ находится в состоянии истинного захвата и отслеживает ошибку у в соа) ветствии с кривой, изображенной на фиг.2 а,Расчеты показывают, что зависимость 512(у) имеет вид кривой, изображенной на фиг,2 б.Характер зависимости 512 (р) позволяет использовать ее для определения состояния ложного захвата и его устранения, поскольку только в состоянии истинного захвата (при р = С), на выходе третьего фильтаа нижних частот 16 будет нулевое напряжение (фи г.2 б).В состояниях ложных захватов ( р = 28" или р =36 ) данное напряжение будет значительно превышать нулевой уровень (в положительну)а сторону - при 0"45" и в отрицательную сторону - при -45рО),Пороговый блок 17, зафиксировав факт ухода напряжения на выходе третьего фильтра нижних частот 16 за пороговые величины . А выдает сигнал на запуск генератора линейка изменяющегося напряжения 18, который через первый вход четвертого сумматора 11 свиппирует генератор, управляемый напряжением 22 до тех пор, пока не будет установлен истинный захват.Таким образом, демодулятор обеспечивает автоматическое обнаружение и устранение ложных захватов демодулятора сигналов КАМ,Формула изобретения Демодулятор сигналов квадратурной амплитудной манипуляции, садержаьций последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, первый перемножитель и первый сумматор, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым входом пеового сумматора, первые входы фазовых детекторов соединены и являются входо 1 л демодулятора, выход управляемого генератора соединен с вторым входам первоо фазового детектора и через фазовращатель - с вторым входом второго фазового детектора, фильтр, выход первого фильтра нижних частот соединен с входам первого многоуровневого кампаратара, первый выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход второго фильтра нижних частот соединен с вхо-1758899 Составитель Н. ПархоменкоТехред М.Моргентал Корректор М. Демч едактор Н. к я каз 3013Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 зводс дом второго многоуровневого компаратора, первый выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов,.введены второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, третий и четвертый перемножители, усилитель напряжения и последовательно соединенные третий фильтр нижних частот, пороговый блок и генератор линейно изменяющегося напряжения, причем выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом второго многоуровневого компаратора и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого перемножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и вторым выходом первого 5 многоуровневого компаратора, выходы обоих многоуровневых компэраторов являются выходами демодулятора, выход первого сумматора через последовательно соединенные третий сумматор, фильтр и четвер тый сумматор соединен с вторым входомуправляемого генератора, выход второго сумматора через последовательно соединенные усилитель напряжения и пятый сумматор соединен с входом третьего фильтра 15 нижних частот, выход первого сумматорасоединен с вторым входом пятого сумматора, выход второго сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора.