Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов

4 РЗРиотбцй ,";з." ф ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕЙ ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Опубликовано 30.09.80. Бюллетень36 Дата опубликования описания 05,10.80по делам изобретений и отирытий(72) Авторы изобретения А. И. Рында, А. И, Тяжев и Н. А. Спиридонов Куйбышевский электротехнический институт связи(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к электросвязи и может использоваться для приема непрерывных сигналов, модулированных дискретной информацией по частоте.Известно устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, два узла фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор 11.Однако известное устройство имеет недостаточную достоверность принимаемых сигналов.Цель изобретения - повышение достоверности принимаемых сигналов.Для этого в устройство для приема частотно-манипулированных сигналов. содержащее генератор тактовых импульсов, два узла фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор, введены выделитель фронтов входного сигнала, преобразователь код- частота, элемент ИЛИ и последовательно соединенные выделитель фронтов продетектированного сигнала, ждущий мультивибратор и циФровой интегратор, выходы которого подключены к входам преобразователя код - частота, дополнительный вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, который соединен с тактовым входом цифрового интегратора, к дополнительным входам которого подключены выходы второго узла фазовой авто- подстройки частоты, входы которого соединены соответственно с выходами первого узла фазовой автоподстройки частоты и элемента ИЛИ, выход которого подключен к 1 о первому входу первого узла фазовой автоподстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом выделителя фронтов входного сигнала-, при этом выход первого узла фазовой автоподстройки частоты подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с соответствующим выходом второго узла фазовой автоподстройки частоты.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу фазового детектора.Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов содержит выдели- тель 1 фронтов входного сигнала, два узла 2 и 3 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), фазовый детектор 4, выделитель 5 фронтов продетекти рова нного сигнала, ждуюший мультивибратор 6, цифровой интегратор 7, преобразователь 8 код " в " "частота, элемент ИЛИ 9 и генератор 10 тактовых импульсов (фиг, ).Устройство работает следуюш"м образом, Выделитель 1 фронтов входного сигнала на выходе формирует короткие импульсы, соответствующие моментам пересечения нуля входным частотно-манипулированным сигналом. Эти импульсы поступают на второй вход первого узла ФАПЧ 2. Первый узел ФАПЧ 2 и второй узел ФАПЧ 3 выполнены по одинаковым функциональным" "Схемам и состоят из основного делителя11 частоты, первого выделителя 12 переднего фронта,КЯ-триггера 13, элемента И 14, делителя 15, второго выделителя 16 переднего фронта и элемента ИЛИ 17.Фазовый детектор 4 состоит из инвертора 18, двух элементов И 19 и КЯ-триггера 20.Цифровой интегратор 7 состоит из двухэлементов И 21, двух усредняющих делителей 22 и реверсивного счетчика 23., В начале рассмотрим работу устройствадля приема частотно-манипулированных сигналов в статическом режиме, когда на его вход поступает либо частота нажатия н, либо частота отжатия О причем значения частот принимаемого сигнала и генератора 10 тактовых импульсов номинальны. В этом случае на выходе выделителя 5 фронтов продетектированного сигнала импульсов нет, ждущий мультивибратор 6 находится в исходном состоянии (на его выходе потенциал нуля), поэтому импульсы с выхода генератора 1 О тактовых импульсов на входы усредняющих делителей 22 не поступают и состояние реверсивного счетчика 23 не изменяется, а записанное в нем" " двоичное число равно половине его емкости,В этом случае средняя частота следования импульсов на выходе преобразователя 8 код в часто равна половине максимальной частоты. Длительность и временное по:ТоЖ"ение этих импульсов таковы, что они несоВпадают во времени с импульсами на выходе генератора 10 тактовых импульсов, поэтому на выходе элемента ИЛИ 9 средняя "чаСтотаследования импульсов равна суммеЧастот следования импульсов с выходов генератора 10 тактовых импульсови преобразователя 8 код в часто.При номинальных значениях слагаемыхэта частота также будет номинальной, : -" ", Коэффициенты деления основного дели.- -: .теля 11 и делителя 15 добавления узловФАПЧ 2 и 3 выбраны такими, что при по дачена"их входы импульсов с номинальным ""зйаченйем частоты следования, а на входыЯКЬ-триггеров 13 импульсов с удвоенной средней частотой частотно-манипулированного сигнала 2 о = н + От (из-за удвоения частоты в выделителе 1 фронтов входного сигнала) на выходе К 5-триггеров 13 будет формироваться последовательность прямоугольных импульсов со скважностью равнойдвум (меандр). Это свидетельствует о запаздывании импульсов, поступающих с выхода выделителя 12 передних фронтов навходы ККЯ-триггеров 13 относительно импульсов, поступающих на их входы 5 навремя ( з равное половине периода следо 10 вания этих импульсов, т. е.(з = 0,5 ТО = О 5(н+ от)Для работы узлов ФАПЧ 2 и 3 необходимо обеспечить несовпадение во времени зюимпульсов на входах элементов ИЛИ 17,При изменении частоты импульсов, поступающих на входы БКЬ-триггеров 13, в пределах полосы удержания узлов ФАПЧ 2 и 3 время 1 з будет изменяться, вследствии рф чего будет изменяться скважность импульсов на выходе КЯ-триггеров 13. На этом в предложенном устройстве основано детектирование частотно-манипулированного сигнала, Первый узел ФАПЧ 2 предназначен для уменьшения влияния помех на место-положение фронтов принимаемого сигнала,а второй узел ФАПЧ 3 совместно с фазовым детектором 4 осуществляет детектирование входного сигнала, принцип которого поясня- .ет фиг. 2. Если на устройство для приема з частотно-манипулированных сигналов поступает частота О = 0,5(н + О ), то короткие импульсы с выхода выделителя 12 передних фронтов первого узла ФАПЧ 2 будут следовать с частотой 21 о и поступят на вход ЯКЬ-триггера 13 второго узла ФАПЧ зз 3 и на первый вход фазового детектора 4,т. е, на входы элементов И 19. Коэффициент деления обоих основных делителей 11 должен быть кратен двум, тогда на его выходе прямоугольные импульсы будут 4 иметь форму меандра (фиг. 2 а), При частотесигнала с =задние фронты этих импульсов будут совпадать во времени с импульсами, поступающими с выхода первого узла ФАПЧ 2. Если частота сигнала с будет меньше (о (например, с = от ), то время 4 зз (1 зв результате чеГо короткие импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2 будут совпадать во времени с уровнем нуля на выходе основного делителя 11 второго узла ФАПЧ 3, являющегося его выходом 30(фиг. 2 б). Тогда на выходе инвертора 18, входящего в состав фазового детектора 4, будет уровеньединица и короткие импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2 будут поступать через один из элементов И 19 на вход ККЯ-триггера 20 на выходе котом рого, являющегося выходом фазового детектора 4, будет уровень нуля.Если частота сигнала с будет больше (например с =- н ), то время 1 з з,в результате чего короткие импульсыс выхода первого узла ФАПЧ 2 будут совпадать во времени с уровнем единицы навыходе основного делителя 11 второго узлаФАПЧ 3 (фиг. 2 в). Тогда на выходе инвертора 18 будет уровень нуля ч короткие"импульсы с выхода первого узла ФАПЧ 2будут постуг 1 ать через другой элемент И 19на вход ЬКЯ-триггера 20, на выходе которогобудет уровеньединицы.Таким образом, на выходе устройствабудет логическая единица или логический 46нуль в зависимости от того, частота при-нимаемого сигнала больше или меньше аредней частоты,Высокая помехоустойчивость устройствачастотно-манипулированных сигналов обесипечивается благодаря фильтрующему дейтсвию узлов ФАПЧ 2 и 3,Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов нечувствительно кнестабильности характеристик частот входного сигнала и частоты генератора 10 тактовых импульсов благодаря введению в негоцепи обратной связи, охватывающей оба узла ФАПЧ 2 и 3, образованной выделителем5 фронтов продетектированного сигнала,ждущим мультивибратором 6, цифровыминтегратором 7 и преобразователем 8 код -2частота.В начале предположим, что манипулирующий сигнал представляет детерминированную последовательность единиц и нулей( точки). Длительность импУльсов Ткм 2 фна выходе ждущего мультивибратора 6 должна быть намного меньше длительности манипулирующихх посылок то, например Тщ == 0,99 то. Тогда при приеме точек на выходе выделителя 5 фронтов продетектированного сигнала короткие импульсы будут следовать через время го, а на выходе ждущего мультивибратора 6 потенциал единицыбудет в течение 99% времени, т, е. практически все время на второй вход цифровогоинтегратора 7 будет подаваться потенциалединицы.4 Е Благодаря тому что к третьему и четвертому входам цифрового интегратора 7 подключены основной и инвертированный выходы КЯ-триггера 13 второго узла ФАПЧ 3, д то число импульсов, поступающих на входы усредняющих делителей 22 с выхода генератора0 тактовых импульсов через элементы И 21, будет зависеть от состояния КЯ-триггера 13. Если частоты принимаемого сигнала 1 и 1 о, имеют номинальное значения, то время приема двух посылок различных знаков число импульсов, поступающих на входы усредняющих делителей 22 с выхода генератора 1 О тактовых импульсов, будет одинаковым, так как изменение времени 1 з для КЯ-триггеров 13 относительно величины 1, будет одинаковым при приема частот 1 н и 1 от . Коэффициент деления усредняющих делителей 22 выбирается таким, чтобы за время то на их выходе появилось не более одного импульса. Так как выход одного усредняющего делителя 22 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 23, а выход другого - к его вычитающему входу, то за время приема двух по-сылок разного знака состояние реверсивного счетчика 23 не изменится. Так как выходы разрядов реверсивного счетчика 23, являющиеся выходами цифрового интегратора 7, подключены к входам преобразователя 8 код - частота, то при неизменном состоянии реверсивного счетчика 23 будет неизменной также средняя частота следования импульсов на выходе этого преобразователя 8,Если частоты нажатия и отжатия принимаемого сигнала будут отклоняться от своих номинальных значений, то изменение времени 1 з для К 5-триггеров 13 относительно величины 1 з, будет неодинаковым при приеме частот т и 1 от .В результате за время приема нескольких пар посылок различных знаков число импульсов на выходах усредняющих делителей 22 будет различным, состояние реверсив- --ного счетчика 23 изменится, что повлечет за собой изменение средней частоты следования импульсов на выходе преобразователя 8 код в часто и на выходеэлемента ИЛИ 9.Так как границы полосы удержания узлов ФАПЧ 2 и 3 зависят от частоты импульсов, поступающих, на их входы, то в результате изменения частоты импульсов на выходе элемента ИЛИ 9 эти границы сместятся таким образом, что средняя частота принимаемого сигнала"сйова будет совпадать с серединой полосы удержания. Аналогичные процессы будут протекать при отклонении частоты импульсов на выходе ге- нератора 10 тактовых импульсов от номинального значения.Цепь, содержащая выделить 5 передних фронтов продетектированного сигнала и ждущий мультивибратор 6, предназначена для нормального функционирования устройства частотно-манипулированных сигналов при приеме случайной последовательности манипулирующих посылок и в статическом режиме, когда длительное времяПринимает- " ся либо частота 1, либо частота 1 оВ первом случае эта цепь осуществляет поочередное подключение к входу усредняющих делителей 22 выхода генератора 10 тактовых импульсов сучетом состояния Ю-триггера 13 второго узла ФАПЧ 3 при приеме частот 1 и 1 от, обеспечивая тем самым парность манипулирующих посылок различных знаков, используемых для работы цифрового интегратора 7.Во втором случае, как уже отмечалось, никакой подстройки частоты на выходе эле.мента ИЛИ 9 происходить не будет.768000 формула изобретения 0 О Фиг ставитель В.Мавед К, Шуфричж 729 Редактор Н. СуханоЗаказ 7221/53 Корректор В.ПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 яга Тех Тир И Государсделам изоосква, ЖПатент,ВНИИ п 113035,лиал ППтвенного комитета бретений и открыт - 35, Раушская набг. Ужгород, ул. П Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, два узла фазо- вой автоподстройки частоты и фазовый детектор, отличающееся тем, что,с целью повышения достверности принимаемых сигналов, в него введены выделитель фронтов входного сигнала, преобразователь код - частота, элемент ИЛИ и последовательно соединенные выделитель фронтов продетектированного сигнала, ждущий мультивибратор и цифровой интегратор, выходы которого подключены к входам прес бразователя код - частота, дополнительный вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход генератора "тактовых. импульсов, который соединен с тактовым входом цифрового интегратора, к дополнительным входам которого подключены выходы второго узла фазовой автоподстройки частоты, входы которого соединены соответственно с выходами первого узла фазовой автоподстройки частоты и элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого узла фазовой автоподстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом выделителя фронтов входного сигнала, при этом выход первого узла 16 фазовой автоподстройки частоты подключенк первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с соответствующим выходом второго узла фазовой автоподстройки частоты. Источники информации,принятые во внимание.при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР227404, кл. Н 04 В 1/30, 1966 (прототип).