Цифровой частотный демодулятор

09) 61) СОКИ СОВЕТСКИХСОЛВВЮПНЕСЩИРЕСПУБЛИК 4 Ь 271 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПЗСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ЩНР(71.) Новосибирский электротехнический институт связи нм. Н.Д. Псурцева(56) 1. Патент СШ В 3908169,кл. 325-320, 1975.2. Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений. М.,Связь, 1973, с. 213 (прототип)(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР, содержащий выходной триггери последовательно соединенные усилитель-ограничитель н блок вйделениянуль-переходов сигнала, к второмувходу которого подключен выход Формирователя тактовых импульсов, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости, в неговведены распределитель импульсов ипоследовательно соединенные блок фор"мирования цифрового сигнала, блокпамяти и вычислительный блок, выходкоторого .подключенк первому входувыходного триггера, при этом дополнительные выходы Формирователя так-товых импульсов соединены с первым входом блока формирования цифрового сигнала, второй вход которого соединен с выходом блока выделения нуль- переходов сигнала и с входом распределителя импульсов, выходы которого подключены к вторьы входам блока па-. мяти, вычислительного блока н выходного триггера.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что.блок форми" рования цифрового сигнала состоит из последовательно соединенных из. мерительного счетчика и элемента бу.Ферной памяти, выход которого является выходом блока Формирования цифрового сигнала, входами которого являются входы измерительного счетчика,а один из которых соединен с вторым входом элемента .буферной памяти.3. Устройство. по и. 1, о т л нч ающ.е е с я тем, что блок Форми- С рования цифрового сигнала состоит из последовательно соединенных измери- ф тельного. счетчика, регистра и интерполятора, выход которого является выходом блока Формирования цифрового сигнала, входами которого являются входы измерительного счетчика, один .из которых соединен с вторым входом :регистра,но соединенных измерительного счет-65 Изобретение .относится к техник передачи данных и может использовать. ся в устройствах преобразования сигналов с частотной модуляцией.Известен частотный демодулятор, конструктивно выполненный в виде измерительного счетчика, входы которого соединены с блоком выделения нульпереходов частотно-модулированного(ЧМ) сигнала и задающим,генераторома выходы соединены с блоками йоследующей обработки и классификации 1,).Однако частотный демодулятор имеетнедостаточную помехЬустойчивостьвследствие малой величины разностидлительностей полупериодов характе- )5ристических частот.Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой частотный демодулятор, содержащий выходной триггер и последователь но соединенные усилитель"ограничительи блок выделения нуль-переходов сигнала, к второму входу которого подключен выход Формирователя тактовыхимпульсов ,2. 25Однако известный цифровой частотный демодулятор имеет низкую помехоустойчивость.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. 30Для этого в цифровой частотный демодулятор, содержащий выходной триггер и последовательно соединенныеусилитель-ограничитель и блок выделения нуль-переходов сигнала к втоР35рому входу которого подключен выходформирователя тактовых импульсов,введены распределитель импульсов ипоследовательно соединенные блокформирования цифрового сигнала, блокпамяти и вычислительный блок, выход 40которого подключен к первому входувыходного триггера, при этом дополнительные выходы формирователя так. товых импульсов соединены с первымвходом блока формирования цифрового 45сигнала, второй вход которого соединен с выходом блока выделения нульпереходов сигнала и с входом распре. делителя импульсов, выходы которого,подключены к вторым входам блока памяти, вычислительного блока и выходного триггера,.При этом блок формирования цифрового сигнала состоит из последовательн 6 соединенных измерительного счетчика и элемента буферной памяти, выход которого является выходом блокаФормирования цифрового сигнала, входами которого являются входы измерительного счетчика, один из которых 60соединен с вторым входом элементабуФерной памяти.Причем блок формирования цифрового сигнала состоит из последовательчика, регистра и интерполятора, выходкоторого является выходом блока Формирования цифрового сигнала, входамикоторого являются входы измерительногоо счетчика, один из которых соединен с вторым входом регистра,На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного цифрового частотного демодулятора;на фиг. 2 и 3 - варианты выполненияблока формирования цифрового сигнала;на фиг. 4 - эпюры напряжений, поясняющие работу демодулятора.Цифровой частотый демодулятор содержит усилитель-ограничитель 1,блок 2 выделения нуль-переходов сигнала, формирователь 3 тактовых импульсов, блок 4 формирования цифрового сигнала, блок 5 памяти, вычислительный блок б, выходной триггер 7,распределитель 8 импульсов. Блок формирования цифрового сигнала в первомварианте исполнения (фиг. 2) состоитиз измерительного счетчика 9 и элемента 10 буферной памяти. БлокФормирования цифрового сигнаЛа вовтором варианте исполнения (Фиг. 3)состоит из измерительного счетчика 11регистра 12 и интерполятора 13.Цифровой частотный демодулятор работает следующим образом..Принятый ЧМ-сигнал (фиг. 46) свыхода полосового фильтра (не оказан) поступает на усилитель-ограничитель 1, который преобразует входнойсигнал и последовательность прямо.угольных импульсов переменной длительности (фиг. 46). Блок 2 выделениянуль-переходов сигнала формирует вмоменты пересечения входным сигналомнулевого уровня короткие импульсы.(фиг. 47.) и подает их в блок 4, Нафиг, 4 д представлен характер изменения во времени чисел, формируемыхна выходе блока 4 в случае, когда онвыполнен в виде измерительного счетчика 9, соединенного с элементом 10буферной памяти (фиг, 2). В этом случае измерительный счетчик подсчетомчисла импульсов тактовой частоты наинтервале полупериода формирует число, характеризующее значение частотына данном полупериоде. Очередной импульс с блока 2 выделения нуль-переходов сигнала записывает полученноечисло в триггеры элемента 10 буферной памяти и устанавливает измерительный счетчик в исходное состояние,Следующий импульс нуль-.,перехода изменяет состояние элемента 10, т.е.число на выходе. блока 4 пропорционально входной частоте, и так с приходомкаждого импульса блока 2 выделениянуль-переходов сигнала.В случае, когда блок 4 выполнен в виде последовательно соединенных измерительного счетчика 11 (Фиг. 3),регистра 12 и интерполятора 13, формирование чисел, пропорциональных входной частоте, отличается от рассмотренного случая тем, что два или более. числа, характериэующих значения частоты на интервалах полупериодов, записывают из измерительного счетчи-. ка 11 в регистр 12, с которого указанные числа подают на интерполятор 13. Интерполятор, используя поданные на его вход значения чисел, рассчи тывает значения чисел в промежуточных . точках, что позволяет более точно воспроизвести закон изменения частоты на входе демодулятора. Этот случай пояснен на интервале Т (Фиг 4 Р, 15 тонкая линия). Поступающие с блока 2 выделения нуль-переходов сигнала им" пульсы сдвигают числа в регистре 12, а интерполятор 13 формирует на выходе числа, характеризующие значения час тоты входного сигнала.Блок 5 памяти периодически (с периодом То) производитотсчеты чисел И 4 с выхода блока 4 и запоминает их. Отсчеты чисел И(фиг. 48) записывают в блок 5 таким образом, чтобы в нем всегда хранилось М+1 текущее значение частоты (числа И;), Значения Тд -и М определяют из соотношений ТВ 100=6 у (1) 30(М+Ц Т,= В (2)1 Из принципа работы демодулятора также следует, что он может быть реализован полностью на цифровых интегральных схемах. При смене характеристических частот демодулятор перестраивают изменением тактовой частоты, подаваемой на тактовый вход блока 4, пропорционально входной частоте, При изменении скорости передачи демодулятор. может быть перестроен на соответствующую длительность посылки изменением периода Т, т.е. изменением тактовой частоты, подаваемой на распределитель 8. Неточность получения значений указанных частот может быть скомпенсирована изменением числового значения порога. Отмечен,ная простота перестройки позволяет широко использовать предложенный демодулятор.-. м С)"к )пор Ь 50 Таким образом, положительный эффект заключается в том, что при ве-.роятности ошибки Р : 10 , отношение-4,сигнал/шум в предлагаемом устройствапо.сравнению с известным уменьшилосьна 12 дБ, величина краевых искаженийуменьшилась на 8, перестройка иэодного режима работы в другой произ"водится изменением тактовой частоты,где В - скорость передачи (Бод);Д - допустимая величина краевыхискажений, Ъ,Из соотношения (2) следует, что в блоке 5 хранятся текущие отсчеты значений частоты, взятые на временном интервале,: равном длительности едийичного элемента.40Вычислительный блок 6, управляемый сигналами с распределителя 8, периодически (с периодом Т 0) рассчитывает сумму М+1 отсчета значений частоты и вычитает числовое значение порога. 45 Результаты расчета (фиг, 4 Ж) определяются соотношением-е где значения коэффициентов С,( в частном случае для простоты устройства берут равными 1, тогда числовое значение порога йр-(М+1) Ис, причем Ис - среднее арифметическое чисел, формируемых блоком 4 в случае верхней и нижней характеристических частот ЧМ сигнала.Знак рассчитанного значения МЩ подают на выходной триггер 7,. который распределителем 8 переключается в одно из устойчивых состояний, характеризующих принятую позицию сигнала на 1-м интервале То (фиг. 4 ). Я Из рассмотрения принципа работы предложенного цифрового частотного демодулятора следует, что снимаемые с выхода выходного триггера восстановленные посылки могут по длительности отличаться от переданных посылок на величину Тр которая может быть взята достаточно малой. Этим определяется малая величина краевых искажений предложенного демодулятора.Сигнал, подаваемый с выхода полосового Фильтра на вход уаилителяограничителя, подвержен воздействию помехи. Однако, в большинстве интересных для практики случаев, помеха, воздействуя на ЧМ сигнал на входе фильтра, приводит только к перераспределению длительностей полупериодов на его выходе, не изменяя существенно среднее значение частоты на интервале, равном длительности переходного процесса. В предложенном демодуляторе принятая позиция сигнала определяется на интервале каждого отсче та входной частоты как среднее значе,ние отсчетов входной частоты, взятых )на временном интервале, равном длительности единичного элемента (по. - . сылки).1 Гри этом полезная(информаци;онная)составляющая сигнала суммирувт .ся линейно, а .отдельные составляющие помех усредняются, так как имеют :различные знаки (суммируются слуЧайно). В результате увеличивается помехоустойчивость предложенного демодулятора.подаваемой на вход управлякщего уст, Ройства.Ожидаемый технико-экономичес кий эффект составляет 1, 125 млн.руб. при проиэводстве устройства гщеобра,зования сигналов на скорость доЗОО.,бит/с