Устройство для приема фазоманипулированных сигналов

(19) (И)4 Ъ 27/2 ОПИСАН К АВТОРСКОМ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЛЯ ПРИЕМА И СИГНАЛОВ, ецовательноопорного нани первый вфГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46);07,10.83. Бюл. % 37(72) Н, В, Кирианаки и И, Н. Леськив (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского ком.сомола(56) 1., Пении П. И. Системы перецачи цифровой информации. М., "Советское радио, 1976, с. 153.-159,2, Авторское свицетельство СССР М 726672, кл, Н 04 Ь 27/22, 1978 (прототип) .,И 4)(57) УСТРОЙСТВО ДфАЭОМАНИПУЛИРОВАННЬсодержащее триггер и посл, соединенные формировательряжения, фазовый детектор ференцирующий блок, причем второй вхоцфазового детектора соецинен с вхоцом формирователя опорного напряжения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости, в неговведены второй цфференцирукаций блок,управляемый оцновибратор, цва элементаИ и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому вхоцу управляемогооцновибратора, второй вход и выход которого соецинены соответственно с выходом первого ци 3 ференцирукицего блокаи с первыми вхоцами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ и триггера, причем вхоц формирователя опорного напряжения соединенс входом второго цифференцирующегоблока, выходы которого поцключены квторым входам элементов И"Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при разработке устройств передачи ци 5 ровой информации фаэоманипулированными сигнвлачи по каналам связи и телемеханики. 5Известно устройство пля демодуляции фаэоманипулированных (фМн) сигналов, содержащее блоки формирования опорного напряжения, детектирования, фильтрации, управления и формирования выходных сиг- налов Г 11.Однако верйость воспроизведения информации такими устройствами немного ниже тех потенциальных возможностей приема, которые заложены в природе самих фМн сигналов, вследствие произ-, вольного изменения фазы опорного напряжения и поражения помехой самого сигнала.,20Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство пля приема фазоманипулированных сигналов, содержащее триггер и последовательно соепиненные формирователь опоР- ного напряжения, фазовый детектор и первый диференцирукщий блок, при этом второй вход фазового детектора соепинен с входом формирователя опорного напряжения 1 2.Спнако данное устройство имеет ннз 30 кую помехоустойчивость.Бель изобретения - повышение помехоустойчивости.С этой целью в устройство пля приеме фвэоманнпулированныхсигналов,содержа- З 5 щее триггер и последовательно соединен ные формирователь опорного напряжения, фазовый детектор и первый пирференцирующий блок, причем второй вход фазового детектора соединен с входом формиро40 вателя опорного напряжения, введены второй ди 3 ференцирующий блок, управляемый опновибратор, пва элемента И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибра- ф 5 тора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого дифференцирукзцего блока и с первыми входами элементов И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ и 50 1 риггера, причем вход формирователя опорного напряжения соединен с входом второго пирференцирукщего блоке, выходы которого попключены к вторым входам элементов И. 55 На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого устройства; нв фиг. 2 - эпюры напряжеНий, поясияЮщие его работу.Устройство пля приема фвэомвнипулированных сигналов сопержит формирователь1 опорного напряжения, фазовый детектор 2, первый пифференцирующнй блок 3,управляемый одновибратор 4, второйпюфференцирующий блок 5, первый и второй элементы И 6 и 7 соответственно,элемент ИЛИ 8, триггер 9.Устройство работает следующим образом,1, Прием сигнала в идеальных условияхефвзомвнипулированный сигнал с длительностью элементарной посылки равнойкратному (для данного случая ЗТ) числупериодов Т несущего сигнала показанна фиг. 2 ца пемодулированный сигнал навыходе фазового детектора 2 нв фнг. 2 Е,это сообщение вида 11001, гпе ф 1передаваемого копа в характеристическиемоменты времени смены модулирующегонапряжения 1о соответствует манипуляции по фазе в области продолжительных полуволн гармонического сигнала,а 0" перепвваемого кода (момент времени Ь ) - манипуляция по фазе в области отрицательных полуволн.Дифференцируется напряжение входного фМн сигнала с целью Опрепеления минимальных и максимвльных, т. е. экстремальных значений производной. Известно,что минимальные значения производнойполучаются при переходе гармоническогосигнала через нулевой уровень из области положительных полуволн в Область Отрицательных, а максимальные - наоборот.1Импульсы на выхопе второго пифференцирующего блока 5, соответствующие максимальным значениям производной (показаны нв фиг. 24 а импульсы на другомвыходе, соответствующие минимальнымзначениям, - на фиг. 2 2-,Результаты пфференцированиявходногоФМн сигнала (фиг. 22. ) сопоставляются с результатами дифференцированияпемопулированного фМн сигнала получаемымис выхода первого блока 3 дифференцирования (фиг. 2 д ) при любой сменеполярностей сигнала на выходе фазовогодетектора 2. Длительность сигнала навыходе управляемого опновибрвтора 4выбирается большей чем полупериоднесущих колебаний. Такой разрешающийпотенциал. (на фиг, 2 Р он изображен пополнительной пунктирной линией междуЭ 104 моментами времени4 - 1) поступает на первые вхопы элементов И 6 и 7, Первый после момента времени . импульс с соответствующего вьжопа второгодифференцирую.пего блока 5 (фиг,2 ) ( ), прошедший через второй элемент И 7, установит в единичное состояние триггер 9, а через элемент ИЛИ 8 по управляющему вхопу установит в исходное состояние управляемый одновибрвтор 4. 1 ОПосле вьщеления очередной манипуля ции по фазевовходном: ФМн сигнале (момент времени + ) снова импульсном с первого дифференцирующего блока 3 (фиг. 2 д ) запустится управляемый опновибратор 4, разрешающий работу элементам И 6 и 7, но теперь очереаной первый результат дифференцирования входного ФМн сигнала с второго пифференпирующего блока 5 (фиг, 24, Ь 1 ) посту пает на второй вхоп первого элемента И 6 и импульсом с его выхопа уствнавШ ливается в нулевое состояние триггер 9, а через элемент ИЛИ 8 в исходное состояние возвращается управляемый опно,вибратор 4. После очерепной смены символа на выхоае фазового петектора 2 в момент времени 10 повторяются процессы, проходящие после момента времени,Таким образом, восстановленный 30 сигнал на выходе триггера 9 соответствует вйду 11001 (фиг, 2 К ), но зааержан по отношению к сигчалу на выходе фазового детектора 2 на полпериопа несущего колебания, Эта запержка постоянна для любого кода, независимо от значений двоичных разрядов его составляющих,2. Прием сигнала в реальных условиях при скачках фазы опорного напряжения на протяжении элементарной посылки, 40а. скачок фазы опорного напряжения происходит м ежпу моментами времени т, -+ .Ка фиг. 2 показан сигнал нв выходе фазового детектора 2 пля этого случая, из которого винно (см, направление штри 45 ховки), что происхоаит "дробление первой элементарйой посылки и негативный прием всех последующих символов, которыйбудет продолжаться по очередного скачка фазы опорного напряжения.Ка выходе предлагаемого устройстваотсутствуют пробление и негативный прием, твк как импульсом с первого пюфференпиРУющего блока 3(фиг. 2 ), запустится управляемый опновибратор 4 и первый 55 импульс с второго пиференцируюшего блока 5 (фиг. 22. ) (1 ), прошепший через второй элемент И 7 на триггер 9,6964 4еше раз подтвердит его единичное состояние (фиг. 2 К ), в которое он перешелв момент времени с а через элементИЛИ 8 управляемый опновибратор 4(фиг. 2 К ) установится в исхопное состояние;б. скачок фазы опорного напряженияпроисходит между моментами времени -.На фиг. 2 Л показан сигнал на выходе фазового детектора 2 пля такого случая, в результате которого происходит"дробление" и негативный прием.В преалагаемом устройстве ."пробление первой посылки и негатияный прием будут продолжаться не по очередногоскачка фазы опорного напряжения, а толь-ко по очередной манипуляции по фазе вовхопном ФМн сигнале. Действительно,при скачке фазы опорного напряжениямежпу моментами времени .ъ, -1 первый импульс со второго дифферениирупщегоблока 5 (фиг, 24) в момент времени Й 4.пройпет через первый элемент И 6, кото;м.рый опрашивается управляемым оановибрвтором 4 (фиг. 2 О-), запушенным с первогопифференцирующего блока 3 (фиг. 2 М ),и так квк он не совпадает с результатом дифференцирования вхоаного ФМн сигнала в момент времени 1., то триггер9 перебросится в нулевое состояние итеперь тольковмоментвремени 6 можно будет восстановить правильный приемкоцо,В прототипе независимо от того гпена промежутке времени- , который равен периоду несущего сигнала,происходит скачок фазы опорного напряжения, исключение негативного приемавозможно только после очередной манипуляции по фазе во вхоаном ФМн сигнале.В предлагаемом устройстве такой же резущ тат получается только в том случае,если на протяжение периода несущегосигнала (случай б ) изменение опорногосигнала происхопит в той половине периопа, после которого результат дифференцирования противоположен результату дифференцирования после предыдуцей манипуляции по фазе, во всех остальных случаяхпроисходит абсолютно верный приемсимволов3. Прием сигналов в реапьных условиях при скачках фвэы опорного напряжения на краях элементарных посылок,Для рассматриваемого случая возможны пва виаа скачков. При первом випе(моменты времени т;1, 1, 6 о ) вовхопном ФМн сигнале существует манипу964 ет место в прототипе. 5 1046ляция по фазе, при втором (моменты вре-мени .-, ) манипуляция по фазе отсутствует.а. Если в момент времени 6 происхоцит скачок фазы опорного напряжения, 5то это привецет к отсутствию переменысимвола на выхоце фазового детектора2 (фиг. 2 И) и к негативному приемувсех послепующих символов,В предлагаемом устройстве, как и в 10прототипе, негативный прием символовбудет проходить цо очередной маницу,ляции по фазе во входном ФМн сигнале,т. е, верный прием начнется только смомента времени Ь 7 . 15б, Если в момент времени 6 проиэойцет скачок фазы опорного напряжения,то в прецлагаемом устройстве сменасимвола на выходе фазового детектора 3(фиг 2 (1 ) обусловит запуск управляе мого оцновибратора 4 (фиг. 2 (-) импуль-,сом с первого циференцирующего блокаЭ (фиг. 2 Р ) и так как всегца первыйпоследующий результат дирференцированиявходного ФМн сигнала (фиг. 2 В ),( Я будет совпадать с первым результатом дифференцирования после предыцущейманипуляции пр фазе ( 47 ), то прием(символа будет верным, В прототипе приембуцет неверным, как и в а, до очеред ной манипуляции по фазе во входномФМн сигнале.4, Прием сигналов в реальных условияхпри поражении ФМн сигнала помехой.Реальное представление временных З 5диаграмм ФМн сигналов, пораженных помехой, затруднительно, однако пля уяснения принципа работы предлагаемогоустройства приводится пва конкретныхи обобщающих случая поражения сигнала 40импульсной помехой, в результате которой происхоцит срабатывание фазовогодетектор а.Пусть входной ФМн сигнал поражается,.помехой так, как это показано на фиг. 23,45В результате цействия помехи междумоментами времени- 1. происходитдробление элементарной посылки на вхоце фазового цетектора 2 (фиг. 2 ф ) натри части, что обусловливает двойной 50запуск управляемого опновибратора(фиг. 2 М ),импульсами с выхода первого пифференцирующего блока (фиг. 2 Ъ )Первым после дробления импульсом, поступающим с второго выхоца второго цир 55ференцирукицего блока 5 через второйэлемент И 7 снова поцтвержпается уста-новка триггера 9 в единичное состояние,т, е. дублируется процесс, проходившийпосле момента Ьремени 4 и, какрезультат этого, происхоцит верный приемсимвола,Если входной ФМн сигнал поражаетсяпомехой так, как это показано на фиг. 2 Ъмежду моментами времени св - 1.(о,то в результате такого "дробления"снова произойдет двойной запуск управляемого одновибратора 4, но теперь ужепервый после дробления импульс с выходавторого ци 1(ференцирующего 8 блокапройдет через второй элемент И 7 иустановит триггер 9 в ециничное состояние, что обусловит неверный прием символа и негативный прием цругих символовцо очередной манипуляции по фазе во вхопном ФМн сигнале. В цанном конкретномслучае произойдет неверный прием толькоодного символа (фиг. 2 М ), так какочередная манипуляция по фазе во второмФМн сигнале проходит в момент времени, т. е. в начале очередной послецробления посылки. Таким образом, если вероятности скачка фазы опорного . напряжения оцинаковы для обоих полупериоцов ФМн сигнала,одинаковы вероятности поражения помехойдля обоих полупериодов этого сигнала,равновероятно появление единиц и нулейвпередаваемом сообщении, как это имеетместо в бинарных системах перепачи информации, то можно утверждать, что предлагаемое устройство позволяет при рассмотренных выше нарушениях приема фМн сигналов в цва раза повысить достоверность принимаемой информации и исключить негативный прием- устранить негативный прием символов при кажпой очередной манипуляции по фазе во входном ФМн сигнале после предыдущего нарушения режима нормального воспроизведения символов; извлечь дополнительную информацию об изменениях фазы входного фМн сигнала из самого сигнала, а не изперехоцных процессов, происходящих в . элементах приемного тракта, как это име(Необходимо отметить, что по сравнению с прототипом, в.предлагаемом устройстве нет необходимости анализировать пере- ходные процессы, возникающие при прохожцении ФМн сигнала через элементы приемного тракта, что является единственным источником повышения достоверности цля прототипа. В преплагаемом уст1046964 8дифференцировании его напряЗОэния Вовремени, что приводит к повышениюпомехоустойчивости,4 р ю бЬфЪ Состав ехред итель О, Андрушкодактор Т. Портная Т Т.Маточка Корректор А. Йэя аэ 7755/58 Тираж 677ВНИИПИ Государственного ком по делам иэобретений и открыт13.3035, Москва, Ж, Раушская ород, ул. Проектн атент илиал 7ройстве допопнитепьная информация обиэменениях фазы входного фМн сигналаиэвиекается иэ самого сигнала путем Подписноеитета СССРий абд, 4/5