Демодулятор частотно-манипулированных сигналов

"ч ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ иГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США У 3601710,кл. Н 03 К 9/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 886301, кл. Н 04 Ь 27/14, 24.02,76(54)(57) ДЕМОДУЛЯТОР ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащий усилитель-ограничитель, вход которогосоединен с входной шиной устройства, два элемента совпадения и соединенные последовательно триггер и блокфазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с выходной.шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены соединенные последовательно ключи регистр сдвига, первый и второйперемножители, первый и второй счетчики, элемент сравнения, причем выход усилителя- ограничителя соединенс вхоДом ключа, первый управляющийвход которого соединен с первой шиной тактовых импульсов, а второй уп"равляющий вход - с йервьв выходомрегистра сдвига и первьви входамипервого и второго перемножителей, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходамирегистра сдвига, а выходы - с первыми входами первого и второго элементов совпадения соответственно,выходы которых соединены соответственно с информационными входами. первогои второго счетчиков, информационныевыходы которых соеДинены с первымивторыми входами элемента сравнения,выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которогосоединен с синхровходами первогои второго счетчиков и первой шинойтактовых импульсов, синхровход регистра сдвига и второй вход второгоэлемента совпадения соединены с второй шиной тактовых импульсов, авторой входпервого элемента совпадения соединен с третьей пщной тактовых импульсов.1 11375Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при конструировании измерительной аппаратуры и в системах связи.Известен частотный демодулятор, содержащий усилитель-ограничитель, два элемента совпадения и триггер, к выходу которого подключен блок фазовой автоподстройки частоты 1 .Недостаток этого демодулятора - низкая помехоустойчивость.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входной шиной устройства, два элемента совпадения, соединенные последовательно триггер и блок фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с выходной шинойи инвертор 2.Данный демодулятор характеризуется низкой помехоустойчивостью, так как в устройстве выделяются пересечения сигналом нулевого уровня, которые при значительных шумах имеют частые ложные пересечения.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости демодулятора.Для достижения поставленной целиЗО в демодулятор частотно-манипулированных сигналов, содержащий усилитель-ограничитель, вход которого соединен с входной шиной устройства, два элемента совпадения и соединенные последовательно триггер и блок фазовой автоподстройки частоты, выход которогосоединен с выходной шиной, дополнительно введены соединен - ные последовательно ключ и регистр сдвига, первый и второй перемножители, первый, второй счетчики и элемент сравнения, причем выход усилителя-ограничителя соединен с входом ключа, первый управляющий вход которого соединен с первой шиной тактовых импульсов, а второй управляющий вход - с первым выходом регистра сдвига и первыми входами первого и второго перемножителей, вторые входы которых соединены соответственно с 50 вторым и третьим выходами регистра сдвига, а выходы - с первыми входами первого и второго элементов совпадения соответственно, выходы которых соединены соответственно с ин формационными входами первого и второго счетчиков, информационные выхь-, ды которых соединены с первыми и 77 2вторыми входами элемента сравнения,выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которогосоединен с синхровходами первого ивторого счетчиков и первой шинойтактовых импульсов, синхровход регистра сдвига и второй вход второго элемента совпадения соединены с второйшиной тактовых импульсов, а второйвход первого элемента совпадениясоединен с третьей шиной тактовыхимпульсов.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого демодулятора частотно-манипулированных сигналов; на фиг.2 -временные диаграммы его работы.Демодулятор содержит усилительограничитель 1, ключ 2, регистр 3сдвига, перемножители 4 и 5, элементы 6 и 7 совпадения, счетчик 8, элемент 9 сравнения, счетчик 10 триггер 11, блок 12 фазовой автоподстройки частоты,Временные диаграммы работы устройства срдержат: О - нулевая посылка, содержащаяся в демодулируемомсигнале; 3 - модулнрованныи входнойсигнал, соответствующий нулевой посылке информации, о - сжатый во времени сигнал на первош выходе регистра 3 сдвига, 2 - сжатый во времени сигнал на втором выходе регистра 3 сдвига;- сжатый во времени сигнал на третьем выходе регистра 3 сдвига", В - сигнал на выходе перемножителя 4, с - сигнал на выходе перемножителя 5, ) - сигнална втором входе элемента 6 совпадения; О - сигнал на втором входеэлемента 7 совпадения; " - результат счета счетчиков;8 и 10 в концекаждого временного интервалагде 1 т - тактовая частота ередаваемой информации, И - постоянноечисло,Демодулятор частотно-манипулированных сигналов содержит усилительограничитель .1, вход которого соединен с входной шиной устройства, дваэлемента 6 и 7 совпадения, соединенные последовательно триггер 11 иблок 12 фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с выходнойшиной, :оединенные последовательноключ 2 и регистр 3 сдвига, перемножители 4 и 5, счетчики 8 и 10,и элемент 9 сравнения, причем выход усилителя-ограничителя 1 соединен с вхо40 3 1137 дом ключа .2, первый управляющий вход которого соединен с первой шиной тактовых импульсов, а второй управляющий вход - с первым выходом регистра 3 сдвига и первыми входами пере- множителей 4 и 5, вторые входы кото 5 рых соединены соответственно с вторыми и третьим выходами регистра 3 сдвига, а выходы - с первыми входами элементов 6 и 7 совпадения, выходы которых соединены соответс,твенно с информационными входами счетчиков 8 и 10, информационные выходы которых соединены с первыми и вторыми входами элемента 9 сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с синхровходамисчетчиков 8 и 10 и первой шиной тактовых импульсов, синхровход регистра 3 сдвига и второй вход элемента 7 совпадения соединен с20 второй шиной тактовых импульсов, а второй вход элемента 6 совпадения соединен с третьей шиной тактовых импульсов.25Усилитель-ограничитель 1 может быть выполнен в виде триггера Шмитта с нулевым гистерезисом, преобразующим синусоидальный входной сигнал в прямоугольные импульсы.Перемножители 4 и 5 могут быть выполнены из соединенных последовательно сумматора по модулю два и инвертора. Элемент 9 сравнения осуществляет функцию сравнения двух цифровых сигналов и может быть вы полнея, например, на микросхеме 134 СП 1. Триггер 11 может быть типовым 3 -триггером, Блок 12 фазовой автоподстройки частоты может быть выполнен, например по авт. св. В 555553, кл. Н 0427/14.Демодулятор частотно-манипулированных сигналов работает следующим образом.Входной частотно-манипулирован ный сигнал с помощью усилителя-ограничителя 1 преобразуется в прямо,угольные импульсы. Выборки полученной последовательности с частотойП через ключ 2 записываются 5 б в первый разряд регистра 3 сдвига, где производится их рециркуляция со скоростью 1 иВо время рециркуляции ключ 2пропускает выходной сигнал регист ра 3 сдвига на его вход. К моменту записи последующей выборки входной последовательности состояние ре 577 4гистра 3 сдвига соответствует состоянию, с которого началась предыдущая рециркуляция. Поэтому при поступлении последующего продвигающего импульса на вход регистра 3 сдвига предыдущая выборка запишется во второй разряд регистра 3 сдвига, а настоящая - в первый и т.д.Таким образом, входной сигнал компрессируется (сжимается) в Ч раз,С помощью двух коррелятЬров, образованных соединенными последовательно соответственно перемножителями 4,5 элементами 6,7 совпадения и счетчиками 8,10 производится вычисление корреляционнь 1 х функций компрессированных сигналов, которые сравниваются по величине в элементе 9 сравнения.Для согласования по частотам заполнения единичной и нулевой посылок входного сигнала входы перемножителей 4 и 5 подключены к разрядам регистра 3 сдвига таким образом, чтобы обеспечивались задержки межцу опорным компрессированным сигналом, снимаемым с выхода регистра 3 сдвига и сигналами с выходов предшествующихразрядов на величины г ча " 21 и (где г, - частота заполнения единичной посылки;- частота заполнения нулевой посылки), что соответствует задержкам каждой компрессированл Лнои посылки наг2 2где ь 1 - период частоты- период частоты 1йВ качестве опорных последователь ностей используется тот же входной сигнал в компрессированном виде с соответствующих выходов регистра 3 сдвига, сдвинутый относительно себягна -для автокорреляторов2 2единичный и нулевой посылок соответ" ственно.В этом случае вьщеление посылокпроизводится путем сравнения авто- корреляционных функций. При поступлении на вход устройства одной из посылок, коррелятор, настроенный наэту посыпку, вычисляет автокорреляционный интеграл, а второй - шумовую составляющую. Сравнение результатов интегрирования в каждый дискретвремени для компрессированных сигналов позволяет определить значениепринимаемой посылки.1137ЭДля правильного восстановления посылок при выбранном сдвиге между входным и опорным сигналами необходимо обеспечить нормирование одной автокорреляционной .функции относительно другой. Это связано с тем, что при поступлении входного сигнала меньшей частоты на автокорреляторе этого сигнала обеспечивается фазо-лвый сдвиг , тогда как на другом2 ,корреляторе, настроенном на другую частоту, фазовый сдвиг поступающего сигнала будет в к: - раз мень 15 ше. ПрЪ поступлении сигнала большей частоты на автокорреляторе. этого сиг"г нала сдвиг также равен , а на2корреляторе другой частоты фазовый сдвиг будет в к раз больше. Сле довательно, при выделении сигналов меньшей и большей частот шумовые составляющие будут различны и будут отличаться друг от друга в к раз.,Кроме того, для устранения крае вых искажений при восстановленной огибающей необходимо ввести поправку в формировании корреляционных функций компрессированных посылок, учитывающую различную несогласованность по частоте заполнения противоположных посылок для каждого корреля-, тора ( 8 фиг.2). С этой целью высокочастотное заполнение на вход счетчика 8 необходимо подавать с весом,577 бопределяемым отношением К = - (дляг случая , , 12 ), т,е. с частотой в К раз большей, чем на вход счетчика 10. Так, например, для случая передачи информации частотами 1300 и 2100 Гц на вход счетчика 8 необходимо подавать частоту заполнения а на вход счетчика 10 - 1,Ь1В блоке 12 фазовой автоподстройки частоты осуществляется выделение полутактовой составляющей информацион - ного сигнала, совпадающей с максимумом корреляции посылок входного сигнала, С помощью полутактовых импульсов обеспечивается регенерация принимаемой информации методом стробирования восстановленного сигнала во временном положении, соответствующем максимальной корреляции, принимаемой посылки.Таким образом, введение в предла-: гаемый демодулятор новых блоков и связей позволяет исключить пороговую обработку входного сигнала, заменив ее временным сжатием входного сигнала в кольцевом регистре сдвига, вычисле" нием корреляционных функций единичной и нулевой посылок с помощью перемножителей, счетчиков и элементов совпадения и сравнение корреляционных функ ций сигнала с корреляционными функциями шумовых составляющих и за счет этого повысить многократно помехоустойчивость устройства.