Цифровой демодулятор частотно-модулированных сигналов в шуме

(19) (11) . САНИЕ ЕТ К АВТОРСКОМУ то, генерато соде ы, пе комму втор таторщ и и елители часто верс- соот- ходаинич о со зовыи детектор ный выходы кот нен и вий орым ветственно с п о ммутатора, т ого по ключе к выхо ге ь о с. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 530474, кл, Н 04 Ь 27/14, 1974.Авторское свидетельство СССР524329, кл. Н 04 Ь 2./14, 1974 (прототип).(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЪХ СИГНАЛОВ В ШУМЕ, содержащий генератор тактовых импульсов, блок принятия решения, элемент И, выход которого подключен к первому входу счетчика, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона демодулируемых сигналов, введены блок установки шумового порога, вычитатель кодов и блок памяти, первый выход которого соединен с первым входом вычитателя кодов, второй вход которого подключен к первому выходу счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом блока памяти, первый вход которого подключен к первому выходу ге- нератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход котрв рого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов, четвертый выход которого соединен с первым входом блока установки шумового порога и с третьим входом вычитателя кодов, выходы которого соединены с кодовыми входами блока принятия решения, первый, второй, третий и четвертыи выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока установки шумового порога, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и втарому пороговым вхо-, дам блока принятия решения, при этом второй выход счетчика подключен к второму входу блока памяти, вход генератора тактовых импульсов является входом демодулятора, выходом которого является информационный выход .блока принятия решения.2, Демодулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, ч р Ф% тактовых импульсов ржит генератор опорной частот рвый и ой котор д н ду нератора опорной частоты и к входу первого делителя частоты, выход которосоединен с четвертым входом коммутатора, выход которого через второй делитель частоты соединен с первымвходом фазового детектора, второйвход которого через второй делителчастоты соединен с первым входомфазового детектора, второй входкоторого является входом генераторатактовых импульсов, первым, вторым,третьим и четвертым выходами которогявляются соответственноинверсные выходы фазового детектора, выход коммутатора и выход второго делителя чатоты.Изобретение относится к техникесвязи и может быть использовано длядемодулирования частотно-модулированных сигналов,Целью изобретения является расширение частотного диапазона демодулируемых сигналов.На фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема цифрового демодулятора частотно-модулированных сигнаОлов в шуме; на фиг. 2 - диаграммаработы предлагаемого устройства,Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, блок 2 принятиярешения, элемент И З,счетчик 4,блок, 155 установки шумового порога, вычитатель 6 кодов, блок 7 памяти.Генератор тактовых импульсов содержит генератор 8 опорной частоты, первый и второй делители 9 и 10 частоты.20коммутатор 11, фазовый детектор 12,Блок принятия решения содержитключи 13, основные инверторы 14, схему И 15, дополнительный инвертор 16,первый и второй триггеры 17 и 18. 25Блок установки шумового порогасодержит первый и второй пороговыеузлы 19 и 20,Первый пороговый узел содержитпервый и второй элементы ИЛИ 21 и 22,З 0первый и второй.инверторы 23 и 24,первый и второй счетчики 25 и 26единиц.Второй пороговый узел содержитпервый и второй элементы ИЛИ 27 и28, первый и второй инверторы 29 и30, первый и второй счетчики 31 и32 нулей.Устройство работает следующим об-разом. 40На вход генератора тактовых импульсов 1, являющегося кольцом цифровой фазовой автоподстройки частоты,поступает первый импульс частоты(Фиг. 2 а). фазовый детектор 12формирует электрический сигнал, соответствующий положительному уровнюего релейной характеристики, и пропускает через коммутатор 11 на второйделитель частоты 10 частоту Е, генера тора опорной частоты 8 при условиий 1 Е /М = Г, где Иа, - коэффициентделения первого делителя частоты 9,Второй делитель 10 частоты отсчитывает И импульсов (И - его коэффициент деления) и выдает выходной импульс, который является первым импульсом частоты сравнения Й,кольца цифровой фаэовой автоподстройки частоты, т.е, первым импульсом тактовой частоты генератора тактовых импульсов 1 (Фиг. 2). Этот импульс поступает на первый вход фазового детектора 12, который формирует электрический сигнал, соответствующий нулевому уровню, и разрешает коммутатору 11 пропустить на делитель частоты 10 частоту ГГ /И. Делитель частоты 10 отсчитываат И импульсов частоты Г , после чего на йервый вход фазового детектора 12 поступает второй импульс частоты Е, Фазовый детектор 12 формирует положительный уровень, и через коммутатор 1 делителя 10 частоты поступают импульсы частоты Г . Делитель частоты 10 отсчитывает еще И 1 импульсов частоты Г 1 до тех пор, пока не выполняется условие И+"И,= И После этого с выхода делйтеля частоты 10 второй импульс частоты сравнения (тактовой частоты) поступает на первый вход фазового детектора 12 и последний формирует нулевой уровень и т.д, Положительный уровень с выхода фазового детектора 12 открывает элемент И 3 и пропускает М пимпульсов (и-порядковый номер тактовой частоты, п=1,2, ,) на счетчик 4. После этого уровен с первого выхода фазового детектора 12 разрешает переписать число И пимпульсов. в блок памяти 7, счетчик 4 обнуляется, после чего положительным уровнем с выхода фазового детектора 12 элемент И 3 пропускает И п импульсов на счетчик 4, и вычитатель кодов 6 вычитает от числа импульсов М, пблока памяти 7 число импульсов И,п счетчика 4 (фиг. 2), В переходном режиме кольца цифровой фазовой авто- подстройки частоты число импульсов ЬИн 1 свыходов вычитателя кодов 6 ЬМ 0 и хотя бы на один из входов1 пблока принятия решения 2 поступает единица. В установившемся режиме кольца цифровой фазовой автоподстрой.ки частоты Ь М =О. Признак 4 И 1 Ф0 и ь И; = 0 является достаточным для определения начала и окончания переходного процесса при изменении частоты входного сигнала без шума При наличии шума момент окончания переходного процесса изменяется, т,е. появляются ложные пачки импульсов Ь И, М О. Аналогично в режиме переходного процесса будут моменты1167753 а х Ет= Яь зпропадания сигнала б И, =О. Поэтомудля контроля начала и окончания переходного процесса в шуме необходимблок установки шумовогд порога 5.Работа блока установки шумовогопорога 5 совместно с блоком принятиярешения 2 осуществляется следующимобразом,При наличии переходного процессав кольце цифровой фазовой автоподстройки частоты пороговый узел 19определяет момент начала переходногопроцесса по определенному количествупачек импульсов на его входе ЫО,При этом счетчик единиц 25 сбрасывается в ноль от.каждого нулевогоимпульса (И =О), т.е. считаетчисло нулей в смежные моменты тактовой частоты. При заполнении до максимальновозможного своего состояния К (на фиг, 2 А К,=2) на элементИЛИ 22 поступает единица и черезинвертор 24 опрокидывается триггер17 в положительное состояние. Счетчик единиц 26 считает общее количество единиц, его коэффициент деления К в общем случае не равен коэф 7фициенту деления К счетчика единиц25 (на фиг. 2 ж,з, К = К= 2). По заполнению счетчика единиц 26 триггер 3017 также опрокидывается в положитель-,ное состояние,Окончание переходного процессафиксирует пороговый узел 20, все процедуры в котором производятся поаналогии с пороговым узлом 19 с тойлишь разницей, что счетчики нулей 31и 32 фиксируют не наличие пачек импульсов ь Б,О, а наличие нулей Ь й, == О (фиг, 2,е, К, 2). Триггер 18 40опрокидывается по переднему фронтуположительного перепада триггера 17,поэтому фиксирует начало переходногопроцесса, т.е. является выходом устройства (фиг. 2 к) . 45Параметры устройства определяютсяв основном параметрами кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты,а именно максимальная скорость Визменения частоты 2 на входе сиатемы при чистом сигнале равнаВак дхпгде и - количество периодов переходного процесса(1 Е,(ЕИ 1-1 Е .)1Еп Е,И,где ь 1 - динамическая ошибка кольцацифровой фазовой автоподстройки частоты, определяемая из расчета д Е=Г /ИГ - полоса удержания кольцацифровой фазовой автопод-стройки частоты, являющейся одновременно полосой изменения входной частоты ,-ЕгРЙПри увеличении уровня шумов висло дополнительных нулей с положительной производной изменения частоты увеличивается на К: где- отношение сигнал шум по мощности.Г - шумовая полоса кольца цифроЩвой фазовой автоподстройкичастоты. В данном случаер - 2.4Следовательно, счетчики единиц 25 и 26 и счетчики нулей 31 и 32 долж. ны иметь коэффициенты деления, близкие к К, Следствием увеличения уровня шумов является либо уменьшение скорости изменения частоты В на входе демодулятора до величины.В =Е /пскгде и вычисляется иэ формулы(ь - дисйерсия шумовой ошибки по частоте), либо увеличение дисперсии шумовой ошибки при определении моментаначала переходного процесса, что приводит к значительной флуктуации фронта демодулированных импульсов. Дисперсия шумовой ошибки может бытьуменьшена с помощью размыкания ключей13 младших разрядов вычитателя кодов6, при этом число периодов переходного процесса и уменьшается. Однакоэто ведет к увеличению динамическойошибки кольца цифровой фазовой автоподстройки частоты, т.е. к уменьшениюразрешающей способности устройства почастоте.