Следящий измеритель средней частоты частотно манипулированных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 031.70 Т нкоский инлеровскиМ.: Со 3. ИТЕЛЬ держа нтегра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТН ПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, ший последовательно соединенные тор, перестраиваемый гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом устройства, фильтр промежуточной частоты, первый частотный дискриминатор, отличаюиийся тем, что, с целью повышения точности слежения, введены последовательно соединенные второй частотный дискриминатор, первый фильтр верхних частот, перемножитель, а также второй фильтр верхних частот, вход которого подключен к выходу первого частотного дискриминатора, а выход соединен с вторым входом перемножителя, выход которого соединен с входом интегратора, вход второго частотного дискриминатора соединен с выходом фильтра промежуточной частоты.Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа дискретной информации, передаваемой по каналам связи с помощью частотной манипуляции.Целью изобретения является повышение точности слежения за средней частотой частотно-манипулированных сигналов без априорных сведений о модулирующем коде путем выделения только переменной составляющей выходного напряжения.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - 4 - диаграммы, поясняющие его работу.Следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов содержит смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотные дискриминаторы 3 и 4, первый фильтр 5 верхних частот, пере- множитель 6, второй фильтр 7 верхних частот, интегратор 8, перестраиваемый гетеродин 9.В следящем измерителе средней частоты частотно-манипулированных сигналов соединены последовательно входной смеси- тель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотный дискриминатор 3, фильтр 7 нижних частот, перемножитель 6, интегратор 8, перестраиваемый гетеродин 9, выход которого соединен с входом смесителя, выход фильтра 2 промежуточной частоты через последовательно соединенные частотный дискриминатор 4 и фильтр 5 верхних частот соединен с другим входом перемножителя 6.Устройство работает следующим образом.Частотно-манипулированный (ЧМн) сигнал поступает на вход смесителя 1, на другой вход которого поступает сигнал перестраиваемого гетеродина 9.Колебаниям ЧМн сигнала и перестраиваемого гетеродина 9 можно представитьв виде1= 0 д сов (0)ср+/ЛО)+фа) -рБг= 1 иг СОЯ (Иг+ф) ="-агс 05 ф , где) - амплитуда входного сигнала; ь= фф средняя частота сигнала;аа - несущие частоты;Ла, - девиация частоты;- модулирующая функция, описывающая манипуляцию сигналов и принимающая два значения+1 или - 1;, - начальные фазы символов;1, - амплитуда перестраиваемого гетеродина 9;со, - несущая частота гетеродина; р, - начальная фаза.На выходе фильтра 2 промежуточной частоты при условии 1),Б, напряжение имеет вид.у (1) = Кт.) ассоь 9 (1) - ф 2где К - коэффициент передачи смесителя 1и фильтра 2 промежуточной частоты.где тп - символ математического ожидания;жср -средняя частота ЧМн сигнала;акр -оценка средней частоты;Р - вероятность появления символовс несущей частотой %1= %., - д.;Ра - вероятность появления символовс несущей частотой % а 30Кр+дКФильтры верхних частот (ФВЧ) 5 и 7выделяют только переменную составляющуювыходного напряжения (А(см. фиг. 2 д, е,ж).Из эпюр (фиг. 2) видно, что размах напряжений на выходе ФВЧ 5 АБ 1 и на выхо де ФВЧ 7 Ьинвариантен к статистическимсвойствам модулирующего кода (к величиР и Р ). Дисперсия этих напряжений6" ( д .1) и б( Ы 1) определяется изсоотношений40 0 (Л 1)=РРЯЫ, б (Л)2) =РР 2 Л)2.Величина А .1 = Био2 д юс инвариантна к величине расстройки ( Ж - иъ ),если спектр сигнала не выходит за пределылинейного участка дискриминационной ха ректеристики ЧД 3, т. е. Юн ( й)срй да)( ю, где Ягвь - крутизна дискриминационной характеристики дискриминатора 3;жн, а - граничные значения частот конт.ролируемого диапазона. Величина АН связана с расстройкой /жу - а, / следующим 50 соотношением 25 Ы 2= Ьэ 4Оср шогде 5 о - крутизна дискриминационнойхарактеристики дискриминатора 4.55Как следует из эпюр (фиг. 2) Ягода имеет положительный знак при жср - а)о( О и отрицательный знак при ю - ю ) О,гНапряжение с выходов фильтра 2 промежуточной частоты поступает на вход частотного дискриминатора 3 и частотного дискриминатора 4.Дискриминационные характеристики частотных дискриминаторов (ЧД) 3 и 4 прилинейной аппроксимации и форма напряжений на их выходах приведены на фиг, 2.Как видно из эпюр, приведенных нафиг. 2 для случая положительной расстрой ки Ю,р - Уо ) О, где Ю, - опорная частота дискриминаторов 3 и 4, напряжениена выходе ЧД состоит из постоянной составляющей 1.1- и переменной составляющей .1-.При этой в случае неизвестных статистических характеристик модулирующего кодапри оценке средней частоты ЧМн сигналапо постоянному напряжению появляется смещение оценки, величина которого определяется по формулеЗаВИСИМОСтЬ б ( Л 112) =( Юср - Юр)при ведена на фи г. 3 для различных статистических характеристик модулирующего кода.Величина бг ( д Б) стремится к нулюпри а 1 еу - в - эО. Однако это обстоятельство не позволяет реализовать следящийизмеритель средней частоты ЧМн сигналов в силу четного характера этой зависимости, т.е. инвариантности знака б (лБ)к знаку Юсу - Ю,. Для того, чтобы обеспечить нечетный вид характеристики следящего измерителя, необходимо использовать значения начальных фаз напряженийна выходе частотных дискриминаторов 3и 4. При изменении знака расстройки (01 с -- ь с положительного на отрицательныйначальная фаза напряжения на выходеЧД 3 1 вылрз сохраняется неизменной, афаза напряжения на выходе ЧД 4 11 вых 11меняется на противоположную. Это свойство используется для реализации нечетной характеристики следящего измерителяпутем перемножения в пере множителе 6переменных составляющих напряжений, снимаемых с выходов фильтров 5 и 7, верхнихчастот, а также определения знака расстройки и выделения постоянной составляющей на выходе интегратора 8, которая помодулю пропорциональна (Ю,у - % ), апо знаку совпадает со знаком расстройки%ср - %ОИспользуя эпюры напряжений, представленные на фиг. 2 д, е, ж, нетрудно получитьвыражение, характеризующее выходное напряжение перемножителя 6. Размах напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7 можно представить как сумму двух составляющихЬ11 = Ы1 (+ ) + Ь1 ( - ) 1 Л" 1 (+ ) = Р 2 Ы1,ЛБ 1( - ) = Р 1 Л 111,Ы.)2=А 2 (+) +сЪ 2( - ), Л 2( - ) =Р 2 Ь/21Д 1-1 2 (+ ) = Р 1 Д 1-1 2,где а 3,2(+) - положительная составляющаяразмаха напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7;Д 01,( - ) - отрицательная составляющаяразмаха напряжений на выходе ФВЧ 5 и 7.С учетом принятых обозначений, а также учитывая, что в данном примере Юср -- Ъф)О; результат перемножения напряжений с выходов ФВЧ 5 и 7 на интервале времени 612= 12 - 1 можно представить в следующем виде:1-) 2= Л 1-11( - ) д 1.)ь(+) = - РдатИ 3 а, а для интервала времени Ь 1= 1 з - Ь.12 = Д 1-1(+) Д 1-Ь( - )= - Р А 1-) Д 1.1 г.Зависимость математического ожидания выходного напряжения перемножителя 6 является дискриминационной характеристикой устройства и представлена на фиг. 4.При расстройках /Юсу - %1/ больших, чем девиация частоты ЬФ дискриминационная характеристика имеет релейный характер, а при расстройках /%с - %0/ меньших, чем девиация - линейный.Крутизна дискриминационной характеристики зависит от статистических характеристик модулирующего Р 1 и Ри девиации частоты ДЮс.Это обстоятельство влияет только на продолжительность процедуры а втонастройки следящего измерителя на среднюю частоту сигнала. 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Для случая отрицательной расстройки %су - %о ( О выРажениЯ ДлЯ У и 132 отличаются тольком знаком. Таким образом, на выходе перемножителя 6 формируется последовательность импульсов, длительность которых определяется характером кода, а амплитуды равны 1.)и 1./гНа выходе интегратора 8 из этой последовательности импульсов выделяется постоянная составляющая выходного напряжения перемножителя 6 ГП 1-1 л (1)= Р 11 2+ Р 21 2== Р 1 Р 2 (Р 1+Р 2) Л 1 1Л 2= 11 21-)1Д(-12 Проведенный анализ, а также соотношения, описывающие Д 1) и Д 1.)2, позволяют получить выражение для выходного напряжения интегратора 8 в следующем виде: и 11-л (1)= Р 1 Р 28 гоз 8 го 2 Лсос (о)ср - о)о) Достоинством предлагаемого устройства является то, что независимо от статистических свойств (Р и Рг) модулирующего кода измеритель всегда точно настраивается на среднюю частоту входного сигнала.В прототипе измеряется средняя частота спектра сигнала. При частотной манипуляции входного сигнала возникает смещение оценки средней частоты сигнала, так как при Р 1 Р 2 спектр полезного сигнала асимметричен. Смещение оценки может быть учтено только при наличии априорной информации о статистических характеристиках (Р и Рг) модулирующего кода, 11735561173556 г.З Новосеавнтель ед И. Ве ж 872 Редак Заказ р Н. Швыдкая78/55ВНИИПИпо13035, Мфилиал ППП Сос Тех Тир Госуда елам исква, Ж Патент стве нногообретений- 35, Раушг Ужгор Корректор А. Обручар Подписное омитета СССР открытий ская наб., д. 4/5 д ул Проектная 4