Устройство для детектирования сигналов относительной фазовой манипуляции

(5)5 БРЕТЕН А тной иннипуля 149. 4 Ф ГосудАР ст ве нны Й кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИС НИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ(57) Устройство содержит один блок 1 вычитания, один амплитудный детектор 2, один блок 3 формирования опорного сигнала. Блок формирования опорного сигнала содержит две линии 4 и 8 задержки, три ключа 5, 6 и 7, один умножитель 9 частоты, один ограничитель 10, один узел 11 дифференцирования, один узкополосный фильтр 12, один делитель 13 частоты, один управляемый генератор 14, один сумматор 15, 1 ил.55 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, в частности. для повышения помехоустойчивости приема дискретной информации,Известно устройство для детектирования сигналов относительной фазовой манипуляции (ОФМ) и устройство для синхронного приема ОФМ. Эти устройства дают на выходе невысокое отношение мощности сигнала к мощности шума (с/ш), так как в них не используется возможность увеличения отношения с/ш путем устранения коррелированной составляющей помехи.Наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в монографии Н.Т,Петровича "Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией", Этот детектор сигналов ОФМ содержит блок вычитания, подключенный к амплитудному детектору.Однако это устройство дает на выходе сравнительно невысокое отношение с/ш. Известно, что максимальное отношение с/ш получим, если амплитудный детектор является синхронным, а в качестве низкочастотного фильтра используется интегратор на интервале длительности посылки от 0 до Т. В этом случае максимальное отношение сигнал/шум на выходе известного устройства может быть получено следующим образом.ПустьЩ 1) = О, соэ( гж + уъ).Оп+1(1) = О, СОЗ( Ою + дЪ+1)Это и-я и (и+1)-я информационные посылки сигнала ОФТ, а Хп(1) и Хп+1(1) - это реализации флуктуационного шума, соответствующие ии (и+1)-й посылкам сигналаНа выходе сумматора имеем живых(1) = Оп+1(1) + Оп(т) + Хп+1(1) + Хп(1) (1) Если посылки сигнала ОФТ Щ 1) иОп+1(1) ИМЕЮТ ОдИНаКОВуЮ фаэу. тО Оп(1) = Оп+1(1) уОвых(1) = 20 п(1) + Хп(1) + Хп+1(1) Если Оп(1) и Оп+1(т) имеют противоположные фазы, то Для оценки отношения с/ш вычислимотношение мощности сигнала к дисперсиипомехи на выходе детектора. Отношение с/ш на выходе детектораравно Т3 Оо (1) б 1)2 от0,5 Т,)"В д(т)о где В(т) - функция корреляции шума,Это отношение с/ш сравнительно мало, Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум на выходе детекторе, что позволяет повысить помехоустойчивость приема дискретной информации при заданной мощности передатчика, Это означает, что при заданных требованиях к помехоустойчивости приема можно либо уменьшить мощность передатчика, либо увеличить дальность связи,Поставленная цель достигается благодаря тому, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные блок вычитания и амплитудный детектор, дополнительно введены Й ключей, первая и вторая линии задержки, сумматор и последовательно соединенные умножитель частоты, узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, блок дифференцирования и управляемый генератор, выход которого подключен к входу первой линии задержки, каждый из Й отводов которой подключен к управляющему входу соответствующего ключа, вход устройства подключен к входу умножителя и к входу второй линии задержки, каждый из М отводов которой подключен к информационному входу соответствующего ключа, выход каждого из Й ключей соединен соответственно с одним из Й входов сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для детектирования сигналов ОФМ.Устройство содержит блок 1 вычитания, амплитудный детектор 2, сумматор 15, первую линию 4 задержки, ключи 5-7. вторую линию 8 задержки, умножитель 9 частоты, ограничитель 10. узел 11 дифференцирования, узкополосный фильтр 12, делитель 13 частоты, управляемый генератор 14, блок 3 формирования опорного сигнала,Согласно изобретению с помощью линии задержки, ключевых схем и сумматора формируется зеркальное отображение и-й опорной посылки, т.е. из (и+1)-й посылки вычитается в известном устройстве и-я посылка, В предлагаемом устройстве из (и)-й посылки вычитается зеркальное отображение опорной и-й посылки. Зеркальное отображение и-й посылки отличается от самой посылки тем, что в известной и-й посылке сначала идет ее "начало", а затем "конец", а в зеркальном отображении и-й посылки сначала идет ее "конец", потом уже "начало", Следовательно, а блоке вычитания из на чальной части (и+1)-й посылки вычитается конечная часть и-й посылки. а из конечной части (и+1)-й посылки вычитается начальная часть и-й посылки. Но конечная часть и-й посылки и начальная часть (и+1)-й посылки расположены близко друг к другу, разделены небольшим временным интервалом, Следовательно, шумы, поражающие конец и-й посылки и начало (и+1)-й посылки, очень сильно коррелированы друг с другом и при вычитании взаимно уничтожаются, что и приводит к увеличению отношения с/ш на выходе,цетектора.Устройство содержит блок 1 вычитания,на первый вход которого поступает сигнал ОФМ (замена сумматора в прототипе на блок вычитания не принципиальна, так как принцип работы и помехоустойчивость прототипа от этого не изменяется),Первый вход вычитающего блока 1 подключен к входу линии 4 задержки с отводами, Число отводов линии задержки равно Й, т,е, числу периодов несущей, содержащихся в одной посылке длительностью ТоьТ2;7 тПервый отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 5, второй отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 6 и т,д., последний й-й отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 7, На вторые входы ключей 5-7 поступают тактовые импульсы, управляющие их работой. Выходы ключей 5-7 подключены к входу 3.Тактовые импульсь формируются следующим образом.Информационный сигнал ОФТ поступает на вход умножителя частоты на два (блок 9). На выходе блока 9 получим колебание двойной частоты 0 соз 2 в 0 т, в котором отсутствует манипуляция. Узкополосный фильтр 12 уменьшает уровень помех, Делитель 13 частоты осуществляет деление частоты в 2 И раз. Усилитель-ограничитель 10 формирует прямоугольные импульсы с частотой следования иъ/М, т,е. с периодом Т, Дифференцирующее устройство 11 формирует из прямоугольных импульсов короткие синхронизирующие импульсы. которые синхронизируют генератор 14 прямоугольных импульсов, вырабатывающий прямоуголь 2 лные импульсы длительностью То = и пе 0риодом следований Т. Эти прямоугольные 5 импульсы поступаютот ге.,ератора 14 налинию 8 задержки с й отводами. На ключ 5 поступает тактовый импульс непосредственно в интервале времени О-Т 0, на ключ 6 тактовый импульс поступает с первого отво да линии 8 задержки в интервале времениТоТ 0 (время задержки тактового импульса на первом отводе равноТо) На ключ 7 тактовый импульс поступает от линии 8 задержки в интервале времени(й)ТМТ 0 (время 15 задержки на й-м отводе равно(й)Т 0). Ключи 5-7 пропускают сигнал, поступающий на их информационные входы с блока 4, если на управляющий вход поступает тактовый импульс с блока 8. Выход сумматора 3 под ключен к второму входу вычитающего блока1, Выход вычитающего блока 1 подключен к входу амплитудного детектора 2, выход которого является выходом устройства.Устройство работает следующим обра .зом,Сигнал ОФМ поступает на первый входвычитающего блока 1. Двесоседние посылки сигнала ОФМ Оп(т) и Оп+ф) имеют вид;30041)=О соз(вы+ - ); -Тт Оо,(3)Оп+1 (т) = Оо соз (аъ й + - ): 0То,35Каждая посылка имеет длительность Т исодержит й периодов несущей частоты длительностью То.Посылки сигнала ОФМ поступают одно временно на вход линии 4 задержки с йвыходами (отводами). Первый отвод линии 4 задержки соответствует временной задержке длительностью То, второй отвод соответсвует временной задержке ЗТ 0, и т,д; й-й отвод соответствует временной задержке (2 КТ. Пусть и-я посылка действует на интервале времени от 1 = -Т до ( - О, следовательно, первый период несущей частоты заполнения и-й посылки существует на ин тервале времениот 1=-КТО=Тдо 1=-(й)Т,Второй период несущей частоты заполнения и-й посылки действует на временном интервале от т = -(й.1)Т 0 до 1 -(й)Т 0. Наконец, последний Й-й период несущей частоты заполнения и-й посылки действует на интервале от т = -То до 1 " О, На интервале времени от 0 до Т действует уже (и+1)-я посылка.На первом отводе линии 4 задержки винтервале времени от 0 до Т 0 будет дейст25 Аналогично на К-м отводе линии 4 задержки, дающем задержку на время (2 й 1)Т, в интервале времени от т(Й)То до(2 К)То будет действовать первый периоднесущей частоты и-й посылки. На ключ 7 30поступает тактовый импульс длительностьюТо, действующий на интервале времени от т(К)То до тМТо. На выходе ключа 7получим первый период несущей частотыи-й посылки, существующей на интервале 35времени от 1 = (й)То до т =- ЯТо.Суммируя напряжения с выходов ключей 5-7 в сумматоре 3, получим на его выходе зеркальное отображение и-й посылки,оно вычитается е блоке 1 вычитания из(и+1)- 40й, посылки, и результат вычитания детектируется в амплитудном детекторе 2.Покажем, что применение предложенного устройства позволяет повысить отношение сигнал/шум на выходе. Напряжение 45(и+1)-й посылки равно Оо+1(т); а напряжениеопорной посылки равно зеркальному отображению и-й посылки, т,е. Оо(-т). считая,что начало отсчета совпадает с началом(и+1)-й посылки, Соответственно, шум. поражающий зеркальное отображение и-й посылки, равен зеркальному отображениюХо(т),.т,е, равен Хо(-т),В соответствии. с выражениями (2) и (3)напряжение сигнала на выходе детектора 55равно вовать последний Й-й период несущей частоты и-й посылки, так как он действовал на входе линии задержки на интервале от -То до 0 и был задержан на время То на первом отводе линии задержки, На ключ 5 поступает тактовый импульс длительностью То, действующий на интервале от т = 0 до т =. То На выходе ключа 5 получим последний й-й пе. риод несущей частоты и-й посылки, существующий на интервале времени от 0 до То,На втором отводе линии 4 задержки (он дает задержку ЗТо) в интервале времени То 2 То будет действовать (М)-й период несущей частоты заполнения и-й посылки, так как он действовал на входе линии задержки от 1 =1 То до т = -То и был задержан на время ЗТо на втором отводе, На ключ б поступает тактовый импульс длительностью То, действующий на интервале времени ТоТо. На выходе ключа 6 получим (Й)-й период несущей частоты и-й посылки, существующий на интервале времени от То до 2 То т.е, предпоследний период следует на выходе ключа 6 эа последним периодом несущей на выходе ключа 5,О -0,5 ЙО (1)+ Оо(-СИбт, (4) о 5 10 15 20 а напряжение помехи равнотОщ = 0,5, (Хо+1(т) - Хр(-т)й, (5)оТак как посылки сигнала обычно симметричны. тотОс = Я Оо(т)й (6)оДисперсия (8) равнат т0%= , (В(г)- В(2 т+ т)1 йбг (7)о остедовательно, в предлагаемом устройстве.т(в)о оПустьВ(г) =Й ехр(- а/г/).тогда, вычисляя (2) и (8), получим, что при а Т = 2 применение предложенного устройства позволяет повысить отношение с/ш на выходе детектора примерно в 1,4 раза. При аТ = 1 выигрыш в отношении с/ш составЙляет примерно 1,8 раза ( - = 1,8).Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить отношение сигнал/шум на выходе детектора сигналов СФТ.При неизменной дальности связи предлагаемое устройство позволяет в 1,8 раза (формула 8) уменьшить мощность передатчика. что даст существенный технико-экономический эффект.Ф о р мул а и э о 6 рете ни я Устройство для детектирования сигналов относительно фаэовой манипуляции, содержащее блок вычитания, первый вход которого соединен с входом блока формирования опорного сигнала, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом устройства, входом которого является переый вход блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности путем увеличения отношения сигнал/шум на выходе устройства, блок формирования опорного сигнала содержит две линии задержки, Й ключей, умножитель частоты, узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, узел дифференцирования,10 1741288 Составитель А.СухоруковТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор М,Келемеш Заказ 2093 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 управляемый генератор и сумматор, Й входов которого подключены к выходам соответствующих й ключей, первые входы которых подключены. соответственно к й входам первой линии задержки, вход которой подключен к входу умножителя частоты, выход которого через последовательно соединенные узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, дифференцирующий узел и управляемый генератор соединен с входом второй линии задержки, й выходов которой подключены к вторым вхо дам соответствующих й ключей, причем выход сумматора является выходом блока формирования опорного. сигнала, входом которого является вход умножителя частоты.