Корреляционный демодулятор сигналов с угловой модуляцией

(5)Ф Н 04 1. 27 22 Т И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) Л.Н,Гольдфельд и А.Г.Стариков (71) Ташкентский электротехнический институт связи(56) Михайлов А.В, Высокоэффективные оптимальные системы связи. М., "Связь", 1980, с. 22.(54)(57) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий последовательно соединенные первые перемножитель, интегратор и ключ, последовательно соединенные вторые перемножитель, интегратор и ключ, а также решающий блок, блок синхронизации, первый выход которого соединен с другими входами первых и вторых интеграторов и ключей, второй выход через соответствующие генераторы опорных частот соединен с первыми входами первого и второго перемножителей, другие входы которых и вход блока синхронизации объединены и являются входом корреляционного демодулятора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости от межсимвольных помех, в него введены последовательно соединенные амплитудный детектор, квадратор, третий интегратор и третий ключ, последовательно соединенные первый блок вычитания, первый ком"паратор, первый инвертор, первыйэлемент И, четвертый ключ и второйблок вычитания, последовательно соединенные третий блок вычитания, второй компаратор, второй инвертор, второй элемент И, пятый ключ и четвертый блок вычитания, а также делитель нап" ряжения, третий элемент И и третий инвертор, причем выход третьего ключа соединен с первыми входами первого и третьего блоков вычитания, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго ключей соответственно, вход амплитудного детектора соединен с входом блока синхронизации, а выход через делитель напряжений соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, вы- С ходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами третьего элемента И, выход которого через третий.инвертор соединен с другими)вввй входами первого и второго элементов И, выход первого ключа через второй блок вычитания соединен с одним входом решающего блока, другой вход которого соединен с выходом второго ключа через четвертый блок Я) вычитания, выход первого блока вычитания соединен с другим входом четвертого ключа, выход третьего блока вычитания соединен с другим входом пятого ключа.Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в приемниках высокоскоростных систем передачи дискретной информации с угловой модуляцией сигналов. 5Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости от межсимвольных по" мех.На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого корреляционного демодулятора.Корреляционный демодулятор содержит генераторы 1 и 2 опорной частоты, блок 3 синхронизации, первый 4 и второй 5 перемножители, первый 6 и второй 7 интеграторы, первый 8 и второй 9 ключи, решающий блок 10, второй блок 11 вычитания, четвертый блок 12 вычитания, амплитудный детектор 13, делитель 14 напряжения, 20 /квадратор 15, третий интегратор 16, третий ключ 17, третий элемент И 18, третий инвертор 19, первый блок 20 вычитания, первый компаратор 21, третий блок 22 вычитания, второй компаратор 23, первый инвертор 24, первый элемент И 25, четвертый ключ 26, второй инвертор 28, второй элемент И 28, пятый ключ 29.Корреляционный демодулятор сигна лов с угловой модуляцией работает следующим образом.Входной сигнал Б (С), представ 6 Хляющий собой аддитивную смесь полезного сигнала Н (й) флуктуационной помехи (С) и межсимвольной помехи Ц(й), описываемык выражением11 ьх = Цс + 1 ш + Цд з где НБхпМ- при переда - че сигналалогической 40 единицы;0 БпЧ - при передаМ 1че сигнала логическогонуля; ш й +в . при частотнойоманипуляции, м С +- при Фазовой и оть 1 оносительной фазовой манипуляции,( ( фгде- длительность одной посылки сигнала с угловой модуляцией, поступает на вход блока 3 синхронизации,у перемножителей 4 и 5 и амплитудного детектора 13. Блок 3 синхронизации Формирует из входного сигнала синхроимпульсы, подаваемые на генераторы 1 и 2 для синхронизации их работы, и тактовые импульсы, интервал следования которых равенТактовые импульсы с второго выхода блока 3 синхронизации поступают на управляющие входы интеграторов б, 7 и 16 и ключей 8, 9 и 17. Причем передним фронтом тактовые импульсы отпирают ключи 8, 9 и 17, а задним фронтом осуществляют сброс напряжения на выходах интеграторов 6, 7 и 16, подготавливая их к обработке следующей элементарной посылки.Генераторы 1 и 2, синхронизируемые импульсами, поступающими с первого выхода блока 3 синхрониэации, вырабатывают опорные сигналы Ц, (С) и Б (С), определяемые выражениемН; (С) = У Кап, где х=1,2 поступающие соответственно на управляющие входы перемножителей 4 и 5. На выходе перемножителя 4 при этом формируется напряжение Н (С), определяемое выражением4( ) 1( ) 8 Х( )ф поступающие на информационный вход интегратора 6, где осуществляется линейное интегрирование напряжения Н (С) в течение длительности одной посылки сигнала, Выходное напряжение ц интегратора б определяется выражениемуь(е 3= 04(етые ьВ конце каждой посылки на интегратор 6 и ключ 8 поступает тактовый импульс, передним фронтом отпирающий ключ 8, а задним фронтом осуществляющий сброс напряжения на выходе интегратора б. При отпирании ключа 8 на его выход поступает напряжение У (1), представляющее собой отсчет выходного напряжения интегратора 6 в момент= К , где К=1,2 Напряжение, поступающее .на выход ключа 8 в конце каждой посылки сигнала, описывается выражениемН,(С) = Н,(-,) = Щ-.) ++ "Бш ( "о) + ЪмьгДе Е 1 ь( ь ) напРЯжение флУКТУаЦионной помехи на выходеинтегратора б в моментотсчета;1166 338 40 3У (С) - напряжение межсимвольной помехи на выходеинтегратора 6 в моментотсчета;Е лЧ т - при передаче сигнала1 с("ф с фазой Ч- при передаче сигналас фазойБ - напряжение сигнала навыходе интегратора 6 10в момент отсчета.Аналогичные преобразования сигнала произойдут в перемножителе 5и интеграторе 7. При этом в концекаждой посылки на выходе ключа 9 15действует напряжение БЗ(С), представ"ляющее собой отсчет выходного напряжения интегратора 7 в момент КС,где К = 1,2,200 И) = 0 (",) = Б(,) +П 7 ( "0) 7 юв( о)где ПшС), Б ,( ) - соответственнснапряженияфлуктуационной 25и межсимвольной помехи навыходе интегра- .тора 7 в моментотсчета,0 - при передаче О (сигнала с фа 1 с( ф 1 зой2 Ч- при передаче сигнала с фазой 07 - напряжение сигнала на вы" ходе интегратора 7 в момент отсчета. С выходов ключей 8 и 9 напряжения 0 и П (с) подаются на инФормационные входы блоков 11 и 12 соответственно.Амплитудный детектор 13 с постоянной времени цепи нагрузки Г, удовлетворяющей условиюТ ) Т(10-15) ьф(3) где ь - квазийериод замираний сигнала в радиоканале, выделяет из входного сигнала составляющую пропорциональную амплитуде Ц полезного сигнала медленно изменяющуюся с частотой замира,ний в радиоканале. В высокоско" ростных системах передачи дискретной информации, где длительность элементарной посылки в сотни разменьше квазипериода замираний, составляющего О, 1-0,05 с, условие(3),легко реализуемо.Уровень флуктуационных помехна выходе амплитудного детектора 13меньше, чем на входе в П Т раз,где П - полоса пропускания радиотракта приемника, эа счет суженияширины их спектра. Составляющиеполезного сигнала с частотой манипуляции Г : или ее гармоники,а также межсимвольные помехи, привыполнении условия (3) на выходамплитудного детектора 13 не попадут, так каК в принимаемом сигнале используется угловая модуляцияи интервал действия межсимвольныхпомех не превышает (4-5)Г .С учетом изложенного выходноенапряжение амплитудного детекто.ра 13 можно представить в виде"4) "ш К 1 э т,где Кь- коэффициент передачи амп-.литудного детектора 13, практически равный единице. Напряжение П И)с выхода амплитудного детектора 13подается на делитель 14 напряжения,с коэффициентом деления К, опреде -. еляемьм выражением 1Н 2 К13Делитель 14 напряжения служит для формирования оптимального порогового напряжения 01(1), подаваемого на управляющие входы компараторов 21 и 23 ветвей формирования компенсирующего сигнала и определяемого вырежениемЦ,И) =Ц И)К= - "иПри подаче на управляющий вход каждого из компараторов 21 и 23 оптимального порогового напряжения, равного половине амплитуды сигнала, обеспечивается минимальная вероятность ошибочного срабатывания компаратора.На интервале одной посылки напряжение на выходе амплитудного детектора 13 практически не меняется и равно амплитуде полезного сигнала П, на входе демодулятора. Это напряжение подается на квадратор 15, на выходе которого выделяется напряжениеч.подаваемое на информационный входинтегратора 16. В конце каждойпосылки сигнала на управляющиевходы интегратора 16 и ключа 17с второго выкода блока 3 синхронизации поступает тактовый импульс,который передним фронтом отпираетключ 17, а задним стирает напряжение на выходе интегратора 16. Приэтом в конце каждой посылки на выходе ключа 17 выделяется напряжение 35 50(доУ (1) У о%=О Т1 е е ооподаваемое на управляющие входыблоков 20 и 22 ветвей формированиякомпенсирующих сигналов. На информационные входы блоков 20 и 22подаются соответственно напряженияц 8(С) - в первой ветви и ц(1)во второй ветви. При этом йа выходе каждого из блоков 20 и 22 выделяется сигнал компенсации ц (2.) - 25в первой ветви и ц (С) - во второйветви. Как видно из выражений (1)и (2), напряжение ц(й) и ц э,а следовательно, и сигналы компенсации зависят от того, какой полезныйсигнал содержится в напряжении, поступающем на вход демодулятора,При подаче сигнала логическойединицы, напряжение ц (С) на выходеключа 8 в момент отсчета равно3( ) щ "о,бм ("о)+ 4 м 1 о) 2а на выходе ключа 9 напряжение определится какцэ(") црм(о) ц 1 мп( о)При этом на выходе блока 20 сформируется первый сигнал компенсации2 о( ) 8( ) 17( ) 6 що(о)л) (4)а на выходе блока 22 сформируетсясигнал 45ц - ц,И) - ц,(е) == Ц,С,) + ц, (то) - Ц;, (5)С вйходов блоков 20 и 22 сигналц (С) подается на информационныевходы кпюча 26. и компаратора 21и сигнал ц (1) " на информационныевходы ключа 29 и комнаратора 23,Так как практически влюбойреальной системе передачи дискретной информации отношение сигнала55к помехе удовлетворяют условиюЬ1 напряжение ц (й), не содержащее полезного сигнала, окажется меньше порога срабатывания компаратора 21, равного оа , а напряна(ф.тние ц (С), содержащее полезный сигнал окажется выше порога срабатывания компаратора 23. При этом на выходе компаратора 21 сформируется сигнал логического нуля, а на выходе компаратора 23 сформируется сигнал логической единицы, которые одновременно поступят.соответственно на первый и второй входы элемента И 18. При подаче на один из его входов логической единицы, а на другой - логического нуля, а его выходе появится сигнал логического нуля, подаваемый на инвертор 19,. При этом на выходе инвертора 19 появится сигнал логической единицы, поступающий на вторые входы элементов И 25 и 28. Сигнал логического нуля с выхода компаратора 21 поступает на инвертор 24, на выходе которого формируется сигнал логичес" кой единицы, он подается на первый вход элемента И 25. При подаче на оба входа элемента И 25 сигналов логических единиц, на его выходе также формируется сигнал логической единицы, отпирающий ключ 26. При этом компенсирующее напряжение ц (с)1 о определяемое выражением (4), с выхода ключа 26 поступает на управляющий вход блока 11, на информационный вход которого поступает напряжение ц(с)р определяемое выражением (1). При этом на выходе блока 11 выделяется напряжение П И)р определяемое какцнИ) = цЫ - ,Ы = где ц,п (То)- остаточное напряжениефлуктуационной помехи,обусловленное различием спектра флуктуационных помех, поступающихна управляющие и информационные входы блока 11.Напряжение подается напервый вход решающего блока 10.Сигнал логической единицы с выхода компаратора 23 поступает на инвертор 27, на выходе которого формируется сигнал логического нуля, он подается на первый вход элемента И 28.Таким образом, на первый вход элемента И 28 подается сигнал логического нуля, а на второй вход - сигнал логической единицы, поступающий с выхода инвертора 19, на выходе его при этом появляется сигнал логического нуля, подаваемый на уп равляющий вход ключа 29. Ключ 29 пи этом заперт, напряжение 0 (С) не21 поступает на управляющий вход блока 12 и поэтому на его выходе действует напряжение 05(С), определяемое 1 б выражением (2), которое подается с выхода .блока 12 на вход решающего блока 10.Если при этом напряжение О,И)о содержащее полезный сигнал, боль ше Ц, (С), в котором содержатся только помехи, т.е. если выполняется условиеПд оПмп ("о) Пв ("о)то решающий блок 10 выдает на выход 20 сигнал логической единицы.При передаче логического нуля демодулятор работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что сигнал компенсации подается на 25 блок 12 и не подается на блок 11. При этом на первый вход решающего блока 10 подается напряжение П+йп + Ущ( ), а на второй вход подается напряжение Уе оЕсли отсчет 30 сигнала на втором входе превысит напряжение помех на первом входе,то решающий блок 1 О выдает на выход сигнал логического нуля.Таким образом, в предлагаемом демодуляторе происходит компенсация межсимвольных помех как при передаче логического нуля, так и при передаче логическойединицы,что позволяетЬповысить помехоустойчивость приема.В том случае, когда на демодуля" тор попадает сильная помеха, в силу чего напряжение на входе компаратора 21 и 23 одновременно превысит их порог срабатывания, на оба входа элемента И 18 подадутся сигналы ло- ; гической единицы, при этом на выходе его сформируется сигнал логической единицы, подаваемый на инвертор 19, на выходе которого сформируется сигнал логического нуля. Этот сигнал поступает на вторые входы элементов И 25 и 28 с выхода которых на управляющие входы ключей 2 б и 29 также поступят сигналы логического нуля. Ключи 2 б и 29 при этом заперты и ошибочно сформированные компенсирующие сигналы с их выходов не подадутся на блоки 11 и 12. Таким образом, инвертор 19, и элементы И 18, 25 и 28 обеспечивают защиту демодулятора от ошибочной работы тракта компенсации в условиях действия сильных помех.1166338 тель Н.ЛазареваС.Мйгунова Корректор О.Тиго Сост Техр Шандор едакто Заказ 506 ПодписиСР 4/5 Патент роектная, 4 жгород,ВНИИПИ по 11303Тираж 6 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Ркомитета ССи открытийушская наб.,