Устройство для приема сигналов с частотно-фазовой модуляцией

.8)етельство СССР1, 27/22, 1985. В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ,СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛО С ЧАСТОТНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повыше.помехозащищенности. Устройство со 2держит частотный детектор 1, интеграторы 2 и 17, АЦП 3 и 18, коммутаторы 4 и 12, режекторный фильтр 5, адаптивный фильтр б, перестраиваемый фильтр 7, анализатор 8, широкополосный усилитель 9, линию 10 задержки, блок 11 вычитания, блок 13 выделения несущей, г-р 14 частот, ключ 15 и фазовый детектор 16. Цель достигается путем устранения влияния на входы частотного 1 и фазового 16 детекторов сосредоточенной по спектру помехи. Устройство по пп. 2 и 3 ф-лы отличается выполнением адаптивного фильтра б и анализатора 8. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.ДЫ = Ф Б;= ; ,31 ш 45 причем ,П Ь Г, =ДЕ, (1) Изобретение относится к радиотехнике, может найти применение в высокоскоростных радиосистемах цифровой связи и является усовершенствованием изобретения по авт.св, У 1262744.Целью изобретения является повышение помехозащищеньости.На фиг. 1 изображена структурно- электрическая схема устройства; на 10 фиг. 2 - структурно-электрическая , схема адаптивного фильтра; на фиг,3 - структурно"электрическая схема аналиватора.Устройство содержит частотный де тектор 1, первый интегратор 2, первый аналого-цифровой преобразователь .(АЦП) 3, первый коммутатор 4, режекторный 5, адаптивный б и перестраиваемый 7 Фильтры, анализатор 8, ши рокополосньй усилитель 9, линию 10 задержки, блок 11 вычитания, второй коммутатор 12, блок 13 выделения несущей, генератор 14 частот, ключ 15, фазовый детектор 16, второй интегратор 17 и второй АЦП 18, причем адаптивный фильтр 6 содержит первый перемножитель 19, интегратор 20 и второй перемножитель 21, анализатор 8 содержит блок 22 сравнения, сумма" 30 тор 23 и в каждом канале полосовой фильтр 24, компаратор 25 и усилитель 26 постоянного тока.Устройство работает следующимобразом, 35Входное воздействие Б (С) одновременно подается на вход всех М полосовых фильтров 24 анализатора 8. Полосы пропускания этих фильтров не перекрываются, но в совокупности по лосы пропускания Фильтров 24 перекрывают всю полосу частот й 2, в которой изучается сигнал, т.е,50 где ЬЙ - полоса пропускания .-го полосового Фильтра 24;ш - количество полосовых фильтров 24;Е - полоса частот, в которойизучается сигнал.Полосы пропускания частот ЬГ;полосовых фильтров 24 выбираются так, что обеспечивается выполнение условия постоянства отношения цля каждого из фильтров Ес (И)сопят (.), (2)Игде Г (Ьч- энергия сигнала, попадающего в полосу пропускания.-го полосового фильтра 24;М - мошность сосредоточеннойипо спектру помехи заданного уровня.Необходимое количество полосовых фильтров 24 выбирается из условия) (3) т сспгде Ь Г - полоса частот, в которойдействует сосредоточеннаяпо спектру помеха.Выполнение условия (3) позволяет подавить сосредоточенную по спектру помеху в максимальной степени и минимизировать энергетические потери полезного сигнала Б(г.) и его потери за счет искажений.Выход каждого полосового Фильтра 24 соединен с сигнальным входом отдельного компаратора 25 соответственно, Если на входе устройства сосредоточенная по спектру помеха отсут - ствует, то на выходах всех компараторов 25 будет налряжение П, соот - ветствующее логическому "О". При появлении сосредоточенной по спектру помехи в полосе частот ЬХ; какого- либо фильтра 24 его выходное напряжение П превышает порог срабатывания Б ор соответствующего компаратора (причем Цодинаково для .всех комгараторов 25) и на выходе этого кокчаратора 25 появляется выходное напряжение Б ;, соответствующее логической "1", Усилители 26 постоянного тока настраиваются так, что припоявлении на их входах напряженияПк соответствующего логической "1",их выходные напряжения Б п; меняютсяот Цдия,усилителя постоянного токас минимальным порядковым номером дод усилителя постоянного тока смаксймальным порядковым номером,Бд и Цдщ - минимальное и максимальное допустимые нанряжения, которыенеобходимо подавать на управляющийвход режекторного фильтра 5 и на управляющий вход перестраиваемогофильтра 7 для перестройки центральных частот Йо и Г этих Фильтровсоответственно, Для остальных усилителей постоянного тока, имеющих порядковые номера /4ш, выходные напряжения Цр, удовлетворяют условию5 амин Апр;Нмскс, пРичем Цор 1 1 ф "мннф "ур= Цмдкс, Цмин0;"мыс0 ф "фР ф ф О"пр н "прЦ, Е Г 1; - 11. (4)Выход каждого усилителя 26 посто янного тока подключен к отдельному входу М-входового сумматора 23 для развязки выходов усилителей 26 постоянного тока. Коэффициент передачи по напряжению М-входового сумматора15 23 выбирается равным .единице. Напряжение с выхода сумматора 23.подается на управляющие входы режекторного 5 и перестраиваемого 7 фильт - ров. 20Выход каждого компаратора 25 под- . ключен к отдельному входу М-входового блока 22 сравнения. При появлении сосредоточенной по спектру помехи. на входе устройства на выходе соответствующего компаратора 25 появляется напряжение Н к соответствующее логической " 1". Напряжение, соответствующее логической "1", с второго выхода анализатора 8 поступает на управляющий вход первого коммутатора 4 и на второй вход второго коммутатора 12.Режекторный фильтр 5 осуществляет подавление сосредоточенной по спектру помехи, частота которой совпадает с частотой 1 настройки моста Вина режекторного фильтра 5. На сигнальный вход режекторного фильтра 5 подается входное воздействие П,(с).Сосредоточенная по спектру помеха, частота которой совпадает с частотой настройки моста Вина Г режекторноого фильтра 5 (значение этой частоты определяется напряжением Нр, с выхода анализатора 8), подавляется этим режекторным фильтром 5 и "очищенный" от сосредоточенной по спектру помехи сигналП(с) = Б(с) + Ь(с) (5)50поступает на второй вход первогокоммутатора 4 и далее с его выхода на вход частотного детектора 1.Перестраиваемый фильтр 7 выделяет. полосу частот, занятую сосредоточенной по спектру помехи, при этом в полосу попадает и часть полезного сигнала. Ширина полосы прозрачности Е перестраиваемого фильтра 7 Й положение этой полосы на частотной оси Г выбирается таким образом, что максимизируется отношение помеха - сигнал 1/Ь в этой полосе частот Ь Е .Центральная частота настройки Гд перестраиваемого фильтра 7 совпадает с частотой сосредоточенной по спектру .помехи.При появлении сосредоточенной по спектру помехи в зависимости от ее частоты на выходе анализатора 8 появляется положительное или отрицательное напряжение Ц ; строго определенной величины,Выделенная перестраиваемым фильтром 7 сосредоточенная по спектру помеха поступает на сигнальный вход адаптивного фильтра 6.Сигнал на входе адаптивного Фильтра 6 можно представить в видеЦ (с) = М(с)+Б 1(с)+Ь(с), (6) где Б (с) - часть полезного сигнала1Б(с), попавшая в полосупропускания д 1 п перестраваемого фильтра 7.Выходной сигнал адаптивного фильтра 6 имеет вид(7) где У(с) - изменяемая во времени импульсная характеристикаадаптивного фильтра 6.При воздействии сигнала ошибки с выхода широкополосного усилителя 9 Е,с) уа управляющий вход адаптивного фильтра 6 передаточная функция Ю(с) последнего изменяется так, что в блоке 11 вычитания обеспечивается оптимальное (по критерию минимума среднеквадратической ошибки) подавление сосредоточенной по спектру помехи во входном воздействии ц 1(с).действительно, совокупность из последовательно соединенных первого пере- множителя 19 и интегратора 20 адаптивного фильтра 6 образует коррелятор, выходной отклик которого Е(С) характеризует степень линейной стохастической взаимосвязи между воздействием 0(с) на сигнальном (т.е. с выхода перестраиваемого фильтра 7) и управляющем П (с) (т,е. с выхода широкополосного усилителя 9) входах адаптивного фильтра 6. Этим и обеспечивается формирование выходногосигнала Е(с) адаптивного фильтра 6,фв максимальной степени "похожегона подавляемую сосредоточенную поспектру помеху (а значит, и ее подавление в блоке 11 вычитания),Прц этом можно показать, что1 пп Е(с)=1 ш Я(с) 0(с)=.М(с). (8)ь-ооТакиы образом, адаптивный Фильтрб учитывает .и, устраняет до блока 11вычитания возможные различия характеристик при прохождении сосредоточенной по спектру помехи от входаустройства через линию 10 задержкидо непнвертирующега входа блока 11вычитания и от входа устройства через анализатор 8, перестраиваемыйФипьтр 7 и адаптивный фильтр 6 доинвертпрующего входа блока 11 вычитат И 151,1 ц оме того, необходимо устранитьсосредоточенную по спектру помеху,претерпевшую частотно-селективные искажения в линии 10 задержки с практически неизбежной дисперсионностьюее характеристик. Адаптивный фильтр6 также позволяет устранять влияниеизменения характеристик сосредоточенной по спектру помехи ио времени (поскольку предполагается, что параметры сосредоточенной по спектру помехиизменгпотся медленнее, чем параметрысамого сгп пала, который по условиюявляется существенно более широкополосным по "равнению с подавляемойсосредоточенной по спектру помехи.,11 а неинвертирующий вход блока 11дьчптапия поступает через линию 10задержки входное воздействие 1)(с),а иа инвертирующий вход - сигнал свыхода адаптивного фильтра 7 Е(с),Следует, что выходной сигнал блока11 вычитания Б (с) можно представить в видеП(с;=1 з, (с)-Л(с)=-Б(с)+М(с)+ +1с)-7, с) (9)Адаптивный Фильтр б настраиваетсятаким образом, чтобы минимизироватьмощность Р 0,. Отсюда следует, чтоминимизируется мощность разности Р,Б этом случае выходной сигнал адаптпвного Фильтра 6 Х(с) является наилучшей оценкой сосредоточенной поспектру помехи в смысле минимумасреднеквадратической ошибки,Шумы Ь(С), не коррелированные ссосредоточенной по спектру помехой, остаются нескомпенсированньми, Сиг-нал Б(с) проходит на выход блока 11вычитания практически без искажения,5так как передаточная функция длясигнала равна единице,Для минимизации искажений сигналаБ(с) необходимо повышать отношениесигнал/шум10 БсМ( с) +и (с)20на сигнальном вход е адаптивног оФильтра б,Таким образом, если сосредоточен -ная по спектру помеха присутствует,то "очищенный" сигнал 11 (с) с выходарежекторного фильтра 5 через второйвход первого коммутатора 4 поступаетна вход частотного детектора 1, а"очищенный" сигнал о (с) с выходаблока 11 вычитания через второй входвторого коммутатора 12 поступает навход блока 13 выделения несущей и напервый вход фазового детектора 16,Если сосредоточенная по спектру помеха отсутствует, то входное воздействие 11(с) с входа устройства через35 второй вход частотного детектора 1 иэто же входное воздействие 11(с) свыхода линии 10 задержкичерез пер -вый вход второго коммутатора 12 пос -тупает на вход блока 13 выделениянесущей и на первый вход фазового детектора 16. На выходе частотного детектора 1 по результатам приема элемента сигнала Б(с) за тактовый интервал времени формируется напряже 45 ние 0, которое является функциейотклонения значения мгновенной средней частоты принятого элемента сигнала Гк от частоты настройки частот-,ного детектора 1 Х:"Чп = Е(к н) (12)Данное напряжение Бц интегрируется за время тактового интервалапервым интегратором 2, выходное напряжение которого равно55 5и(с): --- 1 ц,(с) ас, (з)1где Ф - постоянная времени интегратора,на неинвертирующем входе блока 11 вычитания и уменьшить отношение сигнал/шумЦжв= Еч (Чс Напряжение Цщ интегрируется вторым интегратором 17 и поступает на вход второго АЦП 18, который преоб -55 разует его в код, соответствующий Фазе принятого элемента сигнала Б(с). Дальнейшая работа устройства для приема сигналов с частотно-фазоНапряжение П, (г) с выхода перного интегратора 2 поступает на вход первого АЦП 3, который преобразует данное напряжение П (с) в код, соответствующий мгновенной средней частоте 1 принятого текущего элемента сигнала Б(С), который и выдается на выход устройства.Линия 10 задержки произвоцит за держку входного воздействия на время С, равное длительности обработки одного элемента сигнала Б(с) с момента поступления его на вход устройства до момента выдачи решения о 15 частоте Гк данного элемента сигнала Б(с) в виде кода с выхода первого АЦП 3. В блоке 13 выделения несущей опорнаЯ частота Е.к поДстРаиваетсЯ под мгновеннУю сРеднюю частотУ 1 к 20 сигнала Б (С) лишь в моменты поступкления элементов сигнала Б(с) с частотой Ек 6 1 к . Опорный сигналБ 0 к с частотой Й с выхода блока 13 выделения несущей поступает на 25 вход генератора 14 частот, который преобразует данный сигнал Я(с) во множество опорных сигналов Бр к(Г).Каждый опорный сигнал Б 1 к(с) с отдельного выхода генератора 14 частот 30 поступает на соответствующий сигнальный вход ключа 15, где под действием кода, содержащего информацию о мгно - венной средней частоте йк принятого элемента сигнала Б к(г), производит 35 ся коммутация 1-го сигнального входа, соответствующего данной частоте, на выход ключа 15, Опорный сигналБ (С)., центральная частота которооп. кго Равна мгновенной ср едней частоте 40 Хпринятого элемента сигнала Б (с), с выхода ключа 15 поступает на второй вход Фазового детектора 16, на первый вход котор ог о поступает задержанный на время текущий элемент сигнала Бк (с) . На выходе Фазового детектора 16 формируется напряжение Пв, являющееся функцией разности Фаз принятого Б (с) и опорногоБ я(с) сигналов:50(14) вой модуляцией происходит аналогично описанному циклу приема одного элемента сигнала Як(г.).Устройство предназначено для устранения влияния на вход частотного детектора 1 и на вход фазового детектора 16 только одной сосредоточенной по спектру помехи.Если на вход устройства воздействуют несколько сосредоточенных по спектру помех одновременно, то необходимо иметь несколько режекторных фильтров, такое же число анализаторов, перестраиваемых фильтров и адаптивных фильтров, т.е. схема допускает обобщение.Если используется один адаптивный фильтр, а навход устройства одновременно воздействует несколько сосредоточенных по спектру. помех, то в устройстве подавляется самая мощная из них или (в случае равенства их мощности) первая проявившаяся либо любая (т.е. произвольная).сФормула изобретения1. Устройство для приема сигналов с частотно-фазовой модуляцией по авт.св, Р 1262744, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, введены анализатор, первый коммутатор, режекторный фильтр, блок вычитания, широкополосный усилитель, второй коммутатор и последовательно соединенные перестраиваемый фильтр и адаптивный Фильтр, причем вход линии задержки через первый коммутатор подключен к входу частотного детектора, выход линии задержки через второй коммутатор подключен к входу блока выделения несущей, вход линии задержки соединен с входом анализатора и сигнальным входом режекторного фильтра, выход которого подключен к второму входу первого коммутатора, первый выход анализатора подключен к управляющим входам режекторного и перестраиваемого Фильтров, второй выход анализатора подключен к второму входу второго коммутатора и третьему входу первого коммутатора, выход линии задержки подключен к сигнальному входу перестраиваемого фильтра и неинвертирующему входу блока вычитания, инвертирующий вход которого соединен с выходом адаптивного фильтра, а выход12 1499523 Составитель О. Андор И. Шмакова Техред М.Ходанич Ред орректор "М. лароши 709 5 Тираж 626 Подписноеомитета по изобретениям и открытиям при ГКосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ НИИПИ ударственного 113035, тельский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,101 роизводст нноблока вычитания подключен к третьему входу второго коммутатора непосредсгвенно и к управлякаему входу адаптивного фильтра через широкополосный усилитель.2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что адаптивный фильтр содержит последовательно соединенные первый перемножитель, интегратор и второй перемножитель, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя и явля,ется сигнальным входом адаптивного фильтра, управлякщим входом и выходом которого являются соответственно второй вход первого и выход второго перемножителей. 3. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что анализаторсодержит блок сравнения, сумматор и 5в каждом канале - последовательно соединенные полосовой фильтр, .компаратор и усилитель постоянного тока,причем выходы компараторов всех каналов подключены к входам блока срав нения, выходы усилителей постоянного тока всех каналов - к входам сумматора, выход которого является первым выходом анализатора, вторым выходом и входом которого являются соот ветственно выход блока сравнения иобъединенные входы полосовых фильтров