Демодулятор сигналов многократной фазовой манипуляции

Я лектром. проф ви ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский э технический институт связи и М.А.БончБруевича(56) 1 цпд 1 ц 1 вс 1 ., Тгапвш 1 в 1 воп оГ49-Ржаве-БМ 1 С Кеуед Треше-Мч 1 здопМц 11 р 1 е Ассевв очег Байе 11 е СЬаппе 1 в.-1 ЕЕЕ Тгапвасйдопв оп Сопппцп 1 са 1 опв, чо 1. СОМ,. 1974, Ф 9,р. 1358, Г 18. 12. 54) ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ МНОГОКРАТОИ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 2(57) Изобретение относится к технике радиосвязи. Цель изобретения - расширение диапазона кратностей принимаемых фаэоманипулированнык сигналов в условиях действия внешних дестабилиэирунзцих факторов, Для достижения цели введены дополнительные каналы обработки, содержащие последовательно соединенные фаэовые детекторы 1, компараторы 2 и перемнокители 3, а тактике дополнительные фаэовращатели 4 опорного колебания и фазовращатели 5 сигнала, управляемый фаэовращатель 8 и дополнительный перемнокитель, второй сумматор и второй фильтр. Процессы, вызывающие изменение Ь(р (где Ь - угол отклонения вектора системы сиг"3 1515388 палов от векторов системы опорных колеба ний), обычно медленны по сра внению со скоростью манипуляции си нала, Ввиду этого частота среза первого5 фильтра должна быть намного меньше полосы пропускания канала, а частота среза второго фильтра должна быть намно о меньше полосы среза первого фильтра. В общем случае в состав второго фил ьтра может входить у-л ь постоянного тока, увеличивающий петлевое усиление, что поднимает точность слежения за изменением Ь. 3 ил., 1 табл.1 = (0,3-1), Ьр = 2 и/И, (1) соответственно амплитуда 5 Ои частота сигнала;опорное колебание, подаваемое на соответствующую ветвь демодулятора,где а иСд р 550 (с) = 1)сов (Ы С -- , -+ ЬЧ)2 2(2) Изобретение относится к техникерадиосвязи и может быть использовано 15при построении радиосистем передачидискретной информации с многократнойфаэовой манипуляцией,Цель изобретения - расширение диапазона кратностей принимаемых фазоманипулированных сигналов в условияхдействия внешних дестабилизирующихфакторов.На фиг. 1 и 2 приведена структурная25электрическая схема демодулятора сигналов многократной фазовой манипуляции; на фиг. 3 - векторная диаграммасигналов (сплошные линии) и опорныхколебаний (пунктирные линии).Демодулятор содержит 2фазовых детектора 1, 2 " компаратора 2,-1) фазовращателя 5 сигнала, первыйсумматор 6, первый фильтр 7, управляемый фаэовращатель 8, выделитель 9тактовой частоты, решающее устройс тво10, блок 11 задержки, 2 дополнительных перемножителя 12, второй сумматор 13 и второй фильтр 14, 40Демодулятор сигналов многократнсйфазовой манипуляции работает следующим образом.Пусть Ы;(с) - соответствующий вариант сигнала, 45Я; (с) = а сов (цс -Ьу),где Б - амплитуда опорного колебания, которую для простоты будем считать равной единице,При данных соотношениях опорные колебания расположены на биссектрисе углов, образованных соседними вариантами сигналовДля простоты на фиг. 3 приведена диаграмма, соответствующая 3=2 =8. На выходах фазовых детекторов31. вычисляются проекции пришедших на вход демодулятора сигналов на соответствующие опорные колебания. Обозначим эти проекции символом С;, гденомер сигнала; 3 - номер опорного колебания. Очевидно, чтои МС = а сов (1+3) ьс ---. (3)1) 2 2.Обозначим символом Спроекцию сигнала Ы,(с) на опорное колебание, которое отстоит от 8 (с) на 1 углов Щ/2 независимо от направления обхода.В таблице приведены значения проекций в общем случае. Как следует иэ фиг, 3, первая строка таблицы симметрична относительно середины, а каждая последующая строка таблицы получается круговым сдвигом предыдущей строки на один элемент влево, причем элемент, переходящий из начала в конец строки приобретает знак минусЗначения инХ дексов 1 находятся в пределах О(1(-,2 -1) .Сдвиг фазы сигнала в каждом из фазовращателей 5 равен Ы, На выходах компараторов 2 формируются знаки проекций - БарС . Эти знаки поступают на первые входы перемножителей 3. На вторые входы перемножителей 3 посг Мтуп:.ет сдвинутый на угол (-, -3) ь Ува 2 риант сигнала, пришедший на вход демодулятора, На выходах перемножителей 3 формируется колебание(4) Колебание на выходе сумматора 6 определяется соотношением 5К) Ыз.рп С; .С учетом того, что Ь( = 2/Х, последнее выражение преобразуется к ви- дуУправляющий сигнал 0 р поступает на фазовращатель 8 с выхода сумматора 13 через фильтр 14ь3 р, =С н Бгрпс;1 ф 1й)С 818 пс н,- 11 - 1+ э/4 называть членами положительнойсуммы, а слагаемые с (М/4+1) по Х/2слагаемыми отрицательной суммы.Раскроем (8) для= О. Очевидно,что в этом случае все знаковые функ(Ь) Из (3) следует, что С,О, еслид+3И/2 или ь+ 1 И+1; во всехостальных случаях С 0. Раскроем (6)11для =0,Ввиду того, что при этом суммаиндексов меняется от 1 до М/2, всезнаковые функции положительны и(с) = -соя (Я С- )+соя (Сд со И2 7 И 2 в 1- 2 - )+.,+соя(Ис, - )К21---соя И с+- -- , е (/)2 ХГяп-,Заметим, что начальная фаза последнего слагаемого в (7) равна иПри увеличении г на единицу происходит перемещение всех слагаемых на одно место влево, при этом первое слагаемое становится последним и меняет при этом знак,С учетом того, что знаковая функция, соответствующая последнему слагаемому, принимает отрицательное значение, можно утверждать, что для всехимеет место соотношение (7). Таким образом, на выходе сумматора образуется когерентное с сигналом опорное колебание. Блок 11 задержки необходим для выравнивания времен 50 прихода сигнала и определения его проек ции.С выхода сумматора 6 колебание(с) поступает на фильтр 7, где производится его фильтрация от шумов, а затем на управляемый фазовращатель 8, который обеспечивает необходимые соотношения фаз, определяемые выражениями (1) и (2)ции положительны.Используя отмеченное свойство симметрии, получаемС - С - -С-С = О.Н й э- -32Заметим, что каждому положительному слагаемому соответствует отрицательное.Увеличим г на единицу, т,е, перейдем к следующей строчке таблицы. В этом случае и , - С,+ С 5++ С - С-1Сн - Сц - -С,+ С.- -э 51 Ясно, что при переходе от= О к 11 все слагаемые как положительной, так и отрицательной суммы, за исключением крайних, не изменяются и, скла дываясь, дают в результате нуль,Первое слагаемое положительной суммы переходит в отрицательную сумму, первое слагаемое отрицательной суммы переходит в положительную сумму, меняя при этом знак, ввиду чего и переходящее первое слагаемое положительной суммы меняет знак, Ввиду того,что переходящие члены не совпадают,каждый из них находит себе противоположный знак в той сумме, в которуюон переходит, что дает 11, = 0Аналогичные рассуждения позволяютсделать вывод о том, что 0 , = 0для всех 1, те. для всех вариантов сиг нала.+ 1.4 3Иэ предыдущего ясно, что приведенные пары не зависят от номера варианта сигнала , Таким образом,ЯНо0 = 2 ып Ь 1я 1 п 1 е=2-- япй, ( 10)япИС выходов перемножителей 12 управляющие сигналы 0 (9) поступают на сумматор 13 и образуют сигнал П (10), которьш, проходя через фильтр 50 Таким образом, если расположениевекторов сигналов и опорных колебанийсоответствует соотношениям (1) и (2),управляющее воздействие равно нулю ився система находится в состоянииравновесия, При этом опорное колебание в ижной фазе поступает черезФаэовращатели 4 на фазовые детекторы1, проекции сигналов с выходов фаэо- Овых детекторов поступают на решающееустройство 10, где выносятся решенияо передаваемых символах в моментывремени, определяемые вьщелителем 9тактовой частоты, На выходах компараторов 2 при этом будут определены зназнаки соответствующих проекций,Рассмотрим теперь случай, когда потем или иным причинам векторы системысигналов, не меняя расположения один 2 Оотносительно другого, отклонились наугол ЬЦ/ от векторов системы опорныхколебаний.Будем для определенности считать,что Ьц О, Заметим, что при Ь(1 = О, 25т.ев состоянии равновесия, членысуммы (8) разбиваются на противоположные пары, что приводит к равенствунулю 0для всехЗаметим также, что при 6(ф =0 векторы сигналов, симметрично располо -женных относительно некоторого опорног о колебания, имеют одинаковые пр оекции на это опорное колебание.Если Ь Ф О, то указанная симметричность отсутствует. В этом случаекаждая пара ранее симметричных векторов дает некоторое отличнее от нуляуправляющее воздействие 0. 14, поступает на управляющий вход фаэовращателя 8. Под влиянием управляющего напряжения меняется фазовый сдвиг фазовращателя 8 в направлении, компенсирующем Ь/ .Когда К 1) становится равно нулю или близко к нулю, система приходит в состояние равновесия, фазовые соотношения становятся требуемыми и 0 р равно нулю или близко к нулю. Ввиду того, что (10) нечетно относительно 6(1), всегда можно получить обеспечивающие устойчивость соотношения между (10) и управляющей характеристикой (зависимостью Фазового сдвига от ПР) Фазовращателя 8.Процессы, вызывающие изменениедобычно медленны по сравнению со скоростью манипуляции сигнала. Ввиду этого частота среза фильтра 7 должна быть намного меньше полосы пропускания канала, а частота среза фильтра 14 должна быть намного меньше полосы среза фильтра 7. В общем случае в состав фильтра 14 может входить усилитель постоянного тока, увеличивающий петлевое усиление, что поднимает точность слежения эа изменением 6(1 . Формула изобретенияДемодулятор сигналов многократной фаэовой манипуляции, содержащий послеповательно соединенные первый сумм"тор и первый фильтр, фазовращатель опорного колебания, фазовращатель сиг нала, два канала обработки сигналов, состоящие из последовательно соединенных Фазового, детектора, компаратора И перемножителя, блок задержки и последовательно соединенные вьщелитель тактовой частоты и решающее устройство, выходы которого являются выходами демодулятора, входы вьщелителя тактовой частоты, фазовых детекторов и блока задержки являются входом демодулятора, вход фазовращателя опор ного колебания подключен к второму входу фазового детектора перВого канала обработки сигналов, выход фазовращателя опорного колебания соединен с вторым входом фазового детектора второго канала обработки сигналов, выходы фазовых детекторов подключены к соответствующим входам решающего устройства, вход фазовращателя сигнала соединен с вторым входом перемножителя второго канала обработки сигналов, выход фаэовращателя сигнала9 15 15 ЗВВ 1 О рого сумматора,Х . И . М . И И 4 4 4 42.1= - -1 1=- 3=- +1 3=- +21=- - 1 О СЯ СЯ ее С 3 С 1 С, С 3.Си С Я. 2-СиТСи - -1 Ъ Си Си- -52 11 одключен к второму входу перем 11 ожителя первого канала обработки сигналов, а выходы перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона кратностей принимаемых фаэоманипулированных сигналов в условиях действия внешних дестабилизирующих фактоИ ров, введены (2 -2) дополнительных канала обработки сигналов, содержащих последовательно соединенные фазовый детектор, компаратор и перемножитель (2 -2) последовательно соединенных 15 дополнительных фаэовращателя опорного колебания, (2 -2) посл едоват ел ьноМ соединенных дополнительных фазовращателя сиг нала, упр авля емый фа з овр аща -1 с тель, 2 дополнительных перемножи теля и последовательно соединенные второй сумматор и второй фильтр, выход которого подключен к управляющему входу управляемого фазовращателя, выход фазовращателя опорног о колеба ния соединен с входом первого дополнительного фазовращателя опорного колебания, выходы (2 -2) дополни, И тельных фаэовращателей опорного колебания подключены к первым входам Зо фазовых детекторов соответствующих дополнительных каналов обработки сигналов, вторые входы которых являются входом демодулятора, выход блока за держки подключен к входу первого допол нительного фаэовращателя сигнала и к второму входу перемножителя последнего дополнительного канала обраЮ -4. ботки сигналов, выходы первых (2 3) дополнительных фаэовращателей сигнала соединены с вторыми входами перемножителей соответствующих дополнительных каналов обработки сигналов, выход последнего дополнительного фазовращателя сигнала подключен к второму входу перемножителя второго канала обработки сигналов, выходы перемножителей дополнительных каналов обработки сигналов соединены с соответствующими входами первого сумматора,выход первого фильтра подключен квходу управляемого фазовращателя, выход которого соединен с входом фаэовращателя опорного колебания, выходыфазовых детекторов дополнительных каналов обработки сигналов подключенык соответствующим входам решающегоустройства, выходы фазовых детектороввсех каналов обработки сигналов соединены с первыми входами соответствующих дополнительных перемножителей, авыходы компараторов всех каналов обработки сигналов подключены к вторымвходам соответствующих дополнительныхперемножителей, выходы которых соединены с соответствующими входами вто1515388 Составитель И. КотиковРедактор М. Петрова Техред А. Кравчук Корректор С. Че Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 6296/57НИИПИ Государственного113035,Тираж 626омитета по изобретени осква, Ж, Раушская Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб е д. 4/5