Демодулятор фазоманипулированных сигналов

.Ю 5)5 Н 7 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕНТН ОБРЕТЕНИ К АВ КОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 4797087 / 0913,12.89.07,01.93; Бюл. М 1Ростовский научно-исследовательтитут радиосвязиН.Г.Пархоменко и Б,М.БаташевСпилкер Дж. Цифровая спутникзь, М,: Связь, 1979, 281,(57) Сущность изабретения: демод держит два фазовых детектора 1 фильтра нижних частот 3 и 4, ге управляемый напряжением, фа тель 6, фильтр 7, два решающих б коммутатор 10, мультиплексор 11 ров нижних частот 12, п порогов 13, генератор линейно изменяющ пряжения 14, сумматор 15, и блок рования сигнала слежения и опо 16, блок определения кратности м ции 17. 2 з.п.ф-лы. 3 ил,(4 (7 кии ин (7 (5 я св ДЕМОДУЛЯТОР ФАЗОМАНИПУЛННЫХ СИГНАЛОВ РОО 00 ОПИСАН улятор сои 2, два ератор 5 эовращаока 8 и 9, и фильтх блоков егося на-. в формизнавания анипуляИзобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в аппаратуресистем связи с фазовой манипуляцией(ФМ).Целью изобретения является демодуляция сигналов в условиях априорно неопределенной кратности и повышениепомехоустойчивости демодулятора ФМсигналов,На фиг. 1 изображена функциональная 10схема демодулятора фазоманипулированных сигналов; на фиг. 2 -функциональнаясхема блока формирования сигнала слеже-.ния и опознавания; на фиг. 3 - функциональная схема блока определения кратности 15манипуляции.Демодулятор ФМ-сигналов содержит(фиг. 1) первый 1 и второй 2 фазовые детекторы, первые входы которых обьединены исоединены с входом демодулятора, а выходы соединены с входами .соответственносинфазного первого 3 и второго квадратурного 4 фильтров никних частот, Второй входпервого фазового детектора 1 соединей свьходом генератор 5, управляемого напряжением, непосредствейно и через фазовращатель 6 йа 90 О, с вторым входом фазовогодетектора 2.В состав демодулятора входят фильтрпетли фапч 7, два решающих блока 8 и 9, 30коммутатор 10, мультиплексор 11, третьифильтры нижних частот 12, пороговые блоки13, генератор линейно изменяющегося напряжения 14, сумматор 15, блоки формирования сигйала слежения и опознавания 16 и 35блок определения кратности манипуляции17.,Первые входы первого 8 й второго 9решающих блоков подключены к выходамсоответственно первого 3 и второго 4 фильтров нижних частот и соответственно к первому и второму входам блокаформированиясигнала слежения и опознавания 16, первый и второй выходы которого через после-,довательно соединенные последующие 45блоки формировайия сигналаслежения иопознавания 16 подключены соответственно к первому и второму входам последнегоблока формирования сигнала слежения иопознавания 16. Первый выход каждого 50блока формирования сигнала слежения иопознавания 16 через последовательно соединенные третий фильтр нижних частот 12и пороговый блок 13 соединен с соответствующим входом блока определения кратности манипуляции 17 и с соответствующимвходом мультиплЬксора 11, выход которогочерез генератор линейно изменяющегосянапряжения 14 соединен с первым входомсумматора 15, выход которого соединен с входом генератора 5, управляемого напряжением, Второй выход каждого блока формирования сигнала слежения и опознавания 16 соединен с соответствующим входом коммутатора 10, выход которого черезфильтр 7 соединен с вторым входом сумматора 15. Выход блока определения кратности манипуляции 17 соединен с управляющим входом мультиплексора 11, управляющим входом коммутатора 10 и вторыми входами первого 8 и второго 9 решающих блоков, выходы которых являются выходами демодулятора.Каждый блок формирования сигнала слежения и опознавания 16 содержит (фиг.2) два перемнокителя 18 и 19, вычитатель 20, усилитель 21 и сумматор 22, первый вход которого соединен с первым входом вычитателя 20 и первым входом первого перемножителя 18, второй вход которого соединен с торым входом вычитателя 20 и вторым входом сумматора 22, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя 19, второй вход которого подключен к выходу вычитателя 20, Вход усилителя 21 подключен к выходу первого перемножителя 18, первый и второй входы которого являют-, ся соответственно первым и вторым входами блока формирования сигнала слежения и опознавания 16, первыми вторым выходами которого являются соответственно вы-. ход второго перемножителя 19 и выход усилителя 21. Усилитель 21 имеет коэффициент усиления по напряжению, равный двум.Блок определения кратности манипуляции 17 содержит (фиг, 3) шифратор 23 и элементы И 24, выходы которых соединены с входами шифратора 23, причем разрешающие входы всех. элементов И 24 объединены, а выходы всех элементов И 24, кроме первого, соединены с соответствующими входами последующих элеМентов И 24, разрешающие и сигнальные входы которых являются входами блока определения кратности майипуляции 17, выходом которого являетСя выход шифратора 23.Демодулятор работает следующим образом. Входной М-позиционный ФМ-сигнал с единичной амплитудой можно представить в виде;Явх(т) = сов( й т+ К ),2 где йо - несущая частота сигнала; М = 2 - количество позиций ФМ; а - кратность манипуляции,(5) К - целое число, выбираемое из множества(1, 2,М) в соответствии с передаваемыми информационными символами,После умножения ФМ-сигнала на опорное колебание Яоп(1), имеющего вид; где р- фазовое рассогласование между сигналом и опорным колебанием в фазовом детекторе 1,иумножения насдвинутоена 90 колебание в фазовом детекторе 2 имеем на выходах синфазного 3 и квадратурного 4 фильтров нижних частот соответственно: Я=соз( М +9 ): (1)Яо = з 1 п( +9 )2 дК Эти сигналы поступают в первый блок формирования сигнала слежения и опознавания 16. Выходные сигналы первого блока 16 в соответствии с фиг. 2 имеют вид: Яи =(Я+ ЯаХЯ - Яа) - Я - Яо:Яа 1 - 2 ЯЙО (2) Подставляя значение Я и Яа из (1) в (2),получим на выходе первого блока 16: Я 1-соз( +2 р ); (3)Я 01= зп( +2 р ).4 КМ Иэ соотношений (3) видно, что каждый блок 16 производит удвоение фазы квадратурных составляющих сигналов при ихпрохождении с входа блока 16 нв выход.Аналогично, на выходе второго блока 16 Яц - соз( + 4 Р )Яаг-зп( +4 Р )8 лК Аналогично на вйходах пт-го блока 16 2 щ+1 гК Яа=соз( + 2 о )= МИз соотношения (5) видно, что в сигналах на выходе пт-го блока 16 нет компоненты, связанной с манипуляцией;Сигнал Яап через коммутатора 10,5 фильтр петли ФАПЧ 7 и сумматор 15 поступает на управляющий вход генератора.5,управляемого напряжением и, таким образом, замыкает петлю фазовой синхронизации,10 Для устранения ложных захватов используется сигнал Яь. В случае ложногозахвата за боковую полосу сигнала, либодискретную компоненту в спектре входногоколебания сигнал Яь представляет собой15 биения с разностной частотой. Постояннаясоставляющая биений выделяется третьимфильтром нижних частот 12 и поступает напороговый блок 13. Порог срабатывания пороговых блоков 13 выбирается в интервале20 0-1 и может составлять 1/2. Так как посоянная составляющая сигнала на выходе третьего фильтра нижних частот 12 не превышаетустановленного порога (в случае биений), топороговый блок 13 производит запуск гене 25 ратора линейно изменяющегося напряжения 14; который через сумматор 15перестраивает генератор 5; управляемыйнапряженйем, в ййтервале"неопределенйо сти по чаСтоте.30После достиженияпетлей ФАПЧ синхронного состоянияфазовая ошибка р О, аследовательно, Яа- Постоянйая составляющая Яь с выходатретьего "фильтра ниж-них 12 поступает в пороговый блок 13, где35 превышает устаноаленныйпорог 1/2 и через генератбрлинейно-изменяющегося напряжения 14 останавливает перестройкучастоты генератора 5, С этого момента петля ФАПЧ переходйт в режим слежения за40 фазой ФМ-сигнала.Данныйдемодулятор позволяетобеспечивать когерентную обработкуФМ-сигналнов с числом фаз.от 2 до М = 2 (кратностьот 1 до гп), При этом в соответствиис числом45 фаз ФМ-сигнала коммутатор 10 и мультиплексор 11 должны подаватьв петлю ФАПЧи схему поиска сигйалы свыходов соответствующего блока 16 (т,е, с выходов первогоблока 16 при однократной ФМ; с выходов50 второго блока 16 - при двухкратной ФМ ит.д.),Автоматическое определение кратно сти ФМ иуправление работой коммутатора10 и мультиплексора 11 происходит следую 55 щим образом. В начальный момент времени, когда кратность ФМ-сигнала неопререлена, на выходе блока определениякратности манипуляции 17 присутствует нулевой код, который определяет подачу в петлю ФАПЧ и схему поиска соответственносигналов с второго выхода в-го блока 16 и входом фазовращателя, выход которого порогового блока 15;, Таким образом; при . подключен ко второму входу второго фазовхождении петли ФАПЧ в синхронизм в на- вого детектора, первый вход которого являчальный момент демодулятор работает в со- ется входом демодулятора, о т л и ч а ю щ иответствии с опианным выше алгоритмом в 5 й с ятем, что, с целью демодуляции сигнарасчете на случай максимально возможной лов в условиях априорно неорпеделенной кратности. ФМ. После перехода петли . кратности и повышения помехоустойчиво- ФАПЧ в режим слежения за фазой ФМ-сиг- . сти, введены мультиплекстор, коммутатор, нала на выходах пороговых блоков 13 с 1-го блок определения кратности манипуляции, по в-й присутствуют нулевые уровни, а 10 блоки формирования сигнала слежения и на выходах пороговых блоков 13 с вс-го пр опознавания, генератор линейно иэменяюгл-й-единичные уровни (здесь а - количест- щегося напряжения, пороговые блоки, во блоков 16 в демодуляторе, т.е, максй- третьи фильтры нижних частот, первый и мально возможная кратность ФМ, а второй решающие блоки, первые входы когпс-кратностьпринимаемого ФМ-сигйала). 15 торых подключены к выходам соответственВ соответствии с уровйями сигналов на но первого и второго фильтров нижних выходах блоков 13 в блоке определения чэстотисоответственнокпервомуивторократности манипуляцйи 17(см.фиг.3) проис-. му входам первого блока форййрования сигходитопределение кратности тбринимае- нала слежения и опознавания, первый и мого ФМ-сигнала ; " -20 второй выходы которого через последоваСигналс гп-го порогового блока 13(оэ- тельно соединенные последующие блоки начэющий синхронизм петли ФАПЧ) посту-. формирования сигнала слежения и опознапает на разрешающий вход блока .17, на . вания подключенысоответственно к первоостальныевходыкоторогопоступаютсигна- му и второму. входам последнего блока лы с 1-го йо а-й блок 13. В соответствии 25 формирований сигйала слежения и опознасо схемой организации элементов И 24 на вания, первый выход каждого блока формивход шифратора 23 поступает сигнал уни-. рования сигнала слежения и опознавания тарного двоичного кода щс кратностимани- через последовательно соединенные трепуляции при ас гп; Если же кратность .: . тийфильтрнижнихчастотипороговыйблок манипуляции ес - в; на входы шифратора 30 соединен с соответствующим входом блока 23 поступают нули (поскольку в этомслучае: . определения кратности манипуляции и сона выходах всех пороговых блоков 13,кроме ответствующим входом мультиплексора,последнего;т,е.,е-го- йулевыеуровйи). Сиг- выход которого через генератор линейно иэнал. кода с выхода шифратора 23 по шине .меняющегося напряжения соединен с перадресауправляет работой коммутатора 10 и. 35 вым входом сумматора, выход которого мультиплексора 11, а также определяет ве- . соединен с входом генератора, управляемо- личины порогов принятия решения в реша- го напряжением, второй выход каждого блоющих блоках 8 и 90, ка формирования сигналаслежения иДемодулированные квадратурнйе со- опознавания соединен с Соответствующим ставляющие сигнала % и За поступают в 40 входом коммутатора, выход которого через решающие блоки 8 и 9, предтавляющие со- фильтр соединен с вторым входом сумматобой в общем случае многоуровневые кван- ра, выход блока определения кратности матователи, на вйходе котоРыхформируются нипуляции соединен с управляющим отсчеты, соответствующие передаваемой . входом мультиплексора, с управляющим йнформацйойной последовательности, 45 входом коммутатора и со вторыми входамиТаким образом, предлагаемый демоду- первого и второго решающих блоков, выхолятор, по сранению с прототипом, автома- ды которых являютсявыходамидемодулятотически обеспечивает демодуляцию ра.сигналов произвольной кратности, а также . 2. Демодулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и- определяет и устраняет ложный захват, 50 й с я т ем, что каждый блок формированияФ о р м у л а и з о б р е т е н и я сигнала слеженйя и опоэнаванйя содержит 1, Демодулятор фаэоманипулирован- два перемножителя, вычитатель, усилительных сигналов, содержащий фильтр, сумма- . и сумматор, первый вход которого соедйнен тор, первый и второй фильтры нижних. с первым входом вычитателя и с первым частот, входы которых подключены к выхо входом первого перемножителя, второй дам соответственно. первого и второго фа- . вход которого соединен со вторым входом зовых детекторов, первые входы которых вычитателя и со вторым входом сумматора, объединены, генератор, управляемый на- . выход которого соединен с первым входом пряжением, выход которого соединен с вто- второго перемножителя, второй вход которым входом первого фазового детектора и с рого подключен к выходу вычитателя, входусилителя подключен к выходу первого перемножителя, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока формирования сигнала слежения и опознавания, первым и 5 вторым выходами которого являются соответственно выход второго перемножителя и выход усилителя,3, Демодулятор по и, 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, блок определения кратности 10 манипуляции содержит шифратор и элементы И, выходы которых соединены со входами шифратора, причем разрешающие входы всех элементов И объединены, а выходы всех элементов И, кроме первого, соединены с соответствующими входами последующих элементов И, разрешающие, и сигнальные входы которых являются входами блока определения кратности манипуляции, выходом которого является выход шифратора.1786681 Составитель Н, ПархомТехред М.Моргентал енкоРедактор Корректор С, Юско й комбинат "Патент", г. Ужгород,.ул.Гага роизводственно-издатель каз 258 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035 Москва, Ж Подписноебретениям и открытиям.при ГКНТ СССушская наб., 4/5