Цифровой демодулятор сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) (11) ц) Н 04 1. 27/2 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Решетня тельство СС 3/06, 1975 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ К ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР(54) ЦИФРОВОЙ ДГИОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к техникесвязи и может использоваться для демодуляции сигналов с частотной иотносительной Вазовой манипуляцией(ФИ). Цель изобретения - повышениепомехоустойчивости от импульсныхпомех. Демодулятор содержит. усилитель-ограничитель 1, регистр 2 сдвигбазовые детекторы 3 и 4, вычитатель5, фильтр б нижних частот, компаратор 7 и блок йильтрации (БФ) 8, состояций из выделителей 9 и 12 передне1 2го и заднего пронтов импульса, блоков 10 и 13 обработки импульса и Б-триггера 11. Входной сигнал с Ф 1 поступает на усилитель-ограничитель 1, Аормируюций прямоугольный импульсный сигнал, который поступает в БФ 8 Здесь происходит восстановление сигнала, в Лазу которого заложена информация о сигнале Ф)1. Далее сигнал задерживается в регистре 2 и полученные сигналы перемножаются в детекторах 3 и 4. Сигналы перемножения поступают на вычитатель 5, Аорми" руюций трехуровневый импульсный сигнал, постоянная составляюшая которого меняется по закону сигнала.ма. нипуляции. Эта составляюшая выделяется фильтром 6 и поступает на компаратор 7, Ьормируюший выходной двухуровневый сигнал. Цель достигается введением компаратора 7 и БФ 8.2 з.п. Ф-лы, 4 ил.ФИзобретение относится к техникесвязи и может использоваться для демодуляции сигналов с частотной и относительной Аазовой манипуляцией.Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости от импульсных помех.На Фиг.1 изображена структурнаяэлектрическая схема цифровсго демодулятора сигналов; на фиг.2 - схемаблока обработки импульса; на Лиг.З,4 - временные диаграммы, поясняющиеработу демодулятора.Цифровой демодулятор содержит усилитель-ограничитель 1, регистр 215сдвига, первый 3 и второй 4 фазовыедетекторы, вычитатель 5, Аильтр 6нижних частот, компаратор 7, блок 8 фильтрации, содержащий вьщелитель 9 переднего Аронта импульса, первый блок 10 обработки импульса, Р,Б-триг-гер 11, вьщелитель 12 заднего Фронта импульса, второй блок 13 обработки импульса. Блоки 10, 13 содержат первый, второй счетчики 14, 15, дешифра - 25тор 16, блок 17 задержки, делитель 18 частоты, РЯ-триггер .19, первый,третий, второй элементы И 20, 21, 22, элемент ИЛИ 23.Цифровой демодулятор работает30 следующим образом.Входной сигнал (диаграмма "а" .Фиг.З), например с Аазовой манипуляцией поступает ца вход усилителя- ограничителя 1, ца выходе которого формируется прямоугольный импульсный сигнал, сицАазный входному, то есть передние и задние Аронты этой импульсной последовательности совпадают с моментами положительных переходов вход ного сигнала через нулевой уровень(диаграмма "б" Аиг.З). С выхода усилителя-ограничителя 1 прямоугольная импульсная последовательность поступает на входы выделителей 9, 12 переднего и заднего фронтов импульса, цавыходах которых Аормируются последовательности коротких по длительности1импульсов (-- , где Г - часах50 тора входного сигнала), моменты их появления совпадают с моментами появления передних и задних Фронтов импульсного сигнала с выхода усилителя-ограничителя 1 (диаграмма "в" Аиг.З). Последовательности коротких импульсов с выходов вьщелителей 9 и 12 поступают на входы блоков 1 О, 13, где осуществляется Фильтрация импульсных сигцалов. С выходов блоков 10, 13 отфильтрованные импульсные сигналы (соответствующие передним и задним Аронтам импульсного сигнала с выхода усилителя-ограпичителя 1) поступают на входы Р 8-триггера 11 (диаграммы "д,е" фиг.З). С его помощью происходит восстановление прямоугольного импульсного сигнала (диаграмма "и" Аиг.З), в фазу которого заложена инАормация о сигнале манипуляции, который необходимо получить в результате демодуляции. С выхода РБ-триггера 11 прямоугольная последовательность импульсов поступает на ицйормационный вход регистра 2, который задерживает прямоугольный импульсный сигнал на время=- т/Г , где ш - число разрядов регистра сдвига между разрядом, соотВетствующим третьему выходу регистра 2, и разрядом регистра 2, который является средним ло отношению к разря-дам соответствующим первому и второмувыходам регистра 2; Г- такто- вая частота. В случае обработки Аазомаципулированцого сигнала величинадолжна быть равна длительности элементарного символа. Сигналы с первого и второго выходов регистра 2 и сигнал с третьего выхода этого же регистра перемцожаются на Ааэовых детекторах 3, 4, причем сигнал с первого выходаорегистра 2 сдвинут ца плюс 45 относительно ш разряда регистра 2 (диаграмма к" Аиг.З), а сигнал с второо го выхода регистра 2 - ца минус 45 относительно ш разряда регистра 2 (диаграмма "л" Аиг.З),На выходах Аазовых детекторов 3,4 имеют место перемноженные сигналы (диагРаммы "мхнц Аиг.З), Эти сигналы поступают ца входы вычитателя 5, на выходе которого Формируется трехуровневый импульсный сигнал (диаграмма о Аиг.З), постоянная составляющая которого меняется по закону сигнала манипуляции. 11 алее эта постоянная составляющая выделяется с помощью Фильтра б (диаграмма "и" Фиг.З) и поступает ца вход компаратора 7, который Аормирует выходной двухуровневый сигнал (диаграмма "р" Аиг.З).Работа блока 8 поясняется временными диаграммами, приведенными на Фиг.4. На вход блока 8 (входы выделителей 9 и 12) приходит импульсная последовательность прямоугольных импульсов (диаграмма "а" Аиг,4).5. 15На выходах выделителей 9 и 12 выделяются последовательности коротких подлительности импульсов (диаграммы11 11б , в Аиг . 4 ) 1 совпадающие с Аро цтамиимпульсного сигнала , приведенногона диаграмме "а" Лиг . 4 . Далее импульсные сигналы, соответствующиепередним Ар оц там входного сигнала ,поступают на вход блока 1 0 . Очередной 1 -й импульс (диа грамма " б " фиг . 4 )сбрасывает счетчик 1 4 в нулевое с о стоя ние . КоэААцци е нт счета счетчика1 4 выбран так , ч то период повторениялюбого из е г о Аа з овых состояний р авен периоду повторения импульсов впоследовательности , поступающей навход сброса , то есть выполняетсяравенство КфТ =Ть 1 где Т - период входного сигнала, Т О - периодвысокой опорной частоты. При достижении счетчиком 14 состояния, близкого к К-му, когда следующий 1+1-йимпульс (диаграмма "б" Аиг.4) ещене появился ца входе сброса счетчика14, на выходе деыиАратора 16 выцеляется короткий импульс (диаграмма"д" Аиг.4) 1 который, непосредственно и через блок 17 (диаграмма "е"фиг.4) воздействуя ца Р и Я-входыРЛ-триггера 19, Аормирует на его выходе импульс строба (диаграмма "г"Лиг.4). Длительность строба, определяемая временем задержки блока 17,выбрана такой, что импульс стробасимметричен относительно К-го состояния счетчика 14. Далее (1+1)-й импульс (диаграмма "б" Аиг.4), поступаяца вход элемента И 20, сравниваетсяво времени с импульсов строба (диаграмма "г" Ацг.4). При их совпадении(1+1)-й импульс проходит ца выходэлемента И 20 (диаграмма "з" Аиг.4),при этом происходит заполнение счетчцка 15 (дцаграмма "и" Аиг.4) и (1+2)-йимпульс в случае его совпадения симпульсом строба проходит через элемент И 22 (диаграмма "к" Аиг.4), поступая ца выход блока 10 через элементИЛИ 23 (диаграмма "м" Аиг.4) и навход установки в "0" (сброса в нуль)делителя 18, ца тактовый вход которого подана высокая опорная частотаТак как коэААициент деления К ,делителя 18 выбран из условия, чтоТч=ч / во т Вх 1 где Т ), - периодимпульсной последовательности с выхода делителя 18, в случае отсутствия импульсов на его входе сброса в нуль 89420 6Г, = 1/Т я (опорная частота). Такимобразом, при наличии на входе блока10 импульсного сигнала с равньыи смежными периодами, например Т,Ьиг.4), совпадающими с точностью, определяемой длительностью импульсастроба, импульсы, соответствующиеэтим периодампроходят через .элементы И 2021, 23 и оказываются ца выходе блока 10 (диаграмма "м" Аиг.4).При искажении Аазовой структурывходного сигнала циАрового демодуля 15тора из-за воздействия значительногоуровня нумовых выбросов либо из-заналичия импульсных помех в каналесвязи периоды следования импульсов1 3 1 2 1 Т 11 Т 1 1 ца 1 иц 1 ют/изменяться (диаграмма "б" Аиг.4).Это приводит к несовпадению импульсов ца входе элемента И 20 (с выходавыделителя 9) и импульса строба (свыхода РЛ-триггера 19). При этом про"хождение импульсного сигнала черезэлемент И 20 блокируется, следовательно, ца выход блока 10 оц це проходит(днаграмш 1 "к,мАиг.4), Импульсныйсигнал проходит через элемент И 21(диаграмма "ж" Аиг.4) и, воздействуяца вход установки в нуль счетчика 15,.устанавливается нулевой уровень сигнала на выходе счетчика 15 (диаграмма "и" Гнт,4), блокируя работу элемента И 22. Импульсный сигнал с выхо-.35да элемента И 22 в этом случаеотсутствует и, следовательно, воздействие ца делитель 18 по входуустановки в нуль прекращается (диаграмма "к" Апг.4), Бследствие этогоца выходе делителя 18 появляетсяимпульсный сигнал (диаграмма "лФиг.4) с частотой, равной частотевходного сигнала, и Аазой, определяе 45 моц импульсом с выхода элемента И 22,который последний раз (перед началомицтергала, ца котором имеют местоискажения Аазовой структуры сигнала)воздействовал ца вход установки внуль делителя 18. В данном случаеэто (ь)-й импульс (диаграммакЬцг.4). Таким образом, на выходеблока 10 присутствует, импульснаяпоследовательность, образованная суммированием (с помощью элемента ИП 23)импульсов с выхода выделцтеля 9,. которые совпадают с импульсом строба,диаграмма) "к" Лцг.4), и импульсовс выхода делителя 18 (диаграмма "л"4 жг.4), моменты появления которых совпадают с.фазой сигнала на неискаженных интервалах входного сигнала (диаграмма "б" фиг.4 - пунктир). Выходная последовательность блока 10 приведена на диаграмме "м" фиг.4. Как видно, если на входе блока 10 имеют место значительные смещения импульсов (относительно их номинального положения), то на выходе этого блока они в значительной степени уменьшены, что видно из сравнения временных диаграмма "б" и "м" фиг.4, иф следовательно, можно говорить о 15 наличии эффекта фильтрации рассмотренным блоком 10 сигнала, поступающего на его вход.Блок 13 обработки импульсной последовательности выполнен аналогично блоку 10 обработки. Для сравнения на диаграммах фиг.4 приведены идеальньй,входной сигнал блока 8 (диаграмма "п" фиг.4), сигнал с интервалом, на котором имеет место нару шенце Аазовой структуры сигнала за счет помехи (диаграмма "а" фиг.4), и сигнал, восстановленный на выходе КБ-триггера 11 (диаграмма "о" фиг,4), то есть отфильтрованный с помощью11 блока 8. Из сравнения диаграмм о, и,п" фиг.4 можно прийти к выводу, что включение в состав цифрового демодулятора сигналов блока 8 значительно уменьшает Аазовые (временные) иска 35 женця сигнала на информационном входе регистра 2.На фиг.З приведены диаграммы работы цифрового демодулятора сигналов в режиме приема фазоманипулированных сигналов. Сплошными линиями на диграммах показаны сигналы при отсутствии каких-либо искажений во входном сигнале. На интервале (1+1)-й посылки пунктиром показано возмож ное влияние фазового искажения, вызванного, например, импульсной помехой (диаграмма "а" фиг.З). Далее на диаграммах "б-р" фиг.З пунктиром показаны возможные изменения сигналов в одноименных точках схемы фиг.1, которые имели бы место при отсутствии блока 8 в составе цифрового демодулятора сигналов.Как вщно, наличие искажений на интервале (+1)-й посылки без блока 8 приводит к временным искажениям сигналов на выходах фазовых детекторов 3, 4 (диаграммы "м, и" фиг.З с учетом пунктйра) как на интервале (3+1)-й посылки, так и на интервале Я+2)-й посылки из-за того, что сигнал задержан регистром на длительность элементарной посылки (диаграммы "м,н" фцг.З). Временные искажения появляются в сигнале на выходе вычитателя 5 (пунктирная линия диаграммы "о" фиг.З). Это приводит к случайным выбросаМ на выходе фильтра 6 (диаграмма "и" фиг.З) ц появлениям искажений двухуровневого сигнала на выходе компаратора 7 (диаграмма "р" фиг.З).При появлении импульсного сигнала на выходе элемента И 22, то есть импульсов, находящихся в пределах импульса строба, но смещенных относительно номинального положенияв сторону увеличения периода, например, за счет воздействия шумов (-5)-й и 1+3-й импульсы, диаграмма "к" фиг.4), на выходе блока 10 либо 13 (диаграммы "м, н" фиг,4) могут появиться два импульса (вместо одного) - один за счет срабатывания делителя 18, другоц - за счет прохождения с выхода выделителя на выход через элементы И 20, 22 и ИЛИ 23, так как он совпадает с импульсом строба (диаграммы "м,н" фиг.4).На восстановление прямоугольного импульсного сигнала с помощью КБ- триггера 11 наличие таких двойных импульсов не оказывает влияния, так как КБ-триггер 11 срабатывает только по первому импульсу из этой пары, и временное расстояние между этими импульсами не превышает половины длительности строба (диаграмма "о" фиг.4). Длительность импульса строба, определяемая временем задержки блока 17, и модуль счетчика 15 выбираются из соображений о степени эффективности фильтрации импульсного сигнала с выходов выделителей 10,. 13 и должны обеспечить основную часть потока импульсов, соответствующих передним либо задним фронтам входного сигнала, которые имеют небольшие временные (фазовые) отклонения от номинального положения из-за воздействия помех. Выдели- тели 9, 12 переднего и заднего фронтов могут быть выполнены в виде генератора одиночного импульса, срабатывающего по фронту управляющего сигнала.Формула изобретения1. Цифровой демодулятор сигналов, содержащий усилитель-ограничитель, вход которого является входом цифрового демодулятора, регистр сдвига, первьп и.второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго фазовых детекторов, выходы которых соединены с входами вычитателя, подключенного к входу фильтра нижних частот, тактовый вход регистра сдвига является тактовым входом цифрового демодулятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости от импульсных помех, введены блок фильтрации и компаратор, причем выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом блока фильтрации, выход которого соединен с входом регистра сдвига, третий выход которого соединен с вторыми входами фазовых детекторов, выход фильтра нижних частот соединен с входом компаратора, выход которого является выходом цифрового демодулятора, второй вход блока фильтрации является входом синхронизации цифрового демодулятора.2. Демодулятор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок фильтрации содержит последовательно соединенные выделитель переднего фронта импульса ц первый блок обработки импульса, выход которого соединен с Б-входом РЛ-триггера, последовательно соединенные выделитель заднего фронта импульса и второй блок обработки импульса, выход которого соединен с й-входом РЯ-триггера, выход 5которого является выходом блока фильтрации, первым входом которого являются входы выделителей переднего и заднего фронтов импульса, а вторым входом - вторые входы блоков обработки импульса.3. Демодулятор по пп.1 и 2, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блоки обработки импульса содержат каждый последовательно соединенные первьп счетчик, дешифратор, блок задержки РЛ-триггер, первый элемент И, второй счетчик, второй элемент И, делитель частоты ц элемент ИЛИ, выход которого.является выходом блока обработки импульса, а также третий элемент И, причем первьп вход первого счетчика, Второй вход первого элемента И и первый вход третьего элемента.И являются пер вым входом блока обработки импульса,вторым входом которого являются вторые входы первого счетчика н делителя частоты, выход дешифратора соединен с другим входом РЛ-триггера, второй выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с другим входом второго счетчика, выход первого элемента И соедицец с вторым входом вто- РОГО элемента И ВыхОД кОтОРОГО сое дццец с Вторым входом элемента ИЛИ.Фиг. 4 Подписное Тираж 528.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Редактор А.11 аковскаяЗаказ 2549 1589420интероси на которон сиенсд поранен поиеди Составитель Н.ЛазареваТехред Л.Сердокова Корректор И,Муска