Приемник сигналов офсетной фазовой манипуляции

Изобретение относится к техникесвязи и может использоваться в устройствах обработки с поэлементнымприемом сигналов двухкратной фазовойманипуляции со сдвигом на контактахинформационных последовательностей(офсетной ФМ), а также при цифровойреализации приема в целом в радиосвязи, радиолокации и при радиоизмерениях.Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости путем устраненияфазовой неопределенности,На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема приемникасигналов офсетной фазовой манипуля;ции на Фиг. 2 - вариант выполненияблока разделения каналов на фиг. 3автокорреляционный блок восстановления опорных когерентных колебаний,:на фиг. 4 - индикатор эахвата 1 нафиг. 5 - эпюры напряжений, поясняющиеработу приемника сигналов офсетнойдвукратной фазовой манипуляции. 25Приемник сигналов офсетной фазовойманипуляции содержит (фиг. 1) первый,второй и третий преобразователь 1,2,3 частоты, автокорреляционный блок 4,восстановления опорных когерентньм 30колебаний, первый и второй арифметические сумматоры 5 и 6 первый и вто,рой решающие блоки 7 и 8, индикатор,13 разделения каналов.Блок 13 разделения каналов содержит (фиг. 2) инвертор 14, первый ивторой элементы ИЛИ 15 и 16, первыйи второй реверсивные счетчики 17 и 4018, первый, второй, третий и четвертый дешифраторы 19-22, первый и второй коммутаторы 23 и 24, первый, второй, третий и четвертый элементы И25-28, первый и второй КБ-триггеры29 и 30.Автокорреляционный блок 4 восстановления опорных когерентных колебаний содержит (фиг. 3) первый и второй преобразователи 31 и 32 частотыпервый и второй управляемые генераторы 33 и 34, первый и второй перемножители 35 и 36, первую и вторую линии задержки 37 и 38 первый и второйинтеграторы 39 и 40.55Индикатор 9 захвата содержит(Фиг. 4) перемножитель 4 1, линию задержки 42, Фильтр 43, пороговый блок44, выделитель 45 фронтов. Приемник работает следующим образом,Сигнал офсетной ФМ (Фиг, 1) с входа приемника (не показан) поступаетна первые входы второго и третьегопреобразователей 2 и 3 частоты и навход автокоррепяционного блока 4 восстановления опорных когерентнык колебаний. В автокорреляционном блоке 4на первом выходе Формируется опорное1колебание соз 125(Г -- -Г ) 1+ чф1л- ч , а на втором выходе - сов 2(ГР+ - - Г )+ц + 2где Еп, Г,1 1и,- соответственно значениячастоты и начальной фазы несущего.итактового колебания, В автокорреляционном блоке 4 преобразователем 31частоты (фиг. 3) несущая входногосигнала офсетной ДФМ понижается дозначения, равного полутактовой частоте. В качестве сигнала гетеродинаиспользуется сигнал первого управляемого генератора 33. В автокорреляторе, состоящем из первого переменожителя 35, первой линии задержки 37 ипервого интегратора 39, путем биенийгармоники тактовой частоты в спектрепроизведения задержанных друг относи-.тельно друга на полтакта копий информационной последовательности и несущей, равной тактовой, формируетсядискриминационная характеристика ФАП.Второй канал автокорреляционного блока 4, включающий второй преобразователь 32 частоты, второй - управляемыйгенератор 34, второй перемножитель36, вторую линию задержки 38 и второ"го интегратора 40, работает аналогично первому, Поскольку автокорреляторсоответствует схеме многочастотногодискриминатора, наряду с режимом ФАПимеет место и режим ЧАП с полосойзахвата +1/2 йт. Совместный режим частотной и фазовой автоподстройки позволяет оптимизировать синхронизациюпо обеспечению малой величины фазового джиттера и быстрого ввода в синхронизм первой и второго управляемыхгенераторов 33 и 34, Второй и третийпреобразователи 2 и 3 частоты совместно с первым и вторым арифметическимисумматорами 5 и 6 образуют схему детектора сигналов офсетной ФМ. Особенностью этой схемы является то, чтов качестве преобразующего элемента выступает когерентный преобразовательчастоты, понижающий несущую частоту входного сигнала до величины полутактовой частоты манипулирующих последо-, вательностей А (С) и А(С) (Фнг. 5 а, б). При методе синхронйого детектирования разделение обоих информационных каналов осуществляется путем вычисления проекций вектора сигнала А на координатные оси, задаваемые опорными взаимноортогональными колебаниями соз(2 И Е т+ Ч") и зхп(2 ИГС+ ф,), Эти проекции можно получить и другим способом, Для этого в приемнике необходи" мо сФормировать дополнительный вектор 15 В путем зеркального отображения исходного вектора А относительно одной из координатных осей, При их суммировании выделяется информационная последо: вательность первого канала А, а 20 при вычитании - второго канала А(С), Этот алгоритм совместно с преобразованием несущей до уровня полутактбвой частоты реализуется при детектировании сигнала офсетной ДФМ с преоб разованием закона манипуляции (ПЗМ), соответствующего представлению офсетной ФМ как однополосного вида модуляции относительно опорных колебаний, расположенных на границе полосы Най квиста. Режим ПЗМ получается за счет выбора номинальных частот первого и второго управляемых генераторов 33 и 34 автокорреляционного блока 4 выше и соответственно ниже несущей на 0,5 Г . В результате несущая входного сигнала на выходе второго преобразователя 2 становится равной 0,5 Г ,а на выходе третьего преобразователя 3(-0,5 Е ), т.е. имеет место эеркаль ное отображение вектора сигнала относительно попутактовой несущей. Соответственно информационные последовательности первого и второго арифметических сумматоров 5 и 6, будут умно- жены на когерентную со значащими моментами полутактовую поднесущую, равную созРГ,е +) для первого ка 1тнала и зп(Г г. + 2 ч" ) - для втол 1рого канала, а последовательности, демодулированные решающими блоками 7 и 8 будут преобразованы по отношению к исходным А (т.) и Ад опре 55 деляемым законам фазовой манипуляции, в соответствии с выражениемгде А, (г.) - меандр полутактовой час.тоты.Действительно сигнал офсетной ДФМможно представить в виде А,соз(2 яГ, + с )+Аззп(2 йГ, с+у ) тогда сигнал на выходе второго преобразователя 2 определяется выражением А(е)соз(йЕс+ - -ц )+А (Е) з 1 п(МЕ й+ 12 ф(2) а на выходе третьего преобразователя А т(с)соз(Ите+ -2-Ч )-А(с) зп(и 1 т+(3) При суммировании на выходе первого арифметического сумматора 5 выделяется составляющая, равная А1сов(Г+ ц), а при вычитании на выходе второго арифметического сумматора б А(С)здп(ТГ, с. + М), которые соответственно поступают на первые входы первого и второго решающих блоков 7 и 8, Принимается решение о значности информационных посыпок, Формируется на выходе первого преобразователя 1 частоты, Выход первого преобразователя 1 частоты соединен со вторым входом первого решающего блока 7 и через инвертор 10 со вторым входом второго решающего блока 8. В результате на их выходах Формируются информационные последовательности а (е) и а (с) (фиг, 5 в,г), сдвинутые друг относительно друга на полтакта и преобразованные в соответствии с (1) по отношению к исходным А,(й) и А,у еРазделение информационных потоков, передаваемых с помощью взаимно ортогональных колебаний, означает, что преобразование сигнала офсетной ФМ является ортогональным. В обоих случаях в приемнике используются два опорных колебания: при синхронном детектировании взаимно ортогональные колебания формируются одной схемойФАП и фазовращателем на 90 , а при детектировании с ПЗМ двумя схемам ФАН. Поэтому применение детектора с ПЗМ для обработки сигнала офсетной ДФМ позволяет устранить влияние доплеровского смещения частоты.В автокорреляционном блоке 4 опор.ные колебания формируются с точностью до 71 . Структура сигналов на выходахпервого и второго решающих блоков,7и 8. при неоднозначности восстановления Фазы определяется в соответствиис табл. 1. Как следует из нее, придетектировании с ПЗМ сигналов офсетной ДФМ, как и для сигналов ФМ без сдвига при синхронном детектировании, также имеет место неопределенность 1 Ч порядка. Но в отличии от синхронного детектирования при детектировании с ПЗМ перемена мест информационных потоков сопровождается одновременно их инверсией (обратная работа). Эта особенность сводит задачу устранения Фазовой неопределенности 17 25порядка к Фазовой неопределенности11 порядка, т.е. к разработке методов устранения обратной работы.Наличие обратной работы в известных решениях предполагает использова-Зо ние относительных методов модуляции,приводящих в свою очередь, к снижению помехоустойчивости за счет размножения ошибок.Истинность дешифратора тригономет- З35рического манипуляционного кода представлена в табл, 2.вЕе устранение в предложенном решении стало возможным за счет использования при построении схемы приемника структурных свойств сигнала офсетной ФМ, а именно свойства непрерывнос. ти, фазовых траекторий, достигнутой благодаря отсутствию скачков фазы наи свойств тригонометрического манипуляционного кода (см. табл. 1), Последнее связано с выполнением соотношений(4)пзмвЦпсоз (е)9 зЦпз 1 пф(й) =А(5)Эти свойств отражают взаимокорреляционную зависимость квадратурных составляющих эквивалентного однополос.т5 ного сигнала при представлении офсетной ФМ как однополосного вида модуляции( 10) Так как точки фазового пространства полностью определяются своими проекциями, то преобразование взаимно сопряженных последовательностей в соответствии с обратным утверждением является однозначным, Из него непосредственно следует алгоритм устранения фазовой неопределенности при детектировании с ПЗМ сигналов офсетной ФМ. Для этого, учитывая, что операция перемножения коммутативна и для двух величин инварианта к их взаимной инверсии, необходимо демодулированные последовательности с выходов первого и второго решающих блоков 7 и 8 перемножить (Фиг. 5 д) построить Фазовую траекторию (фиг. 5 к) и вычислить ее проекции на координатные оси (фиг. 5 л-о), Последние две операции выполняются в блоке 13 разделения каналов, на первый вход которого поступает последовательность с выхода пЕрвого перемножителя 11, Используемый метод Формирования сигнала тактовой частоты, в свою очередь, исключает неоднозначность момента приняНа основании (4) и (5) можно сФормулировать два утверждения.Прямое утверждение. Для любой двоичной последовательности А(С) может быть определена фазовая траектория, знаковая функция от произведения проекции которой на ортогональные оси дает последовательность А (т), сопряженную в соответствии с (1) по отношению к исходной А(с)Обратное утверждение. Произведение двух двоичных последовательностей, сдвинутых относительно друг друга на полтакта, дает третью последовательность, знаковые Функции от проекции фазовой траектории которой на ортогональные оси образуют последовательности, сопряженные по отношению к исходным.Обратное утверждение записывается системой соотношенийтия решения в первом и втором решающих блоках 7 и 8, связанного с пере становками каналов при неоднозначнос-, ти восстановления фазы опорных сигналов, Как видно из табл. 1, одновре 5 менно с перестановками каналов происходит инверсия сигнала тактовой частоты.Поскольку двоичная последовательость на выходе первого перемножитея 11 имеет удвоенную тактовую часто. ту (фиг. 5 д-е), то для ее формирования сигнал тактовой частоты с выхода первого преобразователя 1 частоты, и его задержанная копия с выхода инвертора 10 поступают на входы второго перемножителя 12, выход которого подключен к второму входу блока 13 разделения каналов. Начальная установка блока 13 осуществляется сигналом, Формируемым индикатором 9 захвата, Индикация захвата происходит по сигналу тактовой частоты, свидетельствующей о захвате обоими опорны ми каналами ФАП. В индикаторе 9 (фиг.4) сигнал тактовой частоты подключен к входу автокоррелятора, состоящего из перемножителя 41, первый вход которого через линию задержки 42 соеди нен с входом индикатора и с вторым входом перемножителя 41, последовательно включенного с фильтром 43.Время задержки в линии задержки 42 равно половине периода сигнала тактовой частоты. Фильтром 43 отфильтровы 35 ваются комбинационные гармоники тактовой частоты а полезная компонента равная соз 2 НГ, поступает на поро 1 1говый блок 44, При Г ------ 401 1соя 21 Г1= 1, а при Г = ----т 3 фТ3 соз 2 НГ1 (1. При заданном поро- ге на выходе порогового блока 44 фор мируется сигнал А(е) (Фиг. 5 ж), свидетельствующий о готовности приемника к обработке поступающего на его вход сигнала. Вьщелителем 45 Фронтов по переднему и заднему фронту сиг 0 вала А (с) выделяются импульсы начальной установки блока 13, поступающие на его третий вход. Блок 13 (Фиг.2) содержит два одинаковых канала на выходе первого канала формируется проекция Фазовой траектории сов 4(й), а на выходе второго канала - ахпсу Структура каналов блока 13 учитывает периодичность фазы и конечную величину ее приращения на тактовом интервале последовательности, поступающей на его первый вход, Период Фазы равен 2 ц,а приращение фазы в конце тактового интервала для сигнала офсетной ДФИ равно и/2. Соответственно Формирование фазовой траектории может быть обеспечено двухразрядным реверсивным счетчиком, Поскольку зЫ3=созц(с)+ - -Р то импульсом началь 2 фной установки в первый реверсивный счет" чик 17 первого канала предварительно записывается "логический нуль", а во второй реверсивном счетчике 18 второго канала "логическая единица .Импульсы начальной установки поступают на входь 1 Ч и Ч первого и второго реверсивных счетчиков 17 и 18 через первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16, Первый вход первого элемента ИЛИ 15 соединен с первым входом блока 13 и через инвертор 14 с первым входом второго элемента ИЛИ 16. В этом случае при поступлении логической единицы с первого входа блока 13 импульс тактовой последовательности со второго входа блока 13 подается на суммирующий вход первого и второго реверсивных счетчиков 17 и 18 (фиг, 5 з), а при поступлении логического нуля - на вычитающий вход первого и второго реверсивных счетчиков 17 и 18 (Фиг, 5 и). Первый я четвертый дешифраторы 19 и 20 вычисляют проекцию фазовой траектории созе), Их структура определяется табл. 2, Из нее видно, что первый и четвертый дешифраторы 19 и 22 имеют два выхода. На первом выходе вычисляется проекция Фазовой траектории при положительном приращении фазы по отношению к нулевому состоянию первого реверсивного счетчика 17, а на втором выходе - при отрицательном приращении фазы. Декодирование нулевого состояния первого и второго реверсивных счетчиков 17 и 18 осуществляется вторым и третьим дешифраторами 20 и 21.Сигналы второго и третьего дешифраторов 20 и 21 разрешают прохождение единицы соответственно через первый, второй, третий и четвертый элементы И 25, 26, 27 и 28 с выходов первого и второго элементов ИЛИ 15 и 16, определяющих положительное или отрицательное приращение Фазы. При1434559 2. Приемник по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок разделения каналов содержит два реверсивных счетчика, четыре дешифратора, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, два коммутатора, два КБ-триггера и инвертор, вход и выход которого соединен соответственно с первым входом первого элемента ИЛИ, который является первым входом блока разделения каналов, и с первым входом второго элемента. ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и является третьим входом блока разделения каналов, вторым входом которого является суммирующий (вычитающий) вход первого и второго реверсивных счетчиков, к установочным входам которых подключены выходы первого и второго элементов ИЛИ, при этом выходы первого реверсивного счетчика подключены к входам первого дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами первого коммутатора, и ко входам второго дешифратора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам первого КБ-триггера, выходы которого соединены с вторыми входами первого коммутатора, а выходы второго реверсивного счетчика подключены к входам третьего дешифратора, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, и к входам четвертого дешифратора, выходы которого соединены с первьвки входами вто" рого коммутатора, к вторым входам которого подключены выходы второго КЯ- триггера, причем выходы первого и второго коммутаторов являются выходами блока разделения каналов. 101. Приемник сигналов офсетной фазовой манипуляции, содержащий авто"корреляционный блок восстановленияопорных когерентных колебаний, входкоторого является входом приемника,и два арифметических сумматора, выхо ды которых подключены соответственнок первым входам первого и второгорешающих блоков, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения по Омехоустойчивости путем устранения фазовой неопределенности, введены трипреобразователя частоты, два перемножителя, инвертор, индикатор захвата и блок разделения каналов, первый, 25второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом первого перемножителя, к первому входу которого подключен выход первого решающего блока, с выходом второго перемножителя, к первому входу которогоподключен выход инвертора, и с выходом индикатора захвата, вход которогоСоединен с вторым входом второго неремножителя, с входом инвертора, свторым входом первого решающего бло- .35ка и с выходом первого преобразователя частоты, входы которого соединеныс выходами автокорреляционного блокавосстановления опорных когерентных 40колебаний и с первыми входами второго и третьего преобразователей частоты, выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входампервого и второго арифметических сумматоров, а вторые входы второго итретьего преобразователей частотысоединены с входом приемника, выходами которого являются выходы блока раз"деления каналов при этом выход инвертора подключен к второму входу вто50рого решающего блока, выход которогосоединен с вторым входом первого пер емножител я,этом, первый и второй КЯ-триггеры29 и 30 приводятся в состояние, прикоторых первый и второй коммутаторы23 и 24 подключают к выходам блока13 первый или второй выход первогои четвертого дешифраторов 19 и 22. Формула изобретения 3. Приемник по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что индикаторзахвата содержит последовательно соединенные линию задержки, перемножитель, второй вход которого соединенс входом линии задержки, Фильтр, по"роговый блок и выделитель фронтов,выход которого является выходом индикатора захвата, входом которого является вход линии задержки,1434559 12 Таблица 1 фаза опорных колебаний .0,0 О; У 1 Г,О7 Первый фазовый детектор а, а Второй фазовый детектор аа,-а-а1 1 1Си нал тактовой частоты -2-Г 2 Гт 1т Таблица 2 созс(й) Отрицательная фаза Положительная фаза Код Состояние Число Код счетчика 00 00 0 О 01 О 10 0 10 0 0 11 Состояние Числосчетчика 1 2/5 кая город, ул. Проектная,ЯО 27 д ЭО 9 д ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рауш