Устройство приема частотно-модулированных сигналов

Устройство приема частотно-модулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные элемент задер ки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом устройства, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, последовательно соединенные гетеродин , выход которого соединен с входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90 и второй фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом полосового фильтра, отличающееся тем, что, с целью снижения величины порога при приеме сигналов с эквидистантным частотным разнесением, в него введены первый и второй сумматоры, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом синхронного детектора , между выходом каждого.фазового детектора и соответствующим входом первого сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр опор- § ного сигнала, а между выходом каждого фазового детектора и соответствукщим входом второго сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр информационного сигнала.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН . 3(5D Н 04 В 1 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3506250/18-09 (22) 22. 10.82 (46) 30.03.84. Вюл. ¹ 12 (72) С.С.-Старовойтов и Л.А. Летунов (53) 621.396.62(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 296221, кл. Н 03 D 7/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3330384/18-09, кл. Н 04 В 1/06, f982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО IIPHENA ЧЛСТОТНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого сое-.. динен с входом устройства, полосовой фильтр и первый фазовый детектор,, последовательно соединенные гетеродин, выход которого соединен с вхоÄÄSUÄÄ 1083366 А дом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90 и второй фазовый детектор, другой вход которого сое-. динен с выходом полосового фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, . с целью снижения величины порога при приеме сигналов с эквидистантным частотным разнесением, в него введены первый и второй сумматоры, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом синхронного детектора, между выходом каждого,фазового детектора и соответствующим входом первого сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр опор- Я ного сигнала,.а между выходом каждого фазового детектора и соответствующим входом второго сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр информационного сигнала.

1 1083

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема частотномодулированных (ЧМ) сигналов с эквидистантным частотным разнесением.

Известно устройство приема ЧМ-сиг5 налов с эквидистантным частотным разнесением, содержащее гетеродин, последовательно соединен.ые элемент задержки, вход которого является f0 входом устройства, первый смеситель, другой вход которого соединен с выходом гетеродина, второй смеситель, (другой вход которого соединен с входом устройства, и полосовой фильтр Г1).

Однако данное устройство обеспечивает относительно низкое отношение сигнал-шум на выходе из-за взаимной корреляции перемножаемых шумов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство частотномодулированных .сигналов, содержащее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства,, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом устройства, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, последовательно

30 соединенные гетеродин, выход которого соединен с другим входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на

90 и второй фазовый детектор, другой35 вход которого соединен с выходом полосового фильтра 2 3.

Однако данное устройство не полностью использует спектр частотномодулированного, в частности частот- 40 номодулированного сигнала, возникающего на выходах фазового детектора при обработке сигнала с эквидистантным частотным разнесением.

Цель изобретения — снижение вели- 45 чины порога при приеме сигналов с эквидистантным частотным разнесением.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство приема частот номодулированных сигналов, содержа- 50 щее синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, первый смеситель, 55 второй смеситель, другой вход которого соединен с входом устройства, полосавой Аьильтр и первый фазовый

366 2 детектор, последовательно соединенные гетеродин, выход которого соединен с другим входом первого фазового детектора и другим входом первого смесителя, фазовращатель на 90О и второй фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом полосового фильтра, введены первый и второй сумматоры, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом синхронного детектора между выходом каждого фазового детектора и соответствующим входом первого сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр опорного сигнала, а между выходом каждого

- фазового детектора и соответствующим входом второго сумматора включен соответствующий гребенчатый фильтр информационного сигнала.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство приема частотномодулированных сигналов содержит элемент 1 задержки, второй смеситель

2, первый смеситель 3, гетеродин 4, полосовой фильтр 5, первый фазовый детектор 6, второй фазовый детектор 7, фазовращатель 8 на 90О, гребенчатые фильтры 9 опорного сигнала, гребенчатые фильтры 10 информационного сигнала, первый сумматор 11, второй сумматор 12 и синхронный детектор 13.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает составной сигнал: в (tl=h cos(m„

np — несущая промежуточная

-F

"P частотами

Я - индекс модуляции и верх-

m t 2- =F няя частота сообщения;

2s7 и п .ЯК„-(- — индекс модуляции и частота, к-- К коррелирующего тона; — время.

На входе первого смесителя 3 сигнал имеет вид:

g(<1= o<> (+ + cos Q (+-.)

2 L0P

- м RÄt) (2) ,г Л где ь =.щ-- время задержки.

На выходе первого смесителя 3 сигк нал можно записать в виде:

Збб з 1083 (1} о) (t}coSur 4=А cosf(w +ш 1t+ э 2 3 С пр

+(3o 3, +n3 сов Я (++ г}-.п3 cog 52 Ф.) . (3)

Перемножив сигналы (1) и (3), получим выражение сигнала на выходе полосо5 вого фильтра 5:

ol (t}=/} coS UJ %tub {, +ю Т sin x

4 4 L г пр *

ГО"

35 Я 6+ (+2m coS Я ь 2 (2 " к 1

В гдеЮд 4 -2m Sin 2 новый индекс модуля2 ции по полезному сообщению. 15

Для дальнейшего анализа опустим

ПОСтОяННЫЕ фаэы {3)„ра И Ь 3 НаЛИЧИЕ

2 которых не носит принципиального характера.

Для того, чтобы не быпо переноса сигнала на опорную частоту, т.е. в спектре сигнала (4) отсутствовала частота F =, на который шумы

W5r 2Т( автокорреляционны, необходимо, чтобы индекс модуляции коррелирующего . 25 тОНа На ВХОДЕ бЫЛ 3532= 2,40/2, Зп2 = 5,52/2 m< = 11,79/2 и так далее с таким расчетом, чтобы на выходе полосового фильтра 5 после удвоения индекса модуляции (формула 4) при- 30 сутствовал сигнал без несущей в спектре. Спектр сигнала в этом случае будет образовываться вследствие перемножения сигналов и шумов из различных участков спектра, соответствующих участкам, занимаемым раз- „ личными парциальными компонентами.

Выбор индекса в 2= 2,40/2 не обеспечивает появления достаточного количества весомых парциальных компо- 40 нентов. При индексе m2 = 11,79/2 и более неоправданно расширяется полоса пропускания входных каскадов устройства, следовательно, 33 2 = 5352/2 — самый оптимальный ин- 45 декс модуляции.

Девиация частоты, созданная полезным сообщением, в тропосферных системах связи обычно составляет., 100 кГц на канал, а частота коррелирующего тона составляет 1 мГц, поэтому задержку следует выбрать

0,5 мкс и индекс модуляции по полезному сообщению получится равным приблизительно 0,3.

Сигнал вида (4), учитывая данные . индексы модуляции, можно разложить .по функциям Бесселя:

+00 + sX3

Ф 4 ° 3(3 (21

)--CO 34=-53О

«(о«„«1Я 1Я,)4=«3 (овсов(«о,«Я )t-0,03coS((d +Я +Я К+О 03 со5/щ г к sj l г

+Sl -Я )с«03сав(«о -Я )t«ааэсов«

«(«о -Sl +Я St-a,овсов/со -Я - 52 1t-0,15 cos (+ЯЯ }t-.001i)со) 3 (2.) + г к (Г

«2Я««ЯО)4«0015003(о«42Я -g )с—

k .6)

-o« coS(Ô -2Я )t-01ОИcoS/ в3 2Я д 3 (г к Е1

-ОО«асов{и« -2Я -Я )4+o2 sos(w +Зя it+

+0,02со5(и> +)Я +Я )t-002софОА2 +

{- к е (" г

«3S3 -Я )t — 02соо(о« -352„)t-002 соВ «

«(«а -353„+Sl )t«002cos(w -ЗЯ Sls)t«

+ 0,4соз({.о +4Я 1t+0,04 coS uJ +4Я 4

«Я )t-004 ñîâ(«о «4Я -Я )t+ 04«ов

«03 -4я )4«004сов(о« -4я +Sl )t—

-{)50Фсоэ(и) -4Я -Я t>03cos/ш +

Г К 8) )5 Г

+ ЗЯ„) 4+аавсов{ш„+ЗЯ +Яа ) t-а 03 .

COS(u}„+5ß -Я ) -03Соэ(и „-ЮЯ It-003co9 {и) -1Я .4Я - )t+ 003 ro>(530—

<(гк в{ lг

-yg Q )t4 0,Icos(ш„+6Я )t+0,01со5" . х{ш .-6Q +Я )t-0,0(с05 (Ю,-+6%„-Я )t+0,1cog (w -6Q } 5+0,01со5(шгssl + Я )t-001«os{w -ай„-Яв)а«-) (5 } где 3, 3. — функции Бесселя первого рода;

1,,J — номера функций.

Сигнал на выходе первого фазового детектора б будет иметь вид: е с {«{=а (tlcos{w t)=-003(сов(Я +Я )4сов(Я -Sls)t-a,15cos 2Sl„tt002 «

«(сов {ЗЯ +Я )с-сов(ЗЯ„-Я )с)«04сов »

«4Я 44003(сов(5Я «Я )4-сов(ЗЯ -Я )ф

+0,1ros 6 Як +..... (e) На выходе второго детектора 7 сигнал можно записать в следующем виде:

Составитель Н.Мельников

Редактор А.Фролова Техред C,Непе Корректор Ю.Макаренко

Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1777/52

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 10833

a<(tl=o)+(t)Sin v<4 =-0,351п Я Я- 0,016 к(Ма(2Я„+Я )а-Sin(2tt„-Я )t)+02Sin к к3Я 3+оаа(03а(4Я, +Яа } -аак(аЯ„-Я Я+0,3stn5g„t+O,O (s1п(6 +Я о "(Як ЯО ) tg+., (1

Формулы (6) и (7) показывают, что на выходах первого и второго фазовых детекторов 6 и 7 присутствуют опорные частоты Рк, 2F< s 3F< и так далее, которые можно выделить фильт--. рами со сколь угодно узкими полосами, в которые не может попасть шум. Эту роль выполняют гребенчатые фильтры

9. Разнос гребенок по частоте равен 2F<, и фильтры выделяют сигналы, которые после сложения на пер: вом сумматоре 11 дадут опорный сигнал- ®0 а(„(Ц=-0,3 Sin Я„1-03(5со92Я„1+0,:О в в

39. 10,Фccoos 45k„4++0,2) s« f9 4++

+0,(с096ЯкФ+ -- (8) .

Таким же образом гребенчатые фильтры

10 с шириной .гребенок 2 выделяют информационный сигнал, который на . выходе второго сумматора 12 можно за писать в виде: 30 с о(с) 0 03(000(ЯО+ЯО)t саа(Я Rs)с)

-003K(Sin(2R„+2 )t-sin(2 „-Я )t1 w

+002(оса(3Я„+Я )С-саа(3Я -Яа)С)к.

+оса(ока(кЯ кЯ )t-Око(кЯ - Я )ф.... (91

Опорные сигналы наряду с информационными поступают на входы синхронного детектора 13 с попарно пропорциональными амплитудами, что позволяет производить, весовое детектирование, и сигнал на выходе синхронного детектора 13 будет иметь вид:

9 (4l = K051" ЯВ Ф (y01

t где ) — амплитуда, образованная суммой амплитуд сигналов парциальных компонентов.

Таким образом, устройство способно эффективно бороться с селективными запираниями составного сигнала, а также производить оптимальное сложение сигналов парциальных компонентова избегая автокорреляции шумов, что позволяет повысить помехоучтойчивость приемника и снижает его пороговый уровень сигнал-шум по сравнению с автокорреляционной схемой в 2+1/E где Š— отношение сигнал-шум на

8х входе.

Особенно эффективно устройство может работать в тропосферных линиях связи с составным сигналом, который может быть сформирован путем дополнительной модуляции коррелирующим сиг налом любой формы. Для этого требуется лишь выбор оптимального индекса модуляции и перестройка гребенчатых фильтров, рассчитанных на спектральную структуру составного сигнала.