Следящий измеритель средней частоты частотно- манипулированных сигналов

Следящий измеритель средней частоты частотно- манипулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа дискретной информации, передаваемой по каналам связи с помощью частотной и амплитудной модуляции. С целью расширения функциональных возможностей устройства, заключающихся в измерении несущей частоты амплитудно-манипулированных сигналов, в него дополнительно введен второй перемножитель . 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 1 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t j l j!„1ß

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1173556 (21) 4776389/21 (22) 03.01.90 (46) 15.07.92. Бюл. N 26 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) Ю.А.Геложе, А.П.Дятлов, П.R,Êëèìåíêo и В.И,Родзин (53) 621.317(088.8) (56).Авторское свидетельство СССР

N- 1173556, кл. Н 03 В 7/00, 1985.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа дискретной информации, передаваемой по каналам связи с помощью частотной и амплитудной манипуляции.

Известен следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов. содержащий последовательно соединенный смеситель, первый вход которого является входом устройства, и фильтр промежуточной частоты, выход которого соединен с входами первого и второго частотных дискриминаторов, выход первого частотного дискриминатора через первый фильтр верхних частот соединен с первым входом перемножителя, выход второго частотного дискриминатора через второй фильтр верхних частот соединен со вторым входом перемножителя, выход перемножи„„Я3 „„1748248 А2

2 (54) СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ СРЕДНЕЙ

ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для приема и анализа дискретной информации, передаваемой по каналам связи с помощью частотной и амплитудной модуляции. С целью расширения функциональных возможностей устройства, заключающихся в измерении несущей частоты амплитудно-манипулированных сигналов, в него дополнительно введен второй перем ножител ь. 1 з, п.ф-л ы, 3 ил, теля через последовательно соединенные интегратор и перестраиваемый гетеродин соединен со вторым входом смесителя. 4

Недостатком известного устройства яв-,фь ляется отсутствие возможности измерения (ф несущей частоты амплитудно-манипулированных сигналов. Ф.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства, заключающееся в измерении несущей частоты амплитудно-манипулированных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в l следящий измеритель средней частоты «астотно-манипулированных сигналов дополнительно введен второй перемножитель, включенный в разрыв цепи, связывающей выход первого перемножителя с входом интегратора; второй вход второго перемножителя соединен с выходом первого частотного дискриминатора.

1748248

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 приведена схема структурная частотных дискриминаторов; на фиг, 3 — диаграммы, поясняющие

его работу, Устройство содер>кит смеситель 1, фильтр 2 промежуточной частоты, частотные дискриминаторы 3 и 4, фильтры 5 и 6 верхних частот, перемножители 7 и 8, интегратор 9 и перестраиваемый гетеродин 10.

Входная шина устройства соединена с входом смесителя 1, выход смесителя 1 через фильтр 2 промежуточной частоты соединен с входами частотных дискриминаторов

3 и 4, выход частотного дискриминатора 3 соединен с входом фильтра 5 верхних частот, выход частотного дискриминатора 4 соединен с входом фильтра 6 верхних частот, выход фильтра 5 верхних частот соединен с первым входом первого перемножителя 7, выход фильтра 6 верхних частот соединен с вторым входом первого перемножихеля 7, выход первого перемножителя 7 соединен с первым входом второго перемножителя 8, второй вход второго перемножителя 8 соединен с выходом первого частотного дискриминатора 3, выход второго перемножителя 8 соединен с входом интегратора 9, выход интегратора 9 соединен с входом перестраиваемого гетеродина 10, выход которого соединен с вторым входом смесителя 1, Выходная шина устройства соединена с выходом перестраиваемого гетеродина 10.

Частотные дискриминаторы содержат фазовращатель 11, линию 12 задержки с временем задержки r, третий и четвертый перемножители 13 и 14, первый 15 и второй

16 фильтры нижних частот.

Входы фазовращетеля 11, линии 12 задер>кки и четвертого перемножителя 14 соединены и являются входом частотных дискриминаторов 3 и 4, выход фазовращателя 11 соединен с первым входом третьего перемножителя 13, второй вход которого соединен с выходом линии 12 задержки, второй вход четвертого перемножителя 14 соединен с выходом линии 12 задержки, выход третьего перемножителя 13 соединен с входом первого фильтра 15 нижних частот, выход которого является выходом первого частотного дискриминатора 3, выход четвертого перемно>кителя 14 соединен с sxoдом второго фильтра 16 нижних частот, выход которого является выходом второго частотного дискриминатора 4.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход смесителя 1 в полосе частот поступает частотно-манипулированный (ЧМН) сигнал, который при модуляции с разрывом фазы несущей можно представить в следующем виде:

U(t) — — (— с0$(й>(:р t + ЛФ b(t) t +

)=

= Umccos pi (t), где Um(: — амплитуда входного сигнала; й)1 + й>2 й> р = — — средняя частота сигна2

10 ла;

Щ2 Ni

Лй) — девиация частоты;

2 й>>, а2 — несущие частоты информациОн н ых- Сим Вол ОВ;

b(t) — модулирующая функция, 15

Ь(с) = $ berect(te): (1, с акт, (к+1) т;

rect(t(<) = О, t Q Я(т, (К+1) т;

К = 1,2,3; Т- длительность информаци20 онного символа, Величины Ьк = 1 или (-1). Набор (Ьк } образует двоичный код, В соответствии с которым частота сигнала принимает два значения: й> = й)ср — Лв с вероятностью

25 Р1 и й>2 =аср (Лй>с вероятностью Р2, Вероятности Р1 и Р2 появления символов с несущими частотами й>1 и й>2 образуют полную группу, т.е. Р1 + Р2 = 1, На другой. вход смесителя 1 поступает

30 напряжение с выхода перестраиваемого гетеродина 10, которое представим в следующем виде:

Ugt) = U«COS(m, t + p, ) = Um ÑOS <<>2 (t), где Um<, й>„, p< — соответственно амплитуда, несущая частота и фаза сигнала на выходе перестраиваемого гетеродина 10. На выходе фильтра 2 промежуточной частоты при условии Umr» 0<п, напряжение имеет вид

40 Оор(с) = К0(<(<О<пссов((t) —.pi (t)j =

=0 соз(<щ (t) — pi (t)), где К вЂ” коэффициент передачи смесителя 1 и фильтра 2 промежуточной частоты, Напряжение с выхода фильтра 2 проме45 жуточной частоты поступает на вход частотного дискриминатора 2 и на вход частотного дискриминатора 4, Дискриминационные характеристики частотных дискриминаторов 3 и 4 при нелинейной аппроксимации и форма напряжений на их выходах приведены на фиг. За-Зг, Как видно из эпюр, приведенных на фиг, ЗВ и Çr для случая отрицательной расстройки й>(> - i+p< О, где й>о — опорная частот. дискриминаторов 3 и 4, напряжения на выходе ЧД состоят из постоянной U- и переменной U - составляющих, 1748248

Фильтры верхних частот (ФВЧ) 5. и 6 выделяют только переменную составляющую U- выходного напряжения.

Размах напряжений на выходе ФВЧ 5 и

6 можно представить как сумму двух составляющих:

Л Ч5 = ЛЦ5(+) + Ц5(-);

ЛUe = h U5(+)+ ЬUв(-), где Л 05(+), AUo(+j — положительная составляющая размаха напряжения на выходе

ФВЧ5и6;

Л U5(-), Л05(-) — отрицательная составляющая размаха напряжения на выходе ФВЧ

5и 6.

С учетом принятых обозначений получим следующие соотношения для составляющих размаха напряжений на выходе

ФВЧ 5и 6.

Для временного интервала Л«<(tc — «) справедливы следующие соотношения: м л.

11Ц = СО5(6)<-Гл)г1 - гс (() 4Р,4.):

6(й

= p2() sin ьи" sin(

4

= m)U j- — >! -< С) б г1" =

5() 4 5 2

=- P2 U 5in ВО<. COS {С) ср - г) "°

Для временного интервала ЛтгЯ(тг-t>) справедливы следующие соотношения: ()6(-) — Ф(04Д )= СО5 (Ы2 с) 1 " .

=- и 0 sin ьу ° sin (

= P10 gin 6Ы ь cos (& cp

Напряжения с выходов Ф ВЧ 5 и 6 поступают на входы первого перемножителя 7, на выходе которого для рассматриваемых интервалов времени Ьt> и Лт имеем

" т(-) --6))6(,).И5()--Р2 O„sin ave s. "%п(Яср С )г)" C OS(Яс -Юг1" 7 б(-.) 5(+) Г с (м 5 с

Х 51" (Иср Сдс. с.. COS (63 Ср СДг с, указанные напряжения поступают на первый вход второго перемножителя 8, на второй вход которого поступает напряжение с выхода первого частотного дискриминатора 3. На выходе второго перемножителя 8 для рассматриваемых интервалов времени Л«и Лtz получим ()с8(йс) =))асяс) ; 5сс (И

О (Q< U ) с ln C< с)с COS(C< Я Лс р22 сс л Л

" 5)n с. (Ыср- с) с 5С С1 (Qi сс)г) с ()п5(сЙ = ))n2(S<2) — Sin (Я,-g,)(=

«р(

2 с) с

10 «sin((3ср ы ) - cps(Q <д )л — p 2 2 л . л

5i п Мд с . 5 n g (Яс р- Я ) i S < n (Q) 2 Я ) Лс

В выходном напряжении перемножителя 8 содержится постоянная составляющая

15 m(Une(t)), которая выделяется интегратором

9 и служит для управления частотой перестраиваемого гетеродина 10. Величина постоянной составляющей m(U>5(t)) равна

m(Una(t)= Р1 0пв(т) + Р20пв(т) =

2 J

5 л1 2 л

- ") -2 —,5)11 h03 S n 1, 4,-63г,)""1. (я, -яс)i.) ).6

-Р".Р— sin ЬасSin2(Qi -CD„)csin(у -у„) с. =

)) (="<Р"- — sin S63iSin2(CJ, -G3)л(P"„5 н(Сд,-Q,)лс- Pepsin(u2-<Ц с)«Р Р2 — 5 n ас51л2 (ц, -(д)л (с Рс Sin ЬC i CO5 (СС -С)с)Л ° (P2-Рф1Л (и,-Сас) С )

30 На фиг, Зд приведена зависимость математического ожидания m(U

35 слежения, а стрелками показано направление изменения частоты гетеродина 10 при положительном и отрицательном управляющем напряжении.

Таким образом, при условии, что

40 <@cps(W, âs) на выходе интегратора 9 возникает положительное по знаку напряжение, которое приводит ЧМН сигнал в единственную в полосе Лв точку устойчивого слежения й)) =.йн.

При наличии дестабилизирующих фак- торов, которь.е могут вызвать переход частоты Wp ЧМН сигнала вправо от точки

50 устойчивого слежения ву1 на выходе интегратора 9 возникает напряжение отрицательного знака, которое возвращает ЧМН сигнал в точку устойчивого слежения ау1.

Наличие провалов в дискриминационной характеристике влияет на скорость настройки измерителя на среднюю частоту "IMH сйгнала, в месте провала скорость настройки уменьшается.

1748248

При поступлении на вход амплитудноманипулирован н ых (АМ Н) сигналов устройство работает следующим образом, AMH сигнал нэ входе устройства можно представить в следу1ощем виде: 5

U(t) = 2 b(t) соя(@21+ А,), где () с, N2 pc — соответственно амплитуда, несущая частота и начальная фаза сигнала; 10

b(t) — модул ирующая фун кция;

Ь(с) =-$ ьк rect (tel;

1, тЕ-(КТ, (К+1) Т);

rect (ск)=

О, tj(KT (K+1) Т):

К 1,2,3; . Т вЂ” длительность информационного символа. 20

Величины Ьк = 1 или О. Набор (Ьк) образует двоичный код, в соответствии с которым амплитуда сигнала принимает два значения; Um = Umc с вероятностью Р1 и

Um = Umc - 0 — с вероятностью Р2, Р1+ Р2 = 1, 25

Для напряжений на выходе частотных дискриминаторов 3 и 4 справедливы следующие соотношения

IJu,„(Ц-2ЬЯ(с1. (UI,-,) .

- — 0 (I 5ttt(Ug 4 с)

IJu (Ц" b(tl b(1 с}СО5 (CU — С4с) с

4А< . — Ь, (t) с05 (g Юс) с . (1

Л

Э

Форма напряжений на выходе частот- 35

HbIx дискриминаторов 3 и 4 для АМН сигналов приведена на фиг. Зе, ж, Как видно из эпюр, приведенных на фиг, 3ж,е для случая отрицательной расстройки вс -щ < О, напРЯжениЯ нэ выходе частот- 40 ных дискриминаторов 3 и 4 содержат постоянную U- и переменную U,„ составляющие.

Фильтры верхних частот 5 и 6 выделяют только переменную U - составляющую вы- 45 ходного напряжения частотных дискриминаторов 3 и 4.

Размах напряжений на выходе ФВЧ 5 и

6 представим.кэк сумму двух составляющих

ЛЪ-hu5(.)+ Л,а(-); 50 -ъ О6 Л U6(+) + 4U6(-), где Л 05{+), Л д6(+) — положительные составляющие размаха напряжений на выходе

ФВЧ 5 4 ФВЧ,6;

ЛОц-), h, U6(-) — отрицательные состав- 55 ляющие размаха напряжений на выходе

ФВЧ5и ФБЧ 6, Для временного интервала Л 1 (11 — to) справедливы следующие соотношения - (- 5(-) = %((.)4дЗ(1))=

= -Р1 2 sin (o)g — о7) т

Um

Л(.) 6(-) = П1((.74д4(с))=

=-Р1 2 сов (со — ОЦ т.

0 п

Для временного интервала Д t2g(t2 — tl) споаведливы следующие соотношения

ttU e t> = " с (с,-tttrl t- ttt (U ttt (Ц)=

2 (), Р Й » n (< 2- Я г1 с )

АП = сои(Яс-ttt,lt. ttt(Uttt Ь1)=

02

= P2 СОб (Я - Иг} с, Напряжения с выходов ФВЧ 5 и 6 поступают нэ входы первого перемно>кителя 7, на выходе которого для рассматриваемых интервалов времени Л11 иЛ t2 имеем о о Ц4

,ц(,} AU5() ()I06()-Р1 — 5 п(ц -(dr}I. х

"со5 (Я -03r с = Р1 — 5I g Q (Ю Яг} п 2um о ()4 п7 (2} 1 () 5(+) up(y)=(4 51п(Я2" Mr}< х ф (I c05(Q -63г} - PR — g>g2, (y -г1

Напряжение с выхода первого перемножителя 7 поступает на первый вход второго перемножителя 8, на второй вход которого поступает напряжение с выхода первого частотного дискриминатора 3. На выходе второго п ерем ножителя 8 для рассматриваемых интервалов времени Лт1

И 612 ИМЕЕМ

Un8(Ë t1) = Оп7(М1) U4p3(Л tl)=0; с1 и, (>}=u„7(4} ОЦ (й2} = Р2 — 5 ю 11 2 х — 11 Х

"(2.

В выходном найряжении перемножителя 8 содержится постоянная составляющая

rn(Uns(t)), которая выделяется интегратором

9 и служит для управления частотой перестраиваемого гетеродина 10. Величина постоЯнной составлЯюЩей In(Un (t)) Равна (()..ЬП=РИ.,(А} I 1(j„(« } = (6

- Р(Р2 5iY12.(Я2 6) $ eIrl(Q2- дг} с, =

g6

=(З C2 — Е 2(6 2- Ос} S r) (g СВг).

1748248

На фиг. 3 приведена зависимость математического ожидания m(Ure(t)) (дискриминационная характеристика устройства) для частного случая Р1 = Р2 = 0,5 и U п = 16, где

6 кружочками отмечены точки устойчивого слежения, а стрелками показано направление изменения частоты гетеродина 10 при положительном и отрицательном управляющем напряжении, Таким образом, при условии

N2(= (м„, вь)на выходе интегратора 9 в полосе частот Лв формируется напряжение отрицательного знака. Возникновение отрицательного напряжения приводит AMH сигнал в единственную в полосе частот

Лсо = (шь — в,) точку устойчивого слежения

= иь При переходе через точку устойчивого слежения, например, при воздействии дестабилизирующих факторов, знак напряжения на выходе интегратора 9 меняется на положительный.

Таким образом при условии, что частота входных сигналов (в р и вг) лежит внутри полосы частот Ьв = (вь — в„) обобщенные дискриминационные характеристики, приведенные нэ фиг. Зд,з имеют по одной точке устойчивого слежения: а = вь для

ЧМН сигналов и ву =вь — при воздействии AMH сигналов, что расширяет функциональные возможности по сравнению с и рототи и ом.

Технико-зкономические преимущества предложенного технического решения в сравнении с прототипом заключаются в расширении функциональных возможностей устройства путем измерения несущей частоты AMH сигналов при сравнительно низкой стоимости. Низкая стоимость обеспечивается применением малого количества простых в схемном и конструктивном выполнении узлов.

5 Формула изобретения

1. Следящий измеритель средней частоты частотно-манипулированных сигналов по авт. св. М 1.173556, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ10 ных возможностей, заключающегося в измерении несущей частоты амплитудно-манипулированных сигналов, в него дополнительно введен второй перемножитель, включенный между выходом первого перемножителя и входом интегра15 тора, второй вход второго перемножителя соединен с выходом первого частотного дискриминатора.

2, Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что первый и второй частотные дискриминаторы содержат фазовращатель.

20 линию задержки, последовательно соединенные третий перемножитель и первый фильтр нижних частот,. последовательно соединенные четвертый перемножитель и второй фильтр нижних частот, причем входы

25 фазовращателя, линии задержки и первый вход четвертого перемножителя соединены и являются входом частотных дискриминаторов, первый вход третьего перемножителя соединен с выходом фазовращателя.

30 выход линии задержки соединен с вторыми входами третьего и четвертого перемножителей, выход первого фильтра нижних частот является выходом первого частотного дискриминатора, .а выход второго фильтра

35 нижних частот является выходом второго частотного дискриминатора, 1748248 и <Р3

1х ФДАД

Составитель П,Клименко

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал - Корректор О.Кравцова

Заказ 2510 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101