Демодулятор фазоманипулированных сигналов

Демодулятор фазоманипулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике связи и радиоизмерительных устройствах для демодуляции фазоманипулированных сигналов.

Известен демодулятор фазоманипулированных сигналов, описанный в авторском свидетельстве (АС) SU №1515389, Н 04 L 27/22, содержащий последовательно соединенные удвоитель частоты, фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор, фазовращатель и делитель частоты на два, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, причем вход удвоителя частоты соединен с входом формирователя импульсов и является входом демодулятора, выходом которого является прямой выход триггера, второй вход фазового детектора соединен с вторым выходом подстраиваемого генератора, прямой и инверсный выходы триггера соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, четвертые входы которых соединены с выходом фазовращателя, выходы элементов И соединены с соответствующими входами триггера. Описанное устройство меняет полярность выходного сигнала при появлении достаточно длительных импульсных помех, и кроме того, формирователь, преобразующий аналоговый сигнал в импульсный по превышению нулевого уровня, создает дополнительные паразитные сигналы, даже при воздействии сравнительно слабых аддитивных помех. Таким образом, недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность.

Известен также приемник фазоманипулированных сигналов по АС SU №1418924, H 04 L 27/22, содержащий последовательно соединенные удвоитель частоты, полосовой фильтр, делитель частоты на два, фазовращатель и фазовый детектор, второй вход которого соединен с входом удвоителя частоты и является входом устройства. Работа данного устройства основана на снятии манипуляции с входного сигнала путем выявления изменения скачков фазы на 180° в последовательно соединенных линии задержки и фазовом детекторе. Однако такая схема будет реагировать и на изменения фазы менее 180°, что приведет к сбоям всего устройства при воздействии аддитивных помех, приводящих к сдвигу фазы входного сигнала. Таким образом, недостатком этого устройства также является низкая помехозащищенность.

Наиболее близким аналогом является устройство по АС SU №1418924, H 04 L 27/22.

Для повышения помехоустойчивости предложен демодулятор фазоманипулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные удвоитель частоты, полосовой фильтр, делитель частоты на два, фазовращатель и фазовый детектор, первый вход которого соединен с входом удвоителя частоты и является входом демодулятора, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные инвертор, ключ, причем второй информационный вход ключа соединен с выходом фазового детектора, D-триггер, подключенный по D входу, последовательно соединенные формирователь импульсов по фронту/срезу, подключенный к выходу фазового детектора, схема ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ, первая схема совпадения, формирователь строба символа, формирователь межсимвольного интервала, подключенный к инверсному выходу формирователя строба символа, причем второй вход схемы ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ соединен с выходом формирователя межсимвольного интервала, второй вход первой схемы совпадения соединен с инверсным выходом формирователя строба символа, выход первой схемы совпадения соединен с тактовым входом D-триггера, а также введены кварцевый автогенератор, выход которого подключен ко второму входу формирователя строба символа и второму входу формирователя межсимвольного интервала, последовательно соединенные вторая схема совпадения, первый вход которой подключен к выходу формирователя импульсов по фронту/срезу, а второй вход - к выходу формирователя строба символа, и счетный триггер, выход которого подключен к управляющему входу ключа. Выход D-триггера является выходом устройства.

На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы его работы, на фиг.3 - формирователь строба символа, на фиг.4 - формирователь межсимвольного интервала.

На фиг.1 изображены:

1 - удвоитель частоты,

2 - полосовой фильтр,

3 - делитель частоты на два,

4 - фазовращатель,

5 - фазовый детектор,

6 - инвертор,

7 - ключ,

8 - D-триггер,

9 - формирователь импульсов по фронту/срезу,

10 - схема ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ,

11 - первая схема совпадения,

12 - формирователь строба символа,

13 - формирователь межсимвольного интервала,

14 - кварцевый автогенератор,

15 - вторая схема совпадения,

16 - счетный триггер.

На фиг.2 изображены:

а) временная диаграмма переданной последовательности двоичных символов,

б) временная диаграмма на выходе фазового детектора,

в) временная диаграмма на выходе ключа,

г) временная диаграмма на выходе инвертора,

д) временная диаграмма на выходе формирователя импульсов по фронту/срезу,

е) временная диаграмма на выходе схемы ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ,

ж) временная диаграмма на выходе первой схемы совпадения,

з) временная диаграмма на выходе D-триггера (выход демодулятора)

и) временная диаграмма на выходе формирователя строба символа

к) временная диаграмма помехи,

л) временная диаграмма на выходе второй схемы совпадения,

м) временная диаграмма на выходе счетного триггера,

н) временная диаграмма на выходе формирователя межсимвольного интервала.

Демодулятор фазоманипулированных сигналов содержит удвоитель 1 частоты, полосовой фильтр 2, делитель 3 частоты на два, фазовращатель 4, фазовый детектор 5, инвертор 6, ключ 7, D-триггер 8, формирователь 9 импульсов по фронту/срезу, схему 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ, первую схему 11 совпадения, формирователь 12 строба символа, формирователь 13 межсимвольного интервала, кварцевый автогенератор 14, вторую схему 15 совпадения и счетный триггер 16.

Демодулятор фазоманипулированных сигналов работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах фазового детектора 5, ключа 7, D-триггера 8, формирователя 9 импульсов по фронту/срезу, схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ, первой схемы 11 совпадения, формирователя 12 строба символа, формирователя 13 межсимвольного интервала, второй схемы 15 совпадения, счетного триггера 16 - состояние логического (лог.) "0". На выходе инвертора 6 и инверсном выходе формирователя 12 строба символа - лог."1". Выход ключа 7 замкнут на выход фазового детектора 5.

Пусть передается последовательность двоичных символов (фиг.2а).

Сигнал с несущей, манипулированной по фазе на 180°, поступает на вход удвоителя 1 частоты, после удвоения частоты сигнал с устраненной манипуляцией фазы подается на полосовой фильтр 2, который выделяет удвоенную частоту и ослабляет влияние помех. Далее с помощью делителя 3 частоты на два и фазовращателя 4 на входе фазового детектора 5 формируется опорное напряжение с частотой, равной несущей частоте фазоманипулированного сигнала, и фазой, точно подстроенной под фазу входного сигнала.

В результате действия фронта импульса, в момент времени t₁, состояние выхода фазового детектора 5 изменится с лог. "0" на лог."1" (фиг.2б). На выходе ключа 7 установится лог."1" (фиг.2в), а на выходе инвертора 6 установится лог."0" (фиг.2г). По этому фронту на выходе формирователя 9 импульсов по фронту/срезу появится импульс уровнем лог."1" (фиг.2д). Этот импульс сформирует на выходе схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ импульс уровнем лог."1" (фиг.2е). На выходе первой схемы 11 совпадения сформируется импульс уровнем лог."1" (фиг.2ж), т.к. на втором входе первой схемы 11 совпадения присутствует разрешающий уровень лог."1" с инверсного выхода формирователя 12 строба символа. Фронт импульса на выходе первой схемы 11 совпадения, воздействуя на тактовый вход D-триггера 8, изменит состояние его выхода на лог."1" (фиг.2з) и запустит формирователь 12 строба символа (построенный на основе счетчика импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом кварцевого автогенератора 14). На выходе формирователя 12 строба символа установится уровень лог."1" (фиг.2и).

Таким образом, сформируется строб символа, который является разрешающим для второй схемы 15 совпадения. На инверсном выходе формирователя 12 строба символа установится уровень лог."0", который является запрещающим для первой схемы 11 сравнения.

Пусть в момент времени t₂ под воздействием внешних факторов (помехи) (фиг.2к) состояние выхода фазового детектора 5 изменилось на лог."0" (фиг.2б). При этом состояние выхода инвертора 6 изменится на лог."1", а состояние выхода ключа 7 установится в лог."0" (фиг.2 г, в) соответственно. При изменении состояния на выходе фазового детектора 5, на выходе формирователя 9 импульсов по фронту/срезу сформируется импульс (фиг.2д). На выходе схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ сформируется импульс (фиг.2е), который не окажет влияния на состояние выхода формирователя 12 строба символа, а на выходе второй схемы 15 совпадения сформируется импульс уровнем лог."1" (фиг.2л). По фронту этого импульса выход счетного триггера 16 изменит свое состояние на лог."1" (фиг.2м) и на выходе ключа 7 установится лог."1", т.е. выход ключа 7 замкнется на выход инвертора 6 (фиг.2в, г) соответственно.

В момент времени t₃ (перед окончанием информационного символа) на выходе формирователя 12 строба символа установится лог."0" (фиг.2и), а на инверсном - выходе лог."1". По фронту перепада уровня запустится формирователь 13 межсимвольного интервала (построенного аналогично формирователю 12 строба символа). Во время отсчета межсимвольного интервала разрешено изменение состояния выхода D-триггера 8 и всего устройства.

Допустим, что в момент времени t₄ (до окончания длительности межсимвольного интервала) состояние выхода фазового детектора 5 изменилось (в результате передачи лог."0") на лог."1" (фиг.2б). На выходах инвертора 6 и ключа 7 установится лог. "0", а на выходе формирователя 9 импульсов по фронту/срезу сформируется импульс (фиг.2д). На выходе схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ сформируется импульс (фиг.2е), который сформирует на выходе первой схемы 11 совпадения импульс (фиг.2ж), записывающий в D-триггер 8 новое значение выхода ключа 7 (фиг.2з), а также запустит формирователь 12 строба символа (фиг.2и), который запретит сравнение на первой схеме 11 совпадения. Появившийся после окончания длительности межсимвольного интервала на выходе формирователя 13 межсимвольного интервала импульс (фиг.2н) сформирует импульс на выходе схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ (фиг.2е), который не пройдет через первую схему 11 совпадения.

Если же состояние выхода фазового детектора 5 не изменится, то после окончания длительности межсимвольного интервала на выходе формирователя 13 межсимвольного интервала сформируется импульс (фиг.2н), который сформирует импульс на выходе схемы 10 ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ (фиг.2е). Это вызовет появление импульса на выходе первой схемы совпадения 11. По фронту этого импульса перезапустится формирователь 12 строба символа, а в D-триггер 8 перезапишется старое значение уровня сигнала с выхода ключа 7. Далее процесс повторится.

Таким образом, смена информации оказывается возможной только во время формирования межсимвольного интервала, а смена информации в момент действия строба символа считается ложной и последовательность с выхода фазового детектора 5 инвертируется. Другими словами, время действия помехи ограничено длительностью межсимвольного интервала и, по сравнению с длительностью символа, составляет относительно малую часть. Это указывает на уменьшение вероятности сбоя или на увеличение помехоустойчивости демодулятора при прочих равных условиях.

Все функциональные блоки (кроме формирователя импульсов по фронту/срезу, формирователя строба символа и формирователя межсимвольного интервала) выполнены по известным общепринятым схемам. Формирователь импульсов по фронту/срезу выполнен в виде последовательно соединенных элемента задержки и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен со входом элемента задержки и является входом формирователя импульсов по фронту/срезу. Выходом является выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Формирователь строба символа и формирователь межсимвольного интервала могут быть реализованы на стандартных элементах серии 1533 (1533ТМ2, 1533ИЕ7, 1533ЛАЗ, 1533ЛН1) по одинаковой схеме, за исключением того, что в формирователь межсимвольного интервала добавлен элемент инверсии. Пример реализации формирователя строба символа представлен на фиг.3, а формирователя межсимвольного интервала приведен на фиг.4.

Демодулятор фазоманипулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные удвоитель частоты, полосовой фильтр, делитель частоты на два, фазовращатель, фазовый детектор, первый вход которого соединен с входом удвоителя частоты и является входом демодулятора, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные инвертор, ключ, причем второй информационный вход ключа и вход инвертора соединены с выходом фазового детектора, и D-триггер, подключенный по D входу, выход которого является выходом демодулятора, и последовательно соединенные формирователь импульсов по фронту/срезу, подключенный к выходу фазового детектора, схема ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ, первая схема совпадения, формирователь строба символа, формирователь межсимвольного интервала, подключенный к инверсному выходу формирователя строба символа, причем второй вход схемы ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ соединен с выходом формирователя межсимвольного интервала, а второй вход первой схемы совпадения соединен с инверсным выходом формирователя строба символа, выход первой схемы совпадения соединен с тактовым входом D-триггера, а также введены кварцевый автогенератор, выход которого подключен ко второму входу формирователя строба символа и второму входу формирователя межсимвольного интервала, и последовательно соединенные вторая схема совпадения, первый вход которой подключен к выходу формирователя импульсов по фронту/срезу, а второй вход к выходу формирователя строба символа, и счетный триггер, выход которого подключен к управляющему входу ключа.