устройство демодуляции многопозиционных сигналов
Классы МПК: | H04L27/22 схемы демодуляторов |
Автор(ы): | Довбня В.Г., Барсуков А.Г. |
Патентообладатель(и): | В/ч 25714 |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-06-11 публикация патента:
27.08.1999 |
В демодуляторе многопозициоиных сигналов, например сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ), в цепь подстройки фазы генератора, управляемого напряжением, дополнительно включен регулируемый усилитель с коэффициентом передачи К (t), равным KoS (t), причем S(t), равное
где
оценки синфазной и квадратурной составляющих сигнала на интервале длительности, формируется в формирователе сигнала, входы которого подключены к выходам соответствующих квантователей уровня. Демодулятор повышает помехоустойчивость приема сигналов с КАМ путем улучшения качества опорного колебания. 1 ил.
Рисунок 1
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115t.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-2t.gif)
Формула изобретения
Устройство демодуляции многопозиционных сигналов, содержащее разветвитель, выходы которого соединены соответственно с синфазным и квадратурным каналами обработки сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, фильтра нижних частот квантователя уровня, низкочастотного умножителя, причем в каждом канале выход фильтра нижних частот дополнительно соединен с вторым входом низкочастотного умножителя другого канала, а выход низкочастотного умножителя соединен с соответствующим входом вычитателя, пропорционально-интегрирующий фильтр, выход которого соединен с генератором управляемого напряжением, соединенным со вторым входом умножителей, в синфазном канале обработки сигнала - непосредственно, в квадратурном - через фазовращатель на![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-15t.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-16t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретных сообщений. Известно устройство [1], содержащее разветвитель, выходы которого соединены соответственно с синфазным и квадратурным каналами обработки сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, фильтра нижних частот, квантователя уровня, вычитателя и низкочастотного умножителя, причем в каждом канале выход фильтра нижних частот дополнительно соединен со вторым входом вычитателя, а второй выход квантователя уровня - со вторым входом низкочастотного умножителя другого канала. Выход низкочастотного умножителя каждого из каналов соединен с соответствующим входом третьего вычитателя, выход которого соединен с генератором управляемого напряжением через пропорционально-интегрирующий фильтр. Выход генератора управляемого напряжением соединен со вторым входом умножителей, в синфазном канале обработки сигнала - непосредственно, в квадратурном - через фазовращатель на![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
Недостатком данного устройства является наличие манипуляционной составляющей в цепи управления частотой генератора управляемого напряжением, что вызывает дополнительную дисперсию фазы опорного колебания и снижает помехоустойчивость приема. Наиболее близким по техническому решению является устройство синхронизации по несущей и детектирования КАМ сигналов [2], содержащее разветвитель, выходы которого соединены соответственно с синфазным и квадратурным каналами обработки сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, фильтра нижних частот, квантователя уровня, низкочастотного умножителя, причем в каждом канале выход фильтра нижних частот дополнительно соединен со вторым входом низкочастотного умножителя другого канала. Выход низкочастотного умножителя каждого из каналов соединен с соответствующим входом вычитателя, выход которого соединен с генератором управляемого напряжением через пропорционально-интегрирующий фильтр. Выход генератора управляемого напряжением соединен со вторым входом умножителя, в синфазном канале обработки сигнала непосредственно, в квадратурном - через фазовращатель на
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
Недостатком этого устройства является наличие манипуляционной составляющей большого уровня в цепи управления частотой генератора управляемого напряжением, снижающей качество опорного колебания, а следовательно, и помехоустойчивость устройства. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет улучшения качества опорного колебания. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее разветвитель, выходы которого соединены соответственно с синфазным и квадратурным каналами обработки сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, фильтра нижних частот, квантователя уровня, низкочастотного умножителя, причем в каждом канале выход фильтра нижних частот дополнительно соединен со вторым входом низкочастотного умножителя другого канала, а выход низкочастотного умножителя соединен с соответствующим входом вычитателя, пропорционально-интегрирующий фильтр, выход которого соединен с генератором управляемого напряжением, соединенным со вторым входом умножителей, в синфазном канале обработки сигнала - непосредственно, в квадратурном - через фазовращатель на
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-4t.gif)
где
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-5t.gif)
K(t) = KoS(t),
где L2=M - позиционность сигнала, - сигнальный вход которого соединен с выходом вычитателя, вход управления - с выходом формирователя сигнала, а выход с пропорционально-интегрирующим фильтром. Сравнительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство отличается наличием формирователя сигнала и регулируемого усилителя с соответствующими связями и неизвестно из уровня техники. Таким образом изобретение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений в исследуемой и смежной областях позволяет сделать вывод, что введенные функциональные узлы известны. Однако, введение их в устройство синхронизации по несущей частоте и демодуляции сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией с указанными связями придает этому устройству новые свойства. Введенные функциональные узлы взаимодействуют таким образом, что коэффициент передачи сигнала в цепи управления генератора управляемого напряжением меняется обратно пропорционально уровню сигнала на входе устройства. Это приводит к уменьшению уровня манипуляционной составляющей в цепи управления генератора управляемого напряжением, а следовательно, к уменьшению дисперсии фазы формируемого колебания. Таким образом, изобретение соответствует критерию "Изобретательский уровень", т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Изобретение может быть использовано в цифровых системах передачи информации, использующих сигналы с квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ). Таким образом, изобретение соответствует критерию "Промышленная применимость". На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства демодуляции многопозиционных сигналов. Устройство содержит разветвитель 1, умножители 2 и 3, фазовращатель на
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/960.gif)
y(t) = cos
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/969.gif)
где
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/969.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-6t.gif)
где a, b = -(L-1), -(L-3), ... (L-1) - амплитуды квадратурных составляющих сигнала;
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/969.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/945.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/946.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
В результате квадратурного детектирования при
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/969.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/969.gif)
I(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/945.gif)
Q(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/946.gif)
которые соответственно поступают на квантователи уровня 8 и 9 и вторые входы низкочастотных умножителей 14 и 13. На выходе квантователей уровня 8 и 9 формируются сигналы оценки синфазной
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-7t.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-8t.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-9t.gif)
который через пропорционально-интегрирующий фильтр 10 поступает на вход ГУН 7, подстраивая его частоту. Качество формируемого опорного колебания определяется дисперсией сигнала f(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-10t.gif)
где
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-11t.gif)
При вероятности ошибки P
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136009/8805.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-12t.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-13t.gif)
F(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136006/8776.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
D(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136006/8776.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
D(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136006/8776.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
Для аналога:
fa(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
Fa(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
Da(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
Da(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
Для прототипа:
fn(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136001/183.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136115/2136115-14t.gif)
Dn(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
Dn(
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136008/981.gif)
![устройство демодуляции многопозиционных сигналов, патент № 2136115](/images/patents/335/2136020/963.gif)
Анализ выражений (7), (8), (9) показывает, что заявляемое устройство при примерно одинаковом уровне шумовой составляющей имеет выигрыш по уровню манипулярной составляющей: по отношению к прототипу на 4,5 дБ, к аналогу 3,6 дБ - таким образом, формирует более качественное опорное колебание, а следовательно, обладает более высокой помехоустойчивостью. Предлагаемое устройство реализовано на промежуточной частоте 160 МГц с применением аналоговой и цифровой элементной базы. Разветвитель 1, умножители 2 и 3, фазовращатель 4, фильтры нижних частот 5 и 6, генератор управляемый напряжением 7, пропорционально-интегрирующий фильтр 10 реализованы на аналоговых элементах, при этом в качестве умножителей 2 и 3 используются интегральные квадратурные умножители AD 834. Квантователи 8 и 9, низкочастотные умножители 13 и 14, вычитатель 15, формирователь сигналов 12 и регулируемый усилитель 11 реализованы на цифровых интегральных элементах: АЦП AD 9058, ПЗУ 27C128, ЦАП AD 7524. Практическое использование предлагаемого устройства позволяет повысить помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией.
Класс H04L27/22 схемы демодуляторов