|
(21), (22) Заявка: 2004105524/09, 26.02.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.02.2004
(43) Дата публикации заявки: 10.08.2005
(45) Опубликовано: 27.01.2006
(15) Информация о коррекции:
Версия коррекции № 1 (2  160°
(57) Реферат:
Изобретение относится к приемникам сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМ). Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приема сигналов с абсолютной ФМ. Для этого один вход фазового детектора подключают к линейной части приемника, а другой вход через узкополосный ( 300 Гц) фильтр, фазовращатель на 90°, усилитель-ограничитель, причем узкополосный фильтр также подключен к линейной части приемника. В предлагаемом приемнике фазовый детектор не имеет обратной работы, т.к. его опорное колебание формируется по составляющей несущей частоты входного ФМ сигнала, которая при указанном угле манипуляции присутствует в сигнале. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области радиоприемных устройств, а точнее к детекторам сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией.
Известны источники, в которых описаны приемники (детекторы) фазоманипулированных колебаний, не имеющие «обратной работы» [1, 2, 3].
По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в источнике [1], которое по этой причине и принимается за его прототип.
Прототип состоит из линейной части приемника радиосигналов, частотного детектора и триггера.
Входной сигнал с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на угол 140°2160° (радиосигнал) фильтруется, усиливается и преобразуется по частоте в линейной части приемника и поступает на вход частотного детектора. Как известно, любой частотный детектор представляет собой дифференцирующее по времени устройство. Поэтому при скачке фазы входного сигнала на угол + на выходе частотного детектора появляется короткий положительный импульс, а при скачке фазы входного сигнала на –, на выходе этого детектора появится короткий отрицательный импульс. Эти короткие импульсы поступают на входы RS-триггера, отчего на его выходе появляются видеоимпульсы прямоугольной формы, которые были переданы.
Частотный детектор некогерентный. В нем нет опорного канала, где происходят случайные скачки фазы опорного колебания на 180°, и поэтому его «обратная работа» исключена в принципе.
Основным недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость приема им сигнала с абсолютной ФМн на указанный угол, поскольку он некогерентный и управляющие работой триггера импульсы являются короткими.
Техническим результатом заявленного объекта является увеличение помехоустойчивости приема сигналов с абсолютной ФМн на уточненный угол 140°2160° путем перехода на когерентный прием, свободный от «обратной работы».
Сущность изобретения состоит в том, что в прототип, состоящий из линейной части приемника, введены узкополосный фильтр-выделитель колебания несущей частоты из входного ФМн сигнала, фазовращатель на 90°, усилитель-ограничитель и фазовый детектор, причем сигнальный вход фазового детектора подключен к выходу линейной части приемника непосредственно и ко второму его входу (опорному) через узкополосный фильтр, фазовращатель на 90°, усилитель-ограничитель.
Существенным отличием изобретения является совокупность введенных элементов и их связей, так как только они позволяют увеличить помехоустойчивость приема практически до максимально возможного значения и упростить когерентный детектор.
В [2] предложено делить фазовый сдвиг на 180° входного ФМн колебания в 2 раза, чтобы появилось колебание несущей частоты в качестве опорного колебания. Однако практически это трудно реализовать. В [3] перешли с абсолютной ФМн на 180° на относительную ФМн для исключения «обратной работы», отчего вероятность ошибки приема возросла в 2 раза, и усложнился детектор.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого приемника, который состоит из линейной его части 1, фазового детектора 2, узкополосного фильтра 3, фазовращателя 4 на 90°, усилителя-ограничителя амплитуды 5. Блоки 3-5 образуют опорный канал. Блок 5 может быть синхронизируемым автогенератором.
Работа приемника происходит следующим образом.
На вход блока 1 поступает фазоманипулированный (ФМн) сигнал, который в нем фильтруется от помех, усиливается по амплитуде и преобразуется по частоте. Аналитически ФМн сигнал имеет вид uФМ(t)=Usin[ t+ (t)], где (t)=±1, а выбирается из указанного диапазона 60°80°.
Учитывая значение (t) по правилам тригонометрии, имеем:
uФМ(t)=Ucos[(t)]·sint+Usin[(t)]·cost=U[cos·sint+(t)·sincost].
Видно, что составляющая несущей частоты (первое слагаемое) пропорциональна cos, значение которого 0,5 cos0,1736. Нижний относительный уровень 0,1736 такой же, как и максимальный уровень третьей гармоники при оптимальном угле отсечки, при котором работает утроитель частоты. Учетверитель частоты на практике обычно не используется. Этим обусловлен максимальный угол манипуляции 2=160°.
Нижний угол манипуляции 2 определяется по допустимому превышению вероятности ошибки по сравнению с минимальной при 2=180°. Допустимое превышение P2/P180°=2, как при ОФМн. Если оно >2, то целесообразно тогда использовать ОФМн.
Вероятность ошибки приема элементарного двоичного символа при ФМн
Рфм=V( (2E/No)·sin),
где  – дополнение к интегралу вероятности до единицы (табулированное);
Е – энергия посылки;
No – спектральная плотность мощности гауссовских помех.
Примем 2E/No=10 или (2E/No)=3,15.
При 2=180° вероятность P180°=9,3·10-4, а при 2=160°. Значение P160°=9,676·10-4. Превышение P160°/P180°=1,05
Остальные расчеты сведем в табл.1.
Из таблицы следует, что угол манипуляции находится в интервале 140°2<160°, когда уровень несущей достаточный для исключения «обратной работы», а потери в помехоустойчивости меньше, чем при ОФМн. При 2=160° эти потери практически полностью отсутствуют (P160°/P180°=1,051).
С выхода блока 1 ФМн сигнал поступает на сигнальный вход фазового детектора 2 непосредственно и на его опорный вход через фильтр 3, фазовращатель 4 на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды 5. Фильтр 3 пропускает на свой выход только колебание несущей частоты, которое в блоках 4, 5 формируется в опорное колебание uo(t)=Uocost, где Uo=Ucost.
Фазовый детектор 2 состоит из перемножителя сигналов и ФНЧ.
На выходе перемножителя колебание
uп(t)=uФМ(t)uo(t)=Usin[t+(t)]·UOcost=0,5UUO{sin[(t)]+sin[2t+(t)]}.
Второе слагаемое на удвоенной промежуточной частоты 2 ФНЧ отфильтровывается и на его выходе имеет место только первое слагаемое uФ(t)=0,5UoUsin[(t)] – знакопеременные импульсы прямоугольной формы, т.е. переданный сигнал.
Технико-экономическим эффектом изобретения является исключения обратной работы при уменьшении вероятности ошибки приема сигнала практически в 2 раза и упрощении детектора.
Источники информации
1. А.с. СССР №10038. Прием фазовой телеграфии без синхронного гетеродина/ Ярославский Л.С. и др., 1952.
2. Патент РФ №2113062. Формирователь опорного колебания для детектирования фазоманипулированных сигналов /Волков А.А. Приоритет от 28.09.1994.
3. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. – М.: Радио и связь, 1991.
Формула изобретения
Приемник сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией на угол 140°2160°, состоящий из его линейной части, отличающийся тем, что в него введены фазовый детектор, фильтр колебания промежуточной частоты, фазовращатель на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды, причем сигнальный вход фазового детектора подключен к выходу линейной части приемника непосредственно и ко второму его (опорному) входу через последовательно соединенные фильтр колебания промежуточной частоты, фазовращатель на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды.
РИСУНКИ
TH4A – Переиздание описания изобретения к патенту Российской Федерации
Причина переиздания: Коррекция в названии изобретения, тексте формулы изобретения
Извещение опубликовано: 20.03.2007 БИ: 08/2007
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.02.2008
Извещение опубликовано: 27.02.2010 БИ: 06/2010
|
