Патент на изобретение №2313902

(54) СПОСОБ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике обработки импульсных электрических сигналов и может использоваться в качестве решающего в оконечной цифровой аппаратуре, а также в регенераторах и ретрансляторах, где предусмотрено восстановление первичной видеоимпульсной формы двоичных сигналов. Технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум. Сущность изобретения сводится к сравнению накопленных в RC-интеграторах уровней соседних битов, а выигрыш в отношении сигнал/шум обусловлен взаимной компенсацией шумов при вычитании в тем большей степени, чем уже полосы пропускания RC-накопителей. При смене полярности посылок на выходе разностного каскада – положительные и отрицательные перепады, при повторении значности посылок действует 2-й компаратор, отключающий выход разностного каскада и подключающий к выходу устройства память последнего опознанного бита. 1 табл.

Изобретение относится к технике обработки видеоимпульсных электрических сигналов и может найти применение в измерительной технике, дальней проводной и волоконно-оптической связи, а также в радио- и радиорелейной связи.

Аналогом изобретения может служить способ приема детерминированного сигнала ([1], стр.451, рис.11.3, б), предусматривающий использование согласованного фильтра и порогового устройства.

Прототипом изобретения является «Способ и устройство аналогового выделения и накопления импульсных сигналов» (патент №2212111 от 10.09.03), где, с целью оптимальной свертки псевдослучайной последовательности, измеряют разницу в накопленных на интеграторах за время одного бита ближайших уровнях: (сигнал + помехи) и (помехи) и суммируют полученные на каждом бите перепады уровней. Такая обработка достаточна при известном зондирующем сигнале, формируемом в рефлектометре, для опознавания же последовательности неизвестных битов необходима другая процедура.

Сущность изобретения заключается в сопоставлении, путем вычитания, накопленных на RC-цепочках уровней входного напряжения за время текущего бита сигнала и предыдущего бита, запомненного на время . То есть необходимы два накопителя, подключаемые попеременно к входу устройства на время и сохраняющие накопленный (за время ) уровень еще на время . В конце каждого интервала , в промежутке примерно от 0.9 до , происходит сравнение накопленных уровней H₁ и H₂ в разностном каскаде Р и определение полярности измеренной разности (H₁₍₂₎-H₂₍₁₎) в 1-м компараторе с нулевым порогом.

В простейшем случае, при приеме точек (меандра), достаточно лишь подключать выходы накопителей попеременно, через интервал , к инвертирующим и неинвертирующим входам разностного каскада.

При повторении значности посылок решающее значение имеет первая из повторяемых посылок. Ее опознанная по разности накоплений (H₁₍₂₎-H₂₍₁₎) значность распространяется на все остальные. При этом используется различитель повторяемости полярности битов – 2-й компаратор с порогом переключения, равным 0.5H₁(H₂), на который подается напряжение, равное |H₁₍₂₎-H₂₍₁₎|. При повторении битов 2-й компаратор отключает выход 1-го компаратора, подключая одновременно к выходу устройства запись памяти последнего опознанного бита, хранящейся в регистре сдвига. Порог 0.5Н берется потому, что в среднем число перепадов и повторений одинаково.

Краткая оценка предпочтительности предлагаемого способа.

Найдем отношение сигнал/шум q=m_s/_n на выходе RC-накопителя при условии, что на него воздействует прямоугольный импульс амплитуды А_o и длительности в присутствии белого шума с функцией корреляции Здесь m_s(t) – среднее значение сигнала, _n(t) – среднеквадратичное значение шума, N_o -спектральная плотность шума, () – дельта-функция. Тогда

где . Полагая <<1 (при этом exp(-)1-), придем к выражению характерному для оптимального приема (E=A_o ² – энергия импульса).

Считая, что на первом интервале принимается сигнал с шумом, а на 2-м – только шум, причем вход и выход 1-го накопителя на интервале t2 изолированы от корпуса, получим на выходе разностного каскада q₁=A_o/(n₁-n₂). Здесь ²(n₁-n₂)=2_n ²(1-R) (см. [1], стр.179), где R=exp(-), то есть ²(n₁-n₂)=³²N_o, a То есть выигрыш в отношении сигнал/шум по сравнению с q растет по мере сужения полосы пропускания фильтра RC, см. таблицу.

	0.1	0.01	0.001
	2.236	7.072	22.36

В такое же число раз уменьшается среднеквадратичное значение шума (n₁-n₂) и при повторениях значности битов.

Источник информации

1. Тихонов В.И. «Статистическая радиотехника», М., 1966 г.

Формула изобретения

Способ относительной амплитудной демодуляции цифровых сигналов, при котором входное напряжение подключают попеременно, на время длительности бита ко входу двух накопительных RC-цепочек, сохраняют накопленный уровень еще на время , в конце каждого интервала производят сравнение накопленных уровней H₁ и H₂ в разностном каскаде, причем выходы накопительных RC-цепочек попеременно, через интервал , переключают к инвертирующим и неинвертирующим входам разностного каскада и определяют полярность измеренной разности напряжений (Н₁₍₂₎-H₂₍₁₎) в первом компараторе с нулевым порогом, тем самым опознавая сочетания битов 1/0 и 0/1, причем для опознавания значности повторяющихся битов определяют абсолютное значение разности напряжений |H₁₍₂₎-H₂₍₁₎| и сравнивают его с порогом 0,5H₁(H₂) во втором компараторе, который в случае непревышения порога отключает выход первого компаратора, подключая одновременно к выходу устройства запись значности последнего опознанного бита, хранящейся в регистре сдвига.