Устройство передачи и приема сигналов с относительно фазовой манипуляцией на 180 градусов

На полезную модель А. А. Волкова, Г. В. Карповой «Устройство передачи и приема сигналов с относительно фазовой манипуляцией на 180°»

Предложено устройство передачи и приема сигналов с ОФМн на 180°, в котором для повышения помехоустойчивости приема сигналов исключена передача стартовой посылки за счет введенного сумматора по модулю два на передающей стороне и фазоинвертора на приемной стороне с изменением связей между элементами.

Полезная модель (ПМ) относится к передаче и приему радиосигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМн) на 180°. Известны устройства передачи и приема сигналов с ОФМн на 180°, описанные в источниках, например, в:

1. Петрович В.Т. передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Советское радио, 1965;

2. Окунев Ю.Б. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Радио и связь, 1991.

По технической сущности наиболее близким к данной ПМ является устройство передачи и приема сигналов с ОФМн на 180°, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за прототип ПМ. Во втором источнике описан аналог ПМ.

Прототип на передающей стороне состоим из последовательно соединенных источника цифрового сигнала (ЦС) и фазового манипулятора на 180°, выход которого соединен со вторым его входом через элемент задержки на длительность элементарной посылки. На приемной стороне прототип состоит из последовательно соединенных фазового детектора и перемножителя сигналов, информационный вход которого соединен со вторым его выходом через элемент задержки на длительность элементарной посылки; информационный вход когерентного фазового детектора соединен с его опорным входом через выделитель опорного колебания несущей частоты. Данный прием сигналов с ОФМн на 180° осуществляется по методу сравнения полярностей.

При ОФМн на 180° элемент информационного сигнала передается двумя соседними посылками: при передаче нуля фаза данной посылки не меняется относительно предыдущей, а при передаче единицы - меняется на 180°. Это значит, что перед началом сеанса связи необходимо передавать отсчетную посылку для приема первого элемента цифрового сигнала. Эта посылка может устраняться помехами, что внесет ошибку в передаваемый сигнал.

Недостатком прототипа является снижение помехоустойчвости приема сигнала из-за наличия отсчетной посылки перед началом сеанса связи.

Техническим результатом ПМ является повышение помехоустойчивости приема сигналов с ОФМн на 180° за счет исключения передачи отсчетной посылки перед началом сеанса связи. Сущность ПМ состоит в том, что в устройство передачи и приема сигналов с ОФМн на 180°, состоящем на передающей стороне из последовательно соединенных источника цифровых сигналов (ЦС), фазового манипулятора на 180°, а также элемента задержки на длительность элементарной посылки, через который на выход фазового манипулятора соединен со вторым его входом, а на приемной стороне - из последовательно соединенных когерентного детектора сигналов с ФМн на 180°, оба входа которого соединены между собой через элемент задержки на длительность элементарного символа, отличающееся тем, что в него дополнительно введены на передающей стороне сумматор по модулю два и изменены связи элементов, причем, первый вход сумматора по модулю два соединен с выходом источника ЦС непосредственно, а второй вход этого сумматора соединен с его выходом и входом фазового модулятора через элемент задержки на длительность элементарной посылки, а на приемной стороне введены фазоинвертор, который включен между элементом задержки на длительность элементарной посылки и вторым входом перемножителя.

Существенными элементами ПМ являются введенные элементы и изменение связей между элементами.

ПМ иллюстрируется чертежами и таблицей.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства передачи и приема сигналов с ОФМн на 180°, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, вместе с таблицей.

На фиг.1 обозначено:

1 - источник цифрового сигнала (ЦС);

2 - сумматор по модулю 2;

3, 8 - элементы задержки на длительность элемента ЦС;

4 - фазовый модулятор;

5 - генератор колебания несущей частоты;

6 - когерентный фазовый детектор;

7 - выделитель опорного колебания несущей частоты;

9 - перемножитель сигналов;

10 - фазоитвертор.

Введенными элементами являются блоки 2 и 10.

Работа схемы происходит следующим образом.

Цифровой сигнал (ЦС) с блока 1 поступает на один вход сумматора 2 по модулю 2, другой вход которого соединен с его выходом через элемент 3 задержки на длительность элементарной посылки . Работа блока 2 поясняется таблицей 1, где в верхней строчке записано 8-разрядное кодовое слово ЦС с блока 1. В начальный момент работы устройства сигнал на выходе блока 2 равен нулю, что соответствует второму его входу, показанному в первом столбце таблицы 1. Сумма по модулю 2 сигналов обоих входов блока 2 в первом столбце таблицы 1 равна единице 1 0=1. Эта единица задерживается на длительность в блоке 3, после чего поступает на второй вход блока 2, т.е. записывается во второй столбец второй строки таблицы 1. Сумма сигналов второго столбца 0 1=1 аналогично переходит в третий столбец таблицы 1 и т.д. В результате в нижней (третьей) сточке таблицы 1 записывается перекодированный таким образом сигнал (t) с блока 1 в сигнал ₁(t), который поступает на низкочастотный (н.ч.) вход фазового модулятора 4, на высокочастотный (в.ч.) вход кот которого подается колебание несущей частоты u₅(t)=U ₅ cos t с генератора 5. На выходе блока 5 имеет место колебание u₅(t)=U₅ cos (t=₁(t)·90°), где ₁(t)=±1 при котором фаза сигнала U ₅(t) изменяется на 180°. На фиг.2 представлен перекодированный сигнал u₂(t)=(t)=±1 с блока 2, которому соответствует абсолютная ФМн на 180° колебания несущей частоты на выходе блока 4, которая эквивалента относительной ФМн на 180° для ЦС с блока 1. Действительно, при передаче единицы ЦС с блока 1 фаза сигнала u₄(t) скачком меняется на 180°, а при передаче нуля - не меняется. Это сигнал U₄(t) с ОФМн на 180° передается по каналу связи на приемную сторону, на информационный вход когерентного фазового детектора 6 на опорный его вход поступает опорное колебание несущей частоты u₇(t)=U₇ sin t с блока 7. Блок 6 состоит из перемножителя сигналов с ФНЧ на первом выходе. На выходе перемножителя блока 6 колебание

u₆(t)=u₄(t)·u₇ (t)=U₄ cos (t=₁(t)90°)·U₇ sin t=0,5 U₄·U·₇·sin ₁(t)90°+в.ч.

ФНЧ блока 6 пропускает на свой вход только первое слагаемое U₆ (t)=0,5U₄·U₇·sin₁(t)90°=K₁(t), где K=0,5U₄·U₇ , а ₁(t)=±1 - перекодированный ЦС с блока 2.

Знакопеременный сигнал u₆(t)=K₁(t)=±1 поступает на один вход перемножителя 9 непосредственно и на другой его вход через последовательно включенные элемент 8 задержки на длительность элементарной посылки и фазоинвертор 10. Работа перемножителя 9 поясняется временными диаграммами на фиг.2, из которой следует, что при перемножении сигналов u₆(t) и u₁₀(t) получается исходный ЦС сигнал с блока 1.

Как видно, в работе устройства на принимает участия стартовая посылка, исключение которой обусловлено введенным сумматором 2 по модулю 2. Работоспособность предложенного устройства определяется, согласно фиг.2, также введенным блоком 10.

Технико-экономическим эффектом ПМ является повышение помехоустойчивости приема цифровых сигналов за счет введенных блоков и связей.

Устройство передачи и приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМн) на 180°, состоящее на передающей стороне из последовательно соединенных источника цифровых сигналов (ЦС), фазового манипулятора на 180°, а также элемента задержки на длительность элементарной посылки, через который на выход фазового манипулятора соединен со вторым его входом, а на приемной стороне - из последовательно соединенных когерентного детектора сигналов с ФМн на 180°, оба входа которого соединены между собой через элемент задержки на длительность элементарного символа, отличающееся тем, что в него дополнительно введены на передающей стороне сумматор по модулю два и изменены связи элементов, причем первый вход сумматора по модулю два соединен с выходом источника ЦС непосредственно, а второй вход этого сумматора соединен с его выходом и входом фазового модулятора через элемент задержки на длительность элементарной посылки, а на приемной стороне введены фазоинвертор, который включен между элементом задержки на длительность элементарной посылки и вторым входом перемножителя.