синхронный детектор с подавлением помех

Формула изобретения

Синхронный детектор с подавлением помех, содержащий последовательно соединенные фильтр промежуточных частот, вход которого является входом устройства, первый перемножитель, второй вход которого соединен с формирователем опорного сигнала, и первый фильтр нижних частот, отличающийся тем, что введены первый вычитатель, вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход является выходом устройства, последовательно соединенные второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй вычитатель, последовательно соединенные третий перемножитель и третий фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторым входом второго вычитателя, выход второго вычитателя через фазовращатель на 90^o соединен со вторым входом первого вычитателя, первые входы второго и третьего перемножителей соединены с выходом фильтра промежуточных частот, второй вход второго перемножителя соединен с выходом формирователя опорного сигнала через фазовращатель на +, а второй вход третьего перемножителя соединен с выходом формирователя опорного сигнала через фазовращатель на -.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в приемных устройствах фазовой телеграфии, в системах фазовой автоподстройки частоты, а также для приема сигналов однополосной модуляции, амплитудной модуляции с частично или полностью подавленной несущей частотой.

Известен синхронный детектор, содержащий последовательно соединенные фильтр промежуточной частоты, перемножитель, на второй вход которого подается опорный сигнал, а также фильтр нижних частот, который описан в монографии Немировского М.С. "Помехоустойчивость радиосвязи", Москва, Энергия, 1966 г., стр. 65.

Известен также балансный синхронный детектор, описанный также в монографии Немировского М.С. на стр. 66, содержащий синхронный и квадратурный каналы, и в котором обеспечивается равенство нулю выходного тока.

Недостатком этих устройств является их низкая помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является синхронный детектор, описанный в монографии М.С. Немировского "Помехоустойчивость радиосвязи", М. , Энергия, 1966 г., стр. 65, рис. 4.1, структурная схема которого представлена на фиг. 1, где обозначено: 1 - фильтр промежуточных частот (ФПЧ), 2 - перемножитель, 3 - фильтр нижних частот (ФНЧ), 4 - формирователь опорного сигнала.

Устройство содержит последовательно соединенные ФПЧ 1, перемножитель 2, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного сигнала 4, фильтр нижних частот 3,

Такое устройство имеет низкую помехоустойчивость к узкополосным помехам.

Для устранения этого недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные ФПЧ, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного сигнала, первый ФНЧ, введены второй и третий перемножители, входы которых объединены и соединены с выходом ФПЧ, второй и третий ФНЧ, входы которых соответственно соединены со вторым и третьим перемножителями, выходы второго и третьего ФНЧ соединены со входами второго вычитателя, выход которого через фазовращатель на 90^o соединен со входом первого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом первого ФНЧ, выход первого вычитателя является выходом устройства, кроме того, выход формирователя опорного сигнала соединен через фазовращатель на + вторым входом второго перемножителя, а через фазовращатель на - со вторым входом третьего перемножителя.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 2, где обозначено: 1 - фильтр промежуточных частот, 2, 5, 6 - первый, второй, третий перемножители, 7 - фазовращатель, обеспечивающий поворот фазы на +, 8 - фазовращатель, обеспечивающий поворот фазы на -, 9, 11 - вычитатели, 10 - фазовращатель на 90^o, 3, 12, 13 - фильтры нижних частот.

Устройство содержит ФПЧ 1, выход которого соединен со входами первого 2, второго 5 и третьего 6 перемножителей. Выход первого перемножителя 2 через первый ФНЧ 3 соединен со входом первого вычитателя 11. Выход второго перемножителя 5 через второй ФНЧ 12 соединен с первым входом второго вычитателя 9, со вторым входом которого через третий ФНЧ 13 соединен с выходом третьего перемножителя 6. Выход второго вычитателя 9 через фазовращатель на 90^o соединен со вторым входом первого вычитателя 11, выход которого является выходом устройства. Вторые входы перемножителей соединены с выходом формирователя опорного сигнала 4, причем первый перемножитель 2 соединен непосредственно, второй перемножитель 5 через фазовращатель + 7, третий перемножитель 6 через фазовращатель на - 8.

Работает устройство следующим образом.

Входная смесь, содержащая полезный сигнал вида U_csin(_ct+ _c) и узкополосная помеха вида U_пsin(_пt+ _п) через фильтр промежуточных частот 1 поступает одновременно на три ветви, каждая из которых содержит перемножитель и ФНЧ. Опорный сигнал, формируемый в блоке 4, подается на первый перемножитель 5, на второй перемножитель 6 через фазовращатель 7, а на третий перемножитель 6 через фазовращатель 8. Причем фазовращатель 7 поворачивает фазу на +, а фазовращатель 8 на -. Напряжение с выходов ФНЧ 12 и 13 поступает на вычитатель 9, на выходе которого формируется оценка помехи, которая через фазовращатель 10, осуществляющий поворот фазы на 90^o подается на вычитатель 11, где она компенсирует помеху в основном канале. Равенство амплитуд помехи и ее оценки достигается за счет выбора коэффициентов передачи перемножителей 2, 5, 6, а величина выбирается из условия 0 < < 90^o с точки зрения простоты аппаратурной реализации фазовращателей.

Докажем достижение поставленной цели.

Пусть на вход устройства-прототипа действует полезный сигнал вида

U_c(t) = U_csin(_ct+ _c) (1)

и узкополосная помеха вида

U_п(t) = U_пsin(_пt+ _п). (2)

Опорный сигнал запишем в виде

U_o(t) = U_osin(_ot+ _o). (3)

Тогда на выходе ФНЧ 3 можно записать



при _c = _o, _{п c}, _п-_c = _фнч. (4)

В результате получаем



Таким образом, при _п-_c = _п-_{o фнч} помеха попадает в полосу ФНЧ и вместе с сигналом проходит на выход устройства.

Для заявляемого устройства на выходе ФНЧ 3 имеем выражение аналогичное (5).

На выходе ФНЧ 12 при выполнении условия (4) имеем



Аналогично на выходе ФНЧ 13 имеем



На выходе вычитателя 9 получаем разность (6) и (7)



При _c = _o, _c = _o

U₉(t) = U_пU_osin[(_п-_o)t+ _п-_c]sin. (8)

Анализ выражения (8) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале, определяемой выражением (5), постоянным амплитудным множителем 2sin и поворотом по фазе на 90^o. Из (8) видно, что необходимо выбирать с учетом соотношения

0 < < 90^o. (9)

При этом для обеспечения равенства амплитуд помеховой составляющей в основном и дополнительных каналах целесообразно положить = 30^o. Однако использование = 30^o не является обязательным, т.к. равенство амплитуд помеховых составляющих на входах вычитателя 11 может быть достигнуто за счет выбора коэффициентов усиления перемножителей 2, 5, 6.

За счет поворота по фазе U₉(t) на 90^o при = 30^o, _c = _o получаем



После вычитания из U₃(t) напряжения U₉(t) на выходе вычитателя 11 при _c = _o для заявляемого устройства т.е. помеховая составляющая отсутствует.

В то же время прототип содержит один прямой канал и напряжение на его выходе определяется выражением (5), содержащем помеховую составляющую.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает большей помехоустойчивостью по сравнению с прототипом.