УСТРОЙСТВО ЧАСТОТНО-ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

Полезная модель относится к системам приема, выполненным с возможности) частотно-фазовой синхронизации приемного устройства с учетом искажений принимаемого сигнала, вызванного замираниями в канале связи.
Известное устройство представляет собой типовую схему частотной-фазовой синхронизации на основе контура фазовой автоподстройки частоты, при этом контур фазовой автоподстройки частоты состоит из детектора фазы, петлевого фильтра и генератора управляемого напряжением, причем выход детектора фазы соединен с контурным фильтром, выход которого соединен с генератором управляющего напряжения, выход которого соединен с детектором фазы (Скляр Бернард. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М:. Издательский дом «Вильямс», 2003. - 1104 с. -раздел 10.2 стр. - 623-624).
Недостатками такой цифровой системы фазовой автоподстройки являются низкая точность измерения фазы сигнала и низкая помехоустойчивость.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности является цифровая система фазовой автоподстройки частоты, содержащая цифровой фазовый дискриминатор, первый вход которого является входом цифровой системы фазовой автоподстройки, управляющий вход является управляющим входом цифровой системы фазовой автоподстройки, последовательно соединенные цифровой низкочастотный фильтр, управляемый цифровой генератор гармонического сигнала и фазовращатель на 90°, выход которого соединен с квадратурным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора, выход управляемого цифрового генератора гармонического сигнала соединен с синфазным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора, второй выход цифрового низкочастотного фильтра является выходом цифровой системы фазовой автоподстройки, второй вход сумматора соединен с выходом цифрового фазового дискриминатора, а его выход соединен с входом цифрового низкочастотного фильтра, первый вход первого перемножителя соединен с входом цифровой системы фазовой автоподстройки, а его второй вход соединен с выходом цифрового генератора гармонического сигнала, выход первого перемножителя соединен с входом второго перемножителя, выход которого соединен с накапливающим сумматором со сбросом (Патент на изобретение №RU 2431917 от 15.09.2010 г.).
Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности компенсации искажений сигнала приема, вызванного эффектом многолучевого распространения под воздействием замираний радиосигнала в канале связи.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства, заключающаяся в возможности работы с радиосигналами, искаженными вследствие возникновения эффекта многолучевого распространения в канале связи.
Эта задача достигается тем, в устройство частотно-фазовой синхронизации, содержащее цифровой фазовый дискриминатор, первый вход которого является управляющим входом цифровой системы фазовой автоподстройки, последовательно соединенные цифровой низкочастотный фильтр, управляемый цифровой генератор гармонического сигнала и фазовращатель на 90°, выход которого соединен с квадратурным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора, выход управляемого цифрового генератора гармонического сигнала соединен с синфазным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора, второй выход цифрового низкочастотного фильтра является выходом цифровой системы фазовой автоподстройки, второй вход сумматора соединен с выходом цифрового фазового дискриминатора, а его выход соединен с входом цифрового низкочастотного фильтра, его второй вход соединен с выходом цифрового генератора гармонического сигнала, выход первого перемножителя соединен с входом второго перемножителя, второй вход которого является управляющим входом цифровой системы фазовой автоподстройки, выход второго перемножителя соединен с накапливающим сумматором со сбросом введены адаптивный эквалайзер и генератор обучающей последовательности адаптивного эквалайзера, причем первый вход адаптивного эквалайзера является входом устройства, второй вход адаптивного эквалайзера соединен с выходом генератора обучающей последовательности адаптивного эквалайзера, выходы адаптивного эквалайзера соединены с входами цифрового фазового дискриминатора и первого перемножителя.
На фиг. 1 обозначено:
1 - цифровой фазовый дискриминатор
2 - сумматор
3 - цифровой низкочастотный фильтр
4 - управляемый цифровой генератор гармонического сигнала
5 - фазовращатель на 90°
6 - первый перемножитель
7 - второй перемножитель
8 - накапливающий сумматор со сбросом
9 - адаптивный эквалайзер
10 - генератор обучающей последовательности адаптивного эквалайзера
В устройстве частотно-фазовой синхронизации, содержащем адаптивный эквалайзер 9, первый вход которого является входом цифровой системы фазовой автоподстройки, первый выход адаптивного эквалайзера последовательно соединен с цифровым фазовым дискриминатор 1, первый вход которого является управляющим входом цифровой системы фазовой автоподстройки, сумматором 2, цифровым низкочастотным фильтром 3, управляемым цифровым генератором гармонического сигнала 4 и фазовращателем на 90° 5, выход которого соединен с квадратурным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора 1, второй выход адаптивного эквалайзера 9 последовательно соединен с первым перемножителем 6, вторым перемножителем 7, второй вход которого является управляющим входом цифровой системы фазовой автоподстройки, и накапливающим сумматором со сбросом 8, выход которого соединен с вторым входом сумматора 2, вход фазового детектора 1 и первый вход первого перемножителя 6 соединены между собой, управляющий вход цифрового фазового дискриминатора 1 соединен со вторым входом второго перемножителя 7, выход управляемого цифрового генератора гармонического сигнала 4 соединен с синфазным управляющим входом цифрового фазового дискриминатора 1 и вторым входом первого перемножителя 6, второй выход цифрового низкочастотного фильтра 3 является выходом цифровой системы фазовой автоподстройки, выход генератора обучающей последовательности адаптивного эквалайзера 10 соединен с входом адаптивного эквалайзера 9.
k
1
k
1
k
k
Предлагаемое устройство частотно-фазовой синхронизации работает следующим образом. Оцифрованный сигнал приема, который подвергался PSK модуляции, передается на первый вход адаптивного эквалайзера 9, при этом на второй вход адаптивного эквалайзера 9 подаются синхронизированные по времени сигналы от генератора обучающей последовательности адаптивного фильтра 10, тем самым обеспечивая выравнивание амплитудно-частотной характеристики канала связи вызванной искажениями сигнала приема, вследствие возникновения эффекта многолучевого распространения в канале связи. На вход цифрового фазового дискриминатора 1 поступает радиосигнал с выравненной амплитудно-частотной характеристикой вида: , имеющий две компоненты  и  сдвинутые между собой на 90°, где - амплитуда, частота и фаза принятого сигнала,  - функция расширяющей модуляции,  - функция модуляции цифровыми навигационными данными,  - дискретные  моменты времени. На выходе цифрового фазового дискриминатора 1 в моменты времени t, формируется процесс u(t), среднее значение которого пропорционально ошибке слежения за фазой ϕ, формирующейся в результате обработки компоненты сигнала s(t, i). Входной радиосигнал поступает также на вход последовательно соединенных первого перемножителя 6, второго перемножителя 7 и накапливающего сумматора со сбросом 8, причем на второй вход первого перемножителя поступает процесс  с выхода управляемого цифрового генератора гармонического сигнала 4, где  - сигнал управления по частоте, поступающий с первого выхода цифрового низкочастотного фильтра 3, а на второй вход второго перемножителя поступает процесс с управляющего входа цифровой системы фазовой автоподстройки. На выходе накапливающего сумматора со сбросом 8 в моменты сброса t формируется корреляционный интеграл
.
8
k
2
k
1
k
8
k
2
k
1
k
2
k
2
k
Среднее значение u(t) пропорционально ошибке слежения за фазой ϕ, формирующейся в результате обработки компоненты сигнала s(t, i). В сумматоре 2 складываются два процесса u(t) и u(t). При этом среднее значение процесса u(t) на выходе сумматора 2 пропорционально ошибке слежения за фазой ϕ, формирующейся в результате обработки двух компонент s(t, i) и s(t, i) принятого сигнала. Далее процесс u(t) стандартным образом сглаживается в цифровом низкочастотном фильтре 3, на первом выходе которого формируется сигнал управления по частоте, а на его втором выходе формируется оценка фазы
Таким образом, в устройстве частотно-фазовой синхронизации может быть обеспечена возможность работы с радиосигналами, искаженными вследствие возникновения эффекта многолучевого распространения в канале связи. Это достигается благодаря наличию в контурах цифровой фазовой автоподстройки частоты адаптивного эквалайзера и генератора обучающей последовательности адаптивного эквалайзера.