Разработка радиоприемного усройства для информационно-измерительной системы автомобиля

Настоящее изобретение относится к радиоприемнику прямого преобразования для использования в радиосистемах.

Известно использование прямого преоб­разования в радиоприемниках, которые избегают объемных и дорогих фильтров ПЧ. Использование РЧ-фильтров также значи­тельно упрощается, и весь радиоприемник может быть объединен в единственную микросхему.

На практике одним из основных препят­ствий успешной реализации прямого преоб­разования, особенно в цифровом коммуникационном оборудовании, является потребность в автоматической регулировке усиления (АРУ). В приемнике прямого преобразования АРУ должно быть получено из полосы частот модулирующих сигналов, что часто делает его слишком медленным для применения с импульсными сигналами, обычно применяемыми в современных циф­ровых системах.

На рисунке 1.9 изображена функциональная электрическая схема, которая часто используется в приемниках поискового вызова (пейджинговых) с малой скоростью передачи данных, и включает в себя антенну 2, соединенную с входом блокирующего фильтра 4, выход которого подсоединен ко входу усилителя 6. Выходной сигнал усилителя подается на вход смесите­лей 8, 10 соответственно, которые принима­ют на второй вход выходной сигнал гетеродина 12. Смеситель 8 принимает сигнал, который отличается по фазе от сигнала гетеродина 12 на 0°, а смеситель 10 принимает сигнал, который отличается по фазе от сигнала гетеродина 12 на 90°. Выходы смесителей 8 и 10 подаются соответственно на вход фильтров низких частот 14, 16, выходы которых подсоединены к ограничителям 18, 20 соответственно. Выходной сигнал ограничителя 18 является синфазным сигналом I, а выходной сигнал ограничителя 20 является квадратурным фазовым сигналом Q. Описанная схема, таким образом, не требует никакого АРУ.

Рисунок 1.9 – Функциональная электрическая схема пейджингового приемника

Если входные сигналы приемника явля­ются частотно-манипулированными (FSK, ЧМн) сигналами, это может быть представ­лено в векторном виде так, как изображено на рисунке 1.10. Диаграмма на рисунке 1.10 а) изображает, что входной сигнал может иметь любой фазовый угол, в то время как выходные сигналы после резкого ограничения - сигналы I и Q - являются квантованными в любом из четырех возможных состояний, как изображено на рисунке 1.10 б).

Рисунок 1.10 – а) диаграмма изменения входного сигнала; б) диаграмма изменения выходного сигнала, в зависимости от входного

Для того, чтобы демодулировать ЧМ-сигнал, необходимо установить направление поворота вектора. Это является открытым (простым) в пейджинговых системах, где индекс модуляции является высоким, поэто­му вектор будет вращаться несколько периодов для каждого бита данных. Ограни­ченные выходные сигналы I и Q затем становятся импульсами прямоугольной фор­мы со сдвигом фазы на 90° друг к другу, или опережающими или запаздывающими, в зависимости от направления вращения. С помощью сравнения ограниченных сигналов I и Q на фазочувствительном детекторе (например, D-триггере) может быть опреде­лена полярность разности фаз, а следова­тельно, может быть восстановлена модуляция.

Однако в более спектрально эффективных схемах с низким индексом модуляции, например схемах частотной манипуляции по Гауссу (GFSK), вектор может вращаться до 50° на бит данных. Это означает, что вектор может оставаться целиком в одном квадран­те, поэтому изменений в выходных сигналах ограничителей нет. В этом случае данные являются невосстанавливаемыми.

Задачей рассматриваемого изобретения является создание приемника прямого преобразования для использования с сигналами фазовой модуляции, который не требует АРУ.

Согласно настоящему изобретению создан приемник, содержащий средство для приема входного сигнала, переданного через радио­среду, средство для генерации синфазного и квадратурного фазовых сигналов из приня­того входного сигнала и средство для генерации синфазного и квадратурного фа­зовых выходных сигналов в форме импульсов сильно ограниченных сигналов, отличающий­ся тем, что приемник включает в себя схемное средство, сконструированное для генерации дополнительных осей, являющихся промежуточными к осям синфазного и квадратурного фазовых сигналов, из которых генерируются импульсные сильно ограничен­ные сигналы, и средство декодирования, сконструированное для приема импульсов сильно ограниченных сигналов и сконструи­рованное для генерации данных, соответст­вующих принятому радиосигналу.

Это схемное средство может включать в себя схемы первого и второго сумматоров, первая из которых предназначена для суммирования синфазного и квадратурного фазовых сигналов, из которых второй сконструирован для вычитания синфазного и квадратурного фазовых сигналов, посредст вом этого генерируя сигналы, имеющие оси, которые являются промежуточными к осям синфазного и квадратурного фазовых сигна­лов.

Схемное средство может включать в себя радиометрический сумматор для генерации восьми осей, промежуточных к осям синфаз­ного и квадратурного фазовых сигналов. Формула изобретения имеет вид:

1. Приемник прямого преобразования для преобразования входного радиочастотного сигнала, содержащий антенное средство для приема входного сигнала, переданного через радиосреду, первое схемное средство для генерирования синфазного и квадратурногофазовых сигналов из принятого входного сигналов, второе схемное средство для приема синфазного и квадратурного фазовых сигналов и генерирования множества сигна­лов, имеющих оси, промежуточные к осям синфазного и квадратурного фазовых сигналов, имеющих оси, промежуточные к осям синфазного и квадратурного фазовых сигна­лов, средство для генерирования выходных синфазного, квадратурного и множества сигналов, имеющих оси, промежуточные к осям синфазного и квадратурного фазовых сигналов, в форме пакета импульсов сильно ограниченных сигналов, средство декодиро­вания для приема пакетов импульсов сильно ограниченных сигналов и для генерирования сигналов данных, соответствующих принято­му входному сигналу, содержащее логиче­скую схему для выдачи выходного сигнала, представляющего одно из, по меньшей мере, восьми возможных фазовых состояний при­нятого входного сигнала при использовании, по меньшей мере, двух сигналов, которые имеют оси, промежуточные к осям синфаз­ного и квадратурного фазовых сигналов, и средство для вычитания предыдущего векто­ра, представляющего входной сигнал, из текущего вектора для генерирования после­довательности положительных или отрица­тельных импульсов в зависимости от знака фазового сдвига.

2. Приемник прямого преобразования по п.1, в котором последовательность импульсов подана на схему усреднения, а выходной сигнал из схемы усреднения подан на схему ограничения, предназначенную для выделе­ния данных из этой последовательности.

3. Приемник прямого преобразования по п.2, в котором второе схемное средство содержит первую и вторую схемы сумматора, которые предназначены для суммирования синфазного и квадратурного фазовых сигна­лов и для вычитания синфазного и квадра­турного фазовых сигналов в любом отношении для генерирования двух сигналов, которые имеют оси, промежуточные к осям синфазного и квадратурного сигналов. Приемник прямого преобразования по любому из пп.1-3, в котором средство декодирования представляет собой декодер частотно-манипулированных (ЧМн) сигна­лов.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49