Квадратурная амплитудная модуляция, страница 5

Рис. 20.10. Поворот сигнального созвездия

Использование этого свойства симметрии позволит, меняя α, повернуть нужным образом созвездие, однако остается неопределенность, так как далее поворот до симметричного положения соответствует четырем возможным состояниям (рис. 28, а-г) из которых правильное одно. Тем не менее, в функции данного блока подстройки фазы входит только подобный поворот, а устранение неопределенности можно произвести при последующей обработке.

Для того чтобы определить, в какую сторону необходимо изменять α, производится следующее. В блоке сравнения знаков (БСЗ) фиксируются интервалы времени, в течение которых оба напряжения I₂ и Q₂ одновременно больше нуля. Когда это случается, открываются ключи и величины этих напряжений подаются на усреднители (УСР). Далее оба усредненных напряжения вычитаются в блоке (-) и поступают на интегратор () На выходе интегратора вырабатывается величина α.

Величина α изменяется в ту или иную сторону в зависимости от знака напряжения на входе интегратора. Перестройка величины α заканчивается, когда входное напряжение интегратора близко к нулю, т. е. когда средние значения величин I₂ и Q₂ (при попадании вектора А в правый верхний квадрант) равны. А это имеет место только при симметричном расположении созвездия, как показано на рис. 20.11. Если же созвездие расположено несимметрично, то подобного равенства не будет.

Например, на рис. 20.12,а показано созвездие, расположенное несимметрично (угол ≠45⁰). Очевидно, что при появлении сигнала с амплитудно-фазовым соотношением, обозначенным точкой а, его компоненты Q_2,а > I_2,a, а в состоянии, приведенном на рис. 20.12, б, угол <45⁰ и имеет место соотношение Q_2,а < I_2,a. Таким образом, знак разности между Q_2,а и I_2,a укажет, в какую сторону необходимо менять α, т.е. куда необходимо поворачивать созвездие, чтобы добиться симметричного положения созвездия (угол =45⁰), (рис. 20.12, в).

Рис. 20.11. Симметрия сигнального созвездия

Такое же положение имеет место и в отношении амплитудно-фазового состояния, обозначенного точкой с. Точки b и d, описывающие соответствующие амплитудно-фазовые состояния расположены симметрично относительно линии OА, и их появление равновероятно. Поэтому их суммарное действие равнозначно некоторому эквивалентному состоянию b-d также лежащему на прямой OА. Таким образом, осуществляя регулировку с учетом знака средней разности ортогональных компонент, производится приведение положения созвездия в симметричное положение.

а)                              б)                                   в)

Рис. 20.12. Варианты расположения сигнального созвездия

на входе приёмника сигналов КАМ

Необходимо отметить, что симметричным является не только положение созвездия, приведенное на рис. 20.10, а, но и вариант, приведенный на рис. 20.12, в. Однако, нетрудно заметить, что положение плоскости на рис. 20.10, а соответствует устойчивому равновесию, а положение на рис. 20.12, в – неустойчивому. Поэтому, если система находится в устойчивом равновесии (угол =45⁰), то любая случайная флуктуация неопасна, так как система опять вернется в то же положение.

Если же она вдруг окажется в положении, показанном на рис. 20.10,а при угле =90⁰, то любая флуктуация (или случайного характера, или регулярного, за счет различных остаточных явлений при подстройке) выведет его из этого неустойчивого состояния и далее она автоматически придет в положение соответствующее рис. 20.12, в), при угле β = 45⁰.

Скорость подстройки определяется параметрами усреднителей и интегратора. Ее можно значительно увеличить, если использовать не один квадрант, а все четыре. В этом случае необходимо дополнительно коммутировать функции вычитателя, в соответствующих интервалах времени, осуществляя не вычитание, а суммирование.

Для подстройки частоты и фазы опорного генератора в приемнике можно использовать также и другой метод. Он заключается в дополнительном анализе информации, содержащейся в соотношении компонентов I и  Q,  полученных после синхронного детектирования входного сигнала двумя сигналами опорного генератора. Один из них - это выходной сигнал   опорного генератора, другой получается из него путем сдвига фазы на 90⁰.