Демодуляторы двоично-манипулированных сигналов.

Рассмотрим на отдельных примерах построение демодуляторов двоично-манипулированных сигналов.

Схема квазикогерентного демодулятора АМн сигнала приведена на рис. 33.3.

Рис. 33.3. Структурная схема построения квазикогерентного демодулятора амплитудно-манипулированных сигналов: Кор. – коррелятор, УФОН – устройство формирования опорного напряжения

 

Коррелятор состоит из перемножителя и интегратора. При совпадении сигналов на входах коррелятора, на его выходе появляется максимальный уровень напряжения. Это напряжение подается на РУ, оно превышает пороговое напряжение Uп. Решающее устройство, при этом, дает на выходе единицу.

Для нормальной работы демодулятора, на коррелятор необходимо подать опорное напряжение, соответствующее несущей частоте. Это напряжение формируется схемой УФОН с помощью импульсно-фазовой АПЧ из последовательности входных радиоимпульсов.

 

 

КОУ, Л. 33, стр.4

Недостатком квазикогерентного демодулятора АМн-сигналов является зависимость вероятности ошибки от установленного порогового напряжения. Существует оптимальный уровень порогового напряжения

 

Uп.опт.= U/2, (33.2)

 

где U – значение огибающей сигнала.

При Uп.опт. минимизируется вероятность ошибки Ре:

 

Ре = 1 – F √q /2, (33.3)

 

где F – обозначение функции, q = U / 2Рш - отношение мощностей сигнала и шума.

 

Для работы приемника с оптимальным порогом уровень сигнала стремятся поддерживать постоянным, с этой целью применяют специальные схемы АРУ. Используют также устройства, автоматически изменяющие порог при изменениях уровня сигнала. Это усложняет схему приемника и является недостатком квазикогерентного демодулятора АМн-сигналов.

Схема некогерентного демодулятора ЧМн сигнала приведена на рис.33.4.

Рис.33.4. Схема некогерентного демодулятора ЧМн сигнала

 

При частотной манипуляции единица и ноль передаются разными модулирующими частотами. Примем, что единице соответствует частота F1, а нулю F2. После частотного детектора ЧД появится напряжение одной из этих частот, например, F1. Это напряжение пройдет через полосовой фильтр ПФ1 и будет продетектировано амплитудным детектором АД1. Преодолев напряжение порогового устройства ПУ1, высокий уровень

КОУ, Л. 33, стр.5

 

напряжения поступит на 1-й вход РУ. На второй вход РУ напряжения до окончания измерительного интервала Т не поступит. На выходе решающего устройства, таким образом, появится напряжение, соответствующее уровню единицы. Аналогично рассуждая, увидим, что на выходе РУ будет ноль, если после ЧД поступит напряжение с частотой F2.

 

 

Схема квазикогерентного демодулятора ФМн-сигнала приведена на рис.33.5.

Рис. 33.5. Схема квазикогерентного демодулятора ФМн-сигнала.

 

Предложено несколько УФОН для этого демодулятора. Наиболее просты схемы советских ученых А.А. Пистолькорса (1933г.) и В.И. Сифорова (1937г.) (рис.33.6).

 

 

 

 

а) б)

Рис. 33.6. УФОН А.А. Пистолькорса (а) и В.И. Сифорова (б):С –смеситель;

ФВЧ,ФНЧ-фильтры ВЧ,НЧ; ФВ - Фазовращатель

 

КОУ, Л. 33, стр.6

В первой схеме немодулированное колебание из фазоманипулированного образуется удвоением частоты с последующим ее делением на два. Фазовращатель ФВ компенсирует дополнительные фазовые сдвиги в тракте преобразования сигнала.

В схеме В.И. Сифорова пассивные узкополосные фильтры заменены следящим фильтром на основе ФАПЧ, работающей на удвоенной частоте. Генератор, управляемый напряжением (ГУН), работает на основной (несущей) частоте.

Применяются и другие схемы УФОН: американского ученого Д. Костоса (1956г.), советского ученого В.М. Каширина (1967г.).

В настоящее время получили распространение схемы адаптивных квазикогерентных демодуляторов ФМн-сигналов, которые могут работать без системы АРУ и ограничителя.

Квазикогерентные демодуляторы ФМн-сигналов имеют существенный недостаток, они могут сбиться на «негативный» прием. Это может произойти при восстановлении опорного сигнала, если фаза сигнала опорного гетеродина изменится на 180 градусов.

Устраняется этот недостаток переходом к относительной фазовой модуляции (ОФМ). Этот вид модуляции предложен советским ученым Н.Т. Петровичем в 1954 году и широко используется в настоящее время. При ОФМн передаваемая информация кодируется не абсолютным значением фазы каждого элемента, а разностью фаз между последовательными элементами.

Квазикогерентный демодулятор ОФМн-сигналов строят по схеме рис. 33.7.

Рис. 33.7. Схема квазикогерентного демодулятора ОФМн-сигналов: ГОС –

генератор опорного сигнала, ЛЗ – линия задержки, СС – схема совпадений

 

 

КОУ, Л. 33, стр.7

 

Линия задержки ЛЗ задерживает сигнал на время Т. При совпадении полярностей в момент t = T, решающее устройство фиксирует наличие «1», в противном случае «0». Скачек фазы ГОС приводит, при этом, к появлению локальной ошибки в один или два символа, но не к «негативному» приему, как у демодулятора ФМн-сигнала.

 

Итоги занятия:

1. Цифровые системы передачи информации используют дискретные сигналы, в большинстве случаев, бинарные: «1» и «0».

2. Дискретные сигналы предают, применяя манипуляцию: амплитудную, частотную и фазовую.