Приемник частотно-модулированного сигнала

 

ПРИЕМНИК,ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА, содержащий последовательно соединенные первый смеситель, вход которого является входом приемника, полосовой фильтр, сумматор, ограничитель и фазовьй детектор, выход которого является выходом приемника, соединенные последовательно опорный генератор, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом приемника , и первый элемент задержки, выход которого соединен с другим входом первого смесителя, второй и третий элементы задержки, входы которых соединены с выходом опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью снижения величины порога при приеме широкополосного сигнала, в него введены первый фазовый модулятор, вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента задержки и другим входом сумматора, второй фазовый модулятор , вход и выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента задержки и другим входом фазового детектора, модулирующие входы первого и втоСО рого фазовых, модуляторов соедине с ны с выходом приемника, величина задержки первого элемента задержки определяется соотношением 1/21 fa C I/tSFe , где Fft - верхняя спектра частотно-модулированного сигнала, iaдевиация частоты частотноиед7л«роваиного сигнала. 4j 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) ()1) А

4(s)) Н 04 В 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИОЮЗИАЯ

: 1()

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3650192/24-09 (22) 05.10.83 (46) 15.07.85. Бюл. Ф 26 (72) Л.А. Летунов и С.С. Старовойтов (53) 621.396.621.59(088.8) (56) Поляков П .Ф. 1Иирокополосные аналоговые системы связи со сложными сигналами, М.: Радио и связь, 1981, с. 116, рис. 3.25.

Кантор Л.Я. Методы повышения помехозащищенности приема ЧМ сигна" лов. М,: Связь, 1967, с. 226, рис. 8.2. (прототип). (54)(57) ПРИЕМНИК ЧАСТОТНО-МОДУ ЛИРОВАННОГО СИГНАЛА, содержащий последовательно соединенные первый смеситель, вход которого является входом приемника, полосовой фильтр, сумматор, ограничитель и фазовый детектор, вьмод которого является выходом приемника, соединенные последовательно опорный генератор, второй смеситель, другой вход которого соединен с входом приемника, и первый элемент задержки, выход которого соединен с другим входом первого смесителя, второй и третий элементы задержки, входы которых соединены с выходом опорного генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения величины порога при приеме широкополосного сйгнала, в него введены первый фазовый модулятор, "вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента задержки и другим входом сумматора, второй фазовый модулятор, вход и выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента задержки и другим входом фазового детектора, модулирующие входы первого и второго фазовых. модуляторов соединены с выходом приемника, величина задержки первого элемента задержки ь определяется соотношением л

1/2н f 3 «1/}81â, где Г — верхняя частота спектра частотно-модулированного сигнала, Я вЂ” девиация частоты частотно-. иодулироваиного сигнала.

1167739

ы

27 амплитуда сигнала, где несущая .частота сигнала, !

30 индекс модуляции ЧМ сигнала, «а

В

"в в — верхняя частота модулирую2в щего полезного сообщения;

t — время.

На втором входе первого смесителя 1 сигнал (1) оказывается сдвинут на частоту опорного генератора 4 (63д„/2к = Гщ„ ) и задержан на время л задержки первым элементом 2.

40

U,(t) = U,cos (са, +«..) г. +

+ ш,соз 12, (+а) + с,1,". (2)

Qr-= «+CB()p

Полосовым фильтром 5 можно выделить разностную компоненту от перемножения сигналов (1) и (2):

U>(t) = U cosju „t + ш181п (Я вt+ д п 1

Проанализируем выражение (3) с учетом конкретных значений f3 и Fs, которые реально могут испольэоваться в системах связи с частотной модуляцией. Допустим, что fg = 100 кГц

Fâ t0 кГц тогда sin г должен

1>в равняться для того, чтобы проИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при приеме сигналов с частотной модуляцией (ЧМ).

Цель изобретения — снижение величины порога при приеме широкополосного сигнала.

На чертеже представлена структурная электрическая схема приемника частотно-модулированного сигнала.

Приемник частотно-модулированного сигнала содержит первый смеситель

1, первый элемент 2 задержки, второй смеситель 3, опорный генератор 4, полосовой фильтр 5, первый фазовый модулятор 6, второй элемент 7 задержки, ограничитель 8, фазовый детектор 9, второй фазовый модулятор

10, третий элемент 11 задержки, сумматор 12. 20

Приемник частотно-модулированных сигналов работает следующим образом..

На вход приемника поступает ЧМ сигнал вида

U (t) = .Б сон (u t + m c.os,bt) изошло преобразование ЧМ сигнала в фазо-модулированный (ФМ).

Так как практически синус аргумента равен своему аргументу при малых значениях. не превышающих

/18, отсюда 7 1/18 Г i 5,5 мкс, и формулу (3) можно переписать в виде

U () = Ucos(4) t + u> 81п(Яв

В устройстве-прототипе сигнал Вида (4) узколопосный при значении Й ох

= 4)g7.«1 .что соответствует неличине 6 1/2 в f . Практически ь здесь должно составлять 0,1-0,2 мкс. За это время шумовая реализация на входе приемника фактически не изменяется.

В данном случае при = 5,5 мкс н пределе, с учетом того, что постоянная времени выходного контура прел селектора (не показан) вр = 1/ д f, где h f =. 2,5 Г, (яр = 0,5 мкс), шумоная реализация,успевает измениться значительно, что фактически сводит к минимуму автокорреляцию шумов при перемножении их н первом смесителе 1, .а это значительно снижает паразитную модуляцию и второй порог приемника ЧМ с прямым вычитанием девиаций. Таким образом, при )

>1/2 в f. удается значительно снизить второй порог.

Однако при предельном = 5,i mc

Л с индекс ФМ сигнала (4) становится

9„, =« 2-3,5, а это соответствует изменению спектральной структуры, за счет расширения по сравнению с прототипом полосы ФМ сигнала и увеличению интенсивности шума, приводящей к увеличению прямого порога приемника с прямым вычитанием девиаций. Прототип не способен бороться с этим явлением, так как подкачка ФМ сигнала осуществлялась чисто напряжением несущей, сильно искажающем спектр широкополосного ФМ сигнала.

С одной стороны, сигнал подкачки должен быть строго синфазен с несущей частотой ФМ сигнала и в несколько раз мощнее. Сигнал опорного генератора 4, прошедший второй элемент 7, выбирающий фазу Я> с (4), соответствует этим требованиям.

С другой стороны, спектры детектируемого и подкачивающего сигналов должны быть одинаковы или во вся3 ком случае близки, чтобы не было искажений суммарного сигнала. Когда узкополосный сигнал подкачивается напряжением несущей, это лишь уменьшает индекс модулированного сигнала, не искажая его спектральной структуры. Когда подкачивается широкополосный сигнал напряжением несущей, неизбежно произойдет искажение спектра.

Если же подкачать широкополосный сигнал таким же по структуре широкополосным сигналом, то нелинейных .искажений можно избежать. При этом индекс модуляции останется прежним.

Промодулируем сигнал опорного генератора 4 полезным сообщением на первом фазовом модуляторе 6 с индексом ФМ 9„щк = Я 2 . Сигнал в

% этом случае на выходе первого фазового модулятора 6 имеет вид

u„(t) = М соя(я „ t + 8щц в1п(йзt+

+ - -) +u ".

Я ь

2 ) (5) где K — отношение амплитуд сигналов опорного генератора 4 и сигнала с выхода полосового фильтра 5(4);

9 — индекс ФМ, приблизительно они х равный e max.

Суммарный сигнал на входе ограничителя 8 с выхода сумматора 12, с учетом того, что oc » 1, можно описать выражением

U<(t) = (ec 1)созе 4) t + (8 „+ л

+ — — — — -) з1п (g, Ьt + — --) +

+ Q Ъ). (6)

Из этого выражения видно, что суммарный сигнал возрос в C + 1 раз.

167739 4

Теперь, чтобы шумовым выбросам превысить сигнал, нужно увеличить также. свою амплитуду не менее чем в g +

+ 1 раз. Поскольку это маловероятно, ограничитель 8 практически всегда работает в режиме сильного сигнала, т.е. когда паразитная амплитудная модуляция будет подавлена.

Таким образом, подкачка ФМ сигналом эффективно снижает первый пря- мой порог приемника при уменьшенном вторбм пороге за счет увеличенного индекса ФМ сигнала, образованного увеличением задержки первого элемента 2 задержки.

Новый индекс модуляции ФИ сигнала вследствие близости индексов

0,и О с,к приблизительно равен

9„, », т.е. 3,5, а нелинейные искажения определяются разностью Вд,дк— шпак) г/8, т. е. малы, Фазовая демодуляция сигнала (6) осуществляется сигналом опорного генератора на фазовом детекторе 9, при этом опорный сигнал повернут о на 90 с помощью третьего элемента

11 и промодулирован по фазе на втором фазовом модуляторе 10.

Таким образом, при выборе времени задержки при прямом сжатии сигнала в пределах 1/2 f> с 3 1/18

F, удается несколько уменьшить полосу спектра частотно-модулирован" ного сигнала с одновременным преобразованием его в ФМ сигнал с при35 вязкои к частоте опорного генера" тора, при этом отсутствует автокорреляция шумов и второй порог. Осуществление подкачки ФМ сигналом эффективно снижает и первый порог

40 схемы с прямьм вычитанием девиаций.

1167739

Составитель Н. Мельников

Редактор Т. Митейко Техред Л.Микеш Корректор 0. Тигор

Заказ 4445/54 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул. Проектная, 4