Частотный и фазовый демодуляторы при приеме цифровых сигналов

Функциональная схема демодулятора при приеме цифрового ЧМ сигнала или ФМ.

Рис. 1

Где АО — амплитудный ограничитель; ПФ — полосно-пропускающий фильтр по отношению к 1-й гармонике сигнала промежуточной частоты; ЧД — частотный или фазовый детектор; ФНЧ — фильтр нижних частот; ПЭ - пороговый элемент.

При приеме цифрового сигнала характеристика демодулятора должна соответствовать релейному виду.

Для случая ЧМ сигнала такая характеристика приведена на рис. а, ФМ сигнала — на рис. б.

Рис. 2.

Согласно характеристике при частоте 𝑓₁>𝑓₀, соответствующей логической 1, напряжение на выходе демодулятора U= +U₀; при частоте 𝑓₂<𝑓₀ соответствующей логическому 0, напряжение на выходе U = -U₀. Аналогичная картина должна иметь место и при демодуляции ФМ сигнала с заменой частоты на разность фаз ф (см. рис. б).

Характеристика, приведенная на рис.2 а, может быть получена с помощью детектора фильтрового типа, представляющего собой комбинацию двух полосно-пропускающих фильтров и амплитудных детекторов (рис. 3 а ).

Рис 3

При частоте 𝑓₁>𝑓₀ сигнал проходит через верхнюю цепь и напряжение на нагрузке после амплитудного детектора U = + U_o. При частоте 𝑓₂<𝑓₀ сигнал проходит через нижнюю цепь и напряжение на нагрузке после амп­литудного детектора U= -U_o.

В качестве частотного детектора может использоваться также микросхема, имеющая два входа и один выход и называемая цифровым частотным компаратором (рис. 3, б).

Рис. 3.

На первый вход схемы подается сигнал, определяющий центральную частоту детектора 𝑓_0, а на второй вход — принятый сигнал с частотой 𝑓₁ или 𝑓₂. При 𝑓₁>𝑓₀, напряжение на выходе детектора U= +U₀, при 𝑓₂<𝑓₀ напряжение U=-U₀.

При фазовой манипуляции признаком, отличающим логиче­скую 1 от логического 0, является скачок фазы сигнала на вели­чину ф, называемую дискретом фазы.

Фазовый детектор, регистрирующий это изменение, может рассматриваться как перемножитель двух колебаний: принятого u_с(t) = U₁cos (ωt+ φ), где φ = 0 или π, и вырабатываемого в самом демодуляторе u_г{t) = U₂cos(ωt). Оба колебания имеют равные частоты, но разные начальные фазы (рис. 4, а):

Рис. 4

После фильтрации колебания с частотой 2ω получим выходной сигнал, зависящий от разности фаз входных сигналов:

Согласно формуле при изменении фазы сигнала на π напря­жение на выходе фазового детектора меняется от + U_дет до - U_дет. Включив после перемножителя пороговый элемент, получим характеристику фазового детектора релейного вида (см. рис. 2, б).

Cхема фазового детектора (кольцевого типа)

Рис.5

Схема порогового элемента, называемая также амплитудным компаратором, на основе операционного усили­теля

Рис.6

Питание устройства осуществляется от двух источников напряжением U₀ разной полярности. На неинвертирующий вход подается сигнал с выхода детектора после фильтра нижних частот, на инвертирующий — требуемое пороговое напряжение U_nop, устанавливаемое с помощью резисторов R₁, и R₂ При U_вх > U_пор выход­ное напряжение U_вых = + U₀, при U_вх < U_пор значение U_вых = - U_o. При напряжении U_пор = 0 инвертирующий вход заземляется.

Таким образом формируется релейная характеристика частотного или фазового демодулятора (см. рис. 2), при которой логической 1 соответствует напряжение U= +U₀, а логическому 0 — напряжение U =-U_o.

Поиск по сайту: