AM DEMODULATORS UZ LAUKA TRANZISTRU

Att.12.1

Demodulators ieslēgts lauka efekta tranzistors, kas samontēts saskaņā ar iepriekš minēto shēmu, darbojas ar frekvenci vismaz 100 MHz. Demodulācija šajā shēmā tiek veikta nevis kā parasti, pateicoties emitenta savienojuma diodes raksturlielumam, bet gan avota strāvas raksturlieluma izteiktam izliekumam no vārtu sprieguma pie zemas strāvas. Tādējādi ar ieejas spriegumu 0,1 V^ noteikšanas rezultāts ir daudz lineārāks nekā izmantojot diodi kā detektoru.

PLATJOSLAS AM DEMODULATORS

funkamatieris, Berlīne, Nr. 4/96, lpp. 413 att. 12.2

Dažiem amplitūdas modulētiem uztvērējiem ir šaurāks joslas platums nekā šaurjoslas frekvences modulācijas uztvērējiem. Šajā gadījumā jūs varat izolēt starpfrekvences signālu pirms demodulācijas un novirzīt to uz shēmu, kas parādīta diagrammā, lai vislabākā kvalitāte AM radio raidījumu uztveršana.

OBP/AM/FM DEMODULATORS UZ MC1496 CHIP

Lineārā/interfeisa IC, Motorola, 1993. gada att. 12.3

Saņemot signālu ar vienu sānjoslu (SBP) un apslāpētu nesēju, pietiek atjaunot pēdējo, izmantojot jebkuru pieejamā veidā, savukārt amplitūdas un fāzes modulācijai nepieciešama bloķēšana. Apgriešanas efekts ļauj pielietot AM signālu tieši nesēja ieejā, ja vien AM signāla amplitūda ir pietiekama.

SINHRONĀ PAPILDUS DEMODULĀCIJAS IERĪCE

Piedāvātajā shēmā uz tranzistora T i ir samontēts ievades bufera posms. Tranzistors T 2 ir daļa aktīvais filtrs ieslēgts

funkamatieris, Berlīne, Nr. 9/1999, 1. lpp. 992 att. 12.4

induktivitāte, kuras regulēšanas frekvenci var regulēt ar mainīgu kondensatoru C 2. Mainīgais rezistors R1 ļauj pielāgot joslas platumu tā, lai tikai nesējfrekvences signāls sasniegtu mikroshēmu A2. Pēc viduspunkta P1 pārejas ķēdē rodas svārstības, kuras var sinhronizēt ieejas signāla nesējfrekvence. Mikroshēmas A1 7. tapā ieejas signāls, kas pievienots nesējfrekvencei, tiek atsevišķi pastiprināts ar mikroshēmu A2. Pat selektīvās izbalēšanas gadījumā, kas ietekmē nesējfrekvenci, demodulācijas rezultāti ir diezgan labi.

SINHRONAIS DETEKTORS AR AUTOMĀTISKO VADĪBU

Ierīce var darboties pasīvā vai aktīvā veidā atkarībā no mainīgā rezistora P1 stāvokļa Pirmajā gadījumā tranzistoru T1 un T2 veidotā negatīvā pretestība kalpo, lai sašaurinātu oscilējošās LC ķēdes joslas platumu tā, lai nesējfrekvence kas iet cauri kondensatoram C5, tiek filtrēts šaurā sloksnē. Otrajā gadījumā tranzistori T1 un T 2 sāk darboties kā oscilators, ko šaurā diapazonā var sinhronizēt ar nejauša signāla nesējfrekvenci, kad slēdzis atrodas “manuālā” pozīcijā. “Automātiskā” pozīcijā automātiskā regulēšana notiek vairāku kilohercu joslas platumā. Tāpat atkarībā no slīdņa P1 stāvokļa automātiskā vadība var ietekmēt vai nu nesējfrekvences filtrēšanu, vai ģeneratoru, kas aizstāj šo nesējfrekvenci. Darbībai pasīvajā manuālajā režīmā ir nepieciešami ļoti precīzi iestatījumi. Šo regulēšanu ir daudz ērtāk veikt “pasīvā automātiskā” režīmā, taču nesējfrekvences izbalēšanas (selektīvas) gadījumā pastāv risks, ka filtra iestatījums “noslīd” uz kādu blakus frekvenci. “Aktīvajā manuālajā” darbības režīmā sinhronizācijas meklēšanu var pavadīt nepatīkams svilpiens, bet kļūst iespējams klausīties stacijas ar vienu sānjoslu. "Aktīvā automātiskā" darbības režīmā tas nenotiek, izņemot gadījumus, kad vienu sānjoslu pavada neslāpēta nesējfrekvence, taču, kā minēts iepriekš, regulēšana var izraisīt regulēšanas frekvences "šļūšanu". Varat izvēlēties op-amp A1 pastiprinājumu atkarībā no pieejamā ievades signāla amplitūdas. Pēc diviem fāzu pārslēdzējiem

funkamatieris, Berlīne, Nr. 9/1999, 1. lpp. 993 att. 12.5

pie ±45° tranzistori T 3 un T 5 rada signālus, kas fāzē nobīdīti par 90°. Tālāk integrētā shēma IC1 kalpo modulācijai, savukārt IC2 rada regulēšanas spriegumu, kas darbojas “automātiskā” režīmā uz BB909A varicap. "Frekvences" indikators (ar nulli skalas vidū) ir noderīgs tikai "automātiskajā" režīmā, savukārt "amplitūdas" indikators, ko darbina demodulācijas līdzstrāvas komponents, ir noderīgs "manuālajā" režīmā.

AM 6-70 MHz DEMODULATORS UZ TDA9S30 CHIP

Rīsi. 12.6

Šī ierīce galvenokārt ir paredzēta lietošanai televīzijas ķēdēs. Automātiskā pastiprinājuma kontroles diapazons ir 66 dB, signāla un trokšņa attiecība ir 53 dB ar 10 mV ieeju, audio joslas platums ir 20 Hz - 100 kHz.

IF UN DEMODULATORS TĀLVADĪBAI U431ZV ČIPĀ

Yo\e d'pieteikums TEMIC, SKUDRA 012, SKUDRA 013, KUdra 014,1996 Rīsi. 12.7

Samazināta sistēma tālvadība signalizācijas, aizsardzības vai durvju atvēršanas ierīcēm tajā ir pastiprinātājs, demodulators un digitālā signāla ģenerēšanas ķēde. Kamēr ieejas signāla līmenis (kontakts 9) ir zem 40 dBµV, darbojas tikai pastiprinātājs un AM demodulators, bet, tiklīdz šis slieksnis tiek pārsniegts, tiek ieslēgts monostabils. Šī ierīce darbina citas ķēdes daļas un iestata kontaktu 10 stāvoklī "1" (mikroprocesora jaudas kontrole).

3. kontaktdakšai pievienoto RC komponentu laika konstante nosaka atgriešanās gaidstāves režīmā ilgumu, savukārt 6. un 7. kontaktu gadījumā mēs runājam par par salīdzinājuma atbildi, kas pēc vajadzības jāpielāgo izmantotajam pārraides kodam. Lai novērstu neizbēgamo signāla aizkavēšanos AGC dēļ, ir nepieciešams izmantot logaritmisko AM demodulatoru. IF ieejas pretestība (8-12 MHz) ir 330 omi ar paralēlo kapacitāti 5 pF. Ir arī versija ar salīdzinājumu bez invertora U4311.

ŠAURĀ DARBĪBAS SINHRONAIS DEMODULATORS

Attēlā parādītajā sinhronajā demodulatorā. 12.8, automātiskās vadības efekts netiek izmantots. Mainīgais rezistors P1 kalpo pārejai no šaurjoslas filtra funkcijas uz oscilatora funkciju, kas ir noregulēts uz 100 Hz nesējfrekvenci. Potenciometrs P 2 ļauj precīzi noregulēt filtru uz nesējfrekvenci.

FM DEMODULATORS UZ HE564 CHIP

Attēlā parādīts. 12.9 demodulators paredzēts telegrāfijai. Ierīce darbojas, pārslēdzot 1 MHz frekvenci ap 10,8 MHz frekvenci. Tomēr VCO darbojas frekvencēs līdz 50 MHz ar robežvērtību vismaz 25%. Gaidīšanas frekvenci nosaka kondensatora kapacitāte, kas uzstādīta starp 12. un 13. tapām. Pārraides ātrums var sasniegt 1 Mbaud.

funkamatieris, Berlīne, Nr. 9/1999, 1. lpp. 992. att. 12.8

Piezīme AN ​​1801, Philips pusvadītāji Fig. 12.9

QPSK DEMODULATORS SDA6310 IC

Šī ierīce apstrādā četrstāvu fāzes pārslēgšanas (QSPK) modulētos signālus un ir paredzēta lietošanai satelīttelevīzija. Frekvenču diapazoni ir 35-120 MHz QSPK nesējfrekvencēm un 70-120 MHz oscilatoram. Ķēde darbojas ar frekvenci 40,15 MHz. Ievades līmenim (3. un 4. tapas) jābūt no 50 līdz 100 dBµV.

QUAD DEMODULATORS UZ TDA8040T IC

Šāds demodulators darbojas frekvencēs no 10,7 līdz 150 MHz, ar vismaz 21 dB pastiprinājumu I un Q kanālos, kuru joslas platums ir 25 MHz. Ģeneratora rezonanses ķēdi var nomainīt ārējais avots, kas spēj nodrošināt spriegumu ar minimālo svārstību 100 mV.

Dokumentācija Philips att. 12.11

KVADRATŪRAS DEMODULATORS l/Q UZ TsRS2781 CHIP

Diagrammā parādīts demodulators ar iebūvētu ierīci fāzes nobīdei 90 e. Pārraides koeficients 50 dB, trokšņa koeficients 13 dB, ieejas pretestība 30 omi.

KVADRATŪRAS I/O DEMODULATORS UZ TsRS2766 CHIP

Dokuments N.E.C. Nē. PI0193EJ3V0DS00, 1996. gads Rīsi. 12.I3

Šim demodulatoram ir 20 dB pastiprinājums un 21 dB trokšņa koeficients. Starpfrekvenci var izvēlēties no 0 līdz 200 MHz. Palielinoties frekvencei, izejas signālu amplitūda palielinās līdz 1,5 V.

Amplitūdas detektors kalpo, lai izceltu augstfrekvences radiosignāla amplitūdas apvalku. Pašlaik tie parasti tiek ieviesti signālu procesoru programmatūrā.

Tomēr, lai pabeigtu attēlu, apsveriet amplitūdas detektora ķēdi, kas ļauj pārvērst augstfrekvences signāla amplitūdas vērtības zemas frekvences svārstībās. Sākotnēji augstfrekvences svārstību amplitūda tika izolēta uz elektroniskām ierīcēm ar nelineāru strāvas-sprieguma raksturlielumu, piemēram, pusvadītāju diodēm un tranzistoriem. Amplitūdas noteikšanai nepieciešamā nelineārā elementa strāvas-sprieguma raksturlielums (CVC) ir parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Nelineāra elementa strāvas-sprieguma raksturlielums, kas nepieciešams amplitūdas modulācijas noteikšanai

Kad amplitūdas modulēts signāls iet caur elektronisku ierīci ar strāvas-sprieguma raksturlielumu, kas parādīts 1. attēlā, izejas strāvā parādās komponents, kas ir proporcionāls ieejas signāla amplitūdai. Atklāšanas process elektroniskā ierīcē ar līdzīgu strāvas-sprieguma raksturlielumu ir izskaidrots 2. attēlā.

2. attēls. Amplitūdas modulēta signāla noteikšanas process uz lineāras strāvas-sprieguma raksturlīknes

Amplitūdas detektoros izmantoto nelineāro elementu (piemēram, pusvadītāju diožu vai tranzistoru) faktiskās strāvas-sprieguma raksturlielumi būtiski atšķiras no nepieciešamās I-V raksturlielumiem. Rezultāts ir detektors, kas būtībā ir nelineārs. Šo elektronisko ierīču strāvas-sprieguma raksturlielumi rāda soli aptuveni 0,2 ... 0,8 V. Šotkija diodēm un reversajām diodēm ir mazākais solis. Tieši šīs diodes tiek izmantotas amplitūdas demodulatoros. Pusvadītāju Šotkija diodes strāvas-sprieguma raksturlieluma piemērs ir parādīts 3. attēlā.

3. attēls. Pusvadītāju diodes strāvas-sprieguma raksturlielums

Uz pusvadītāju diodes izgatavota amplitūdas detektora shematiskās diagrammas piemērs ir parādīts 4. attēlā. Izmantojot šādas shēmas, tiek veidotas arī maiņstrāvas voltmetra ķēdes.

4. attēls. Shematiska diagramma amplitūdas detektors

Ar modulācijas dziļumu m = 0,5 nelineārie kropļojumi sasniedz 10%, bet ar m = 1 - jau 25%. Šāds nelineāro kropļojumu līmenis mūsdienu iekārtām ir nepieņemams. Nelineāro kropļojumu atkarības grafiks no modulācijas dziļuma diodes detektorā parādīts 5. attēlā.

5. attēls. Nelineāro kropļojumu atkarība no modulācijas dziļuma diodes detektorā

Pašlaik sinhronos detektorus parasti izmanto kā amplitūdas detektorus. Sinhronā detektora galvenā vienība ir analogais reizinātājs (). Lai reizinātājs pārnestu starpfrekvences signāla spektru uz nulles frekvenci (veiktu signāla amplitūdas demodulāciju), otrajam ir jāpieliek starpfrekvences spriegums ar fāzi, kas sakrīt ar saņemtā signāla fāzi. analogā reizinātāja ievade. Sinhronā detektora darbības principi tika detalizēti apspriesti, apspriežot darbības principus.

Šajā shēmā ir ļoti svarīgi, lai signālam, kas nonāk vienā no reizinātāja ieejām, kas samontēts uz tranzistoriem, būtu nemainīga amplitūda. Tikai šajā gadījumā signāls ķēdes izejā būs proporcionāls ieejas signāla amplitūdai. Ja mainās signāla amplitūda abās reizinātāja ieejās, tad iegūsim kvadrātiskās amplitūdas detektoru, kura izejas signāls būs proporcionāls nevis signāla amplitūdai, bet gan tā jaudai.

Lai izolētu atsauces signālu, mūsdienu radio uztvērēji izmanto ierobežojošu pastiprinātāju. Ierobežojošā pastiprinātāja izejā tiek ģenerēts starpfrekvences signāls ar taisnstūra formu un nemainīgu amplitūdu. Šis signāls tiek padots uz vienu no signāla reizinātāja ieejām. Signāla reizinātāja otrajai ieejai tiek piegādāts neierobežotas amplitūdas modulēts starpfrekvences signāls. Tās līmenis tiek uzturēts nemainīgā līmenī. Šāda amplitūdas detektora blokshēma parādīta 6. attēlā.

6. attēls. Amplitūdas detektora blokshēma, kuras pamatā ir analogā signāla reizinātājs

Sinhronās amplitūdas detektora ķēdes signālu reizinātāja ieejās un izejā esošo signālu laika diagrammas parādītas 7. attēlā.

7. attēls. Signālu laika diagrammas reizinātāja ieejās un izejās

Kā redzams no dotajām signālu laika diagrammām, ķēdes izejā nav traucējumu. Amplitūdas demodulatora shematiskās diagrammas piemērs, kas izgatavots saskaņā ar sinhronā detektora ķēdi, ir parādīts 8. attēlā.

8. attēls. AM detektora shēma, izmantojot analogo signāla reizinātāju

Šajā amplitūdas detektora ķēdē tiek piegādāta viena detektora ieeja pastiprināts signāls ar amplitūdas modulāciju, un tas pats signāls tiek nosūtīts uz otru ieeju, bet ierobežots amplitūdā. Rezultātā ķēdes izejā parādās ieejas signāla moduļa spriegums (ieejas signāla amplitūda).

Līdzīga amplitūdas detektoru shēma bieži tiek izmantota kā daļa no mūsdienu radio uztvērēju ķēdes. Piemēram, 9. attēlā parādīta TDA1072 AM uztvērēja mikroshēmas savienojuma shēma.

9. attēls. TDA1072 mikroshēmas AM uztvērēja shēmas shēma

Šajā shēmā visi iepriekš apspriestie radio uztvērēju bloki atrodas vienā mikroshēmā. Mikroshēmas ieejā signāls tiek nosūtīts uz radiofrekvences pastiprinātāju, pēc tam tas tiek padots uz balansētu tranzistora maisītāju. No līdzsvarotā maisītāja izejas (kontakts 1) signāls tiek padots caur pjezokeramikas vidējās frekvences filtru uz vidējās frekvences pastiprinātāja ieeju (3. un 4. kontakts), kas savienots ar balansētas amplitūdas detektoru. Pēc demodulētā signāla pastiprināšanas ar zemfrekvences pastiprinātāju skaņas signāls tiek noņemts no kontakta 6. Lai uzraudzītu saņemtā signāla līmeni, mikroshēmas devītajai tapai var pievienot ampērmetru, kas, izmantojot rezistoru RL9, pārvēršas par līmeņa indikatoru.

datums Pēdējā atjaunošana fails 14.11.2012

Literatūra:

1. "Radio uztveršanas ierīču dizains" red. A.P. Siversa M., "Augstskola" 1976 37.-110.lpp
2. "Radio uztveršanas ierīces" izd. Žukovskis M. "Padomju radio" 1989 8.-10.lpp
3. Paļškovs V.V. "Radio uztveršanas ierīces" - M.: "Radio un sakari" 1984 12. - 14. lpp.

Kopā ar rakstu "Amplitūdas detektors (demodulators)" lasiet:

Lai noteiktu nezināmas svārstības fāzi, ir nepieciešams atskaites punkts, kas noteiks izcelsmi. Parasti šis sākumpunkts ir...
https://site/WLL/FazDet/

Ļoti bieži nākas saskarties ar uzdevumu izolēt frekvences maiņas likumu no saņemtā signāla. Šī problēma rodas gan saņemot signālus ar analogo, gan saņemot signālus ar digitālās modulācijas metodēm...
https://site/WLL/FrDet/

Demodulators- radioierīce, kas paredzēta informācijas signāla izolēšanai no modulētas HF svārstības. Sprieguma (strāvas), kas mainās atbilstoši modulācijas likumam, iegūšanas procesu no modulēta augstfrekvences sprieguma sauc par demodulāciju (noteikšanu). Atkarībā no modulācijas veida raidošajā daļā demodulatorā tiek veikta amplitūdas, frekvences vai fāzes demodulācija.

Amplitūdas demodulatori. Amplitūdas demodulatori ir paredzēti, lai pārveidotu amplitūdas modulētu RF signālu spriegumā, kas mainās atkarībā no modulācijas likuma. Tie tiek izmantoti kā galvenie uztvertā signāla detektori, un tie ir fāzes un frekvences demodulatoru galvenā daļa. Amplitūdas demodulācija tiek veikta nelineārās sistēmās, kas sastāv no rezistīva nelineāra elementa (diodes) un lineāras pasīvās ķēdes, kas ir demodulatora slodze. Demodulējot impulsus, viens no uzdevumiem ir: impulsu apvalks, impulsu secības apvalka izvēle.Pirmajā gadījumā impulsus iegūst pie amplitūdas demodulatora izejas. līdzstrāva(video impulsi), tāpēc šādu modulatoru sauc arī par video detektoru (video modulatoru), otrajā izejas spriegums ir proporcionāls maksimālajai amplitūdas vērtībai (peak) un demodulators tiek saukts par maksimumu.Šobrīd sinhronie detektori parasti ir izmanto kā amplitūdas detektorus. Sinhronā detektora galvenā vienība ir analogais reizinātājs (frekvenču maisītājs). Lai reizinātājs pārnestu starpfrekvences signāla spektru uz nulles frekvenci (veiktu signāla amplitūdas demodulāciju), otrajam ir jāpieliek starpfrekvences spriegums ar fāzi, kas sakrīt ar saņemtā signāla fāzi. analogā reizinātāja ievade.

Frekvences demodulatori. Demodulējot frekvences maiņas taustiņu, tiek izmantoti frekvences detektori (demodulatori). Tipiska frekvenču demodulatora shēma ir separācijas filtru un amplitūdas detektora kombinācija.Filtri tiek noregulēti uz FM signāla frekvencēm (f1 un f2), no filtra izejas signāls nonāk amplitūdas video detektorā, ir demodulēta, un izeja ir sākotnējā (demodulētā) impulsu secība.Ciparu frekvenču demodulatoros tas tiek īstenots princips, ka saņemtie signāli tiek klasificēti pēc frekvences, pamatojoties uz saņemtā signāla pusperioda (vai perioda) ilguma mērīšanu. . Pamatojoties uz pusperioda ilguma mērījumu binārās modulācijas laikā, lēmumu pieņemšanas ierīce identificē saņemto pusciklu ar vienu no signāla polaritātes vērtībām. Tādējādi reālais FM signāls tiek sadalīts elementārajos signāla segmentos, kas satur nesēja svārstību pusciklu. Atsevišķu elementu robežu noteikšana tiek veikta ar precizitāti, kas nepārsniedz viena elementārā signāla segmenta ilgumu. Saņemtā signāla pusperioda (perioda) ilguma mērīšanas metodes variācija ir katras strāvas svārstību fāzes ieplūdes atšķirības mērīšanas metode attiecībā pret iepriekšējo periodu.

Fāzes demodulatori. Demodulējot fāzes modulētu signālu, tiek izmantoti fāzes detektori (demodulatori). Fāzes detektors ir ierīce, kuras izejas spriegums ir atkarīgs no fāzes starpības starp diviem salīdzinātiem vienas frekvences spriegumiem. Tie. Signāli ar tādu pašu frekvenci jāpiegādā detektora ieejai. Viens signāls ir fāzes nobīdes signāls (no korespondenta), bet otrs ir atsauces viļņu forma (ģenerēta atsauces stacijā). Fāzes detektora ķēdes pamatā ir: slēdzis; amplitūdas detektors. Fāzes-frekvences demodulatora (FD) pielietojums Tradicionāli FD tiek izmantots automātiskās frekvences kontroles servo sistēmās, kur FD kopā ar mainīgas frekvences ģeneratoru, ko vada spriegums (VCO) ir iekļauts negatīvajā ķēdē. atsauksmes. Šīs automātiskās vadības sistēmas atskaites signāls ir ieejas signāla frekvence, un PD ir salīdzināšanas ierīce. Zemfrekvences filtra, kas uzstādīts pie PD izejas VCO priekšā, pārsūtīšanas funkcijā papildus tiek ievadīta nulle, lai nodrošinātu fāzes stabilitātes rezervi. Vienkāršākajā gadījumā, ja zemfrekvences filtrs ir RC zemfrekvences filtrs, tad pārsūtīšanas funkcijā nulli var iegūt, savienojot virknē rezistoru ar nepieciešamo pretestību ar filtra kondensatoru. PD tiek izmantoti arī sintezatoros, reizinātājos un frekvenču dalītājos. Šajās sistēmās PD ieejā tiek piegādāti nevis paši signāli, bet gan vēlamo frekvenču reizināšanas, dalīšanas, summu un starpību rezultātā iegūtie signāli. Radiosakaros PD izmanto lokālo oscilatoru frekvences kontroles sistēmās superheterodīna radio uztvērējos. Telefonijā FD izmanto toņu dekodēšanas ierīcēs. Kad vārpstu un vārpstu griešanās ātrums ir stabilizēts, signāls no atsauces ģeneratora tiek piegādāts uz vienu no PD ieejām, impulsi no frekvences ātruma sensora atzīmēm tiek piegādāti uz otru, un PD izejas signāls kontrolē nevis VCO, bet vārpstas elektriskā piedziņa.

Tas pats. Tagad mēs varam runāt par demodulatoru. Demodulācijas tēma ir ļoti apjomīga un ir pelnījusi vairāk nekā vienu grāmatu. Mēģināšu īsi ieskicēt demodulatora arhitektūru un galveno bloku mērķi. Ceru, ka kādam šis raksts būs labs sākumpunkts.

Sākotnējie dati:

1. Digitalizēto signālu fails no uztvērēja izejas plašā frekvenču joslā. Piemēram, jums ir ADC ar iztveršanas frekvenci 200 MHz. Ar šo ADC varat digitalizēt signālus joslas platumā līdz 100 MHz. Pēc tam aizkavētā režīmā analizējiet un demodulējiet visus šajā failā esošos signālus.

2. Iepriekšējas analīzes rezultātā iegūtie signāla parametri:

• ADC paraugu ņemšanas ātrums
• ADC jauda
• nesēja frekvence
• pulksteņa frekvence
• modulācijas veids

Kvadratūras demodulatora blokshēma

Signāla paraugu ņemšanas frekvence ADC nav signāla pulksteņa frekvences reizinājums, un digitalizētajā failā var būt vairāk nekā viens signāls (līdz 300). Šo iemeslu dēļ demodulatora blokshēmai ir tāda forma, kā parādīts attēlā. 1.

Rīsi. 1. Koherentā demodulatora blokshēma

Kompozītu moduļu mērķis, sastāvs, darbības princips

1. Modulis lasīšanai no faila.Šeit viss ir vienkārši. Piemēram, fails saglabā 16 bitu ADC paraugus. Demodulators darbojas ar dubultās precizitātes skaitļiem. Modulis ir paredzēts ADC paraugu nolasīšanai no faila un konvertēšanai dubultā formātā. Jāatzīmē, ka šeit ir viens smalkums. Nākamais modulis ir FFT filtrs, kas izmanto ātro Furjē transformāciju, kurai ir nepieciešams, lai apstrādāto bloku izmērs būtu 2 jaudas daudzkārtnis. Piemēram, 218 = 262144 ADC paraugi.

2. FFT filtrs. Kā jau teicu, fails uzglabā signālus noteiktā frekvenču joslā. Failā var būt daudz šādu signālu. Lai turpinātu darbu ar signālu, vispirms tas ir “jāizgriež”, noņemot visus nevajadzīgos signālus. Tam vislabāk piemērota frekvenču domēna filtrēšana. Vienkāršoti sakot, filtrēšanas darbība sastāv no 3 daļām:
— Signāla spektra iegūšanai tiek veikta tieša Furjē transformācija;
— Signāla spektra lieko frekvenču samazināšana uz nulli. Tā kā mēs zinām signāla nesējfrekvenci un spektra platumu, tas nav grūti;
— Tiek veikta apgrieztā Furjē transformācija.

Rezultātā mēs saņemam filtrētu signālu. Tas ir vienkārši sakot, taču ir vairāki smalkumi. Fakts ir tāds, ka, tā kā mums ir darīšana nevis ar bezgalīgu signālu, bet gan ar ierobežota garuma blokiem, signāla kropļojumi rodas bloka malās. Lai atbrīvotos no kropļojumiem, nepieciešams filtrēt blokus ar pārklāšanos (pārklāšanos). Vairāk par to varat lasīt rakstā FFT analīze, kur autors stāsta par FFT filtrēšanu.

3. Kvadratūras ģenerators.Šī moduļa uzdevums ir ļoti vienkāršs, tāpat kā tā realizācija - tā ir signāla spektra pārnešana uz nulles frekvenci un kvadratūras komponentu I un Q veidošana. Jums jāsaprot, ka bloka ieejā tiek piegādāts filtrēts signāls. . Matemātiski viss izskatās ļoti sarežģīti. Interesenti var izlasīt autora Prokis J. grāmatu “Digitālā komunikācija” 287. lpp. lapas apakšā, kas sākas ar vārdiem “Tādi var attēlot QAM signālu un vairāku pozīciju PM”.

Mūsu pašu vārdiem runājot, raidīšanas pusē signāla spektrs veidojās no 2 kvadratūras komponentēm I un Q, un mūsu uzdevums uztvērēja pusē bija tos uztvert. Tas tiek darīts ļoti vienkārši. Pirmkārt, augstfrekvences signālu reizina ar nesēju, kura frekvence ir vienāda ar signāla nesēju. Kas notiek, kad jūs reizinat? Divu signālu harmoniskās sastāvdaļas tiek saskaitītas, atņemtas utt. Mūs interesē to atņemšana. Ja pieņemam, ka reizināto signālu frekvences ir vienādas, tad atņemot iegūstam 0. Tādējādi iegūstam signāla spektra pārnešanu uz 0. Reizinot iegūstam citu harmonisko komponentu gūzmu, kas mums nav vajadzīgas. . Tālāk tiks aprakstīts, kā no tiem atbrīvoties. Tādā veidā mēs ieguvām pirmo kvadratūras komponentu. Lai iegūtu otro, tas pats augstfrekvences signāls ir jāreizina ar nesēju, bet tagad tas ir nobīdīts fāzē par 90 °.

Manā gadījumā šī shēma ir mainīta, un man bija jāpievieno slēdzis. Fakts ir tāds, ka signāla pulksteņa frekvenču izplatība ir tik liela, ka dažos gadījumos signāls ir jāsamazina ar interpolāciju. Atkarībā no vērtības pulksteņa frekvence ir izvēlēta viena no divām apstrādes ķēdēm.

Mans uzdevums bija izstrādāt shēmu, kas atrisina abas problēmas vienlaikus, jo tās ir cieši saistītas viena ar otru. Fakts ir tāds, ka decimācija nav iespējama bez zemas caurlaidības filtrēšanas.

Daži vārdi par decimāciju. Jūs nevarat vienkārši izmest (noņemt) papildu paraugus no signāla.

Rīsi. 2. Galvenais decimācijas noteikums

Viss šķita vienkārši. Ja jums ir jāsamazina izlases biežums uz pusi, vienkārši izdzēsiet pārskatus pēc viena. Ja trīs reizes, tad atstāj katru trešo skaitu utt. Bet tā tur nebija. Lai īstenotu decimāciju, ir jāizpilda nosacījums, ka oriģinālajā signālā nav frekvences, kas pārsniedz decimētā signāla Nyquist frekvenci, pretējā gadījumā decimēšanas laikā notiks aliasing (spektru aliasing).

Piemēram, ir signāls ar iztveršanas frekvenci 10 MHz, tad Nyquist frekvence būs vienāda ar 5 MHz (attēls 3 p. a). Pieņemsim, ka mums ir jāsamazina ar koeficientu 2. Šajā gadījumā jaunā iztveršanas frekvence būs vienāda ar 10/2 = 5 MHz, un jaunā Nyquist frekvence būs vienāda ar pusi no jaunās diskretizācijas frekvences 5/2 = 2,5 MHz (3.b attēls). Tādējādi, lai signālā, kas saistīts ar aliasing, neradītu kropļojumus, pirms retināšanas (noņemšanas) procedūras ir jāveic zemas caurlaidības filtrēšana ar filtru, kura caurlaides joslai jābūt mazākai par jauno Nyquist frekvenci (3. attēls. . c).

Rīsi. 3. Piemērs decimācijai par 2 reizēm

Šķiet, ka esam sakārtojuši sānu harmoniku filtrēšanu.

Otra neatrisinātā problēma ir tāda, ka paraugu ņemšanas frekvence nav pulksteņa frekvences reizinājums un ADC paraugu skaits pulkstenī nav nemainīgs. Ja šīs problēmas tiks atrisinātas, tad tālākā demodulatora ķēde kļūs universāla un nebūs atkarīga no signāla takts frekvences. Pētījumu rezultātā nonācu pie secinājuma, ka turpmākai signāla apstrādei pietiek ar 10 paraugiem pulksteņa ciklā.

Tagad apskatīsim tuvāk bloka kreiso pusi. Mēs redzam, ka tiek izmantotas 2 decimācijas kaskādes. Tas tika darīts, jo, ja pulkstenis signāla frekvence mazs, tad decimācijas koeficients kļūst tik liels un Nyquist frekvence tik zema, ka ir grūti ieviest zemas caurlaidības filtru. Piemēram, ar paraugu ņemšanas frekvenci 200 MHz un signāla takts frekvenci 20 KHz, mums ir 200 MHz / 20 KHz = 10 000 paraugu uz vienu pulksteni. Mēs dalām iegūto skaitli ar 10, jo mēs vēlamies iegūt fiksētu iztveršanas ātrumu 10*Ft izejā. Mēs iegūstam vērtību 10000 / 10 = 1000. Šajā gadījumā mums ir jāsamazina ar 1000! vienreiz.

Lai atrisinātu šo problēmu, tika izstrādāta soli pa solim decimācijas shēma, kas sastāv no 2 kaskādēm. Izmantojot šo pieeju, kaskāžu decimācijas koeficienti tiek reizināti. Tas ir, lai īstenotu decimāciju 1000 reižu, pietiek ar 2 kaskādēm ar decimāciju 25 un 40. Ja decimācijas koeficients nav liels, tad tiek izmantota tikai viena kaskāde. Decimācijas koeficienti tiek izvēlēti tā, lai galīgā paraugu ņemšanas frekvence būtu pēc iespējas tuvāka 10*Ft.

6. Moduļi, kas darbojas ar frekvenci 10*Ft. Sākot no šī posma, visi demodulatora moduļi darbojas vienādos apstākļos neatkarīgi no sākotnējiem nosacījumiem. Tas ir ļoti ērti atkļūdošanai un ļauj izmantot šādus moduļus dažādi risinājumi. Patiesībā pirms tam bija sagatavošanās posmi. Tagad sākas demodulācija. Šis risinājums ir ērts arī tāpēc, ka iepriekšējos posmus var izmest, ja jums ir sarežģīti digitalizētā signāla paraugi ar iztveršanas frekvenci, kas vienāda ar 10*Ft. Tas ir, ir iespējams pielietot demodulācijas shēmu, kad aparatūrā tiek veikta signālu filtrēšana, kvadratūras veidošana un decimācija. Šis risinājums palielinās demodulācijas ātrumu par lielumu kārtām.

Kāpēc 10*Ft? Eksperimentu rezultātā tika iegūts skaitlis 10. Es gribēju uzlabot fāzes pārveidotāja un saskaņotā filtra kvalitāti, bet nezaudēt pārāk daudz apstrādes ātruma.

7. Pastiprinātājs. Veic signālu paraugu reizināšanas darbību ar vērtību, kas saņemta no sistēmas izejas automātiska regulēšana pastiprināšana (SARU).

8. Fāzes pārslēdzējs. Nosakot signāla parametrus, saņēmām kļūdu nesējfrekvences noteikšanā un kļūdu sākuma fāzē. Kļūda signāla frekvences noteikšanā noved pie tā, ka signāla konstelācijas punkti pastāvīgi rotē. Rotācijas virziens (pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam) ir atkarīgs no kļūdas zīmes. Pieņemsim, ka mēs noteicām signāla frekvenci bez kļūdām vai novērsām kļūdu, bet mēs nezinām signāla sākotnējo fāzi. Kļūda sākotnējās fāzes noteikšanā noved pie tā, ka signāla konstelācija tiks sasvērta par leņķi, kas vienāds ar noteikšanas kļūdu. Fāzes maiņas modulis novērš šīs kļūdas. Tās uzdevums ir novērst signāla konstelācijas rotāciju un sasvēršanos. Fāzes pārslēdzējs darbojas pastāvīgi, jo signāla nesējfrekvence var nebūt nemainīga.

9. Atbilstošs filtrs. Pārraidot signālus, vienmēr notiek cīņa starp pārraides ātrumu un signāla spektra platumu. Fakts ir tāds, ka jo lielāks ir pārraides ātrums, jo plašāks ir signāla spektrs. Datu pārraides sistēmās sniegtā pakalpojuma izmaksas ir atkarīgas no signāla spektra platuma. Jautājumam ir arī cita puse. Autors digitālie kanāli sakaru signāli tiek pārraidīti taisnstūrveida impulsos. Taisnstūra impulsam ir bezgalīgs spektrs. Ārkārtējs datu pārraides gadījums ir tad, kad “0” un “1” (kvadrātviļņu) tiek pārraidīti secīgi. Mehāniskais spektrs ir proporcionāls sinc(x) funkcijai.

Lai samazinātu spektrālo platumu raidīšanas pusē, signāls tiek filtrēts, lai noņemtu augstfrekvences komponentus, bet filtrēšanas rezultātā rodas starpsimbolu traucējumi. Ja jūs zināt filtrēšanas likumu (noteikumu), tad saņēmēja pusē varat veikt apgrieztu transformāciju, kas novērsīs starpsimbolu traucējumu kaitīgo ietekmi. To dara atbilstošais filtrs.

10. Decimators ar 5. Samazina paraugu ņemšanas biežumu no 10*Ft līdz 2*Ft. Tādējādi decimācijas koeficients ir 5.

11. Moduļi, kas darbojas ar frekvenci 2*Ft. No šī posma visi demodulatora moduļi darbojas ar 2*Ft (divkāršu pulksteņa ātrumu). 2*Ft ir minimālā frekvence, ar kādu var darboties adaptīvais korektors un risinātājs.

12.Adaptīvs korektors. Signālam izejot cauri atmosfērai vai, piemēram, signāla atstarošanas dēļ no ēkām, uz tā tiek uzklāti nelineāri traucējumi, kuru raksturlielumi ir cieši saistīti ar datu pārraides kanāla īpašībām. Adaptīvā ekvalaizera mērķis ir aprēķināt datu pārraides kanāla raksturlielumus un novērst tā ietekmi uz signāla kvalitāti.

13. Lēmumu pieņemšana. Demodulatora sāls. Šeit tiek pieņemts lēmums par pieņemto punktu signāla konstelācijā. Pieņemtais punkts tiek “pievilkts” atskaites punktam atbilstoši kritērijam minimālais attālums. Izmantojot divus punktus plaknē (pieņemts un atsauces), tiek aprēķinātas kļūdas automātiskajai pastiprinājuma kontroles sistēmai, nesēja atkopšanas sistēmai un pulksteņa atjaunošanas sistēmai.

14. Atsauksmes cilpas. Pastiprinātājam (7) automātiskā pastiprinājuma kontroles sistēma (AGC) aprēķina koeficientu, ar kādu signāls jāreizina, lai tas pilnībā iekļautos signāla konstelācijā. Fāzes pārveidotājam (8) nesēja atjaunošanas sistēma (CRS) aprēķina kļūdu, nosakot nesējfrekvenci un tās sākotnējo fāzi. Decimācijas blokiem (5) pulksteņa sinhronizācijas sistēma aprēķina kļūdu, nosakot pulksteņa frekvenci un tā sākuma fāzi.

Šķiet, ka tas arī viss. Sanāca pat vairāk, nekā plānoju. Ļoti ceru, ka manas zināšanas kādam noderēs.

Iepriekš mēs pārbaudījām signālus ar fāzes un frekvences modulāciju PM un FM, šajā rakstā mēs apskatīsim jautājumus par informācijas komponenta atdalīšanu no radiofrekvenču joslas signāla leņķiskās modulācijas laikā. Tiek pieņemts, ka lasītājs ir iepazinies ar kvadrātveida lokālā oscilatora darbības principu.

Lai ir ieejas joslas caurlaides signāls ar fāzes modulāciju:

(1)

Kur ir ieejas signāla amplitūda, ir signāla nesējfrekvence, ir PM signāla fāzes novirze (fāzes modulācijas indekss) un ir modulējošais signāls, kas ir jāizņem no . Tiek pieņemts, ka modulējošais signāls nepārsniedz lieluma vienību.

Izmantojot kvadrātveida lokālo oscilatoru, mēs izvēlamies signāla fāzes aploksni, kā parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Kompleksa aploksnes ekstrakcija, izmantojot kvadrātveida lokālo oscilatoru

Pēc sākotnējā signāla reizināšanas ar kvadrātveida komponentiem iegūstam:

No izteiksmes (3) mēs varam izteikt:

(4)

Tādējādi mēs varējām demodulēt PM signālu un izolēt sākotnējo modulējošo signālu. Šajā gadījumā ir jāpievērš uzmanība šādiem punktiem. Pirmkārt, iepriekš minētie izteicieni nozīmē saskaņotu PM signāla uztveršanu, t.i. frekvences un fāzes neatbilstības trūkums starp nesējfrekvenci un kvadrātveida lokālā oscilatora frekvenci, un, otrkārt, tiek pieņemts, ka arktangenss tiek aprēķināts radiānos (2. arktangenta funkcija). Ja nav nodrošināts koherentas uztveršanas nosacījums, tad notiek uztvertā PM signāla frekvences nesakritība un nejauša fāzes nobīde attiecībā pret lokālā oscilatora sākuma fāzi. Tādējādi (2) var pārrakstīt šādi:

(7)

Tādējādi nesakarīgas uztveršanas rezultātā demodulētajam signālam tiek pievienots lineārais komponents, kas ir proporcionāls frekvences noregulēšanai, kā arī nejauša sākuma fāze. Šajā gadījumā sāk parādīties otrais efekts, kas ir arktangenta periodiskums. Ja lineārais loceklis pārsniedz moduli , tad arktangenta periodiskuma dēļ izvade būs “zāģis”, kā parādīts 2. attēlā. Lai novērstu periodiskumu, tiek izmantotas arktangenta attīšanas funkcijas.

2. attēls: Arktangenšu periodiskuma ietekme

Tādējādi, lai saņemtu PM signālu, ir nepieciešama saskaņota apstrāde, pretējā gadījumā demodulētais signāls var tikt izkropļots. Praksē analogā PM modulācija netiek plaši izmantota šo trūkumu dēļ. Tomēr digitālā fāzes modulācija, kad modulējošais signāls ir digitāls, ir atradusi milzīgu pielietojumu. Izmantojot digitālo fāzes modulāciju, modulējošais signāls sastāv no taisnstūrveida impulsiem, un fāze mainās pēkšņi un tiek iegūts fāzes nobīdes taustiņš PSK, bet tas tiks apspriests sīkāk nākamajās sadaļās. Mēs atgriezīsimies pie frekvences modulācijas. Izmantojot FM frekvences modulāciju, tiek integrēts sākotnējais modulējošais signāls:

Diferencējot fāzes apvalku, mēs iegūstam momentāno frekvenci:

(10)

Lūdzu, ņemiet vērā, ka pēc atvasinājuma iegūšanas frekvences neatbilstība ietekmē tikai demodulētā signāla līdzstrāvas komponentu, kas parasti nenes informāciju un to var novērst, izmantojot augstfrekvences filtru. Tomēr pirms diferenciācijas palika arktangenss ar “nevēlamu periodiskumu”. Atbrīvosimies no tā, aprēķinot arktangenta atvasinājumu izteiksmē (10) kā atvasinājumu sarežģīta funkcija:

Normalizētais sākotnējais modulējošais signāls ir parādīts 4. attēlā. Sākotnējais modulējošais signāls veica signāla frekvences un fāzes modulāciju ar nesējfrekvenci 25 kHz ar frekvences novirzi FM modulācijai, kas vienāda ar 2 kHz, un PM fāzes novirzi, kas vienāda ar 7.

4. attēls. Sākotnējā normalizētā modulējošā signāla oscilogramma	5. attēls. Fāzes demodulatora izeja bez arctangentu periodiskuma atklāšanas
6. attēls: PM un FM demodulatoru izvade ar normalizāciju un arktangenta izplešanos ar lokālā oscilatora frekvences precizēšanu	7. attēls: PM un FM demodulatoru izvade ar normalizāciju un arktangentu atvēršanu ar lokālā oscilatora frekvences atskaņošanu

5. attēlā parādīta fāzes detektora izvade, demodulējot PM signālu. Var redzēt, ka pie arktangenta izejas ir acīmredzamas fāzes pārslodzes, ko izraisa fāzes periodiskums. Arktangenšu periodiskuma atklāšana ar atbilstošām PM un FM demodulatoru normalizēšanām, precīzi noregulējot lokālā oscilatora frekvenci uz FM un PM signāla nesējfrekvenci, ir parādīta 6. attēlā. Ir skaidri redzams, ka, veicot precizēšanu lokālā oscilatora frekvence, signāls pie FM demodulatora izejas pilnībā atkārto sākotnējo modulējošo signālu, un PM demodulatora izeja tiek nobīdīta ar līdzstrāvas komponenti, kas ir proporcionāla nejaušajai sākuma fāzei. Signāls pie PM un FM demodulatoru izejas ar lokālo oscilatora frekvences atskaņošanu attiecīgi 100 (PM signāla gadījumā) un 500 Hz (FM signālam) ir parādīts 7. attēlā. To var atzīmēt. ka FM signāla frekvences atskaņošana nobīda tikai līdzstrāvas komponenti pie FM demodulatora izejas, savukārt PM demodulatora izejā tiek pievienots lineārs termins ar proporcionalitātes koeficientu atkarībā no lokālā oscilatora frekvences atskaņošanas.

Tagad apskatīsim jautājumu par arktangenta periodiskuma atklāšanu. Šim nolūkam tiek izmantoti attīšanas algoritmi, kuriem ir vairākas iespējas. Pirmā iespēja ir noteikt fāzes lēcienus pie arktangenta izejas tuvu radiāniem. Šī algoritma darbības princips ir parādīts 8. attēlā.

Trokšņu un signālu paraugu ņemšanas dēļ. Šajā gadījumā pastāv iespēja izlaist fāzes lēcienu un ģenerēt nepareizu signālu.

Otrais variants arktangenta periodiskuma atklāšanai ir šāds. PM signāls tiek demodulēts, izmantojot FM demodulatoru saskaņā ar (11), izmantojot 3. attēlā parādīto struktūru. Rezultātā tiek iegūta momentānā frekvence, kas vienāda ar fāzes atvasinājumu. Pēc tam fāze tiek integrēta un atjaunota, neizmantojot arktangentu (sk. 9. attēlu).

9. attēls. Arktangentu periodiskuma atklāšana, izmantojot FM demodulatoru

Šī metode nav pieņemama digitālās modulācijas gadījumā, jo frekvences demodulators neuzglabā informāciju par sākuma fāzi, turklāt integrācijas rezultātā izejas signālam tiek pievienota nejauša integrācijas konstante.

Vēl viens, iespējams, visvairāk Labākais veids Arktangenta periodiskuma atklāšana, ko plaši izmanto digitālajās sistēmās ar fāzes nobīdes atslēgu, ir novērst fāzes lielāku pārvietošanos (t.i., novērst arktangenta periodiskumu), izmantojot fāzes bloķētas cilpas izsekošanas shēmas, kas apspriestas sīkāk šajā rakstā.

Tādējādi mēs izskatījām PM un FM demodulatoru konstruēšanas jautājumus. Viņi parādīja, ka PM signālam lokālā oscilatora frekvences atskaņošana noved pie lineāra termina PM demodulatora izejā, un FM signāla gadījumā ar frekvences atskaņošanu tikai konstantais komponents PM demodulatora izejā. demodulatora izmaiņas. Tiek parādīti attīšanas algoritmi arktangenta periodiskuma atklāšanai.