Способ демодуляции частотно-модулированных сигналов

 

Использование: при приеме частотно-модулированных (ЧМ) сигналов. Изобретение относится к способам демодуляции ЧМ-сигналов с повышенной помехоустойчивостью и линейностью для использования в радиоприемных устройствах широкого диапазона. Сущность изобретения: для демодуляции ЧМ-сигналов используют сигнал с линейно изменяющимся напряжением, с помощью которого вначале формируют эталонный линейно-модулированный по частоте (ЛИЧ) сигнал и далее путем фиксирования значений амплитуды линейно изменяющегося напряжения в моменты совпадения частот входного ЧМ и эталонного (ЛИЧ) сигналов формируют выходной сигнал. 1 ил.

Изобретение касается приема частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, а именно способов демодуляции ЧМ-сигналов с повышенной помехоустойчивостью и линейностью.

Известны способы демодуляции ЧМ-сигналов [1, 2, 3], основанные на преобразовании частотой модуляции в амплитудную и детектировании амплитудно-модулированного сигнала на нелинейном элементе.

Такие способы обладают ограниченным диапазоном по амплитуде входного сигнала и существенной нелинейностью демодуляции.

Наиболее близким по технической сущности является способ демодуляции ЧМ-сигналов, включающий сравнение входного ЧМ и эталонного сигнала, получение выходного сигнала [4]. Рассматриваемый способ-прототип основан на методе синхронного детектирования [4] . Здесь при сравнении входного и эталонного сигналов формируют напряжение, пропорциональное разности фаз, которое при наличии отрицательной обратной связи изменяет частоту эталонного сигнала таким образом, чтобы свести разность фаз к нулю.

Такой способ имеет ограниченный динамический диапазон по амплитуде входного сигнала. Любое превышение напряжения входного сигнала по сравнению с допустимым приводит к срывам режима синхронного детектирования. Наличие обратной связи, обеспечивающее синхронное детектирование, также накладывает жесткие ограничения на передаточные характеристики блоков, входящих в схему (см. рис. 33 [4]), а именно фильтра низких частот и усилителя постоянного тока, причем таким образом, что невозможно одновременно добиться высокой помехозащищенности и линейности демодуляции.

Технической задачей изобретения является повышение помехозащищенности при повышении линейности демодуляции ЧМ-сигналов и увеличение динамического диапазона по амплитуде входного сигнала.

Предложен способ демодуляции ЧМ-сигналов, в котором дополнительно вводят сигнал с линейно изменяющимся напряжением (ЛИН), с помощью которого вначале формируют эталонный линейно-модулированный по частоте (ЛМЧ) сигнал и далее, путем фиксирования значений амплитуды линейно-изменяющегося напряжения в моменты совпадения частот входного ЧМ и эталонного ЛМЧ-сигнала формируют выходной сигнал.

Возможна различная реализация предложенного способа.

На чертеже изображена структурная схема одного из вариантов такой реализации. Схема включает блок сравнения частот 1, подстраиваемый (эталонный) генератор 2, генератор линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) 3 и блок фиксации значений напряжения 4.

В предлагаемом способе при сравнении входного ЧМ и эталонного линейно-модулированного по частоте сигналов формируют промежуточный сигнал дискретного напряжения только в моменты совпадения частот указанных сигналов. Причем это напряжение не зависит от величин амплитуд входного сигнала. Тем самым исключается зависимость выходного сигнала от величины входного напряжения. Далее сравнивают полученное и линейно-изменяющееся напряжения и получают выходной сигнал, который равен мгновенному значению линейно изменяющегося напряжения в моменты совпадения частот входного ЧМ и указанного эталонного сигналов. При этом величина амплитуды выходного сигнала полностью зависит от амплитуды и качества линейно изменяющегося сигнала. Это позволяет значительно повысить помехозащищенность, увеличить динамический диапазон входного сигнала, а также обеспечить линейность демодуляции ЧМ входных сигналов, подобрав соответствующее линейно изменяющееся напряжение.

Использование предлагаемого способа позволяет исключить отрицательную обратную связь, которая приводит к существенной зависимости качества выходного демодулированного сигнала от амплитуды входного ЧМ-сигнала и при больших изменениях значений амплитуды входного сигнала (в десятки раз, что обычно бывает в реальных условиях связи) работа демодулятора нарушается. Введение линейной частотной модуляции и фиксации текущего мгновенного значения напряжения сигнала ЛИН в моменты совпадения частот входного ЧМ и эталонного ЛМЧ-сигналов позволяет получить на выходе высокостабильный демодулированный сигнал.

Пример. Входной сигнал подают на один из входов блока сравнения частот 1. Линейно изменяющееся напряжение от генератора ЛИН 3 подают на вход подстраиваемого эталонного генератора 2 и на один из входов блока фиксации значений напряжения 4. Эталонный линейно-модулированный по частоте (ЛМЧ) сигнал с выхода подстраиваемого генератора 2 подают на второй вход блока сравнения частот 1, на выходе которого получают промежуточный сигнал, состоящий из дискретных значений напряжений в моменты совпадения частот входного ЧМ и эталонного ЛМЧ-сигналов. Полученный промежуточный сигнал подают на вход блока фиксации значений напряжения 4, в котором сравнивают его с линейно изменяющимся напряжением. На выходе блока 4 получают выходной сигнал, причем значения напряжений соответствуют значениям напряжений ЛИН, фиксируемые промежуточным сигналом.

Из приведенного примера видно, что величина напряжения полученного выходного сигнала не зависит от величины напряжения входного сигнала. Иначе, предложенным способом обеспечена повышенная помехозащищенность, линейность выходного сигнала и увеличение динамического диапазона по амплитуде входного сигнала, что необходимо для стабильной и качественной работы радиоприемных устройств широкого диапазона.

Источники 1. Патент США 5140287, кл. H 03 D 3/00, 1990.

2. Патент ЕПВ 0434293, кл. H 03 D 3/04, 1990.

3. Патент Великобритании, 2133235, кл. H 03 D 3/02, 1984.

4. Поляков В.Т. Радиовещательные частотно-модулированные приемники с фазовой автоподстройкой, - М.: Радио и связь, 1983, с. 29, 33.

Формула изобретения

Способ демодуляции частотно-модулированных сигналов, включающий сравнение входного частотно-модулированного и эталонного сигналов с формированием промежуточного сигнала, получение выходного сигнала, отличающийся тем, что с помощью дополнительного сигнала с линейно изменяющимся напряжением вначале формируют эталонный сигнал линейно-модулированный по частоте, далее сравнивают входной частотно-модулированный сигнал со сформированным эталонным, получают промежуточный сигнал в моменты совпадения частот входного частотно-модулированного и эталонного сигналов, далее в моменты наличия промежуточного сигнала фиксируют величины амплитуд сигнала с линейно изменяющимся напряжением и получают выходной сигнал в виде последовательности значений указанных амплитуд.

РИСУНКИ

Рисунок 1