61. Детектирование амплитудно-манипулированных сигналов (аМн). Поэлементный приём. Структурная электрическая схема когерентного демодулятора сигнала аМн. Принцип работы.

При приеме непрерывных и дискретных первичных сигналов возникают различные задачи приема. В первом случае это задача восстановления сигналов (получение принятого первичного сигнала, наименее отличающегося от переданного), во втором - задача обнаружения сигналов (получение ответа на вопрос, имеется на входе приемника сигнал или нет) или их различения (получение ответа на вопрос, какой из образцов сигналов , , … или имеется на входе).

В приемнике (демодуляторе) дискретных сигналов производится обработка, детектирование, анализ сигналов и принятие решения о переданном сигнале.

Обработка состоит в таком преобразовании сигналов, чтобы они имели максимальное отличие от помех и друг от друга. Как правило, сводится к тем или иным методам фильтрации.

Детектирование – операция выделения информационного параметра переносчика. Для детектирования манипулированных сигналов могут быть использованы ранее рассмотренные детекторы. Допустимость искажения формы детектированных сигналов (ее восстанавливать необязательно, т.к. она известна) позволяет снизить требования к линейности детекторной характеристики. В некоторых случаях детектор может и вовсе отсутствовать.

Анализ параметров приходящих сигналов и принятие решения о переданном сигнале по их различию происходит в решающем устройстве. Для двоичных сигналов это обычно сравнивающее устройство.

Даже идеально проведенное детектирование еще не означает, что будет обеспечена хорошая демодуляция дискретных сигналов. Поэтому нецелесообразно отдельно рассматривать особенности детектирования манипулированных сигналов. Работу демодулятора нужно рассматривать в целом, что реализовано в теории помехоустойчивости приема.

62. Детектирование фазомодулированных сигналов (фМн). Поэлементный приём. Структурная электрическая схема когерентного демодулятора сигнала фМн. Принцип работы.

Осуществляется только при когерентном приёме.

ФМн сигнал поступает на ПФ, который ограничивает кол-во помех на входе детектора. Получаемый сигнал подаётся на фазовый детектор. Кроме того, на ФД поступает ещё одно колебание с выхода ФАПЧ, кот. используется для подстройки генератора. Uоп – опорное напряжение, используется для сравнения фазы, или для синхронизации. С выхода ФД сигнал поступает на решающее устройство, которое при подаче на него положительной амплитуды на выходе формирует единицу, а при подаче отрицательной амплитуды – формирует нуль. Входной сигнал в качестве опорного использовать нельзя, т.к. это может привести к эффекту обратной работы. Эффект обратной работы заключается в подмене U₁->U₂ или U₂->U_1. Данный эффект вызван тем, что фаза принимаемого сигнала заранее неизвестна, поэтому, если в результате воздействия помех фаза изменяется более чем на 90 градусов, то на выходе будет ошибка.

63. Детектирование частотно-модулированных сигналов (ЧМн). Поэлементный приём. Структурная электрическая схема когерентного демодулятора ЧМн сигнала. Принцип работы.

Структурная схема ЧМн детектора

64. Детектирование сигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМ) методами сравнения фаз и полярностей. Структурные электрические схемы. Принцип работы. Особенности.

65. Детектирование импульсно-модулированных сигналов. Структурные электрические схемы детекторов амплитудно-, частотно- и фазо-импульсно-модулированных сигналов. Пиковый детектор. Ограничение амплитуд.

Детектирование им сигналов

Особенностью ИМ сигналов является наличие в их спектре низкочастотных составляющих модулирующего сигнала, поэтому для их детектирования требуется выделить ФНЧ эти спектральные составляющие и не требуется нелинейных элементов.

Пусть модулирующий сигнал – гармоническое колебание с частотой F. Спектр АИМ содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д+F. Амплитуда полезной составляющей спектра при АИМ:

,

где - амплитуда импульсов дискретизации;

- скважность импульсов дискретизации;

- индекс АИМ.

Если , то детектирование АИМ сигнала выполняет ФНЧ. Он выделяет компоненту спектра с частотой (полезную составляющую) и подавляет ближайшую к ней компоненту с частотой (мешающую).

Рисунок 25.1 – Структурная схема детектора АИМ сигнала при .

Если , то составляющая частоты модуляции в спектре АИМ сигнала мала. В этом случае детектирование осуществляется с помощью пикового детектора. Он позволяет получить больший по сравнению с ФНЧ уровень выходного сигнала. Пиковый детектор – АД, выходное напряжение которого пропорционально максимальному (пиковому) значению импульсов. Для работы детектора в пиковом режиме и отсутствия искажений детектируемого сигнала постоянная времени нагрузки детектора должна удовлетворять неравенствам:

,

где - период следования импульсов;

- максимальная частота спектра модулирующего сигнала.

Рисунок 25.2 – Структурная схема детектора АИМ сигнала при .

Перед детектированием всех остальных видов импульсной модуляции для повышения их помехоустойчивости осуществляется регенерация (восстановление формы импульсов). Для этого амплитудным ограничителем (АО) производится двустороннее ограничение импульсов на уровнях, близких к половине пикового значения импульсов. Это уменьшает влияние импульсных помех, устраняет флуктуационный шум в интервале между импульсами и в середине импульсов. Остаются влияния шума на фронты импульсов (вызывают сдвиг фронтов во времени) и мощных импульсных помех (вызывают дополнительные ложные импульсы).

Рисунок 25.3 – Регенерация ИМ сигналов: а - ИМ сигнал без помехи; б - смесь ИМ сигнала и помехи; в - регенерированный ИМ сигнал.

Спектр при ШИМ и ЧИМ богаче, чем при АИМ и содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д+mF. Амплитуда полезной составляющей спектра при ШИМ:

,

где - индекс ШИМ.

Амплитуда составляющей частоты модуляции при ШИМ и ЧИМ значительно превышает амплитуды соседних по спектру мешающих составляющих, поэтому детектирование ШИМ и ЧИМ осуществляется ФНЧ.

Рисунок 25.4 – Структурная схема детектора ШИМ и ЧИМ сигналов.

Спектр при ФИМ содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д+mF. Амплитуда полезной составляющей спектра:

,

где - максимальное смещение фронта импульса при модуляции.

Из выражения следует, что уровень полезной составляющей незначителен и зависит от частоты модуляции, поэтому детектирование ФИМ сигнала не может осуществляться ФНЧ. Сигналы ФИМ сначала преобразуются в АИМ или ШИМ сигналы, которые затем детектируются ФНЧ.

Рисунок 25.5 – Структурная схема детектора ФИМ сигналов.

66. Декодирование сигналов с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Этапы цифро-аналогового преобразователя ИКМ сигнала (ЦАП ИКМ). Функциональная электрическая схема ЦАП ИКМ. Принцип действия.

    Декодирование цифровых сигналов

Преобразование цифрового ИКМ сигнала в непрерывный при ИКМ осуществляется декодером и ФНЧ. В состав декодера входит преобразователь последовательного кода в параллельный и сумматор с весом , где - номер разряда единицы в кодовой комбинации. Амплитуда импульса на выходе сумматора определяется кодовой комбинацией на входе декодера, т.е. на его выходе появляется квантованный АИМ сигнал, детектирование которого осуществляет ФНЧ.

Рисунок 25.6 – Структурная схема цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) ИКМ.

Преобразование ДИКМ сигнала в непрерывный осуществляется декодером ИКМ, интегратором и ФНЧ. На выходе декодера получают сигнал, соответствующий разности соседних отсчетов. Эти отчеты интегратор преобразует в ступенчатое напряжение, а ФНЧ сглаживает его.

Рисунок 25.7 – Структурная схема ЦАП ДИКМ и временные диаграммы

его работы.

Формирование из ДМ сигнала аналогового сигнала осуществляется интегратором и ФНЧ. Интегратор имеет импульсный отклик в виде ступеньки напряжения, причем отклики на каждый из импульсов суммируются, и выходное напряжение будет иметь вид ступенчатой функции времени. Восстановление аналогового сигнала из дискретизированного и квантованного осуществляется ФНЧ.

Рисунок 25.8 – Структурная схема ЦАП ДМ и временные диаграммы его работы.