Приемник частотно-модулированного сигнала

9) 1) А 4(5) Н 04 В 1/06 ГОСУДДРСТВЕННЫй КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ фЮСОЮЗИЯ ИА.,",. 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ; "ф(53) 621.396.621.59(088.8) (56) Поляков П .ф. 1 Иирокополосные 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 ющ и й с я тем, что, с целью снижения величины порога при приеме широкополосного сйгнала, в него введены первый Фазовый модулятор, "вход и выход которого соединены соответственно свыходом 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 соотношениемл1/2 И3-1(181 в фгде Га - верхняя частота спектрачастотно-модулированногосигнала,3 - девиация частоты частотно-.иодулироваиного сигнала.132 Т амплитуда сигнала; где несущая .частота сигнала,30 индекс модуляции ЧМ сигнала,в- верхняя частота модулирую- Лщего полезного сообщения; время. ./На втором входе первого смесителя 1 сигнал (1) оказывается сдвинут на частоту опорного генератора 4 (бав/2 = Го ) и задержан на времялзадержкипервым элементом 2. 35 40 И 2(1) = Бгсоз (Сдс +ьоп) Г ++та,сова (С + ) +я, (2) где я= и, + ыо.Полосовым фильтром 5 можно выделить разностную компоненту от перемножения сигналов (1) и (2): Б(й) = 13 созйов + 2 ш 1 з 1 п (Я в+ 12 л 1лПроанализируем выражение (3) с учетом конкретных значений Гз и Ре, которые реально могут испольэоваться в системах связи с частотной модуляцией. Допустим, что 6 = 100 кГц55 и Р = 10 кГц, тогда з 1 пдолжен1 вравняться 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 структур. ная электрическая схема приемника частотно-модулированного сигнала.Приемник частотно-модулироваццого 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. 20Приемник частотно-модулированных сигналов работает следующим образомНа вход приемника поступает ЧМ сигнал видаУ= 01 соз (сдг + т,соз Р,Ь) изошло преобразование ЧМ сигнала в фазо-модулированный (ФМ).Так как практически синус аргумента равен своему аргументу при малых значениях, не превышающих 4 /18, отсюда1/18 Г5,5 мкс, и формулу (3) можно переписать в видеНв(С) - 11 созыр+ ф , з 1 п(йеС+В устройстве-прототипе сигнал Вида(4) узколопосцый при значении ЙдСв Х= д с 1, .что соответствует величинес 6 1/27 Г . Практическиздесь должно составлять 0,1-0,2 мкс. За этовремя шумовая реализация на входеприемника фактически не изменяется.В данном случае при 2 = 5,5 мксв пределе, с учетом того, что постоянная времени выходного контура прелселектора (це показан) вр = 1/ д Г,где й Г = 2,5 Г, (ьпр = 0,5 мкс),шумовая реализация, успевает измениться значительно, что фактически сводит к минимуму автокорреляцию шумовпри перемножении их в первом смесителе 1, .а это значительно снижаетпаразитцую модуляцию и второй порогприемника ЧМ с прямым вычитаниемдевиаций. Таким образом, при)1/2 7 Гудается значительно снизить второй порог,Однако при предельном= 5, мксЛ сццдекс ФМ сигнала (4) становится9 ,=Я 2"- 3,5, а это соответствует изменению спектральной структуры, за счет расширения по сравнению с прототипом полосы ФМ сигнала ц увеличению интенсивности шума,приводящей к увеличению прямогопорога приемника с прямым вычитанием девиаций. Прототип не способен бороться с этим явлением, таккак 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 второйэлемент 7, выбирающий фазу Я 2 с (4),соответствует этим требованиям.С другой стороны, спектры детектируемого и подкачивающего сигналовдолжны быть одинаковы или во вся3ком 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 широкополосныйсигнал 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 ак = Я ь . Сигнал вэтом случае на выходе первого фазового модулятора 6 имеет видНф (С) = М созяоп 1 + 8 щв 1 п(Яз+Я ) + лЯ ь2 )(5) где 0 - отношение амплитуд сигналов опорного генератора 4 и сигнала с выхода полосового фильтра 5(4);9 - индекс ФМ, приблизительно оке хравный В а.Суммарный сигнал на входе ограничителя 8 с выхода сумматора 12, с учетом того, что ж1, можно описать выражениемП (е) = (м - 1)совя е + (8 +л + ---- -) здп (я Ьг. + - ) ++и ъ 1, (6)Из этого выражения видно, что суммарный сигнал возрос в Ж + 1 раз. 167739 4Теперь, чтобы шумовым выбросам превысить сигнал, нужно увеличить также.свою амплитуду не менее чем в с ++ 1 раз. Поскольку это маловероятно,ограничитель 8 практически всегдаработает в режиме сильного сигнала,т.е, когда паразитная амплитуднаямодуляция будет подавлена.Таким образом, подкачка ФМ сигна 1 О лом эффективно снижает первый пря-мой порог приемника при уменьшенном втором пороге за счет увеличенного индекса ФМ сигнала, образованного увеличением задержки первогоэлемента 2 задержки,Новый индекс модуляции ФИ сигнала вследствие близости индексов0 ,и О ак приблизительно равенО,ак, т.е. 3,5, а нелинейные искажения определяются разностьюВд,ак -шпак) /8, т.е. малы,Фазовая демодуляция сигнала (6)осуществляется сигналом опорногогенератора на фазовом детекторе 9,при этом опорный сигнал повернутона 90 с помощью третьего элемента11 и промодулирован по фазе на втором фазовом модуляторе 10.Таким образом, при выборе времени задержки при прямом сжатии сигнала в пределах 1/2Г с 21/18Р , удается несколько уменьшитьполосу спектра частотно-модулирован"ного сигнала с одновременным преобразованием его в ФМ сигнал с при 35вязкои к частоте опорного генера"ютора,при этом отсутствует автокорреляция шумов и второй порог, Осуществление подкачки ФМ сигналомэффективно снижает и первый порог40схемы с прямьщ вычитанием девиаций.1167739 Составитель Н, МельниковРедактор Т. Митейко Техред Л,Микеш Корректор О. ПодписноеР 4/ л ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 4445/54 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 313035, Москва, Ж