Metode simple pentru detectarea unui semnal FM (FM). Abstract

Obiectiv

Studierea principiului de funcționare a demodulatoarelor. Funcționarea demodulatorului în prezența interferențelor. Studiul influenței pragului asupra probabilității de eroare în AM.

Scurtă descriere a circuitelor și semnalelor studiate

Lucrarea folosește un suport universal cu un bloc înlocuibil „MODULATOR-DEMODULATOR”, a cărui diagramă funcțională este prezentată în fig. 20.1.

Sursa semnalului digital este CODER-1, care produce o secvență periodică de cinci caractere. Folosind comutatoarele comutatoare, puteți seta orice combinație de cod de cinci elemente, care este indicată printr-o linie de cinci indicatori LED cu inscripția „TRANSMITTED”.

În blocul MODULATOR, simbolurile binare ale oscilațiilor „de înaltă frecvență” sunt modulate (manipulate) în amplitudine, frecvență sau fază, în funcție de poziția comutatorului „TIP MODULARE” - AM, FM, FM sau OFM. Cu poziția „zero” a comutatorului, ieșirea modulatorului este conectată la intrarea acestuia (nu există modulație).

Canalul de comunicație este un adunator al semnalului de la ieșirea modulatorului și a zgomotului, al cărui generator (GN) se află în blocul SURSE DE SEMNAL. Generatorul intern de zgomot cvasi-alb, care simulează zgomotul canalului de comunicație, funcționează în aceeași bandă de frecvență ca și spectrele semnalelor modulate (12-28 kHz).

DEMODULATORUL este realizat după o schemă coerentă cu două ramuri; comutarea tipurilor de modulație - comună cu modulatorul. În consecință, semnale de referință s 0 și s 1 și tensiunile de prag la punctele de control ale standului se modifică automat la schimbarea tipului de modulație.

Semne ( × ) diagrama funcțională prezintă multiplicatori de semnal analogic realizate pe circuite integrate specializate. Blocurile de integratoare sunt realizate pe amplificatoare operaționale. Cheile electronice (neprezentate în diagramă) descarcă condensatorii integratorilor înainte de începutul fiecărui simbol.

Sumatoarele (å) sunt proiectate pentru a introduce valori ale tensiunii de prag care depind de energia semnalelor de referință s 1 și s 0 .

Blocul „RU” - un dispozitiv decisiv - este un comparator, adică un dispozitiv care compară tensiunea la ieșirile adatoarelor. „Soluția” în sine, adică semnalul „0” sau „1” este aplicat la ieșirea demodulatorului în momentul înainte de sfârșitul fiecărui simbol și este stocat până la următoarea „decizie”. Momentele luării unei „decizii” și descărcarea ulterioară a condensatoarelor din integratoare sunt stabilite de un circuit logic special care controlează întrerupătoarele electronice.

Pentru a demodula semnale cu RPSK, la circuitul demodulatorului PM se adaugă blocuri (neprezentate în diagramă), care compară deciziile anterioare și ulterioare ale demodulatorului PM, ceea ce face posibilă concluzia că există un salt de fază (sau absența acestuia). ) în simbolul primit. În prezența unui astfel de salt, semnalul „1” este aplicat la ieșirea demodulatorului, în caz contrar - „0”. Unitatea înlocuibilă are un comutator basculant care comută faza inițială (j) a oscilației de referință (0 sau p) - numai pentru FM și OFM. Pentru funcționarea normală a demodulatorului, comutatorul trebuie să fie în poziția zero.

Cu tastarea amplitudinii, este posibilă setarea manuală a pragului pentru a studia efectul acestuia asupra probabilității de eroare la primirea unui simbol. Probabilitatea de eroare este estimată în PC prin numărarea numărului de erori pentru un anumit timp de analiză. Semnalele de eroare în sine (într-un simbol sau „litera”) sunt formate într-un bloc stand special („CONTROLUL ERORILOR”) situat sub blocul DAC. Pentru controlul vizual al erorilor din stand există indicatoare LED.

Ca instrumente de măsurare, se utilizează un osciloscop cu două canale, un voltmetru încorporat și un PC care funcționează în modul de numărare a erorilor.

Teme pentru acasă

Studiați secțiunile principale ale temei despre note de curs și literatură: .

Sarcina de laborator

1. Observați formele de undă ale semnalelor în diferite puncte ale circuitului demodulatorului în absența zgomotului în canal.

2. Observați apariția erorilor în funcționarea demodulatorului în prezența zgomotului în canal. Estimați probabilitatea de eroare pentru AM și FM pentru un raport semnal-zgomot fix.

3. Obțineți dependența probabilității de eroare AM de tensiunea de prag.

Instrucțiuni

1. Funcționarea demodulatorului în absența interferenței.

1.1. Asamblați schema de măsurare conform fig. 20.2. Utilizați comutatoarele de comutare ale CODER-1 pentru a forma orice combinație binară de 5 elemente. Setați butonul AM THRESHOLD în poziția extremă din stânga. În acest caz, controlerul este oprit și pragul este setat automat la schimbarea tipului de modulație. Setați comutatorul comutator de fazare a oscilației de referință DEMODULATOR în poziția „0”. Conectați ieșirea generatorului de zgomot (GN) din blocul SURSE DE SEMNAL la intrare n(t) canal de comunicare. Potențiometrul de ieșire al generatorului de zgomot este în poziția cea mai din stânga (fără tensiune de zgomot). Conectați intrarea de sincronizare externă a osciloscopului la mufa C2 din blocul SOURCES și comutați amplificatoarele de deviere a fasciculului vertical în modul de intrare deschis (pentru a trece componentele constante ale proceselor studiate).

1.2. Utilizați butonul pentru comutarea tipurilor de modulație pentru a seta opțiunea „0”, corespunzătoare semnalului de la intrarea MODULATORULUI. Luați o oscilogramă a acestui semnal și, fără a schimba modul de baleiaj al osciloscopului, selectați unul dintre tipurile de modulație (AM). Desenați oscilograme la punctele de control ale demodulatorului:

la intrarea demodulatorului;

· la ieșirile multiplicatorilor (la aceeași scară de-a lungul axei verticale);

· la ieșirile integratorilor (tot la aceeași scară);

la ieșirea demodulatorului.

Pe toate oscilogramele primite, marcați poziția axei timpului (adică poziția nivelului semnalului zero). Pentru a face acest lucru, puteți fixa poziția liniei de baleiaj atunci când închideți bornele de intrare ale osciloscopului.

1.3. Repetați punctul 1.2 pentru un alt tip de manipulare (FM).

2. Funcționarea demodulatorului în prezența interferențelor.

2.1. Setați comutatorul MODULATION TYPE pe FM. Conectați una dintre intrările osciloscopului cu două fascicule la intrarea modulatorului, iar cealaltă la ieșirea demodulatorului. Obțineți forme de undă statice ale acestor semnale.

2.2. Creșterea treptată a nivelului de zgomot (folosind potențiometrul GSH) pentru a obține apariția unor „eșecuri” rare pe forma de undă de ieșire sau pe placa de ieșire ACCEPTAT.

2.3. Folosind un osciloscop, măsurați raportul semnal-zgomot setat. Pentru a face acest lucru, oprind succesiv sursa de zgomot, măsurați amplitudinea semnalului la intrarea demodulatorului (în diviziuni pe ecran) - 2 A– (adică, amplitudine dublă a semnalului), iar prin deconectarea sursei de semnal de la intrarea canalului și restabilirea semnalului de zgomot, măsurați oscilația zgomotului (și în diviziuni) – 6s. Relație găsită A/s de adăugat la tabel. 20.1.

2.4. Utilizați comutatorul „Tip de modulare” pentru a seta secvențial AM, FM și FM, observând frecvența erorilor prin clipirea LED-ului „EROARE” sau prin oscilograma semnalului de ieșire al demodulatorului. Înregistrați rezultatele observațiilor în raport.

2.5. Fără a modifica nivelul de zgomot în canal, măsurați probabilitatea unei erori de demodulator în primirea unui simbol pe un timp de analiză finit (adică, o estimare a probabilității de eroare). Pentru a face acest lucru, aduceți computerul în modul de măsurare a probabilității de eroare (vezi ANEXA) și setați timpul de analiză la 10–30 s. Începând cu FM (și apoi FM și AM), determinați numărul de erori în timpul analizei și estimați probabilitatea de eroare. Introduceți datele obținute în tabel. 20.1.

Tabelul 20.1

Estimarea probabilității de eroare la A/s = const

Fig. 3. Dependența probabilității de eroare de tensiunea de prag în demodulator în timpul AM.

3.1. Setați comutatorul MODULATION TYPE pe AM. Setați potențiometrul de ieșire a generatorului de zgomot la minim. Folosind un osciloscop conectat la ieșirea integratorului inferior, măsurați oscilația verticală a tensiunii din dinte de ferăstrău în volți - U max.

3.2. Pregătiți masa. 20.2, prevăd cel puțin 5 valori de prag U de cand.

Tabelul 20.2

Estimarea probabilității de eroare în funcție de prag (pentru AM)

3.3. Utilizați potențiometrul AM THRESHOLD pentru a seta valoarea pragului U max /2 (tensiune de măsurare " E 1/2" la punctul de testare al demodulatorului cu un voltmetru DC). Creșteți nivelul de zgomot în canal până când apar erori rare. Fără a modifica nivelul de zgomot, măsurați estimarea probabilității de eroare pentru acest prag ( U max /2), și apoi pentru toate celelalte valori U de cand. Graficul de dependență a graficului R osh = j( U por).

Raport

Raportul trebuie să conțină:

1) diagrama funcțională a măsurătorilor;

2) oscilograme, tabele și grafice pentru toate punctele de măsurare;

3) concluzii pe paragrafe. 2.4 și 3.3.

întrebări de testare

1. Care este scopul unui demodulator într-un sistem de comunicații digitale? Care este principala diferență față de demodulatorul de sistem analogic?

2. Care este produsul punctual al semnalelor? Cum este utilizat în algoritmul demodulator?

3. Este posibil să folosiți filtre potrivite în demodulatorul optim?

4. Care este „criteriul unui observator ideal”?

5. Care este „regula de maximă probabilitate”?

6. Cum se alege pragul rezolutorului? Ce se va întâmpla dacă va fi schimbat?

7. Care este algoritmul decizional în RU?

8. Explicați scopul fiecărui bloc demodulator.

10. Dați algoritmul optim de demodulator și diagrama lui funcțională pentru AM.

11. Dați algoritmul optim de demodulator și diagrama funcțională a acestuia pentru FM.

12. Explicați diferența de imunitate la zgomot a sistemelor de comunicații cu diferite tipuri de modulație.

13. Explicați oscilogramele obținute la diferite puncte de control ale demodulatorului (pentru unul dintre tipurile de modulație).

Laboratorul 21



Investigarea coerentei optime

SCOPUL LUCRĂRII

Studierea principiului de funcționare a demodulatoarelor. Funcționarea demodulatorului în prezența interferențelor. Studiul influenței pragului asupra probabilității de eroare în AM.

1.CODARE SI MODULARE

În sistemele moderne de transmitere a mesajelor discrete, se obișnuiește să se facă distincția între două grupuri de dispozitive relativ independente: codecuri și modemuri. codec numite dispozitive care convertesc un mesaj într-un cod (encoder) și un cod într-un mesaj (decoder) și modem- dispozitive care convertesc codul în semnal (modulator) și semnal în cod (demodulator).

La trimiterea unui mesaj continuu la) este mai întâi convertit într-un semnal electric primar b(t),și apoi like; de regulă, cu ajutorul unui modulator, se generează un semnal Sf), care este trimis la linia de comunicare. Swing acceptat x(t) suferă transformări inverse, în urma cărora se extrage semnalul primar b(t). Apoi este folosit pentru a reconstrui mesajul cu o precizie diferită. la).

Se presupune că principiile generale de modulare sunt cunoscute. Să ne oprim pe scurt asupra caracteristicilor modulației discrete.

Cu modulație discretă, mesajul codificat A, care este o secvență de simboluri de cod-( b i ), este convertit într-o secvență de elemente (mesaje) ale semnalului ( s eu). Într-un caz particular, modulația discretă este redusă la efectul simbolurilor de cod asupra purtătorului f(t).

Prin modulare, unul dintre parametrii purtătorului este modificat conform legii determinate de cod. În transmisia directă, purtătorul poate fi un curent continuu, ai cărui parametri schimbători sunt mărimea și direcția curentului. De obicei, ca purtător, ca și în modulația continuă, se folosește un curent alternativ (oscilație armonică). În acest caz, puteți obține modulația de amplitudine (AM), frecvență (FM) și fază (PM). Modulația discretă este adesea numită manipulare, iar dispozitivul care efectuează modulația discretă (modulator discret) se numește manipulator sau generator de semnal.

Pe Fig.1. sunt date formele de undă pentru codul binar pentru diferite tipuri de manipulare. La AM, simbolul 1 corespunde transmiterii undei purtătoare în timpul T (transmitere), simbolul 0 corespunde absenței oscilației (pauză). Cu FM, transmiterea unei unde purtătoare cu o frecvență f1 corespunde simbolului 1, și transmiterea vibrațiilor cu o frecvență f O corespunde cu 0. Cu PM binar, faza purtătoare se schimbă cu 180 0 cu fiecare tranziție de la 1 la 0 și de la 0 la 0.

În practică, sistemul de modulație relativă de fază (RPM) și-a găsit aplicație. Spre deosebire de PM, cu RPM faza semnalelor este socotită nu din un standard, ci din faza elementului de semnal anterior. În cazul binar, simbolul 0 este transmis ca un segment al unei sinusoide cu faza inițială a elementului de semnal precedent, iar simbolul 1 este transmis de același segment cu o fază inițială care diferă de faza inițială a elementului de semnal precedent prin . În OFM, transmisia începe cu trimiterea unui element neinformativ, care servește ca semnal de referință pentru compararea fazei elementului următor.

2. DEMODULARE ȘI DECODARE

Recuperarea mesajului transmis în receptor se realizează de obicei în această secvență. Produs primul demodulare semnal. În sistemele de mesagerie continuă, demodularea recuperează semnalul primar care reprezintă mesajul transmis.

Ca urmare, în sistemele de transmisie a mesajelor discrete demodulare secvența de elemente de semnal este convertită într-o secvență de simboluri de cod, după care această secvență este convertită într-o secvență de elemente de mesaj. Această transformare se numește decodare.

Este apelată partea din dispozitivul receptor care analizează semnalul de intrare și decide asupra mesajului transmis schema de decizie.

În sistemele de transmisie de mesaje discrete, circuitul de decizie constă de obicei din două părți: prima - demodulator si al doilea - decodor.

Un semnal distorsionat de interferențe aditive și multiplicative ajunge la intrarea demodulatorului de la ieșirea canalului de comunicație. La ieșirea demodulatorului, se formează un semnal discret, adică o secvență de simboluri de cod. De obicei, un anumit segment (element) al unui semnal continuu este convertit de către modem într-un simbol de cod (recepție element cu element). Dacă acest simbol de cod a coincis întotdeauna cu cel transmis (a ajuns la intrarea modulatorului), atunci comunicarea ar fi fără erori. Dar, așa cum se știe deja, interferența face imposibilă cu o certitudine absolută restabilirea simbolului codului transmis din semnalul primit.

Fiecare demodulator este descris matematic de legea conform căreia un semnal continuu primit la intrarea sa este convertit într-un simbol de cod. Această lege se numește regula de decizie sau schema de decizie. Demodulatorii cu reguli de decizie diferite vor produce în general decizii diferite, dintre care unele sunt corecte, iar altele sunt greșite.

Vom presupune că proprietățile sursei mesajului și ale codificatorului sunt cunoscute. În plus, modulatorul este cunoscut, adică este specificat ce implementare a elementului de semnal corespunde unuia sau altuia simbol de cod și, de asemenea, este specificat modelul matematic al canalului continuu. Este necesar să se determine care ar trebui să fie demodulatorul (regula de decizie) pentru a oferi cea mai bună calitate a recepției (adică cea mai bună posibilă).

O astfel de problemă a fost pusă și rezolvată pentru prima dată (pentru un canal gaussian) în 1946 de remarcabilul om de știință sovietic V. A. Kotelnikov. În această formulare, calitatea a fost estimată prin probabilitatea de a primi corect un simbol. Maximul acestei probabilități

pentru un anumit tip de modulație, a numit V.A. Kotelnikov , iar demodulatorul care asigură acest maxim este receptor ideal. Din această definiție rezultă că în niciun demodulator real probabilitatea de a primi corect un simbol poate fi mai mare decât la un receptor ideal.

La prima vedere, principiul estimării calității recepției prin probabilitatea de a primi corect un simbol pare destul de firesc și chiar singurul posibil. Se va arăta mai jos că acest lucru nu este întotdeauna cazul și că există și alte criterii de calitate aplicabile în anumite cazuri particulare.

3. RECEPȚIA SEMNALULUI CA PROBLEMĂ STATISTICĂ

De obicei, este dată metoda de transmisie (metoda de codificare și modulare) și urmează să fie determinată imunitatea la zgomot pe care o oferă diversele metode de recepție. Care dintre metodele posibile de administrare este optimă? Aceste probleme fac obiectul unei analize a teoriei imunității la zgomot, ale cărei fundații au fost dezvoltate de academicianul V. A. Kotelnikov.

Imunitatea la zgomot a unui sistem de comunicații este capacitatea sistemului de a distinge (restaura) semnalele cu o anumită fiabilitate.

Sarcina de a determina imunitatea la zgomot a întregului sistem este foarte dificilă. Prin urmare, imunitatea la zgomot a părților individuale ale sistemului este adesea determinată: un receptor pentru o anumită metodă de transmisie, un sistem de codare sau un sistem de modulare pentru o anumită metodă de recepție etc.

Potrivit lui Kotelnikov, imunitatea la zgomot maximă realizabilă se numește: potențială imunitate la zgomot. Comparația dintre potențialul și imunitatea reală la zgomot a dispozitivului ne permite să evaluăm calitatea unui dispozitiv real și să găsim rezerve încă neutilizate. Cunoscând, de exemplu, potențiala imunitate la zgomot a receptorului, se poate aprecia cât de aproape este imunitatea reală la zgomot a metodelor de recepție existente și cât de oportună este îmbunătățirea lor ulterioară pentru o anumită metodă de transmisie.

Informațiile despre potențiala imunitate la zgomot a receptorului pentru diferite metode de transmisie vă permit să comparați aceste metode de transmisie între ele și să indicați care dintre ele sunt cele mai perfecte în acest sens.

În absenţa interferenţelor la fiecare semnal recepţionat X corespunde unui semnal bine definit s. În prezența interferenței, această corespondență unu-la-unu este încălcată. Interferența, care afectează semnalul transmis, introduce incertitudine cu privire la care dintre mesajele posibile a fost transmis și asupra semnalului primit X numai cu o oarecare probabilitate se poate judeca că acest semnal sau acel semnal a fost transmis. Această incertitudine este descrisă a posteriori distribuția probabilității P(s/x).

Dacă sunt cunoscute proprietăţile statistice ale semnalului sși interferențe w(t), apoi puteți crea un receptor care, pe baza analizei semnalului X va gasi distributia posterioara P(s|x). Apoi, după forma acestei distribuții, se ia o decizie asupra căruia dintre mesajele posibile a fost transmis. Decizia este luată de operator sau de către receptor însuși conform regulii, care este determinată de criteriul dat.

Sarcina este de a reproduce mesajul transmis în cel mai bun mod în sensul criteriului ales. Un astfel de receptor este numit optim, iar imunitatea sa la zgomot va fi maximă pentru o anumită metodă de transmisie.

În ciuda naturii aleatorii a semnalelor X, în majoritatea cazurilor este posibil să se selecteze un set de semnale cele mai probabile (x i ), i=1,2...m, corespunzătoare transmiterii unui semnal s i. Probabilitatea ca semnalul transmis să fie recepționat corect este Р(х i /s i), iar probabilitatea ca a fost primit în eroare este egală cu 1- Р(х i | s i) = . Probabilitate condițională Р(х j |s i) depinde de metoda de formare a semnalului, de interferența prezentă în canal și de schema de decizie aleasă a receptorului. Probabilitatea totală de recepție eronată a unui element de semnal, evident, va fi egală cu:

P 0 =

Unde P(s i)- probabilităţile a priori ale semnalelor transmise.

4. CRITERII PENTRU RECEPȚIA OPTIMĂ A SEMNALULUI

Pentru a determina care dintre schemele de decizie este optimă, este necesar în primul rând să se stabilească în ce sens se înțelege optimitatea. Alegerea criteriului de optimitate nu este universală, depinde de sarcină și de condițiile de funcționare ale sistemului.

Lăsați suma semnalului și a zgomotului să ajungă la intrarea receptorului x(t) =s k(t)+w(t), Unde s k (t)- semnalul căruia îi corespunde simbolul codului a k , w(t)- interferență aditivă cu o lege de distribuție cunoscută. Semnal s k la punctul de recepție este aleatoriu cu o distribuție anterioară P(sk). Pe baza analizei fluctuațiilor x(t) receptorul redă semnalul s i. În prezența interferențelor, este posibil ca această reproducere să nu fie complet exactă. Pe baza implementării primite a semnalului, receptorul calculează distribuția posterioară Р(s i /х), care conține toate informațiile care pot fi extrase din implementarea semnalului primit x(t). Acum este necesar să se stabilească un criteriu după care receptorul va emite pe baza distribuției posterioare P(s i /x) decizia semnalului transmis s k.

La transmiterea de mesaje discrete, criteriul Kotelnikov este utilizat pe scară largă ( criteriul observatorului ideal). Conform acestui criteriu, se decide că a fost transmis un semnal sunt eu, pentru care probabilitatea posterioară Р(s i /х) are cel mai mult

valoare, adică este înregistrat un semnal s i dacă inegalităţile

Р (s i /х) > Р (s j /х), j i. (1)

Atunci când se utilizează un astfel de criteriu, probabilitatea totală a unei decizii eronate P0 va fi minim. Într-adevăr, dacă semnalul X se ia decizia că a fost transmis un semnal sunt eu, atunci, evident, probabilitatea unei soluții corecte va fi egală cu Р(s i /х),

iar probabilitatea de eroare este 1 - P(s i /x). Rezultă că probabilitatea maximă a posteriori Р(s i /х) corespunde probabilității totale minime de eroare

P 0 =

Unde P(s i)- probabilităţile anterioare ale semnalelor transmise.

Pe baza formulei Bayes

P(s i /x)= .

Atunci inegalitatea (1) poate fi scrisă sub altă formă

P(s i) p(x/s i .) >P(s j) p(x/s j)(2)

. (3)

Funcţie p(x/s) sună adesea funcția de probabilitate. Cu cât valoarea acestei funcții este mai mare pentru o anumită implementare a semnalului X, cu atât este mai probabil ca semnalul să fi fost transmis s. Relația inclusă în inegalitate (3),

numit raportul de probabilitate. Folosind această noțiune, regula de decizie (3) corespunzătoare criteriului Kotelnikov poate fi scrisă ca

Dacă semnalele transmise sunt la fel de probabile P(s i) \u003d P (s j) \u003d, atunci această regulă de decizie ia mai simplu

Astfel, criteriul unui observator ideal se reduce la compararea rapoartelor de probabilitate (5). Acest test este mai general și se numește test de probabilitate maximă.

Luați în considerare un sistem binar în care mesajele sunt transmise folosind două semnale s 1 (t)și s 2 (t) corespunzătoare a două simboluri de cod a 1și a 2. Decizia este luată pe baza rezultatului procesării oscilației primite x(t) metoda pragului: înregistrat s 1, dacă X<х 0 , și s2, dacă x x 0, Unde x 0- un anumit nivel de prag X. Aici pot exista două tipuri de erori: reproduse s 1 când este transmis s2, și s2 când este transmis s 1. Probabilitățile condiționate ale acestor erori (probabilitățile de tranziții) vor fi egale cu:

, (7)

(8)

Valorile acestor integrale pot fi calculate ca zone corespunzătoare mărginite de graficul de densitate al distribuției de probabilitate condiționată (Fig. 2). Probabilități de erori de primul și respectiv al doilea tip:

P I \u003d P (s 2) P (s 1 | s 2) \u003d P 2 P 12,

P II \u003d P (s 1) P (s 2 |s 1) \u003d P 1 P 21.

Probabilitatea totală de eroare

P 0 \u003d P I + P II \u003d P 2 P 12 + P 1 P 21.

Lasa R 1 \u003d R 2, apoi

P0 = .

Este ușor de verificat că în acest caz minim P 0 are loc la P12=P21, adică la alegerea unui prag în conformitate cu Fig.2. Pentru un astfel de prag P 0 \u003d P 12 \u003d P 21. Pe Fig.2. sens P0 definit de zona umbrită. Pentru orice altă valoare de prag, valoarea P 0 urmează și altele.

În ciuda naturaleței și simplității, criteriul Kotelnikov are dezavantaje. Primul este că pentru a construi un circuit de decizie, după cum rezultă din relația (2), este necesar să se cunoască probabilitățile a priori de transmitere a diferitelor simboluri de cod. Al doilea dezavantaj al acestui criteriu este că toate erorile sunt considerate la fel de nedorite (au aceeași pondere). În unele cazuri, această presupunere nu este corectă. De exemplu, atunci când se transmit numere, o eroare în primele cifre semnificative este mai periculoasă decât o eroare în ultimele cifre. Lipsa unei comenzi sau a unei alarme false în diferite sisteme de alarmă poate avea consecințe diferite.

Așadar, în cazul general, la alegerea criteriului optim de recepție, este necesar să se țină cont de pierderile pe care le suportă destinatarul mesajului pentru diverse tipuri de erori. Aceste pierderi pot fi exprimate prin niște coeficienți de greutate atribuiți fiecăreia dintre deciziile eronate. Schema de soluție optimă este cea care oferă risc mediu minim. Criteriul de risc minim aparține clasei așa-numitelor criterii bayesiene.

În radar, criteriul Neumann-Pearson este utilizat pe scară largă. La alegerea acestui criteriu se ține cont, în primul rând, de faptul că o alarmă falsă și o țintă ratată nu sunt echivalente în consecințele lor și, în al doilea rând, că probabilitatea a priori a semnalului transmis este necunoscută.

5. RECEPȚIA OPTIMALE A SEMNALELOR DISCRETE

Sursa mesajelor discrete este caracterizată de un set de elemente posibile ale mesajului u 1 , u 2 ,..., u m probabilităţile de apariţie a acestor elemente la ieşirea sursei P(u 1), P(u 2),..., P(u m).În transmițător, mesajul este convertit într-un semnal în așa fel încât fiecare element al mesajului să corespundă unui anumit semnal. Să notăm aceste semnale ca s 1 , s 2 ..., s mși probabilitățile lor de apariție la ieșirea emițătorilor (probabilități a priori), respectiv, prin P(s 1), P(s 2),..., P(s m). Evident, probabilitățile a priori ale semnalelor P(s i) egală cu probabilitățile anterioare Р(u i) mesaje relevante P(s i) = P(u i).În timpul transmisiei, zgomotul este adăugat semnalului. Fie ca această interferență să aibă un spectru uniform de putere cu intensitate.

Apoi semnalul de intrare poate fi reprezentat ca suma semnalului transmis s i (t)și interferențe w(t):

x(1) \u003d s i (t) + w (t),(i =1, 2,..., m).

În cazul în care probabilitățile a priori ale semnalelor sunt aceleași P (s 1) \u003d P (s 2) \u003d ... \u003d P (s m) \u003d, criteriul Kotelnikov ia forma:

(9)

Rezultă că pentru semnalele echiprobabile, receptorul optim reproduce mesajul corespunzător semnalului transmis care are cea mai mică abatere standard de la semnalul primit.

Inegalitatea (9) poate fi scrisă sub altă formă prin deschiderea parantezelor:

Pentru semnalele ale căror energii sunt aceleași, această inegalitate pentru toți eu j ia o formă mai simplă:

. (10)

În acest caz, condiția optimă de recepție poate fi formulată după cum urmează. Dacă toate semnalele posibile sunt la fel de probabile și au aceeași energie, receptorul optim redă mesajul corespunzător semnalului transmis, a cărui corelație încrucișată cu semnalul primit este maximă.

Astfel, la Е 2 =Е 1, receptorul Kotelnikov, care implementează condițiile de funcționare (10), este corelat (coerent) (Fig. 3).

Orez. 3. Receptor de corelație Fig.4. Receptor cu filtre potrivite.

Recepția optimă poate fi realizată și într-un circuit cu filtre liniare potrivite (Fig. 5), ale cărui răspunsuri la impuls trebuie să fie

g i = cs i (T - t), unde c este un coeficient constant.

Schemele considerate ale receptorilor optimi sunt de tipul coerent, ele iau în considerare nu numai amplitudinea, ci și faza semnalului de înaltă frecvență. Rețineți că circuitele receptoare optime nu au filtre de intrare, care sunt întotdeauna prezente în receptoarele reale. Aceasta înseamnă că un receptor optim cu jitter nu necesită filtrare de intrare. Imunitatea sa la zgomot, așa cum vom vedea mai târziu, nu depinde de lățimea de bandă a receptorului.

6. PROBABILITATEA ERORILOR ÎN RECEPȚIA COERENTĂ

SEMNALE BINARE

Să determinăm probabilitatea de eroare în sistemul de transmisie a semnalului binar atunci când este primit la receptorul optim. Această probabilitate, evident, va fi minimă posibilă și va caracteriza potențiala imunitate la zgomot pentru o anumită metodă de transmisie.

Dacă semnalele transmise s 1și s2 echiprobabil P 1 \u003d P 2 \u003d 0,5, apoi probabilitatea totală de eroare P0 cu recepția optimă a semnalelor binare s 1 (t) și s 2 (t) va fi egal cu:

P 0 = , (11)

Unde F()=- integrala de probabilitate, .

Din formula de mai sus rezultă că probabilitatea de eroare P 0, care determină imunitatea potențială la zgomot, depinde de valoarea - raportul dintre energia specifică a diferenței de semnal și intensitatea zgomotului N0. Cu cât acest raport este mai mare, cu atât este mai mare imunitatea la zgomot.

Astfel, pentru semnale la fel de probabile, probabilitatea de eroare este complet determinată de valoarea . Valoarea acestei mărimi depinde de densitatea spectrală a interferenței N0și semnalele transmise s 1 (t)și s2(t).

Pentru sistemele cu pauză activă, în care semnalele au aceeași energie , expresia pentru 2 poate fi reprezentată astfel:

,

Unde - coeficientul de corelație încrucișată între semnale, - raportul dintre energia semnalului și puterea de interferență specifică.

Probabilitatea de eroare pentru astfel de sisteme este determinată de formula

P 0 = (12)

De aici rezultă că atunci când = - 1 , adică s 1 (t) = - s 2 (t), sistemul oferă cel mai mare potențial de imunitate la zgomot. Acesta este un sistem cu semnale opuse. Pentru ea = 2q0 . O implementare practică a unui sistem cu semnale opuse este un sistem cu codare de fază.

Este convenabil să se compare diferite sisteme pentru transmiterea de mesaje discrete prin parametrul , care este raportul semnal-zgomot redus la ieșirea receptorului optim pentru o anumită metodă de transmisie .

În general, semnalul radiotelegrafic poate fi scris

s i (t) \u003d A i (t) cos (), 0

Unde sunt parametrii de oscilație Și eu , , ia anumite valori în funcție de tipul de manipulare.

Pentru manipularea amplitudinii A 1 (t)=A 0 , A 2 =0 ,

.

Pentru FSK A 1 (t)=A 2 (t)=A 0 ,. Cu alegerea optimă a spațierii de frecvență()2 , unde k este un număr întreg și , obținem

Pentru introducerea de fază А 1 (t) =A 2 (t) =А 0,

Compararea formulelor obținute arată că dintre toate sistemele de transmisie a semnalului binar, cel mai mare potențial de imunitate la zgomot este furnizat de sistemul cu schimbare de fază. În comparație cu FM, vă permite să obțineți un dublu, iar în comparație cu AM - un câștig de patru ori în putere.

În sistemele de comunicație, un semnal este de obicei compus dintr-o secvență de semnale simple. Deci, în telegrafie, fiecare literă corespunde unei combinații de coduri formate din cinci colete elementare. Sunt posibile și combinații mai complexe. Dacă semnalele elementare care alcătuiesc combinația de coduri sunt independente, atunci probabilitatea de recepție eronată a combinației de cod este determinată de următoarea formulă:

P ok \u003d 1 - (1 - P 0) n,

unde P 0 este probabilitatea unei erori elementare de semnal, n este numărul de semnale elementare din combinația de cod (semnificația codului).

Trebuie remarcat faptul că probabilitatea de eroare în cazurile considerate mai sus este complet determinată de raportul dintre energia semnalului și densitatea spectrală a zgomotului și nu depinde de forma semnalului. În cazul general, când spectrul de interferență diferă de uniform, probabilitatea de eroare poate fi redusă prin schimbarea spectrului semnalului, adică a formei acestuia.

ÎNTREBĂRI DE TEST

1. Care este scopul unui demodulator într-un sistem de comunicații digitale? Care este principala diferență față de demodulatorul de sistem analogic?

2. Care este produsul punctual al semnalelor? Cum este utilizat în algoritmul demodulator?

3. Este posibil să folosiți filtre potrivite în demodulatorul optim?

4. Care este „criteriul unui observator ideal”?

5. Care este „regula de maximă probabilitate”?

6. Cum se alege pragul rezolutorului? Ce se va întâmpla dacă va fi schimbat?

7. Care este algoritmul decizional în RU?

8. Explicați scopul fiecărui bloc demodulator.

11. Algoritmul demodulator optim și diagrama funcțională a acestuia pentru FM.

12. Explicați diferența de imunitate la zgomot a sistemelor de comunicații cu diferite tipuri de modulație.

13. Explicați formele de undă obținute la diferite puncte de control ale demodulatorului (pentru unul dintre tipurile de modulație).

LITERATURĂ

1. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Nazarov M.V., Fink L.M. Teoria transmisiei semnalului. Moscova: Radio și comunicare, 1986.

2. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V. Teoria comunicațiilor electrice. Moscova: Radio și comunicare, 1998.

3. Baskakov S.I. Circuite și semnale de inginerie radio. Moscova: Școala superioară, 1985.

4. Gonorovski I.S. Circuite și semnale de inginerie radio. M.: Radio sovietică, 1977.

SCURTĂ DESCRIERE A CIRCUITURILOR ȘI A SEMNALELOR INVESTIGATE

Lucrarea folosește un suport universal cu un bloc înlocuibil „MODULATOR - DEMODULATOR”, a cărui diagramă funcțională este prezentată în fig. 20.1.

Sursa semnalului digital este CODER-1, care produce o secvență periodică de cinci caractere. Folosind comutatoarele comutatoare, puteți seta orice combinație de cod de cinci elemente, care este indicată printr-o linie de cinci indicatori LED cu inscripția „TRANSMITTED”. În blocul MODULATOR, simbolurile binare ale oscilațiilor „de înaltă frecvență” sunt modulate (manipulate) în amplitudine, frecvență sau fază, în funcție de poziția comutatorului „TIP MODULARE” - AM, FM, FM sau OFM. Când comutatorul este în poziția „zero”, ieșirea modulatorului este conectată la intrarea acestuia (fără modulație).

Canalul de comunicație este un adunator al semnalului de la ieșirea modulatorului și a zgomotului, al cărui generator (GN) se află în blocul SURSE DE SEMNAL. Generatorul intern de zgomot cvasi-alb, care simulează zgomotul unui canal de comunicație, funcționează în aceeași bandă de frecvență ca și spectrele semnalelor modulate (12–28 kHz).

DEMODULATORUL este realizat după o schemă coerentă cu două ramuri; comutarea tipurilor de modulație - comună cu modulatorul. Prin urmare, semnalele de referință s 0 și s 1 și tensiunile de prag la punctele de control ale standului se modifică automat la schimbarea tipului de modulație.

Semnele (X) de pe diagrama funcțională indică multiplicatori de semnal analogic realizate pe circuite integrate specializate. Blocurile de integratoare sunt realizate pe amplificatoare operaționale. Cheile electronice (neprezentate în diagramă) descarcă condensatorii integratorilor înainte de începutul fiecărui simbol.

Sumatoarele (å) sunt proiectate pentru a introduce valori ale tensiunii de prag care depind de energia semnalelor de referință s 1 și s 0 .

Blocul „RU” - un dispozitiv decisiv - este un comparator, adică un dispozitiv care compară tensiunea la ieșirile sumătorilor. „Soluția” în sine, adică. semnalul „0” sau „1” este aplicat la ieșirea demodulatorului în momentul înainte de sfârșitul fiecărui simbol și este stocat până la următoarea „decizie”. Momentele luării unei „decizii” și descărcarea ulterioară a condensatoarelor din integratoare sunt stabilite de un circuit logic special care controlează întrerupătoarele electronice.

Pentru a demodula semnale cu RPSK, la circuitul demodulatorului PM se adaugă blocuri (neprezentate în diagramă), care compară deciziile anterioare și ulterioare ale demodulatorului PM, ceea ce face posibilă concluzia că există un salt de fază (sau absența acestuia). ) în simbolul primit. În prezența unui astfel de salt, semnalul „1” este aplicat la ieșirea demodulatorului, în caz contrar - „0”. Unitatea înlocuibilă are un comutator basculant care comută faza inițială (j) a oscilației de referință (0 sau p) - numai pentru FM și OFM. Pentru funcționarea normală a demodulatorului, comutatorul trebuie să fie în poziția zero.

Cu tastarea amplitudinii, este posibilă setarea manuală a pragului pentru a studia efectul acestuia asupra probabilității de eroare la primirea unui simbol. Probabilitatea de eroare este estimată în PC prin numărarea numărului de erori pentru un anumit timp de analiză. Semnalele de eroare în sine (într-un simbol sau „litera”) sunt formate într-un bloc stand special („CONTROLUL ERORILOR”) situat sub blocul DAC. Pentru controlul vizual al erorilor din stand există indicatoare LED.

Ca instrumente de măsurare, se utilizează un osciloscop cu două canale, un voltmetru încorporat și un PC care funcționează în modul de numărare a erorilor.

TEME PENTRU ACASĂ

1. Studiați secțiunile principale ale subiectului conform notelor de curs și literaturii:

pp. 159¸174, 181¸191; cu. 165¸192.

TEMĂ DE LABORATOR

1. Observați formele de undă ale semnalelor în diferite puncte ale circuitului demodulatorului în absența zgomotului în canal.

2. Observați apariția erorilor în funcționarea demodulatorului în prezența zgomotului în canal. Estimați probabilitatea de eroare pentru AM și FM pentru un raport semnal-zgomot fix.

3. Obțineți dependența probabilității de eroare AM de tensiunea de prag.

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE

1. Funcționarea demodulatorului în absența interferenței.

1.1. Asamblați schema de măsurare conform Fig. 20.2 Folosind comutatoarele basculante CODER - 1, formați orice combinație binară de 5 elemente. Setați butonul „AM THRESHOLD” în poziția extremă din stânga. În acest caz, controlerul este oprit și pragul este setat automat la schimbarea tipului de modulație. Comutator basculant pentru fazarea oscilației de referință a DEMODULATORULUI setat în poziția „0 0”. Conectați ieșirea generatorului de zgomot (GN) din blocul SURSE DE SEMNAL la intrarea n(t) a canalului de comunicație. Potențiometrul de ieșire al generatorului de zgomot este în poziția cea mai din stânga (fără tensiune de zgomot). Conectați intrarea de sincronizare externă a osciloscopului la mufa C2 din blocul SOURCES și comutați amplificatoarele de deviere a fasciculului vertical în modul de intrare deschis (pentru a trece componentele constante ale proceselor studiate).

1.2. Utilizați butonul pentru comutarea tipurilor de modulație pentru a seta opțiunea „0”, corespunzătoare semnalului de la intrarea MODULATORULUI. După ce ați eliminat oscilograma acestui semnal și, fără a schimba modul de baleiaj al osciloscopului, selectați unul dintre tipurile de modulație (AM). Desenați oscilograme la punctele de control ale demodulatorului:

la intrarea demodulatorului;

· la ieșirile multiplicatorilor (la aceeași scară de-a lungul axei verticale);

· la ieșirile integratorilor (tot la aceeași scară);

la ieșirea demodulatorului.

Pe toate oscilogramele primite, marcați poziția axei timpului (adică poziția nivelului semnalului zero). Pentru a face acest lucru, puteți fixa poziția liniei de baleiaj atunci când închideți bornele de intrare ale osciloscopului.

1.3. Repetați punctul 1.2 pentru un alt tip de manipulare (FM).

2. Funcționarea demodulatorului în prezența interferențelor.

2.1. Setați comutatorul MODULATION TYPE pe FM. Conectați una dintre intrările osciloscopului cu fascicul dublu la intrarea modulatorului, iar a doua la ieșirea demodulatorului. Obțineți forme de undă statice ale acestor semnale.

2.2. Creșterea treptată a nivelului de zgomot (folosind potențiometrul GSH) pentru a obține apariția unor „eșecuri” rare pe forma de undă de ieșire sau pe placa de intrare ACCEPTAT.

2.3. Folosind un osciloscop, măsurați raportul semnal-zgomot setat. Pentru a face acest lucru, oprind succesiv sursa de zgomot, măsurați amplitudinea semnalului la intrarea demodulatorului (în diviziuni pe ecran) - 2a - (adică, amplitudinea semnalului dublu) și deconectați sursa de semnal de la intrarea canalului și restabiliți zgomotul. semnal - măsurați amplitudinea zgomotului (și în diviziuni) - 6s. Introduceți raportul găsit a/s în tabelul 20.1.

2.4. Utilizați comutatorul „Tip de modulare” pentru a seta secvențial AM, FM și FM, observând rata de eroare prin clipirea LED-ului „EROARE” sau prin oscilograma semnalului de ieșire al demodulatorului. Înregistrați rezultatele observațiilor în raport.

2.5. Fără a modifica nivelul de zgomot în canal, măsurați probabilitatea unei erori de demodulator în primirea unui simbol pe un timp de analiză finit (adică, o estimare a probabilității de eroare). Pentru a face acest lucru, aduceți computerul în modul de măsurare a probabilității de eroare (vezi ANEXA) și setați timpul de analiză la 10¸30 s. Începând cu FM (și apoi FM și AM), determinați numărul de erori în timpul analizei și estimați probabilitatea de eroare. Introduceți datele obținute în tabel. 20.1.

Fig. 3. Dependența probabilității de eroare de tensiunea de prag în demodulator în timpul AM.

3.1. Setați comutatorul MODULATION TYPE pe AM. Setați potențiometrul de ieșire a generatorului de zgomot la minim. Folosind un osciloscop conectat la ieșirea integratorului inferior, măsurați oscilația verticală a tensiunii din dinte de ferăstrău în volți - U max.

3.2. Pregătiți tabelul 20.2, furnizați în el cel puțin 5 valori ale pragului Uthr.

Tabelul 20.2 Estimarea probabilității de eroare în funcție de prag (pentru AM)

3.3. Setați valoarea pragului U max /2 folosind potențiometrul „THRESHOLD AM” (măsurând tensiunea „E 1 /2” la punctul de control al demodulatorului folosind un voltmetru DC). Creșteți nivelul de zgomot în canal până când apar erori rare. Fără a modifica nivelul de zgomot, măsurați estimarea probabilității de eroare pentru acest prag (U max /2), apoi pentru toate celelalte valori ale lui U. Trasează dependența P osh \u003d j (U atunci).

Raportul trebuie să conțină:

1. Schema funcțională a măsurătorilor.

2. Oscilograme, tabele și grafice pentru toate punctele de măsurare.

3. Concluzii la punctele 2.4 și 3.3.

Demodulatoarele FM pot fi, de asemenea, implementate atât în ​​dispozitivele digitale, cât și în cele analogice. O versiune a demodulatorului analogic folosește reprezentarea semnalului FM ca sumă a două semnale AM. O astfel de schemă se numește o schemă de recepție a plicului cu două benzi (Fig. 2.6).

Orez. 14.6 - Anvelope FM demodulator

În calea superioară a demodulatorului, anvelopa semnalului cu o frecvență este alocată, în partea inferioară - cu o frecvență. La trecerea prin filtrele trece-bandă PF1, PF2, semnalul FM capătă semne de modulație de amplitudine. Fiecare cale are demodulatoare de amplitudine (detectoare) D1 și D2 și filtre trece-jos LPF1, LPF2. Semnalele de cale sunt însumate cu un semn diferit în sumator. Dispozitivul de prag PU oferă un semnal fără pauză cu parametri buni (amplitudinea pulsului, timpul de creștere). Diagramele de timp ale demodulatorului de frecvență pentru recepția plicului sunt prezentate în fig. 2.7.

În demodulatoarele digitale de frecvență, principiul clasificării semnalelor primite după frecvență este implementat pe baza măsurării duratei semiciclului (sau perioadei) a semnalului recepționat. Pe baza măsurării duratei semiciclului în modulație binară, decisorul identifică semiciclul primit cu una dintre valorile polarității semnalului. Astfel, semnalul FM real este împărțit în segmente elementare ale semnalului care conțin o jumătate de ciclu al oscilației purtătorului. Determinarea limitelor elementelor individuale se realizează cu o precizie care nu depășește durata unui segment elementar de semnal. O variație a metodei de măsurare a duratei semiciclului (perioadei) semnalului recepționat este metoda de măsurare a diferenței de incursiune de fază a fiecărei oscilații curente față de perioada anterioară. Schema bloc a demodulatorului digital de frecvență este prezentată în fig. 2.8. Diagramele de timp care explică principiul de funcționare a unui demodulator digital de frecvență sunt prezentate în fig. 2.9.

Orez. 14.7 - Diagrame temporale ale demodulatorului de frecvență pentru recepția anvelopei

Orez. 14.8 - Schema structurală a unui demodulator digital de frecvență

Orez. 14.9 - Diagrame de timp ale demodulatorului digital de frecvență:

A- semnal de intrare corespunzător frecvenţei ; b- la fel, dupa limitator; în, G- resetarea impulsurilor, d, e- impulsuri la ieșirea divizoarelor; bine- impulsuri la iesirea PD

Semnalul de intrare este convertit de amplificatorul limitator UO în impulsuri dreptunghiulare (Fig. 2.9, b).

În modelul de impulsuri de resetare FIS, impulsurile scurte sunt selectate corespunzătoare fiecărei perioade a semnalului de intrare din impulsurile prezentate în Fig. 2.9 b. Impulsurile scurte sunt transmise pe rând către divizoarele de frecvență (Fig. 2.9, înși G), punându-le la starea lor inițială (indicată prin puncte în Fig. 2.9, dși e). Impulsuri la ieșirea divizoarelor la recepția frecvenței medii f cp prezentată în fig. 2.9 dși e. În acest caz, între semnalele de la ieșirea divizoarelor, defazajul este egal cu un sfert din perioadă, iar semnul defazării se schimbă după sosirea fiecărui impuls de resetare. Semnalele de la ieșirile divizoarelor sunt alimentate la intrarea detectorului de fază PD (realizat sub forma unui adunator mod2), la ieșirea căruia apare o secvență de impulsuri (Fig. 2.9,g), lățimea de fiecare dintre acestea depinde de raportul de fază al semnalelor de la ieșirile divizoarelor.

Când apare o frecvență la intrarea demodulatorului, secvența de impulsuri devine mai largă, iar când apare o frecvență la intrarea demodulatorului, aceasta devine mai îngustă.

UNIUNEA REPUBLICILOR SOCIALISTE 483592 3 L SCRIEREA INVENȚIEI LA STATUL AUTORULUI UN STAT NOMINAT PENTRU INVENȚII ȘI DESCOPERIRE LA Comitetul de Stat pentru Știință și Tehnologie al URSS (57) 8 prelevare probe, sumător algebric 9, invertor 10, filtru corectiv , amplificatorul de limitare 12, filtrul trece-jos suplimentar 13 și sursa de tensiune de referință 14. Acest demodulator asigură funcționarea pe o secțiune mică a răspunsului în frecvență al filtrului trece-jos 13 cu abateri semnificative de frecvență ale semnalului de intrare. Aceasta conduce la o liniaritate ridicată a x-ki discriminatoriu al demodulatorului și, ca urmare, la o reducere semnificativă a nivelului de distorsiune neliniară. Creșterea imunității la zgomot se datorează faptului că, odată cu apariția și creșterea deacordului inițial al frecvenței, câștigul buclei și banda de zgomot echivalentă nu cresc, ceea ce duce de obicei la o deteriorare a proprietăților de filtrare. 1 ill, Invenția se referă la inginerie radio și poate fi utilizată pentru a recepționa semnale cu frecvență modulată (FM) 5 Scopul invenției este de a crește imunitatea la zgomot și de a reduce nivelul de distorsiune neliniară. 2, al doilea multiplicator 3, al doilea filtru trece-jos 4, oscilator reglabil 5, oscilator A de la 6 la 90 O, detector de probe extreme 7, unitate de reținere a probei 8, sumator algebric 9, integrator 10, filtru corector 11, amplificator limitator 12 , un filtru trece-jos suplimentar 13 și o sursă de tensiune de referință 14, demodulatorul FM funcționează după cum urmează. 25În multiplicatorii 1 și 3 și filtrul trece-jos 2 și 4, componentele de cuadratura ale semnalului de intrare sunt selectate la frecvența diferență: Dy = u u unde s, este valoarea instantanee a frecvenței semnalului de intrare; u este frecvența de oscilație a oscilatorului reglabil 5. Lățimile de bandă ale primului 2 și ale celui de-al doilea 4 LPF, care au pante abrupte ale caracteristicilor amplitudine-frecvență,35 sunt selectate pe baza lățimii spectrului semnalului de intrare al demodulatorului și ținând cont de frecvența sa instabilă și de frecvența de oscilație a oscilatorului reglabil 5. nivelul zero cu o derivată pozitivă a semnalului de ieșire al celui de-al doilea filtru trece-jos4 și generează impulsuri pe termen scurt corespunzătoare în poziție de timp citirilor extreme ale semnal de ieșire al filtrului trece-jos suplimentar 13. Amplificatorul de limitare 12 stabilizează amplitudinea semnalului de la ieșirea primului filtru trece-jos 2. Ca urmare, amplitudinea semnalului la ieșirea filtrului trece-jos suplimentar 13 este determinată numai de raportul dintre dy și acesta. frecvența de tăiere, care este aleasă semnificativ mai mică decât frecvențele de tăiere ale primelor 2 și ale celor de-a doua 4 filtre trece-jos. În blocul 8 de eșantionare - stocare, se realizează detectarea sincronă a amplitudinii semnalului de ieșire al filtrului trece-jos suplimentar 13. Tensiunea la ieșirea sursei 14 a tensiunii de referință este deviația completă a valorii am de la valoarea am) a filtrului suplimentar trece-jos 13 selectat pe panta caracteristicii amplitudine-frecvență , Tensiunea la ieșirea integratorului 10 prin filtrul de corecție 11 este alimentată la ieșirea demodulatorului, Demodulatorul propus oferă funcționarea pe o secțiune mică a caracteristicii amplitudine-frecvență a filtrului trece-jos suplimentar 13 cu abateri semnificative ale frecvenței semnalului de intrare. caracteristicile discriminatorii ale demodulatorului și, ca urmare, o reducere semnificativă a nivelului distorsiunilor neliniare. Proprietățile astatice ale demodulatorului sunt asigurate prin utilizarea integratorului ca bloc 10, și nu a filtrului trece-jos (diferența apare, de exemplu, când semnalul se estompează sau dispare pentru scurt timp). Abrupta mare a pantelor caracteristicilor de amplitudine-frecventa ale primului si celui de-al doilea filtre trece-jos 2 si 4 asigura mentinerea imunitatii ridicate la zgomot a demodulatorului propus atunci cand la intrarea acestuia apar interferente de la canalele de receptie adiacente. nu există o creștere a câștigului buclei și a lățimii de bandă a zgomotului echivalent, ceea ce duce de obicei la o deteriorare a proprietăților de filtrare.Ordinul arogant 2849/53 Circulație 884 Semnătura VNIIPI al Comitetului de Stat pentru Invenții și Descoperiri sub GENT URSS 113035, Moscova, Zh, Raushskaya emb . 4/5 Fabrica de producție și editare „Patent”, Ujhorod, st. Gagarin, 70 un singur multiplicator secund și un al doilea filtru trece-jos, un oscilator reglabil și un comutator de fază de 90 conectate în serie, în timp ce primele intrări ale primului și celui de-al doilea multiplicator sunt intrarea demodulatorului de semnal FM, ieșirea Schimbatorul de fază 90 este conectat la a doua intrare a primului multiplicator, iar ieșirea oscilatorului reglabil este a doua intrare a celui de-al doilea multiplicator, caracterizat prin aceea că, pentru a crește imunitatea la zgomot și a reduce nivelul de distorsiune neliniară, sunt introduse un detector de numărare extremă conectat în serie, o unitate de eșantionare și menținere, un sumător algebric, un integrator și un filtru de corecție, un amplificator limitator conectat în serie și un filtru trece-jos suplimentar, precum și o sursă de tensiune de referință , în timp ce intrarea amplificatorului limitator este conectată la ieșirea primului filtru trece-jos, intrarea detectorului de numărătoare extreme este conectată la ieșirea celui de-al doilea filtru trece-jos, ieșirea filtrului trece-jos suplimentar este conectat cu intrarea de informații a unității de eșantionare și menținere, ieșirea sursei de tensiune de referință este conectată la intrarea subtractivă a sumatorului algebric, iar ieșirea integratorului este conectată la intrarea de control a oscilatorului reglabil, în timp ce ieșirea filtrului corector este ieșirea demodulatorului 20 de semnale FM

Aplicație

4265266, 18.06.1987

INSTITUTUL DE Aviație din Moscova IM. SERGO ORJONIKIDZE

MARTIROSOV VLADIMIR ERVANDOVYCH

IPC / Etichete

Cod de legătură

Demodulator FM

Brevete aferente

15. Pe parcursul unei perioade a frecvenței de modulare, numărul de impulsuri din rafală este numărat și, în consecință, contorul de impulsuri 9 este interogat în mod repetat.Acest lucru se realizează prin alegerea frecvenței diferențelor. Astfel, pe măsură ce frecvența semnalului FM se modifică, amplitudinea semnalului se modifică la ieșirea dispozitivului demodulatorului binar FM. Ieșirea unică de declanșare a pachetului este conectată prin al doilea generator de un singur cm.puls la intrarea de setare a contorului la zero. 5 impulsuri, iar ieșirea zero a declanșatorului de explozie este conectată la intrarea registrului de acumulare și la a doua intrare a celui de-al treilea și al patrulea circuit de coincidență, ale căror ieșiri sunt pompate la un singur și ...

16, apare un semnal de un singur nivel, care oprește un convertor traductor din grupul de convertoare de lucru prin eliminarea impulsurilor de joasă presiune 20 de la intrarea redresorului 1, transformându-l într-o stare de pregătire pentru pornirea în cooperare, în timp ce condensatorul de filtru 2 al blocului specificat rămâne încărcat. În același timp, 25 este oprit un alt convertor, care anterior era în stare de pregătire pentru pornire, prin deschiderea întrerupătoarelor de alimentare 5 și 6, Hereg. 40, la 0 - valori care extind domeniul diaZO, caracterizate prin constanța structurii circuitului de putere al convertoarelor statice. Ele sunt setate de tensiunea de polarizare Ts furnizată direct - intrarea directă a primului comparator 15av - și intrarea inversă a celui de-al doilea ...

Despre procesul de măsurare În timpul timpului de comutare, care este întotdeauna o valoare finită, măsurarea este practic imposibilă, deoarece există o incertitudine în modul de funcționare al unității divizoare. Scopul invenţiei este de a îmbunătăţi acurateţea măsurării frecvenţei. Scopul este atins prin faptul că dispozitivul de măsurare a amplitudinii de frecvență a unui semnal armonic, care conține trei conectate secvențial la intrarea dispozitivului unității de diferențiere și prima unitate de divizare și unitatea de extracție a rădăcinii pătrate, conectate în serie, prima unitate de înmulțire, prima. bloc de scădere, un bloc de a doua diviziune și un al doilea. un extractor de rădăcină pătrată a cărui ieșire este rezultatul amplitudinii măsurate,...

Detectorul de frecvență este unul dintre cele mai importante noduri ale oricărui receptor VHF FM, deoarece calitatea semnalului audio la ieșirea receptorului depinde de calitatea acestuia. Urechea umană nu percepe semnalul HF modulat, ci doar percepe amplitudinea LF modulată. Pentru a converti modulația de frecvență în modulație de amplitudine, este necesar un detector FM. Semnalul modulat în frecvență arată astfel:
Deoarece detectoarele fracționale și discriminatorii larg răspândite bazate pe transformatoare RF au o configurație destul de dificilă și o producție destul de dificilă (mai ales în absența experienței), am încercat să fac mai multe versiuni de detectoare FM fără bobine, transformatoare și circuite.

Diagrama arată, în general, un amplificator pentod clasic, să aruncăm o privire mai atentă asupra funcționării detectorului FM de mai sus: setați polarizarea rețelei pentru curent continuu și, în același timp, reduceți factorul de calitate rezonator cu cuarț(a nu se confunda cu discriminatorul piezoceramic). Deoarece rezonatorul de cuarț a fost făcut inițial pentru o anumită frecvență, banda sa de acord este destul de îngustă și de câteva ori mai mică decât banda de modulație. Pentru a extinde banda, rezonatorul este manevrat cu un rezistor. Dacă nu se face acest lucru, rezonatorul va cădea în banda de modulație în unele părți ale semnalului FM și nu în unele părți, ca urmare a acestui fapt, semnalul AM la ieșirea detectorului va fi puternic distorsionat. Cu un factor de calitate redus, banda de acordare a rezonatorului crește, dar tot datorită rezonanței mecanice, rezistența dinamică minimă a plăcii de cuarț și amplitudinea maximă de oscilație se vor afla în banda de frecvență la care rezonatorul este reglat mecanic. Deoarece modulația de frecvență modifică frecvența semnalului fie mai mare, fie mai mică decât rezonanța mecanică, rezistența dinamică la curentul alternativ a plăcii se modifică proporțional cu frecvența semnalului, transformând astfel FM în AM. Acest circuit funcționează bine cu lămpile 6zh1p, 6f1p, 6zh9p.

Dar această schemă este asamblată „în hardware”:

Această schemă se bazează pe principiul „rezonatorului subexcitat”. Acesta este, de asemenea, un circuit amplificator pentod, dar aici rezonatorul de cuarț este în feedback, care este reglat de rezistența R4. Toată ideea este să aducem câștigul într-o astfel de stare încât detectorul FM să fie la un pas de generare. Faptul este că un rezonator cu cuarț are rezonanță atât în ​​paralel, cât și în serie. Aici se folosește unul serial.În funcție de abaterea frecvenței de la punctul de rezonanță, capacitatea de trecere a rezonatorului (datorită rezistenței dinamice) se modifică, de asemenea, proporțional cu semnalul FM, transformând astfel curentul alternativ de la FM la AM. . În acest circuit, rezonatorul poate fi înlocuit cu un condensator și poate primi semnalul FM pe panta răspunsului în frecvență (puțin departe de centrul semnalului IF), dar calitatea semnalului și amplitudinea acestuia vor fi mult mai scăzute. Când feedback-ul este setat la marginea generației detectorului, lampa va maximiza amplitudinea oscilațiilor AC emise de rezonator. Dacă aduceți detectorul la generație, atunci se va auzi un fundal puternic la ieșire (oscilații detectate ale generatorului) și atunci când sunteți acordat la o stație de radio, se va auzi un scârțâit, deoarece cuarțul funcționează la propria frecvență și coincide cu purtătorul postului radio (semnal IF), se vor auzi oscilații diferențiale.

Și iată aspectul:

Circuitul funcționează bine cu lămpi 6zh2p, 6k13p.

Și iată a treia diagramă:

În concluzie, vreau să spun că toate cele trei circuite își fac față „datoriilor”, dar detectorul FM conform primului circuit are un nivel de semnal de ieșire mai ridicat, deoarece circuitul funcționează bine cu pentode care au o caracteristică scurtă (nu va lucrează pentru a schimba fără probleme câștigul) și, de asemenea, trebuie să alegeți rezistența R2 pentru rezonatorul specific utilizat. A doua schemă mulțumit de o abordare mai blândă a punctului de generare și „capturare” a punctului de detectare. Al treilea circuit este o încrucișare între primul și al doilea circuit, deoarece are mai mult câștig decât al doilea circuit și mai multă flexibilitate de reglare decât primul.

Experimente reusite!!!
Artem (UA3IRG)