Bir FM (FM) sinyalini algılamak için basit yöntemler. Soyut

Amaç

Demodülatörlerin çalışma prensibini incelemek. Parazit varlığında demodülatörün çalışması. AM'de hata olasılığı üzerinde eşiğin etkisinin incelenmesi.

İncelenen devrelerin ve sinyallerin kısa açıklaması

Çalışma, işlevsel şeması Şek. 20.1.

Dijital sinyalin kaynağı, beş karakterlik periyodik bir dizi üreten CODER-1'dir. Geçiş anahtarlarını kullanarak, "TRANSMITTED" yazısıyla beş LED göstergeden oluşan bir satırla gösterilen herhangi bir beş öğeli kod kombinasyonunu ayarlayabilirsiniz.

MODÜLATÖR bloğunda, “yüksek frekanslı” salınımların ikili sembolleri, “MODÜLASYON TİPİ” anahtarının konumuna bağlı olarak genlik, frekans veya fazda modüle edilir (manipüle edilir) - AM, FM, FM veya OFM. Anahtarın "sıfır" konumu ile modülatörün çıkışı girişine bağlanır (modülasyon yoktur).

İletişim kanalı, üreteci (GN) SİNYAL KAYNAKLARI bloğunda bulunan modülatörün ve gürültünün çıkışından gelen sinyalin bir toplayıcısıdır. İletişim kanalının gürültüsünü simüle eden dahili yarı beyaz gürültü üreteci, modüle edilmiş sinyallerin (12-28 kHz) spektrumlarıyla aynı frekans bandında çalışır.

DEMODÜLATÖR, iki dallı tutarlı bir şemaya göre yapılmıştır; modülasyon türlerinin değiştirilmesi - modülatörde ortaktır. Buna göre, referans sinyalleri s 0 ve s Modülasyon tipi değiştirilirken standın kontrol noktalarındaki 1 ve eşik voltajları otomatik olarak değişir.

işaretler ( × ) işlevsel diyagram, özel IC'lerde yapılan analog sinyal çoğaltıcılarını gösterir. İşlemsel yükselteçlerde entegratör blokları yapılır. Elektronik anahtarlar (şemada gösterilmemiştir) her sembolün başlangıcından önce entegratörlerin kapasitörlerini boşaltır.

Toplayıcılar (å), referans sinyallerinin enerjisine bağlı olan eşik voltaj değerlerini tanıtmak için tasarlanmıştır. s 1 ve s 0 .

"RU" bloğu - belirleyici bir cihaz - bir karşılaştırıcıdır, yani. toplayıcıların çıkışlarındaki voltajı karşılaştıran bir cihaz. “Çözümün” kendisi, yani. "0" veya "1" sinyali, her sembolün bitiminden hemen önce demodülatör çıkışına uygulanır ve bir sonraki "karar" verilene kadar saklanır. Bir “karar” verme anları ve entegratörlerdeki kapasitörlerin müteakip deşarjı, elektronik anahtarları kontrol eden özel bir mantık devresi tarafından belirlenir.

RPSK ile sinyalleri demodüle etmek için, PM demodülatör devresine, PM demodülatörünün önceki ve sonraki kararlarını karşılaştıran bloklar (şemada gösterilmemiştir) eklenir, bu da bir faz atlaması olduğu (veya yokluğu) olduğu sonucuna varmayı mümkün kılar. ) alınan sembolde. Böyle bir sıçramanın varlığında, demodülatör çıkışına "1" sinyali uygulanır, aksi takdirde - "0". Değiştirilebilir ünite, referans salınımının (0 veya p) ilk fazını (j) değiştiren bir geçiş anahtarına sahiptir - sadece FM ve OFM için. Demodülatörün normal çalışması için geçiş anahtarı sıfır konumunda olmalıdır.

Genlik anahtarlama ile, bir sembolün alınmasında hata olasılığı üzerindeki etkisini incelemek için eşiği manuel olarak ayarlamak mümkündür. Hata olasılığı, belirli bir analiz süresi için hataların sayısı sayılarak PC'de tahmin edilir. Hata sinyallerinin kendisi (bir sembol veya "harfte"), DAC bloğunun altında bulunan özel bir stand bloğunda ("ERROR CONTROL") oluşturulur. Standdaki hataların görsel kontrolü için LED göstergeler bulunmaktadır.

Ölçüm aletleri olarak iki kanallı bir osiloskop, dahili bir voltmetre ve hata sayma modunda çalışan bir PC kullanılır.

Ödev

Konunun ana bölümlerini ders notları ve literatür üzerine çalışın: .

laboratuvar görevi

1. Kanalda gürültü olmadığında demodülatör devresinin çeşitli noktalarındaki sinyallerin dalga biçimlerini gözlemleyin.

2. Kanalda gürültü varlığında demodülatörün çalışmasındaki hataların görünümünü gözlemleyin. Sabit bir sinyal-gürültü oranı için AM ve FM için hata olasılığını tahmin edin.

3. AM hata olasılığının eşik voltajına bağımlılığını elde edin.

yönergeler

1. Parazit yokluğunda demodülatörün çalışması.

1.1. Ölçüm şemasını Şek. 20.2. 5 öğenin herhangi bir ikili kombinasyonunu çevirmek için CODER-1'in geçiş anahtarlarını kullanın. AM THRESHOLD düğmesini en sol konuma ayarlayın. Bu durumda, modülasyon tipi değiştirilirken kontrolör kapatılır ve eşik otomatik olarak ayarlanır. DEMODULATOR referans salınımı fazlama geçiş anahtarını “0” konumuna getirin. SİNYAL KAYNAKLARI bloğundaki gürültü üretecinin (GN) çıkışını girişe bağlayın n(t) iletişim kanalı. Gürültü üreteci çıkış potansiyometresi en sol konumdadır (gürültü voltajı yok). Osiloskopun harici senkronizasyon girişini SOURCES bloğundaki C2 soketine bağlayın ve dikey ışın saptırma yükselticilerini açık giriş moduna geçirin (incelenen proseslerin sabit bileşenlerini iletmek için).

1.2. MODÜLATÖR girişindeki sinyale karşılık gelen "0" seçeneğini ayarlamak için modülasyon tiplerini değiştirmek için düğmeyi kullanın. Bu sinyalin bir osilogramını alın ve osiloskopun tarama modunu değiştirmeden modülasyon tiplerinden (AM) birini seçin. Demodülatör kontrol noktalarında osilogramlar çizin:

demodülatör girişinde;

· çarpanların çıkışlarında (dikey eksen boyunca aynı ölçekte);

· entegratörlerin çıktılarında (aynı ölçekte);

Demodülatörün çıkışında.

Alınan tüm osilogramlarda zaman ekseninin konumunu işaretleyin (yani sıfır sinyal seviyesinin konumu). Bunu yapmak için, osiloskopun giriş terminallerini kapatırken tarama çizgisinin konumunu sabitleyebilirsiniz.

1.3. Başka bir manipülasyon türü (FM) için madde 1.2'yi tekrarlayın.

2. Parazit varlığında demodülatörün çalışması.

2.1. MODÜLASYON TİPİ anahtarını FM olarak ayarlayın. İki ışınlı osiloskop girişlerinden birini modülatör girişine ve diğerini demodülatör çıkışına bağlayın. Bu sinyallerin hareketsiz dalga biçimlerini elde edin.

2.2. Çıkış dalga biçiminde veya çıkış kartında nadir görülen "arızaların" görünümünü elde etmek için gürültü seviyesini kademeli olarak artırmak (GSH potansiyometresini kullanarak) KABUL EDİLDİ.

2.3. Bir osiloskop kullanarak ayarlanan sinyal-gürültü oranını ölçün. Bunu yapmak için, gürültü kaynağını arka arkaya kapatarak, demodülatör girişindeki sinyal genliğini ölçün (ekrandaki bölümlerde) - 2 a– (yani, çift sinyal genliği) ve sinyal kaynağının kanal girişinden bağlantısını kesip gürültü sinyalini geri yükleyerek, gürültü salınımını ölçün (ayrıca bölümler halinde) – 6s. Bulunan ilişki a/s tabloya eklemek için. 20.1.

2.4. "ERROR" LED'inin yanıp sönmeleriyle veya demodülatör çıkış sinyalinin osilogramıyla hataların sıklığını gözlemleyerek sırayla AM, FM ve FM'yi ayarlamak için "Modülasyon tipi" anahtarını kullanın. Gözlem sonuçlarını rapora kaydedin.

2.5. Kanaldaki gürültü seviyesini değiştirmeden, sonlu bir analiz süresi boyunca bir sembolün alınmasında demodülatör hatası olasılığını ölçün (yani, hata olasılığının bir tahmini). Bunu yapmak için bilgisayarı hata olasılığı ölçüm moduna getirin (bkz. EK) ve analiz süresini 10-30 s olarak ayarlayın. FM (ve ardından FM ve AM) ile başlayarak, analiz sırasındaki hataların sayısını belirleyin ve hata olasılığını tahmin edin. Elde edilen verileri tabloya girin. 20.1.

Tablo 20.1

Hata olasılığı tahmini a/s = sabit

Şekil 3. AM sırasında demodülatördeki eşik voltajına hata olasılığının bağımlılığı.

3.1. MODÜLASYON TİPİ anahtarını AM olarak ayarlayın. Gürültü üreteci çıkış potansiyometresini minimuma ayarlayın. Alt entegratörün çıkışına bağlı bir osiloskop kullanarak, dikey testere dişi voltaj salınımını volt cinsinden ölçün - sen maks.

3.2. Tabloyu hazırlayın. 20.2, en az 5 eşik değeri sağlayın sen dan beri.

Tablo 20.2

Eşiğe bağlı olarak hata olasılığının tahmini (AM için)

3.3. Eşik değerini ayarlamak için AM EŞİĞİ potansiyometresini kullanın sen max /2 (ölçüm gerilimi " E 1/2" DC voltmetre ile demodülatör test noktasında). Nadir arızalar oluşana kadar kanaldaki gürültü seviyesini artırın. Gürültü seviyesini değiştirmeden, bu eşik için hata olasılığı tahminini ölçün ( sen max/2), ve ardından diğer tüm değerler için sen dan beri. Plot bağımlılık grafiği R oş = j( sen gözenek).

Rapor

Rapor şunları içermelidir:

1) ölçümlerin fonksiyonel diyagramı;

2) tüm ölçüm noktaları için osilogramlar, tablolar ve grafikler;

3) paragraflarla ilgili sonuçlar. 2.4 ve 3.3.

sınav soruları

1. Dijital bir iletişim sisteminde bir demodülatörün amacı nedir? Analog sistem demodülatöründen temel farkı nedir?

2. Sinyallerin nokta çarpımı nedir? Demodülatör algoritmasında nasıl kullanılır?

3. Optimal demodülatörde eşleşen filtreleri kullanmak mümkün müdür?

4. "İdeal bir gözlemcinin kriteri" nedir?

5. "Maksimum olabilirlik kuralı" nedir?

6. Çözücünün eşiği nasıl seçilir? Değiştirilirse ne olacak?

7. RU'da karar verme algoritması nedir?

8. Her bir demodülatör bloğunun amacını açıklayın.

10. AM için optimal demodülatör algoritmasını ve fonksiyonel diyagramını verin.

11. FM için optimal demodülatör algoritmasını ve fonksiyonel diyagramını veriniz.

12. Farklı modülasyon tiplerine sahip haberleşme sistemlerinin gürültü bağışıklığındaki farkı açıklayınız.

13. Demodülatörün farklı kontrol noktalarında elde edilen osilogramları (modülasyon tiplerinden biri için) açıklayınız.

laboratuvar 21



Optimal tutarlılığın araştırılması

İŞİN AMACI

Demodülatörlerin çalışma prensibini incelemek. Parazit varlığında demodülatörün çalışması. AM'de hata olasılığı üzerinde eşiğin etkisinin incelenmesi.

1. KODLAMA VE MODÜLASYON

Ayrık mesajların iletilmesi için modern sistemlerde, iki grup nispeten bağımsız cihaz arasında ayrım yapmak gelenekseldir: kodekler ve modemler. kodek bir mesajı koda (kodlayıcı) ve kodu mesaja (kod çözücü) dönüştüren cihazlar olarak adlandırılan ve modem- kodu sinyale (modülatör) ve sinyali koda (demodülatör) dönüştüren cihazlar.

Sürekli mesaj gönderirken bir(t)önce birincil elektrik sinyaline dönüştürülür b(t), ve sonra beğen; kural olarak, bir modülatör yardımıyla bir sinyal üretilir s(t), iletişim hattına gönderilir. Kabul edilen salıncak x(t) ters dönüşümlere uğrar, bunun sonucunda birincil sinyal çıkarılır b(t). Daha sonra mesajı değişen doğrulukta yeniden oluşturmak için kullanılır. a(t).

Genel modülasyon ilkelerinin bilindiği varsayılır. Ayrık modülasyonun özellikleri üzerinde kısaca duralım.

Ayrık modülasyon ile kodlanmış mesaj a, bu bir dizi kod sembolüdür-( b i ), sinyalin bir dizi elemanına (mesajına) dönüştürülür ( s i ). Belirli bir durumda, ayrık modülasyon, kod sembollerinin taşıyıcı üzerindeki etkisine indirgenir. f(t).

Modülasyon ile taşıyıcının parametrelerinden biri kodun belirlediği yasaya göre değiştirilir. Doğrudan iletimde, taşıyıcı, değişen parametreleri akımın büyüklüğü ve yönü olan bir doğru akım olabilir. Genellikle taşıyıcı olarak, sürekli modülasyonda olduğu gibi alternatif akım (harmonik salınım) kullanılır. Bu durumda genlik (AM), frekans (FM) ve faz (PM) modülasyonu elde edebilirsiniz. Ayrık modülasyon genellikle denir manipülasyon, ve ayrık modülasyon (ayrık modülatör) gerçekleştiren cihaza manipülatör veya sinyal üreteci denir.

Şekil 1'de. çeşitli manipülasyon türleri için ikili kod için dalga biçimleri verilmiştir. AM ile, sembol 1, T (gönderme) süresi boyunca taşıyıcı dalganın iletimine karşılık gelir, sembol 0, salınımın olmamasına (duraklama) karşılık gelir. FM ile, bir frekans ile bir taşıyıcı dalganın iletimi f1 sembol 1'e karşılık gelir ve titreşimlerin bir frekansla iletilmesi o 0'a karşılık gelir. İkili PM ile, 1'den 0'a ve 0'dan 0'a her geçişte taşıyıcı faz 180 0 değişir.

Uygulamada, bağıl faz modülasyonu (RPM) sistemi uygulama bulmuştur. PM'nin aksine, RPM ile sinyallerin fazı bazı standartlardan değil, önceki sinyal elemanının fazından sayılır. İkili durumda, 0 sembolü, önceki sinyal elemanının başlangıç ​​fazına sahip bir sinüzoidin bir parçası olarak iletilir ve sembol 1, önceki sinyal elemanının başlangıç ​​fazından farklı olan bir başlangıç ​​fazına sahip aynı segment tarafından iletilir. . OFM'de iletim, sonraki elemanın fazını karşılaştırmak için bir referans sinyali olarak hizmet eden bir bilgi olmayan elemanın gönderilmesiyle başlar.

2. DEMODÜLASYON VE KOD ÇÖZME

Alıcıda iletilen mesajın kurtarılması genellikle bu sırayla gerçekleştirilir. İlk üretilen demodülasyon sinyal. Sürekli mesajlaşma sistemlerinde demodülasyon, iletilen mesajı temsil eden birincil sinyali kurtarır.

Sonuç olarak ayrık mesaj iletim sistemlerinde demodülasyon sinyal elemanları dizisi bir dizi kod sembolüne dönüştürülür, ardından bu dizi bir mesaj elemanları dizisine dönüştürülür. Bu dönüşüm denir kod çözme.

Alıcı cihazın gelen sinyali analiz eden ve iletilen mesaja karar veren kısmına denir. karar şeması.

Ayrık mesaj iletim sistemlerinde, karar devresi genellikle iki bölümden oluşur: birinci - demodülatör ve ikinci - kod çözücü.

Toplamalı ve çarpımsal girişim tarafından bozulan bir sinyal, iletişim kanalı çıkışından demodülatör girişine ulaşır. Demodülatörün çıkışında ayrı bir sinyal, yani bir dizi kod sembolü oluşur. Genellikle, sürekli bir sinyalin belirli bir bölümü (elemanı), modem tarafından bir kod sembolüne (eleman-eleman alımı) dönüştürülür. Bu kod sembolü her zaman iletilen ile çakışırsa (modülatörün girişine geldi), iletişim hatasız olacaktır. Ancak zaten bilindiği gibi, parazit, alınan sinyalden iletilen kod sembolünün geri yüklenmesini mutlak bir kesinlikle imkansız hale getirir.

Her demodülatör, girişinde alınan sürekli bir sinyalin bir kod sembolüne dönüştürüldüğü kanunla matematiksel olarak tanımlanır. Bu yasanın adı karar kuralı veya karar şeması. Farklı karar kurallarına sahip demodülatörler, genellikle bazıları doğru, bazıları yanlış olan farklı kararlar üretecektir.

Mesaj kaynağının ve kodlayıcının özelliklerinin bilindiğini varsayacağız. Ek olarak, modülatör bilinmektedir, yani sinyal elemanının hangi uygulamasının bir veya başka bir kod sembolüne tekabül ettiği ve ayrıca sürekli kanalın matematiksel modeli belirtilir. Optimum (yani mümkün olan en iyi) alım kalitesini sağlamak için demodülatörün (karar kuralı) ne olması gerektiğini belirlemek gerekir.

Böyle bir problem ilk olarak 1946'da seçkin Sovyet bilim adamı V. A. Kotelnikov tarafından ortaya atıldı ve çözüldü (bir Gauss kanalı için). Bu formülasyonda kalite, bir sembolün doğru olarak alınma olasılığı ile tahmin edilmiştir. Bu olasılığın maksimumu

belirli bir modülasyon türü için V.A. Kotelnikov aradı , ve bu maksimumu sağlayan demodülatör ideal alıcı Bu tanımdan, hiçbir gerçek demodülatörde bir sembolü doğru bir şekilde alma olasılığının ideal bir alıcıdakinden daha büyük olamayacağı sonucu çıkar.

İlk bakışta, bir sembolü doğru bir şekilde alma olasılığına göre alım kalitesini tahmin etme ilkesi oldukça doğal ve hatta mümkün olan tek şey gibi görünüyor. Aşağıda bunun her zaman böyle olmadığı ve belirli özel durumlarda uygulanabilir başka kalite kriterlerinin olduğu gösterilecektir.

3. İSTATİSTİK SORUN OLARAK SİNYAL ALINMASI

Genellikle iletim yöntemi (kodlama ve modülasyon yöntemi) verilir ve çeşitli alım yöntemlerinin sağladığı gürültü bağışıklığı belirlenir. Olası uygulama yöntemlerinden hangisi optimaldir? Bu konular, temelleri Akademisyen V. A. Kotelnikov tarafından geliştirilen gürültü bağışıklığı teorisinin değerlendirilmesine tabidir.

Bir iletişim sisteminin gürültü bağışıklığı, sistemin belirli bir güvenilirlikle sinyalleri ayırt etme (geri yükleme) yeteneğidir.

Tüm sistemin bir bütün olarak gürültü bağışıklığını belirleme görevi çok zordur. Bu nedenle, sistemin tek tek parçalarının gürültü bağışıklığı genellikle belirlenir: belirli bir iletim yöntemi için bir alıcı, belirli bir alım yöntemi için bir kodlama sistemi veya bir modülasyon sistemi, vb.

Kotelnikov'a göre, elde edilebilecek maksimum gürültü bağışıklığı denir, potansiyel gürültü bağışıklığı. Cihazın potansiyel ve gerçek gürültü bağışıklığının karşılaştırılması, gerçek bir cihazın kalitesini değerlendirmenize ve hala kullanılmayan rezervleri bulmanıza olanak tanır. Örneğin, alıcının potansiyel gürültü bağışıklığını bilerek, mevcut alım yöntemlerinin gerçek gürültü bağışıklığının ona ne kadar yakın olduğu ve belirli bir iletim yöntemi için bunların daha fazla geliştirilmesinin ne kadar uygun olduğu yargılanabilir.

Alıcının çeşitli iletim yöntemleri için potansiyel gürültü bağışıklığı hakkında bilgi, bu iletim yöntemlerini birbirleriyle karşılaştırmanıza ve bu açıdan hangisinin en mükemmel olduğunu belirtmenize olanak tanır.

Alınan her sinyale parazit olmaması durumunda X iyi tanımlanmış bir sinyale karşılık gelir s. Müdahalenin varlığında bu bire bir yazışma ihlal edilir. İletilen sinyali etkileyen girişim, olası mesajlardan hangisinin iletildiği ve alınan sinyal üzerinde belirsizlik yaratır. X sadece belli bir olasılıkla şu ya da bu sinyalin iletildiği yargısına varılabilir. Bu belirsizlik anlatılıyor bir posteriori olasılık dağılımı P(s/x).

Sinyalin istatistiksel özellikleri biliniyorsa s ve müdahale w(t), ardından sinyal analizine dayalı bir alıcı oluşturabilirsiniz. X sonsal dağılımı bulacak P(s|x). Daha sonra bu dağılımın şekline göre olası mesajlardan hangisinin iletildiğine karar verilir. Karar, verilen kritere göre belirlenen kurala göre operatör veya alıcının kendisi tarafından verilir.

Görev, iletilen mesajı seçilen kriter anlamında en iyi şekilde yeniden üretmektir. Böyle bir alıcı denir en uygun, ve gürültü bağışıklığı belirli bir iletim yöntemi için maksimum olacaktır.

Sinyallerin rastgele doğasına rağmen X, çoğu durumda en olası sinyallerin bir kümesini seçmek mümkündür (x ben ), ben=1,2...m, bir sinyalin iletilmesine karşılık gelen ben. İletilen sinyalin doğru olarak alınma olasılığı Р(х ben /s ben), ve yanlışlıkla alınmış olma olasılığı eşittir 1- Р(х ben | s ben) = .Şartlı olasılık Р(х j |s i) sinyal oluşturma yöntemine, kanalda bulunan girişime ve alıcının seçilen karar şemasına bağlıdır. Bir sinyal elemanının hatalı alınmasının toplam olasılığı, açıkçası şuna eşit olacaktır:

P 0 =

nerede P(ler ben)- iletilen sinyallerin a priori olasılıkları.

4. OPTİMUM SİNYAL ALIM KRİTERLERİ

Karar şemalarından hangisinin optimal olduğunu belirlemek için öncelikle optimalliğin hangi anlamda anlaşıldığını belirlemek gerekir. Optimallik kriterinin seçimi evrensel değildir, sistemin görevine ve çalışma koşullarına bağlıdır.

Sinyal ve gürültünün toplamının alıcı girişine ulaşmasına izin verin. x(t) =s k(t)+w(t), nerede s k (t)- kod sembolünün karşılık geldiği sinyal bir k , w(t)- bilinen bir dağıtım yasasına ek müdahale. sinyal s k alma noktasında bir önceki dağılımla rastgele P(sk). Dalgalanma analizine dayalı x(t) alıcı sinyali çalar ben. Parazit varlığında bu çoğaltma tam olarak doğru olmayabilir. Alıcı, sinyalin alınan uygulamasına bağlı olarak, sonsal dağılımı hesaplar. Р(s i /х) alınan sinyal uygulamasından çıkarılabilecek tüm bilgileri içeren x(t).Şimdi, alıcının sonsal dağılıma dayalı olarak yayınlayacağı bir kriter oluşturmak gerekiyor. P(s ben /x) iletilen sinyal kararı s k.

Ayrık mesajlar iletirken, Kotelnikov kriteri yaygın olarak kullanılır ( ideal gözlemci kriteri). Bu kritere göre bir sinyalin iletildiğine karar verilir. ben , bunun için arka olasılık Р(s i /х) en çok var

değer, yani bir sinyal kaydedilir ben eşitsizlikler ise

Р (s i /х) > Р (s j /х), j i. (1)

Böyle bir kriter kullanıldığında, hatalı bir kararın toplam olasılığı P0 minimal olacaktır. Gerçekten de, eğer sinyal X bir sinyalin iletildiğine karar verildi ben , o zaman, açıkçası, doğru bir çözüm olasılığı şuna eşit olacaktır. Р(s i /х),

ve hata olasılığı 1 - P(s ben /x). Maksimum a posteriori olasılık Р(s i /х) minimum toplam hata olasılığına karşılık gelir

P 0 =

nerede P(s i)- iletilen sinyallerin önceki olasılıkları.

Bayes formülüne dayalı

P(s ben /x)= .

Daha sonra eşitsizlik (1) başka bir biçimde yazılabilir.

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

. (3)

İşlev p(x/s) sık sık aramak olasılık fonksiyonu. Belirli bir sinyal uygulaması için bu fonksiyonun değeri ne kadar büyükse X, sinyalin iletilmiş olma olasılığı o kadar yüksek s. Eşitsizliğin içerdiği bağıntı (3),

isminde olasılık oranı. Bu kavramı kullanarak, Kotelnikov kriterine karşılık gelen karar kuralı (3) şu şekilde yazılabilir:

İletilen sinyaller eşit derecede olasıysa P(s i) \u003d P (s j) \u003d, o zaman bu karar kuralı daha basit

Böylece ideal bir gözlemci kriteri, olabilirlik oranlarının karşılaştırılmasına indirgenmiştir (5). Bu test daha geneldir ve maksimum olabilirlik testi olarak adlandırılır.

Mesajların iki sinyal kullanılarak iletildiği ikili bir sistem düşünün. s 1 (t) ve s 2 (t) iki kod sembolüne karşılık gelen 1 ve 2. Karar, alınan salınımın işlenmesinin sonucuna göre verilir. x(t) eşik yöntemi: kayıtlı 1, Eğer X<х 0 , ve s2, Eğer x x 0, nerede x 0- bazı eşik seviyesi X. Burada iki tür hata olabilir: çoğaltılmış 1 iletildiğinde s2, ve s2 iletildiğinde 1. Bu hataların koşullu olasılıkları (geçiş olasılıkları) şuna eşit olacaktır:

, (7)

(8)

Bu integrallerin değerleri, koşullu olasılık dağılımının yoğunluk grafiğiyle sınırlanan karşılık gelen alanlar olarak hesaplanabilir (Şekil 2). Sırasıyla birinci ve ikinci tür hata olasılıkları:

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.

toplam hata olasılığı

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

İzin vermek R 1 \u003d R 2, o zamanlar

P0 = .

Bu durumda minimum olduğunu doğrulamak kolaydır. P 0 gerçekleşir P12=P21, yani, Şekil 2'ye göre bir eşik seçerken. Böyle bir eşik için P 0 \u003d P 12 \u003d P 21. Şekil 2'de. anlam P0 taralı alan ile tanımlanır. Diğer herhangi bir eşik değeri için, değer P 0 Dahası da olacaktır.

Doğallığına ve sadeliğine rağmen Kotelnikov kriterinin dezavantajları vardır. Birincisi, bağıntı (2)'den aşağıdaki gibi bir karar devresi oluşturmak için çeşitli kod sembollerini iletmenin a priori olasılıklarını bilmek gerekir. Bu kriterin ikinci dezavantajı, tüm hataların eşit derecede istenmeyen (aynı ağırlığa sahip) olarak kabul edilmesidir. Bazı durumlarda, bu varsayım doğru değildir. Örneğin, sayıları iletirken, ilk anlamlı basamaktaki bir hata, son basamaktaki bir hatadan daha tehlikelidir. Farklı alarm sistemlerinde bir komutun veya yanlış alarmın eksik olması farklı sonuçlara yol açabilir.

Bu nedenle, genel durumda, en uygun alım kriterini seçerken, mesajın alıcısının çeşitli hata türleri için taşıdığı kayıpları hesaba katmak gerekir. Bu kayıplar, hatalı kararların her birine atanan bazı ağırlık katsayıları ile ifade edilebilir. Optimal çözüm şeması sağlayan bir şemadır. minimum ortalama risk. Minimum risk kriteri, sözde Bayes kriterleri sınıfına aittir.

Radarda Neumann-Pearson kriteri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kriter seçilirken, ilk olarak, yanlış alarm ve kaçırılan bir hedefin sonuçlarında eşdeğer olmadığı ve ikinci olarak, iletilen sinyalin a priori olasılığının bilinmediği dikkate alınır.

5. AYRI SİNYALLERİN OPTİMAL ALIMI

Ayrık mesajların kaynağı, bir dizi olası mesaj öğesi ile karakterize edilir. u 1 , u 2 ,..., sen kaynağın çıkışında bu unsurların ortaya çıkma olasılıkları P(u 1), P(u 2),..., P(u m). Vericide mesaj, mesajın her bir elemanı belirli bir sinyale karşılık gelecek şekilde bir sinyale dönüştürülür. Bu sinyalleri şu şekilde gösterelim: s 1 , s 2 ..., s m ve vericilerin çıkışında görünme olasılıkları (a priori olasılıklar), sırasıyla P(s 1), P(s 2),..., P(s m). Açıkçası, sinyallerin a priori olasılıkları P(ler ben)önceki olasılıklara eşit Р(u ben) ilgili mesajlar P(s ben) = P(u ben).İletim sırasında sinyale gürültü eklenir. Bu girişimin yoğunluğa sahip tek tip bir güç spektrumuna sahip olmasına izin verin.

Daha sonra giriş sinyali, iletilen sinyalin toplamı olarak temsil edilebilir. oturmak) ve müdahale w(t):

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

Sinyallerin a priori olasılıklarının aynı olması durumunda P (s 1) \u003d P (s 2) \u003d ... \u003d P (s m) \u003d, Kotelnikov kriteri şu şekildedir:

(9)

Eşit olasılıklı sinyaller için, optimal alıcı, alınan sinyalden en küçük standart sapmaya sahip olan iletilen sinyale karşılık gelen mesajı yeniden üretir.

Eşitsizlik (9) parantezler açılarak başka bir biçimde yazılabilir:

Enerjileri aynı olan sinyaller için bu eşitsizlik herkes için ben j daha basit bir biçim alır:

. (10)

Bu durumda, optimal alım koşulu aşağıdaki gibi formüle edilebilir. Tüm olası sinyaller eşit derecede olasıysa ve aynı enerjiye sahipse, optimal alıcı, alınan sinyalle çapraz korelasyonu maksimum olan iletilen sinyale karşılık gelen mesajı çalar.

Böylece, Е 2 = Е 1'de, çalışma koşullarını (10) uygulayan Kotelnikov alıcısı korelasyondur (uyumlu) (Şekil 3).

Pirinç. 3. Korelasyon alıcısı Fig.4. Uyumlu filtrelere sahip alıcı.

Optimal alım, aynı zamanda, darbe yanıtları olması gereken eşleştirilmiş lineer filtrelere sahip bir devrede (Şekil 5) gerçekleştirilebilir.

g ben = cs ben (T - t), burada c sabit bir katsayıdır.

Optimal alıcıların dikkate alınan şemaları şu tiptedir: tutarlı, sadece genliği değil, aynı zamanda yüksek frekanslı sinyalin fazını da hesaba katarlar. Optimum alıcı devrelerinin, gerçek alıcılarda her zaman mevcut olan giriş filtreleri olmadığını unutmayın. Bu, titreşimli optimal bir alıcının giriş filtrelemesi gerektirmediği anlamına gelir. Gürültü bağışıklığı, daha sonra göreceğimiz gibi, alıcının bant genişliğine bağlı değildir.

6. TUTARLI ALIMDA HATA OLASILIĞI

İKİLİ SİNYALLER

Optimal alıcıda alındığında ikili sinyal iletim sistemindeki hata olasılığını belirleyelim. Bu olasılık, açıkçası, mümkün olan minimum olacaktır ve belirli bir iletim yöntemi için potansiyel gürültü bağışıklığını karakterize edecektir.

iletilen sinyaller ise 1 ve s2 aynı derecede muhtemel olan P 1 \u003d P 2 \u003d 0,5, toplam hata olasılığı P0 ikili sinyallerin optimal alımı ile s 1 (t) ve s 2 (t) şuna eşit olacaktır:

P0 = , (11)

nerede F()=- olasılık integrali, .

Yukarıdaki formülden, hata olasılığının P 0 potansiyel gürültü bağışıklığını belirleyen değere bağlıdır - sinyal farkının özgül enerjisinin gürültü yoğunluğuna oranı N0. Bu oran ne kadar büyük olursa, potansiyel gürültü bağışıklığı o kadar büyük olur.

Böylece, eşit olasılığa sahip sinyaller için hata olasılığı tamamen değer tarafından belirlenir. Bu miktarın değeri, girişimin spektral yoğunluğuna bağlıdır. N0 ve iletilen sinyaller s 1 (t) ve s2(t).

Sinyallerin aynı enerjiye sahip olduğu aktif duraklamalı sistemler için , 2 için ifade aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

,

nerede - sinyaller arasındaki çapraz korelasyon katsayısı, - sinyal enerjisinin spesifik girişim gücüne oranı.

Bu tür sistemler için hata olasılığı aşağıdaki formülle belirlenir:

P 0 = (12)

Bundan şu çıkar ki, ne zaman = - 1 , yani s 1 (t) = - s 2 (t), sistem en yüksek potansiyel gürültü bağışıklığını sağlar. Bu, zıt sinyallere sahip bir sistemdir. Onun için = 2q0 . Zıt sinyalli bir sistemin pratik bir uygulaması, faz anahtarlamalı bir sistemdir.

Belirli bir iletim yöntemi için optimal alıcının çıkışındaki azaltılmış sinyal-gürültü oranı olan parametre ile ayrık mesajların iletimi için farklı sistemleri karşılaştırmak uygundur. .

Genel olarak, radyotelgraf sinyali yazılabilir.

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

Salınım parametreleri nerede Ve ben , , manipülasyon türüne bağlı olarak belirli değerler alır.

Genlik manipülasyonu için A 1 (t)=A 0 , A 2 =0 ,

.

FSK için A 1 (t)=A 2 (t)=A 0 ,. Optimum frekans aralığı ()2 seçimiyle, burada k bir tamsayıdır ve , alırız

Faz anahtarlama için А 1 (t) =A 2 (t) =А 0,

Elde edilen formüllerin karşılaştırılması, tüm ikili sinyal iletim sistemleri arasında en yüksek potansiyel gürültü bağışıklığının, faz kaydırmalı anahtarlamalı sistem tarafından sağlandığını göstermektedir. FM ile karşılaştırıldığında, iki kat ve AM ile karşılaştırıldığında - dört kat güç kazancı elde etmenizi sağlar.

İletişim sistemlerinde, bir sinyal genellikle bir dizi basit sinyalden oluşur. Yani telgrafta her harf, beş temel parselden oluşan bir kod kombinasyonuna karşılık gelir. Daha karmaşık kombinasyonlar da mümkündür. Kod kombinasyonunu oluşturan temel sinyaller bağımsız ise, kod kombinasyonunun hatalı alınma olasılığı aşağıdaki formülle belirlenir:

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

P 0, bir temel sinyal hatası olasılığıdır, n, kod kombinasyonundaki temel sinyallerin sayısıdır (kodun önemi).

Yukarıda ele alınan durumlarda hata olasılığının tamamen sinyal enerjisinin gürültü spektral yoğunluğuna oranı ile belirlendiği ve sinyal şekline bağlı olmadığı belirtilmelidir. Genel durumda, girişim spektrumu tek tipten farklı olduğunda, sinyal spektrumu, yani şekli değiştirilerek hata olasılığı azaltılabilir.

TEST SORULARI

1. Dijital bir iletişim sisteminde bir demodülatörün amacı nedir? Analog sistem demodülatöründen temel farkı nedir?

2. Sinyallerin nokta çarpımı nedir? Demodülatör algoritmasında nasıl kullanılır?

3. Optimal demodülatörde eşleşen filtreleri kullanmak mümkün müdür?

4. "İdeal bir gözlemcinin kriteri" nedir?

5. "Maksimum olabilirlik kuralı" nedir?

6. Çözücünün eşiği nasıl seçilir? Değiştirilirse ne olacak?

7. RU'da karar verme algoritması nedir?

8. Her bir demodülatör bloğunun amacını açıklayın.

11. Optimal demodülatör algoritması ve FM için fonksiyonel diyagramı.

12. Farklı modülasyon tiplerine sahip haberleşme sistemlerinin gürültü bağışıklığındaki farkı açıklayınız.

13. Demodülatörün farklı kontrol noktalarında elde edilen dalga formlarını açıklayın (modülasyon tiplerinden biri için).

EDEBİYAT

1. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Nazarov M.V., Fink L.M. Sinyal iletimi teorisi. Moskova: Radyo ve iletişim, 1986.

2. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V. Elektriksel iletişim teorisi. Moskova: Radyo ve iletişim, 1998.

3. Baskakov S.I. Radyo mühendisliği devreleri ve sinyalleri. Moskova: Yüksek okul, 1985.

4. Gonorovsky I.S. Radyo mühendisliği devreleri ve sinyalleri. M.: Sovyet radyosu, 1977.

İNCELENEN DEVRE VE SİNYALLERİN KISA AÇIKLAMASI

Çalışma, işlevsel diyagramı Şek. 20.1.

Dijital sinyalin kaynağı, beş karakterlik periyodik bir dizi üreten CODER-1'dir. Geçiş anahtarlarını kullanarak, "TRANSMITTED" yazısıyla beş LED göstergeden oluşan bir satırla gösterilen herhangi bir beş öğeli kod kombinasyonunu ayarlayabilirsiniz. MODÜLATÖR bloğunda, "yüksek frekanslı" salınımların ikili sembolleri, "MODÜLASYON TİPİ" anahtarının konumuna bağlı olarak genlik, frekans veya fazda modüle edilir (manipüle edilir) - AM, FM, FM veya OFM. Anahtar "sıfır" konumundayken, modülatörün çıkışı girişine bağlanır (modülasyon yok).

İletişim kanalı, üreteci (GN) SİNYAL KAYNAKLARI bloğunda bulunan modülatörün ve gürültünün çıkışından gelen sinyalin bir toplayıcısıdır. Bir iletişim kanalının gürültüsünü simüle eden dahili yarı beyaz gürültü üreteci, modüle edilmiş sinyallerin (12–28 kHz) spektrumlarıyla aynı frekans bandında çalışır.

DEMODÜLATÖR, iki dallı tutarlı bir şemaya göre yapılmıştır; modülasyon türlerinin değiştirilmesi - modülatörde ortaktır. Bu nedenle, modülasyon tipi değiştirilirken referans sinyalleri s 0 ve s 1 ve standın kontrol noktalarındaki eşik voltajları otomatik olarak değişir.

İşlevsel diyagramdaki (X) işaretleri, özel IC'lerde yapılan analog sinyal çoğaltıcılarını gösterir. İşlemsel yükselteçlerde entegratör blokları yapılır. Elektronik anahtarlar (şemada gösterilmemiştir) her sembolün başlangıcından önce entegratörlerin kapasitörlerini boşaltır.

Toplayıcılar (å), referans sinyallerinin s 1 ve s 0 enerjisine bağlı olan eşik voltaj değerlerini tanıtmak için tasarlanmıştır.

"RU" bloğu - belirleyici bir cihaz - bir karşılaştırıcıdır, yani toplayıcıların çıkışlarındaki voltajı karşılaştıran bir cihazdır. "Çözümün" kendisi, yani. "0" veya "1" sinyali, her sembolün bitiminden hemen önce demodülatörün çıkışına uygulanır ve bir sonraki "karar"a kadar saklanır. Bir "karar" verme anları ve entegratörlerdeki kapasitörlerin müteakip deşarjı, elektronik anahtarları kontrol eden özel bir mantık devresi tarafından belirlenir.

RPSK ile sinyalleri demodüle etmek için, PM demodülatör devresine, PM demodülatörünün önceki ve sonraki kararlarını karşılaştıran bloklar (şemada gösterilmemiştir) eklenir, bu da bir faz atlaması olduğu (veya yokluğu) olduğu sonucuna varmayı mümkün kılar. ) alınan sembolde. Böyle bir sıçramanın varlığında, demodülatör çıkışına "1" sinyali uygulanır, aksi takdirde - "0". Değiştirilebilir ünite, referans salınımının (0 veya p) ilk fazını (j) değiştiren bir geçiş anahtarına sahiptir - sadece FM ve OFM için. Demodülatörün normal çalışması için geçiş anahtarı sıfır konumunda olmalıdır.

Genlik anahtarlama ile, bir sembolün alınmasında hata olasılığı üzerindeki etkisini incelemek için eşiği manuel olarak ayarlamak mümkündür. Hata olasılığı, belirli bir analiz süresi için hataların sayısı sayılarak PC'de tahmin edilir. Hata sinyallerinin kendisi (bir sembol veya "harfte"), DAC bloğunun altında bulunan özel bir stand bloğunda ("ERROR CONTROL") oluşturulur. Standdaki hataların görsel kontrolü için LED göstergeler bulunmaktadır.

Ölçüm aletleri olarak iki kanallı bir osiloskop, dahili bir voltmetre ve hata sayma modunda çalışan bir PC kullanılır.

ÖDEV

1. Konunun ana bölümlerini ders notlarına ve literatüre göre inceleyin:

s. 159¸174, 181¸191; ile. 165¸192.

LABORATUVAR GÖREVİ

1. Kanalda gürültü olmadığında demodülatör devresinin çeşitli noktalarındaki sinyallerin dalga biçimlerini gözlemleyin.

2. Kanalda gürültü varlığında demodülatörün çalışmasındaki hataların görünümünü gözlemleyin. Sabit bir sinyal-gürültü oranı için AM ve FM için hata olasılığını tahmin edin.

3. AM hata olasılığının eşik voltajına bağımlılığını elde edin.

METODOLOJİK TALİMATLAR

1. Parazit yokluğunda demodülatörün çalışması.

1.1. Şekil 20.2'ye göre ölçüm şemasını birleştirin CODER - 1 geçiş anahtarlarını kullanarak, 5 elementin herhangi bir ikili kombinasyonunu çevirin. “AM THRESHOLD” düğmesini en sol konuma ayarlayın. Bu durumda, modülasyon tipi değiştirilirken kontrolör kapatılır ve eşik otomatik olarak ayarlanır. DEMODULATÖR'ün referans salınımının fazlanması için geçiş anahtarı "0 0" konumuna ayarlanmıştır. SIGNAL SOURCES bloğundaki gürültü üretecinin (GN) çıkışını iletişim kanalının n(t) girişine bağlayın. Gürültü üreteci çıkış potansiyometresi en sol konumdadır (gürültü voltajı yok). Osiloskopun harici senkronizasyon girişini SOURCES bloğundaki C2 soketine bağlayın ve dikey ışın saptırma yükselticilerini açık giriş moduna geçirin (incelenen proseslerin sabit bileşenlerini iletmek için).

1.2. MODÜLATÖR girişindeki sinyale karşılık gelen “0” seçeneğini ayarlamak için modülasyon tiplerini değiştirmek için düğmeyi kullanın. Bu sinyalin osilogramını kaldırdıktan ve osiloskopun tarama modunu değiştirmeden modülasyon türlerinden (AM) birini seçin. Demodülatör kontrol noktalarında osilogramlar çizin:

demodülatör girişinde;

· çarpanların çıkışlarında (dikey eksen boyunca aynı ölçekte);

· entegratörlerin çıktılarında (aynı ölçekte);

Demodülatörün çıkışında.

Alınan tüm osilogramlarda zaman ekseninin konumunu işaretleyin (yani sıfır sinyal seviyesinin konumu). Bunu yapmak için, osiloskopun giriş terminallerini kapatırken tarama çizgisinin konumunu sabitleyebilirsiniz.

1.3. Başka bir manipülasyon türü (FM) için madde 1.2'yi tekrarlayın.

2. Parazit varlığında demodülatörün çalışması.

2.1. MODÜLASYON TİPİ anahtarını FM olarak ayarlayın. Çift ışınlı osiloskopun girişlerinden birini modülatörün girişine ve ikincisini demodülatörün çıkışına bağlayın. Bu sinyallerin hareketsiz dalga biçimlerini elde edin.

2.2. Çıkış dalga biçiminde veya giriş kartında nadir görülen "arızaların" görünümünü elde etmek için gürültü seviyesini kademeli olarak artırma (GSH potansiyometresini kullanarak) KABUL EDİLDİ.

2.3. Bir osiloskop kullanarak ayarlanan sinyal-gürültü oranını ölçün. Bunu yapmak için, gürültü kaynağını art arda kapatarak, demodülatör girişindeki sinyal genliğini (ekrandaki bölümler halinde) - 2a - (yani, çift sinyal genliği) ölçün ve sinyal kaynağının kanal girişinden bağlantısını kesip gürültüyü geri yükleyin. sinyal - gürültü genliğini ölçün (ayrıca bölümler halinde) - 6s. Bulunan a / s oranını tablo 20.1'e girin.

2.4. "ERROR" LED'inin yanıp sönmeleriyle veya demodülatör çıkış sinyalinin osilogramıyla hata oranını gözlemleyerek sırayla AM, FM ve FM'yi ayarlamak için "Modülasyon tipi" anahtarını kullanın. Gözlem sonuçlarını rapora kaydedin.

2.5. Kanaldaki gürültü seviyesini değiştirmeden, sonlu bir analiz süresi boyunca bir sembolün alınmasında demodülatör hatası olasılığını ölçün (yani, hata olasılığının bir tahmini). Bunu yapmak için PC'yi hata olasılığı ölçüm moduna getirin (bkz. EK) ve analiz süresini 10¸30 s'ye ayarlayın. FM (ve ardından FM ve AM) ile başlayarak, analiz sırasındaki hataların sayısını belirleyin ve hata olasılığını tahmin edin. Elde edilen verileri tabloya girin. 20.1.

Şekil 3. AM sırasında demodülatördeki eşik voltajına hata olasılığının bağımlılığı.

3.1. MODÜLASYON TİPİ anahtarını AM olarak ayarlayın. Gürültü üreteci çıkış potansiyometresini minimuma ayarlayın. Alt entegratörün çıkışına bağlı bir osiloskop kullanarak, dikey testere dişi voltaj salınımını volt - U max cinsinden ölçün.

3.2. Tablo 20.2'yi hazırlayın, içinde Uthr eşiğinin en az 5 değerini sağlayın.

Tablo 20.2 Eşiğe bağlı olarak hata olasılığı tahmini (AM için)

3.3. "EŞİK AM" potansiyometresini kullanarak U max /2 eşik değerini ayarlayın (bir DC voltmetre kullanarak demodülatör kontrol noktasında "E 1 /2" voltajını ölçün). Nadir arızalar oluşana kadar kanaldaki gürültü seviyesini artırın. Gürültü seviyesini değiştirmeden, bu eşik (U max /2) için ve ardından diğer tüm U değerleri için hata olasılığı tahminini ölçün. P osh \u003d j (o zaman U) bağımlılığını çizin.

Rapor şunları içermelidir:

1. Ölçümlerin fonksiyonel diyagramı.

2. Tüm ölçüm noktaları için osilogramlar, tablolar ve grafikler.

3. Madde 2.4 ve 3.3'e ilişkin sonuçlar.

FM demodülatörleri hem dijital hem de analog cihazlarda uygulanabilir. Analog demodülatörün bir versiyonu, FM sinyalinin gösterimini iki AM sinyalinin toplamı olarak kullanır. Böyle bir şemaya iki bantlı zarf alma şeması denir (Şekil 2.6).

Pirinç. 14.6 - Zarf FM demodülatörü

Demodülatörün üst yolunda, frekanslı sinyal zarfı, altta - bir frekans ile tahsis edilir. PF1, PF2 bant geçiş filtrelerinden geçerken, FM sinyali genlik modülasyonu işaretleri alır. Her yol, D1 ve D2 genlik demodülatörlerine (dedektörler) ve LPF1, LPF2 alçak geçiren filtrelere sahiptir. Yol sinyalleri toplayıcıda farklı bir işaretle toplanır. Eşik cihazı PU, iyi parametrelerle (darbe genliği, yükselme süresi) duraklamasız bir sinyal sağlar. Zarf alımı için frekans demodülatörünün zamanlama şemaları, Şek. 2.7.

Dijital frekans demodülatörlerinde, alınan sinyallerin frekansa göre sınıflandırılması ilkesi, alınan sinyalin yarı döngüsünün (veya periyodunun) süresinin ölçülmesine dayalı olarak uygulanır. İkili modülasyonda yarım çevrim süresinin ölçümüne dayanarak, karar verici alınan yarım çevrimi sinyal polarite değerlerinden biri ile tanımlar. Böylece, gerçek FM sinyali, taşıyıcı salınımının yarım döngüsünü içeren sinyalin temel bölümlerine bölünür. Bireysel elemanların sınırlarının belirlenmesi, bir temel sinyal segmentinin süresini aşmayan bir doğrulukla gerçekleştirilir. Alınan sinyalin yarı döngüsünün (periyodunun) süresinin ölçülmesine yönelik yöntemin bir varyasyonu, önceki döneme göre her bir akım salınımının faz geçişindeki farkı ölçmek için kullanılan yöntemdir. Dijital frekans demodülatörünün blok şeması, Şek. 2.8. Bir dijital frekans demodülatörünün çalışma prensibini açıklayan zamanlama diyagramları, Şek. 2.9.

Pirinç. 14.7 - Zarf alımı için frekans demodülatörünün zaman diyagramları

Pirinç. 14.8 - Dijital frekans demodülatörünün yapısal diyagramı

Pirinç. 14.9 - Dijital frekans demodülatörünün zamanlama şemaları:

a- frekansa karşılık gelen giriş sinyali; b- sınırlayıcıdan sonra aynı; içinde, G- impulsları sıfırlayın, d, e- bölücülerin çıkışındaki darbeler; kuyu- PD çıkışındaki darbeler

Giriş sinyali, sınırlayıcı yükseltici UO tarafından dikdörtgen darbelere dönüştürülür (Şekil 2.9, b).

FIS sıfırlama darbe şekillendiricide, Şekil 2'de gösterilen darbelerden giriş sinyalinin her periyoduna karşılık gelen kısa darbeler seçilir. 2.9 b. Kısa darbeler sırayla frekans bölücülere beslenir (Şekil 2.9, içinde ve G), başlangıç ​​durumlarına ayarlayarak (Şekil 2.9'da noktalarla gösterilmiştir, d ve e). Ortalama frekansı alırken bölücülerin çıkışındaki darbeler f cpŞek. 2.9 d ve e. Bu durumda bölücülerin çıkışındaki sinyaller arasında faz kayması periyodun çeyreğine eşittir ve her reset darbesi geldikten sonra faz kaymasının işareti değişir. Bölücülerin çıkışlarından gelen sinyaller, çıkışında bir darbe dizisinin göründüğü PD faz dedektörünün (bir mod2 toplayıcı şeklinde yapılmış) girişine beslenir (Şekil 2.9,g), genişliği bunların her biri, bölücülerin çıkışlarındaki sinyallerin faz oranına bağlıdır.

Demodülatör girişinde bir frekans göründüğünde, darbe dizisi genişler ve demodülatör girişinde bir frekans göründüğünde daralır.

SOVYETLER BİRLİĞİ SOSYALİST CUMHURİYETLER BİRLİĞİ 483592 3 L BULUŞUN YAZARIN DEVLETİNE YAZILMASI Bir DEVLET SSCB Bilim ve Teknoloji Devlet Komitesi'nde BULUŞLAR VE KEŞİFLER İÇİN ADAYLI OLAN (57) 8 numune tutma, cebirsel toplayıcı 9, çevirici 10, düzeltici filtre 11 , sınırlama yükselticisi 12, ek alçak-geçiren filtre 13 ve referans voltaj kaynağı 14. Bu demodülatör, giriş sinyalinin önemli frekans sapmaları ile alçak-geçiren filtrenin 13 frekans yanıtının küçük bir bölümü üzerinde işlem sağlar. Bu, demodülatörün ayrımcı x-ki'sinin yüksek bir doğrusallığına ve sonuç olarak doğrusal olmayan bozulma seviyesinde önemli bir azalmaya yol açar. Gürültü bağışıklığındaki artış, başlangıçtaki frekans bozulmasının ortaya çıkması ve artmasıyla, döngü kazancının ve eşdeğer gürültü bandının artmaması gerçeğinden kaynaklanmaktadır, bu da genellikle filtreleme özelliklerinde bir bozulmaya yol açmaktadır. 1 ill, Buluş radyo mühendisliği ile ilgilidir ve frekans modülasyonlu (FM) sinyalleri almak için kullanılabilir 5 Buluşun amacı, gürültü bağışıklığını artırmak ve doğrusal olmayan bozulma seviyesini azaltmaktır İlk Alçak geçiren filtre (LPF) 2, ikinci çarpan 3, ikinci alçak geçiren filtre 4, ayarlanabilir osilatör 5, A-osilatör 6 ila 90 O, ekstrem örnek dedektörü 7, örnek tutma ünitesi 8, cebirsel toplayıcı 9, entegratör 10, düzeltici filtre 11, sınırlayıcı yükseltici 12 ek bir alçak geçiren filtre 13 ve bir referans voltaj kaynağı 14, FM demodülatörü aşağıdaki gibi çalışır. 25 1 ve 3 çarpanlarında ve 2 ve 4 alçak geçiren filtrede, giriş sinyalinin kareleme bileşenleri fark frekansında seçilir: Dy = u u burada s, giriş sinyali frekansının anlık değeridir; u, ayarlanabilir osilatörün 5 salınım frekansıdır. Genlik-frekans özelliklerinin dik eğimlerine sahip olan ilk 2 ve ikinci 4 LPF'nin bant genişlikleri35, demodülatör giriş sinyalinin spektrumunun genişliğine göre seçilir ve ayarlanabilir osilatörün kararsız frekansını ve salınım frekansını hesaba katarak 5. ikinci alçak geçiren filtrenin4 çıkış sinyalinin pozitif bir türevi ile sıfır seviyesi ve zaman konumunda aşırı okumalara karşılık gelen kısa süreli darbeler üretir. ek alçak geçiren filtrenin çıkış sinyali 13. Sınırlayıcı yükseltici 12, birinci düşük geçişli filtrenin 2 çıkışından gelen sinyalin genliğini stabilize eder. Sonuç olarak, ilave düşük geçişli filtrenin 13 çıkışındaki sinyal genliği, yalnızca dy oranı ile belirlenir. ilk 2 ve ikinci 4 alçak geçiren filtrenin kesme frekanslarından önemli ölçüde daha az seçilen kesme frekansı. Örnekleme - depolama bloğu 8'de, ilave alçak geçiren filtre 13'ün çıkış sinyalinin genliğinin senkron tespiti gerçekleştirilir.Referans voltajının kaynağının 14 çıkışındaki voltaj, am değerinden tam sapmadır. genlik-frekans karakteristiğinin eğiminde seçilen ek alçak geçiren filtrenin 13 değeri am) , Entegratörün 10 çıkışındaki voltaj düzeltme filtresi 11 aracılığıyla demodülatörün çıkışına beslenir, Önerilen demodülatör şunları sağlar: giriş sinyalinin frekansında önemli sapmalar ile ilave alçak geçiren filtrenin 13 genlik-frekans karakteristiğinin küçük bir bölümünde işlem. demodülatörün ayırt edici özellikleri ve sonuç olarak doğrusal olmayan bozulmaların seviyesinde önemli bir azalma. Demodülatörün astatik özellikleri, alçak geçiren filtre değil, blok 10 olarak entegratör kullanılarak sağlanır (fark, örneğin sinyal kısa bir süre için zayıfladığında veya kaybolduğunda ortaya çıkar). Birinci ve ikinci düşük geçişli filtrelerin 2 ve 4 genlik-frekans özelliklerinin eğimlerinin büyük dikliği, girişinde bitişik alıcı kanallarından parazit göründüğünde önerilen demodülatörün yüksek gürültü bağışıklığının korunmasını sağlar. döngü kazancında ve eşdeğer gürültü bant genişliğinde bir artış yoktur, bu da genellikle filtreleme özelliklerinde bir bozulmaya yol açar Arrogant Order 2849/53 Circulation 884 GENT SSCB 113035, Moskova, Zh, Raushskaya emb altında Devlet Buluşlar ve Keşifler Komitesi'nin İmza VNIIPI'si . 4/5 Üretim ve yayın tesisi "Patent", Uzhhorod, st. Gagarin, 70 tek bir saniye çarpanı ve ikinci bir alçak geçiren filtre, ayarlanabilir bir osilatör ve seri bağlı 90 faz kaydırıcı, birinci ve ikinci çarpanların ilk girişleri FM sinyal demodülatörünün girişi, çıkışın çıkışıdır. 90 faz kaydırıcı, birinci çarpanın ikinci girişine bağlanır ve ayarlanabilir osilatörün çıkışı, ikinci çarpanın ikinci girişidir, özelliği, gürültü bağışıklığını artırmak ve doğrusal olmayan bozulma seviyesini azaltmak için, bir seri bağlı aşırı sayım dedektörü, bir örnekle ve tut birimi, cebirsel toplayıcı, bir entegratör ve bir düzeltme filtresi, bir seri bağlı sınırlayıcı amplifikatör ve ek bir alçak geçiren filtre ve ayrıca bir referans voltaj kaynağı tanıtılır , sınırlayıcı yükselticinin girişi birinci düşük geçişli filtrenin çıkışına bağlanırken, aşırı sayım dedektörünün girişi ikinci düşük geçişli filtrenin çıkışına, ek düşük geçişli filtrenin çıkışına bağlanır. bağlandı örnekle ve tut biriminin bilgi girişi ile, referans voltaj kaynağının çıkışı cebirsel toplayıcının çıkarma girişine bağlanır ve entegratörün çıkışı ayarlanabilir osilatörün kontrol girişine bağlanırken, düzeltici filtrenin çıkışı, 20 FM sinyali demodülatörünün çıkışıdır

Başvuru

4265266, 18.06.1987

MOSKOVA HAVACILIK ENSTİTÜSÜ IM. SERGO ORJONIKIDZE

MARTIROSOV VLADIMIR ERVANDOVYCH

IPC / Etiketler

Bağlantı Kodu

FM demodülatör

İlgili Patentler

15. Modülasyon frekansının bir periyodu sırasında, patlamadaki darbelerin sayısı sayılır ve buna göre darbe sayacı 9 tekrar tekrar sorgulanır Bu, fark frekansı seçilerek elde edilir. Böylece, FM sinyalinin frekansı değiştikçe, ikili FM demodülatörünün cihazının çıkışında sinyalin genliği değişir. Paketin tek tetik çıkışı, tek bir cm.pulse'nin ikinci jeneratörü vasıtasıyla sayacı sıfıra ayarlama girişine bağlanır. 5 darbe ve patlama tetikleyicisinin sıfır çıkışı, biriken kaydın girişine ve çıkışları tek ve ...

Şekil 16'da, doğrultucu 1'in girişinden düşük basınçlı darbeleri 20 kaldırarak, çalışan dönüştürücüler grubundan bir dönüştürücü dönüştürücüyü kesen tek bir seviye sinyali belirir, onu ortak çalıştırma için hazır duruma getirirken, belirtilen bloğun filtre kapasitörü 2 şarjlı kalır. Aynı zamanda, güç anahtarları 5 ve 6, Hereg açılarak daha önce açılmaya hazır durumda olan başka bir dönüştürücü kapatılır. 40, 0'da - statik dönüştürücülerin güç devresinin yapısının sabitliği ile karakterize edilen diaZO aralığını genişleten değerler. Doğrudan sağlanan ön gerilim Ts tarafından ayarlanırlar - birinci karşılaştırıcının doğrudan girişi 15av- ve ikinci karşılaştırıcının ters girişi ...

Ölçüm işleminde Her zaman sonlu bir değer olan anahtarlama süresi boyunca, bölme ünitesinin çalışma modunda bir belirsizlik olduğundan ölçüm yapmak neredeyse imkansızdır. Buluşun amacı, frekans ölçümünün doğruluğunu geliştirmektir. Bu amaca, bir harmonik sinyalin frekans genliğini ölçmeye yarayan, türev alma biriminin cihazının girişine sıralı olarak bağlanan üç adet ve seri bağlı birinci bölme birimi ve karekök çıkarma birimini içeren cihazın, ilk çarpma birimi, birincisi. çıkarma bloğu, ikinci bölme bloğu ve bir saniye. çıktısı ölçülen genliğin çıktısı olan bir karekök çıkarıcı,...

Frekans dedektörü, herhangi bir VHF FM alıcısının en önemli bileşenlerinden biridir, çünkü alıcının çıkışındaki ses sinyalinin kalitesi, kalitesine bağlıdır. İnsan kulağı HF modülasyonlu sinyali algılamaz, sadece modülasyonlu LF amplitüdünü algılar. Frekans modülasyonunu genlik modülasyonuna dönüştürmek için bir FM dedektörüne ihtiyaç vardır. Frekans modülasyonlu sinyal şöyle görünür:
RF transformatörlerine dayalı yaygın kesirli dedektörler ve ayırıcılar oldukça zor bir kuruluma ve oldukça zor (özellikle deneyim yokluğunda) üretimine sahip olduğundan, FM dedektörlerinin bobin, transformatör ve devre olmadan birkaç versiyonunu yapmaya çalıştım.

Diyagram, genel olarak klasik bir pentot amplifikatörü gösterir, yukarıdaki FM dedektörünün çalışmasına daha yakından bakalım: doğru akım için ızgaradaki önyargıyı ayarlayın ve aynı zamanda kalite faktörünü azaltın kuvars rezonatörü(piezoseramik ayırıcı ile karıştırılmamalıdır). Kuvars rezonatör başlangıçta belirli bir frekans için yapıldığından, ayar bandı oldukça dardır ve modülasyon bandından birkaç kat daha küçüktür. Bandı genişletmek için rezonatör bir dirençle şöntlenir. Bu yapılmazsa, rezonatör FM sinyalinin bazı bölümlerinde modülasyon bandına düşecek ve bazı bölümlerinde değil, bunun bir sonucu olarak dedektör çıkışındaki AM sinyali güçlü bir şekilde bozulacaktır. Düşük kalite faktörü ile rezonatör ayar bandı artar, ancak yine de mekanik rezonans nedeniyle kuvars levhanın minimum dinamik direnci ve maksimum salınım genliği, rezonatörün mekanik olarak ayarlandığı frekans bandında olacaktır. Frekans modülasyonu, sinyalin frekansını mekanik rezonanstan daha yüksek veya daha düşük frekansta değiştirdiğinden, plakanın alternatif akımına karşı dinamik direnci, sinyalin frekansıyla orantılı olarak değişir ve böylece FM'yi AM'ye dönüştürür. Bu devre 6zh1p, 6f1p, 6zh9p lambalarıyla iyi çalışır.

Ancak bu şema "donanımda" toplanmıştır:

Bu şema, "az uyarılmış rezonatör" ilkesine dayanmaktadır. Bu aynı zamanda bir pentod amplifikatör devresidir, ancak burada kuvars rezonatör, direnç R4 tarafından düzenlenen geri beslemededir. Bütün fikir, kazancı, FM dedektörünün üretim eşiğinde olduğu bir duruma getirmektir. Gerçek şu ki, bir kuvars rezonatörü hem paralel hem de seri rezonansa sahiptir. Burada seri bir kullanılır.Frekansın rezonans noktasından sapmasına bağlı olarak, rezonatörün (dinamik direnç nedeniyle) çıkış kapasitansı da FM sinyaliyle orantılı olarak değişir ve böylece alternatif akımı FM'den AM'ye dönüştürür . Bu devrede, rezonatör bir kapasitör ile değiştirilebilir ve frekans yanıtının eğiminde (IF sinyalinin merkezinden biraz uzakta) FM sinyalini alabilir, ancak sinyal kalitesi ve genliği çok daha düşük olacaktır. Geri besleme, dedektör neslinin sınırına ayarlandığında, lamba, rezonatör tarafından yayılan AC salınımlarının genliğini maksimuma çıkaracaktır. Dedektörü jenerasyona getirirseniz, çıkışta (jeneratörün algılanan salınımları) güçlü bir arka plan duyulacak ve bir radyo istasyonuna ayarlandığında, kuvars kendi frekansında ve aynı anda çalıştığı için bir gıcırtı duyulacaktır. radyo istasyonunun taşıyıcısı (IF sinyali), fark salınımları duyulacaktır.

Ve işte düzen:

Devre, 6zh2p, 6k13p lambalarıyla iyi çalışır.

Ve işte üçüncü diyagram:

Sonuç olarak, her üç devrenin de "görevleri" ile başa çıktığını söylemek istiyorum, ancak ilk devreye göre FM dedektörü, devre kısa bir özelliğe sahip pentotlarla iyi çalıştığı için daha yüksek bir çıkış sinyali seviyesine sahiptir (olmayacaktır). kazancı sorunsuz bir şekilde değiştirmek için çalışın) ve ayrıca kullanılan belirli rezonatör için direnç R2'yi seçmeniz gerekir. İkinci şema, üretim noktasına daha yumuşak bir yaklaşımdan ve algılama noktasının "yakalanmasından" memnun oldu. Üçüncü devre, ikinci devreden daha fazla kazanca ve birinciden daha fazla ayar esnekliğine sahip olduğundan, birinci ve ikinci devreler arasında bir geçiştir.

Başarılı deneyler!!!
Artem (UA3IRG)