Главная  Журналы 

[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

основы синхронного приема принцип синхронного детектирования am сигналов

Пусть иа вход амплитудного детектора подается высокочастотный сигнал синусоидальной формы (рис. 1). Представим его графически как проекцию на вертикальную ось вектора OA, вращающегося с угловой скоростью сос. Напряжение на выходе детектора пропорционально амплитудному значению высокочастотного сигнала, т. е. длине вектора OA. При синусоидальной модуляции

OA=>Uc(!l+msmQt), (1)

где т - глубина амплитудной модуляции; Q-модулирующая частота; Uc - амплитуда несущей.

В реальных условиях в диапазоне радиоволн работает большое количество передающих станций, промышленных н медицинских установок; кроме того, на вход лриемника поступают атмосферные, космические, тепловые шумы. Возникает вопрос о выделении полезного сигнала.

Рассмотрим случай, показанный на рнс. 2, когда кроме полез-ого сигнала OA на детектор действует помеха АС с дискретно* частотой «п. Такой помехой может быть напряжение несущей частоты передатчика, работающего в соседнем канале.

Разложим вектор помехи АС на синфазную и ортогональную составляющие. Синфазная составляющая помехи АВ совпадает по фазе с напряжением сигнала, ортогональная ВС сдвинута на 90°.

Когда отношение напряжения несущей частоты к напряжению помехи на входе детектора велико, амплитуда выходного сигнала ОС почти не зависит от ортогональной составляющей помехи, т. е. ОС«ОВ. Спектр радиочастотного сигнала (рис. 3,а), в который входят несущая частота сос, боковые частоты (Во±й и синфазная составляющая помехи соп, после детектирования включает в себя модулирующий сигнал и помеху разностной частоты (рис. 3,6). Фильтр иижиих частот, характеристика которого показана пунктирной линией, пропускает модулирующий сигнал с частотой й и подавляет го.меху разностной частоты соп-сос.

С увеличением напряжения помехи на входе детектора (рис. 4) ее ортогональная составляющая все больше влияет на амплитуду

»5


Рис. 1. Векторное изображение высокочастотного сигнала.




Рис. 2. Сумма сигнала и слабой помехи.

входного сигнала, т. е. ОСФОВ, и наступает порог помехоустойчивости - явление резкого уменьшения отношения сигнал/помеха на выходе приемника При незначительном уменьшении этого отношения на входе. Высокочастотный спектр сигнала на входе детектора показан на рис. 5,а. На выходе амплитудного детектора (рис. 5,6) помеха с частотой соп-соо-й находится в полосе пропускания фильтра нижних частот, а полезный сигнал модулирующей частоты й практически отсутствует.

Таким образом, для избирательного приема необходи.мо поддерживать на входе детектора высокое отношение сигнал/помеха. Обычно с этой целью в усилительных каскадах до детектора ставят полосовые фильтры, состоящие из колебательных контуров. Однако этот способ имеет недостатки. Надежность катушек индуктивности невелика. Полоса яропускания колебательного контура соизмери.ма с шириной спектра радиосигнала, н если узкополосная помеха совпадает по частоте с полезным сигналом, отфильтровать ее невозможно. Замена колебательных контуров активными 7?С-фильтра.мм не дает требуемой стабильности.

Возможен другой способ увеличения отношения сигнал/помеха. Для этого на вход детектора вместе с напряжением сигнала подается напряжение гетеродина, совпадающее по частоте и фазе с несушей частотой сигнала. Такое детектирование называется синхронным.

Аналитические выражения для процесса синхронной демодуляции весьма простые. На вход детектора поступает амплитуднонмоду-лированный сигнал

Uc=Ve(\+msm Ш) sin Ио/

и помеха

Un = Un sin ant, (3)

которые линейно перемножаются с напряжением синхронного гетеродина

Uo.r=f/c.rSinOof. (4)

Отбросив высокочастотную и постоянную составляющие, запишем выходное напряжение детектора:

Uo=ikmUcUc.r sin Qt+WnUc.t cos(tOn-Ио), (5)

где kUc.i - коэффициент передачи детектора.

Разностная частота помехи и сигнала Ип-Ис не проходит через фильтр нижних частот, если она больше высшей частоты, пропускаемой фильтром.

Рис. 3. Частотные спектры AM детектора при действии сигнала и слабой помехи. а - входной: б - выходной.




Рис. 4. Сумма сигнала и сильной помехи.

Синхронные приемники AM колебаний делятся на одноканальные и двухканальные. Структурная схема одноканального синхронного приемника (рис. 6) мало отличается от схемы некогерентного приемника и соответствует супергетеродину с нулевой Промежуточной частотой. Она включает в себя полосовой фильтр, усилитель высокой частоты, AM детектор, синхронный гетеродин, фильтр нижних частот и усилитель низкой частоты. В синхронном приемнике отсутствуют паразитные зеркальные каналы и входная цепь должна подавлять только помехи, кратные по частоте принимаемому сигналу. При коэффициенте перекрытия по диапазону менее двух вместо входной цепи можно поставить неперестраиваемый полосовой фильтр. Необходимую избирательность приемника получают после детектора в фильтре нижних частот, который также не требует настройки. Действительно, в обьгавом приемнике с промежуточной частотой 465 кГц отклонение емкости или индуктивности колебательного контура на 10% приводит к изменению частоты настройки на 20 кГц; в синхронном приемнике такая же неточность подбора сопротивления или емкости в избирательном фильтре нижних частот вызывает только незначительное изменение полосы пропускания фильтра или его коэффициента передачи.

В двухканальном синхронном приемнике, структурная схема которого показана на рис. 7, используется фаэокомпенсаиионный способ выделения сигнала только одной боковой полосы. В этом случае -можно подавить помеху, даже если она совпадает по частоте со спектром полезного сигнала. Сущность фазокомпенсационного способа состоит в использовании эффекта взаимной компенсации одной из боковых составляющих спектра сигнала, если соблюдаются определенные фазовые соотношения между напряжением синхронного гетеродина и низкочастотными колебаниями. §

Напряжение синхронного гетеродина (вектор OOi на рис. 8,а) на детекторе первого канала сдвинуто по фазе относительно несущей сигнала на угол -Ь45 , на детекторе второго - на угол

-45°. В каждом канале верхняя и нижняя бо-

ковые полосы частот принимаемого сигнала (на рис. 8,а это соответственно векторы OiAs, OiAa н ОгЛв. ОгАв) перемножаются с напряжением гетеродина. Продетектированное напряжение первого канала (рис. 8,6) сдвигается в низкочастотном фазовращателе на 90° (рис. 8,в). После сложения в сумматоре с продетектированным напряжением второго канала (рнс. 8,6) на

Рис. 5. Частотные спектры AM детектора при действии сигнала и сильной помехи, о - входной; б - выходной.

t т

э ; 1





[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25