Особенности приема простых фазоманипулированных сигналов

В зависимости от информационного символа фаза меняется на . Эти сигналы являются оптимальными.

Аналитическое выражение:

Непременное условие: разность двух фаз должна быть

Приемник таких сигналов принципиально прост.

Фазовый детектор представляет собой перемножитель и интегратор фильтра нижних частот, устройство формирования опорного напряжения (УФОН)

Строго говоря, детектирование – выделение сигнала.

Часто под фазовым детектором понимают только перемножитель. Необходимо смотреть с фильтром он или нет.

Рассмотрим работу фазового детектора без помех:

- коэффициент фазового детектора.

Суммарной частоты нет. Есть только разностная частота и фаза (отфильтровывается верхняя частота).

При равенстве частот (когерентности) имеем:

На выходе фазового детектора имеем сигналы постоянного тока переменной полярности (в зависимости от передаваемого информационного символа)

Такой прием без помех часто называют синхронным приемом (приемником) или когерентным приемом (приемником).

Одним из самых главных моментов является формирование когерентного опорного напряжения. При изменении фазоопорного напряжения на будет иметь место обратная работа – инверсия последовательности на выходе.

Можно выделить 2 основных направления:

1. использование в приемнике в качестве формирователя опорного напряжения высокостабильного генератора, фаза которого фиксируется или выставляется в начале сеанса связи.

2. формирование опорного напряжения из входного сигнала.

Кратко охарактеризуем первое направление. Даже если нет перемещений приемника относительно передатчика (доплеровские эффекты) возникает проблема конечной стабильности генератора при относительной стабильности . Время сеанса связи лежит в таких пределах (пока фаза не уйдет на )

Поэтому надо использовать квантовые генераторы для относительно коротких сеансов связи: . Но стабильность – величина конечная и сеанс связи конечен. Поэтому более предпочтительным является второй способ. Нужно снять манипуляцию, а затем отфильтровать сигнал от помех.

Схема формирования опорного напряжения в приемниках фазоманипулированных сигналов.

На входе имеем сигнал:

Возникает задача: как снять манипуляцию. Нужно частоту удвоить, затем частоту поделить. На выходе будем иметь: .

Появилась неопределенность фазы сигнала (+ или -). Возможно будет иметь место обратной работы. Но сигнал будет уже не модулированным.

Если посмотреть на спектр сигнала и предположить, что идет манипуляция меандра сигнала.

Несущего колебания нет при манипуляции на .

При спектральном подходе получается, что восстановить сигналы можно, но с точностью до .

Отсюда можно сделать вывод: если будем вращать фазу не на 180⁰, а на 120⁰, то появится составляющая на частоте f₀. В этом случае неопределенность отсутствует и можно строго выделить когерентный немодулированный сигнал.

\

Манипуляция 120⁰ – минимальное значение корреляции >1. Снижается помехоустойчивость, эквивалентное снижению отношения сигнал/шум, что ведет к энергетическим потерям. Можно осуществить передачу модулированного сигнала по отдельному каналу. Энергетические расходы на отдельный канал и применение квазиоптимальных сигналов практически равны.

Схема Пистолькорса

Используется принцип умножения и деления частоты.

УПЧ – усилитель промежуточной частоты, согласованный с частотой сигнала

УФОН – схема формирования опорного напряжения

УРФ – узкополосный резонансный фильтр

ФВ – фазовращатель для аппаратурной подстройки

Недостатки:

• УРФ, который должен отфильтровывать от помех сигнал с удвоенной частотой, его фильтрующие способности определяются соотношением . Чем меньше это отношение, тем лучше. В идеале он должен работать на частоте 1Гц. С изменением входного сигнала полосу фильтра брать маленькой нельзя, следовательно, фильтрующие способности у УРФ низкие.

• Применение делителя частоты также уменьшает помехоустойчивость, т.е. уменьшает отношение сигнал/шум.

Поэтому к УФОН предъявляют требования:

• Фильтры с хорошей фильтрующей способностью

• Желательно исключить операцию деления частоты