Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТМ / Теория / TM_Lectures.pdf
Скачиваний:
107
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
6.53 Mб
Скачать

5.13. Фазоимпульсные модуляторы

Сигнал ФИМ, как правило, получают из сигнала ШИМ (рис. 5.57,а). Для этого выделяют передний и задний фронты сигналов ШИМ. Процесс получения ФИМ сигналов из ШИМ показан на рис. 5.57,б, где буквой О обозначены опорные импульсы, а буквой И – информационные, которые формируются формирователями F3 и F4 соответственно.

С(t) ~

1

F1

2

~

 

 

 

Uн(t)

 

F2

 

G

 

 

 

 

3

 

 

 

а

 

 

1

 

 

 

 

 

 

F3

 

2

 

 

 

 

 

t

4

UФИМ

 

 

 

 

 

t

1

3

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

F4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

5

 

4

o

 

o

 

o

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

и

 

и

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

6

o

и

o

и

o

и

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

б

 

 

 

Рис. 5.57. Преобразователь ШИМ-сигналов в ФИМ

5.14. Детекторы ФИМ-сигналов

Сигналы ФИМ могут быть демодулированы теми же средствами и методами, что и сигналы ШИМ. Поэтому на практике ФИМ-сигналы перед детектированием преобразуют в ШИМ с помощью устройства, структурная схема которого приведена на рис. 5.58, а, а временные диаграммы работы – на рис. 5.58, б, где СОИ – селектор опорных импульсов, СИИ – селектор информационных импульсов. Следует отметить, что опорные импульсы могут и не передаваться по каналу связи, тогда их восстановление осуществляется инерционной системой ФАПЧ.

113

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

o и

o

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вход

 

 

СОИ

 

 

2

 

 

4

Выход

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

T

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UФИМ1 (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uшим(t)

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИИ

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.58. Преобразователь ФИМ-сигналов в ШИМ

 

 

 

 

5.15. Дискретный амплитудный модулятор

Для получения амплитудно-манипулированного сигнала можно использовать ключ (рис. 5.59,а), выполняющий роль амплитудного модулятора. Принцип работы модулятора поясняет рис. 5.59,б.

G

sinω1t

 

1

UАМП(t)

t

 

SWM

 

1

3

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

UС(t)

 

t

 

 

 

3

 

 

 

t

а

б

Рис. 5.59. Дискретный амплитудный модулятор

5.16.Детектор АМП-сигналов

Вкачестве демодулятора используется двухполупериодный выпрямитель

ифильтр нижних частот ФНЧ (рис. 5.60,а), который подавляет высшие гармоники выпрямленного сигнала и остатки несущей частоты. После ФНЧ включено пороговое устройство ПУ, на выходе которого посылки приобретают прямоугольную форму. Временные диаграммы, иллюстрирующие процесс детектирования АМП-сигнала, представлены на рис. 5.60,б.

114

 

1

UАМП(t)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

2

 

 

 

 

~

 

2

 

~

 

 

 

t

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

4

c(t)

 

4

а

б

t

Выход

Рис. 5.60. Детектор АМП-сигналов

5.17. Модуляторы ЧМП-сигналов

Модуляторы ЧМП-сигналов строятся на базе генераторов гармонических колебаний с непосредственным или косвенным управлением частотой.

5.17.1. Частотный модулятор с непосредственным воздействием на частоту колебаний (рис. 5.61).

 

 

 

+EП

 

DD1

 

 

 

 

 

R1

 

 

R3

Вход

F

 

 

c(t)

 

 

 

 

 

 

 

L1

VT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L2

C2

C3

 

 

 

 

R2

 

C1

R4

 

VD1

 

 

 

 

 

 

 

R5

R6 +EСМ

Рис. 5.61. Частотный модулятор с непосредственным воздействием на частоту колебаний

115

При поступлении на вход формирователя DD1 логического нуля диод VD1 закрыт положительным смещением, снимаемым с резистора R5, конденсатор C3 отключен от резонансного контура и частота определяется параметрами индуктивности L2 и конденсатора C2. При поступлении на вход DD1 логической единицы диод VD1 открывается и конденсатор C3 подключается параллельно контуру L2C2, что приводит к уменьшению частоты генерируемых колебаний. Основное достоинство данного модулятора – это отсутствие разрыва фазы несущего колебания в точках модуляции, что уменьшает искажения из-за конечной полосы частот канала связи. Недостаток – низкая стабильность частоты генерируемых колебаний.

5.17.2. Частотный модулятор дискретного действия. Данные модуля-

торы находят в настоящее время широкое применение в технике передачи дискретных сообщений вследствие высокой стабильности несущих колебаний и простоты управления. Принцип работы можно пояснить по структурной схеме, приведенной на рис. 5.62.

На вход вычитающего счетчика поступают импульсы от кварцевого генератора. Коэффициент деления счетчика устанавливается в зависимости от входного сообщения c(t)(лог. “0” или лог. “1”). Так как на выходе вычитающего счетчика импульсы будут появляться с большой скважностью, а следовательно, амплитуда первой гармоники будет незначительной, то формирователем импульсов формируется последовательность со скважностью Q=2,из которой ФНЧ выделяется гармонический сигнал, промодулированный по частоте.

 

 

f0

 

 

 

 

 

 

Кварцевый

 

Вычитающий

 

Формирователь

 

Фильтр

F

 

 

 

 

 

 

 

импульсов

 

нижних

 

генератор

 

 

счетчик

 

 

Выход

 

 

 

 

 

 

 

со скважностью Q=2

 

частот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UЧМП

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство Вход формирования коэффициента

c(t) деления

Рис. 5.62. Структурная схема частотного модулятора дискретного действия

Более подробно работу данного модулятора рассмотрим на следующем примере. Пусть частота кварцевого генератора f0 = 6861 кГц, частота посылки лог. “1” F1 = 1,8 кГц, а частота посылки лог. “0” F0 = 1,97 кГц. Определим коэффициенты деления вычитающего счетчика при передаче логической единицы и нуля соответственно.

k =

f0

=

6861

= 1906 ,

k

0

=

f0

=

6861

= 1742 .

 

 

 

 

1

2F1

 

2 1,8

 

 

2F0

 

2 1,97

 

 

 

 

 

 

116

Запишем коэффициенты k1 и k0 в двоичном неизбыточном коде. k1 = 0111 0111 0010, k0 = 0110 1100 1110.

Из данной записи видно, что для организации вычитающего счетчика необходим, как минимум, одиннадцатиразрядный счетчик.

На рис. 5.63 приведена принципиальная электрическая схема частотного модулятора для рассматриваемого примера. Для правильной работы необходи-

мо соблюдать следующие правила подключения входов Di

счетчиков DD2

DD3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DD1.1

 

 

 

 

 

DD1.2

 

DD1.3

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D0

 

CT2

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D3

 

DD2

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

ZQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

CT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DD1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D3

 

DD3

< 0

 

 

Вход

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

CT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D3

 

DD4

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B “1” “0”

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DD5

 

C1

 

 

 

 

 

 

 

 

L1

L2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

C2

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

C3

 

 

C4

 

 

 

 

Выход

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UЧМП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.63. Принципиальная электрическая схема частотного модулятора дискретного действия

117

Если соответствующие разряды в k1 и k0 равны единице, то соответствующие им входы Di счетчиков DD2 DD3 подключаются к шине “1”, а если

– нулю, то – к шине “0”. Если разряд в k1 равен единице, а соответствующий ему в k0 равен нулю, то соответствующие входы Di подключаются к шине A,

а если наоборот, то – к шине B.

Таким образом, при поступлении на вход сигнала c(t)равного единице, на шине A будет лог. “1”, а на шине B – лог. “0” и счетчик работает с коэффициентом деления равным k1, что соответствует частоте выходного сигнала F = 1.8 кГц. При поступлении на вход сигнала c(t)равного нулю, на шине A будет лог. “0”, а на шине B – лог. “1” и в счетчике устанавливается коэффициент k0 , что соответствует частоте выходного сигнала F = 1.97 кГц.

5.18.Демодуляторы ЧМП-сигналов

5.18.1.Частотный детектор при приеме по огибающей. Демодуляторы ЧМП-сигналов могут быть реализованы как на цифровых, так и на аналоговых устройствах. Следует отметить, что последние в настоящее время применяются значительно реже. Один из вариантов аналогового демодулятора использует представление ЧМП-сигнала в виде суммы двух АМП сигналов. Такая схема получила в литературе название двухполосной схемы приема по огибающей. Принцип работы такого демодулятора ясен из приведенной на рис. 5.64 структурной схемы и временных диаграмм (рис. 5.65). В верхнем тракте демодуля-

тора выделяется огибающая сигнала с частотой f1, в нижнем – с частотой f2. В каждом из трактов имеются амплитудные демодуляторы Д1 и Д2, фильтры нижних частот ФНЧ и пороговые устройства ПУ1 и ПУ2, которые управляют работой триггера.

Вход

UЧМП1

~

~

f

Д1

 

1

2

 

f

Д2

 

2

3

 

ФНЧ1

ПУ1

 

 

 

~

6

S T

Выход

~ 4

8

c(t)

ФНЧ2

ПУ2

 

 

 

 

~

7

R

 

 

~ 5

 

 

 

Рис. 5.64. Демодулятор ЧМП-сигнала при приеме по огибающей

118

1

t

2

t

3

t

4

t

5

t

6

t

7

t

8

t

Рис. 5.65. Временные диаграммы частотного демодулятора при приеме по огибающей

5.18.2. Частотный детектор дискретного действия. Во многих цифро-

вых частотных демодуляторах реализуется принцип классификации принимаемых сигналов по частоте на основе измерения длительности полупериода (периода) принимаемого сигнала.

На рис. 5.66 приведена структурная схема такого частотного детектора.

119

Вход

 

 

 

 

 

R

ST-DC

<b

 

 

 

 

 

 

 

 

UЧМП(t) 1

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

C

 

>a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выход

S T 6 c(t)

R

Рис. 5.66. Частотный детектор дискретного действия

Входной ЧМП-сигнал (рис. 5.67) поступает на усилитель-ограничитель, на выходе которого получается последовательность прямоугольных импульсов переменной длительности. Положительными импульсами счетчик устанавливается в исходное положение. Счетчик содержит в себе две декодирующие схемы для фиксации двух временных зон: одной – при количестве тактовых импульсов на интервале одного полупериода входного колебания, меньшим некоторого значения b, и второй – при количестве тактовых импульсов на интервале одного полупериода входного колебания, большим некоторого значения a, причем a > b. Указанные зоны выбираются такими, чтобы можно было четко различать периоды колебаний двух значащих частот.

1

t

2

t

3 сброс <b сброс

>a

сброс

t

4

t

5

t

6

t

Рис. 5.67. Временные диаграммы работы частотного детектора дискретного действия

120