6.3.2 Когерентный чм-прием
Основам на методе передачи, приведенном на рисунке 6.18, при котором значения 1 и 0 передаются на разных частотах. Простейший вариант когерентного ЧМ - приемника показан на рис. 6.18.
Рис. 6.18. Структура когерентного ЧМ-приемника
Здесь сигнал сначала принимает широкополосный фильтр 1, пропускающий весь спектр в соответствии с рисунком 3.2, в (но тем не менее снижающий мощность помехи). После этого модулированное колебание подается на усилитель-ограничитель 2, превращающий синусоидальные колебания в трапеции (см. рис. 6.19, 2). Это позволяет устранить зависимость от случайных изменений сигнала (т. е. от паразитной амплитудной модуляции).
На третьем этапе преобразования узкополосные фильтры (что показано на схеме двойным перечеркиванием) выделяют из трапециевидных колебаний основные гармоники. При этом амплитуды 0 и 1 по соседним каналам существенно различаются. Дальше производятся преобразования, аналогичные АМ - приему, только после низкочастотной фильтрации производится вычитание одного канала из другого (блок 6), а разность превращается в прямоугольники нуль - органом (НО) 7.
Рис. 6.19. Временные диаграммы ЧМ-приемника
Такое построение приемника предполагает практическую независимость от амплитуды принимаемых сигналов и обеспечивает высокую помехоустойчивость. Практически приемник всегда работает в оптимальном режиме независимо от амплитуды. Ошибки появляются при изменении несущих частот или при нелинейных искажениях синусоидальных несущих.
Для борьбы с этими составляющими обычно используют увеличение полосы запаса, т. е. расширение общей полосы частот. В принципе, это достаточно грубый метод борьбы с помехами. Он может дополняться современными методами, в том числе цифровым.
.3.3 Когерентный фм-прием.
В отличие от ЧМ-приема, когерентный ФМ-прием включает более тонкие механизмы обработки сигналов. Для него характерны специфические ошибки и аналогичные методы восстановления.
Структура классического когерентного ФМ-приемника приведена на рисунке 6.20. В отличие от предыдущих приемников, здесь включен особый элемент-смеситель 3, который понижает частоту до требуемого уровня. Проиллюстрируем функцию смесителя математически. Фазомодулированное колебание можно записать в виде:
|
|
(6.15) |
,
где
– огибающая,
– индекс модуляции,
– центральная частота.
Рис. 6.20. Структура когерентного ФМ-приемника
Если
фазомодулированное колебание умножить
на опорную частоту
,
то результирующее колебание преобразуется
к виду:
|
|
(6.16) |
,
т. е. возникают составляющие удвоенной частоты и только частоты несущей. Последняя содержит информационную часть, а первая гасится с помощью ФНЧ 4. Дальше всё продолжается в установленном порядке.
У
ФМ - приемников есть два серьезных
недостатка. Первый – уход
от
.
При этом возникают дополнительные
ошибки приема, для устранения которых
требуется синхронизация передающей и
приемной частей. Она может проводиться
по крайней мере тремя способами:
– с
помощью автономного подстраиваемого
генератора частоты
на стороне приемника;
– передачей несущей частоты по отдельному каналу;
– выделением несущей из самого сигнала.
Не вдаваясь в детали, отметим, что на выходе ФНЧ 4 должна присутствовать только огибающая, которая в дальнейшем преобразуется в прямоугольные импульсы блоком 5.
Второй
недостаток ФМ - приемников – присутствие
ошибки накопления. Классическая ФМ
со скачком фазы
сводится
к тому, что при обнаружении скачка
приемник изменяет состояние на
противоположное. Если один из скачков
будет пропущен, последующий код будет
идти с инверсией. Чтобы устранить этот
недостаток, при неудачном приеме делаются
попытки инвертирования кода.
Существуют более мощные способы организации помехоустойчивого приема, в том числе цифровые, но они выходят за рамки данного пособия.