8.5Частотные демодуляторы с фапч для выделения цифрового сигнала

При частотной модуляции несущая, изменяясь по частоте, принимает бесчисленное множество значений, а при частотной манипуляции несущая может принимать только два фиксированные значения частоты (f1> и f2). Первая частота, например f1>, соответствует логическому 0, а вторая (2 — логической 1, и таким образом осуществляется передача и прием цифрового сигнала. Как видно, частотная манипуляция является более простой разновидностью частотной модуляции.

Рассматриваемая схема (рис. 8.16) аналогична схеме ЧМ демодулятора с ФАПЧ за исключением наличия компаратора 6, который вырабатывает импульсы логических 0 или 1, т.е. цифровой код. Опорным напряжением для этого компаратора, относительно которого происходит сравнение, служит такое же напряжение, как и для ГУН, но прошедшее через ФНЧ-2 с более низкой частотой среза.

Этот фильтр имеет большую постоянную времени по сравнению с периодом колебаний частот f1 и f2.

Поэтому опорное напряжение для компаратора — это практически постоянное напряжение, лежащее между уровнями 0 и 1 управляющего напряжения ГУН, что обеспечивает минимум ошибок цифрового кода на выходе компаратора.

Особенности демодуляторов с ФАПЧ

Сравнивая структурную схему демодулятора с ФАПЧ (см. рис. 815) со структурной схемой демодулятора с обратной связью по частоте (см. рис. 8.14), можно видеть, что если из последней исключить усилитель фильтр ПЧ и ограничитель-дискриминатор, то получается демодулятор с ФАПЧ, т.е. простая и более технологичная схема. К особенностям демодуляторов с ФАПЧ следует отнести следующее:

- у демодуляторов с ФАПЧ эталонным сигналом, предназначенным для точной синхронизации генератора, управляемого напряжением, является входной сигнал — частотно-модулированная несущая (или сигнал второй ПЧ), что обеспечивает самосинхронизацию при приеме цифровых сигналов. При этом, средняя частота ГУН и частота немодулированной несущей (сигнал ПЧ) совпадают по значению;

- в демодуляторах с ФАПЧ осуществлена сильная обратная связь как по частоте, так и по амплитуде. У них разность фаз между частотой несущей и частотой ГУН не превышает n/2 и благодаря этому оказывается возможным подать эти два сигнала непосредственно на смеситель (компаратор), который в данном случае называют фазовым детектором;

- в демодуляторе с ФАПЧ отсутствуют узкополосные фильтры ПЧ. Их роль выполняет фазовый детектор, который при сфазированном опорном сигнале от ГУН достаточного уровня детектирует входной сигнал равномерно, линейно, без скачков, т.е. без пороговых явлений;

- необходимый минимальный уровень входного сигнала (ЧМ не- сущей) для работы фазового детектора составляет минус 10 дБ.Вт, а для демодуляторов типа ограничитель-дискриминатор — около ОдБ Вт, т.е. более высокий;

- в демодуляторах этого типа отсутствует амплитудный ограничитель, а подавление амплитудной паразитной модуляции обеспечивается существующей сильной обратной связью по амплитуде;

- демодуляторы с ФАПЧ осуществляют практически идеально линейное частотно-амплитудное детектирование только в узкой полосе частот, не превышающей +10% от значения частоты несущей. Как известно, ширина полосы частот спутникового аналогового телевизионного канала составляет 27 (36) МГц, что также необходимо обеспечить. Поэтому, чтобы удовлетворить этим двум требованиям, значение несущей (или второй ПЧ) в демодуляторах с ФАПЧ выбрано довольно высоким — 479,5 или 612 МГц (последнее значение принято в странах Американского континента). В этом случае обеспечивается идеальное линейное частотно— амплитудное детектирование и при широкой полосе пропускания (27 или 36 МГц), что позволяет получить высокое качество изображения и звука.

Следует отметить, что выбранная ПЧ 479,5 МГц не попадает в диапазон частот ДМВ, излучаемых наземными телевизионными передатчиками и, следовательно, не создает помех их приему.

Недостатком демодулятора с ФАПЧ при работе ГУН является повышенный фазовый шум, однако он лежит за пределами обратной связи.

При правильно выбранных элементах обратной связи частотно- амплитудная характеристика демодулятора с ФАПЧ близка к характеристике идеального частотного детектора.