10.7. Цифровые демодуляторы

Пусть амплитудно-модулированный сигнал с изменяющейся времени фазой имеет вид

.

Комплексная форма представления колебания имеет вид

.

Вводя комплексную амплитуду

,

получим

.

Модуль комплексной амплитуды представляет огибающую исходного модулированного колебания и определяется в соответствии с выражением

,

фаза огибающей равна

.

Составляющие и называются квадратурными из-за наличия постоянной разности фаз .

Формирование необходимых квадратурных составляющих осуществляется с помощью:

1) преобразователей Гильберта (ПГ), на выходе которого амплитуда сигнала не изменяется, а фаза всех составляющих спектра изменяется на четверть периода, т.е. на 90º;

2) фазовращателей;

3) полифазных (комплексных) фильтров.

Реализации преобразователя для непрерывных и дискретных сигналов представлены на рис.10.31.

Рассматривая теперь отсчеты квадратурных составляющих, можно пе­рейти к алгоритму цифровой детекторной обработки:

.

Это выражение и будет определять алгоритм обработки сигнала в детекторе. Структура, реализующая алгоритм демодуляции, включает: перемножители, сумматор, устройство вычисления квадратного корня, ЦАП и ФНЧ (рис.10.33).

Рис.10.31

Рис.10.33

Для демодуляции ФМ- и ЧМ-сигналов используют соотношение

.

Тогда мгновенная частота определится соотношением

.

После перехода к дискретизированному и квантованному сигналу, а также приближенной замены производных первыми разностями получим

.

Структура детектора (рис.10.34), реализующая алгоритм демодуляции, включает четыре перемножителя, делитель, два сумматора, два блока задержки, ЦАП и ФНЧ.

Рис.10.34

10.8. Цифровые автоматические регулировки усиления и чувствительности

Недостатками аналогового метода регулирования являются: искажения сигнала из-за нелинейности регулируемых приборов, неидентичность характеристик вследствие разброса параметров компонентов, трудность получения малого (нулевого) изменения выходного сигнала в широком диа­пазоне изменения входного воздействия, неустойчивость работы из-за наличия петли обратной связи.

От этих недостатков свободны дискретные АРУ и АРЧ, которые могут применяться как в ЦРПУ, так и в аналоговом РПУ, использующем АЦП (рис.10.35). В основе рассматриваемых регулировок лежит принцип дискретного регулирования коэффициента передачи управляемого тракта. В отличие от аналоговых систем, здесь коэффициент передачи изменяется скачкообразно (рис.10.36). Как видно из рисунка, для значений входного сигнала в интервале значение коэффициента передачи тракта не изменяется, а амплитудная характеристика может быть строго линейной.

Амплитудная характеристика цифровой АРУ описывается функцией (рис.10.36,а):

где n- число дискретных значений коэффициента передачи во всем динамическом диапазоне регулятора.

Рис.10.35

Рис.10.36

Регулировочная характеристика (рис.10.36,б) описывается ступенчатой функцией, так что на каждом интервале , где K_j- коэффициент, показывающий, во сколько разменяется коэффициент передачи за одно дискретное приращение при пода­че входного воздействия.

Для увеличения линейности амплитудной характеристики в качестве регуляторов используются дискретные управляемые аттенюаторы, варианты схем которых представлены на рис.10.37

Рис.10.37