47.Радиоприем сигналов фазовой манипуляции. Структурная схема устройства формирования опорного напряжения.

На рисунке 8.32 приведена структурная схема демодулятора сигнала двухпозиционной (бинарной) фазовой манипуляции (BPSK –Binary Phase Shift Keying), а на рисунке 8.33 – временные диаграммы формирования и демодуляции этого сигнала.

Рисунок 8.32 – Структурная схема демодулятора сигнала фазовой манипуляции

Рисунок 8.33 – Временные диаграммы формирования и демодуляции сигнала ФМ

С математической точки зрения формирование сигнала ФМ сводится к перемножению функции, описывающей последовательность элементарных посылок передаваемого сигнала, на на функцию, описывающую синусоидальную несущую.

Из рисунка 8.33 видно, что при этом получается сигнал фазовой манипуляции: посылке позитива соответствует сигнал, фазовый сдвиг которого относительно несущей равен нулю, а посылке негатива - сигнал, фазовый сдвиг которого относительно несущей равен 180 градусам.

Такой сигнал действует на входе фазового детектора демодулятора. Для его демодуляции устройство формирования опорного напряжения УФОН должно выработать сигнал, когерентный сигналу посылки позитива на входе демодулятора.

Фазовый детектор вырабатывает выходное напряжение, зависящее от фазового сдвига между входным сигналом и опорным напряжением. При нулевом фазовом сдвиге напряжение на выходе фазового детектора положительно. При фазовом сдвиге в 180 градусов – напряжение отрицательно. Фильтр нижних частот повышает помехоустойчивость приема. Вместо ФНЧ может быть использован интегратор, как при приеме сигнала МЧМ.

Формирователь Ф формирует прямоугольные посылки выходного сигнала.

Наиболее сложным в реализации в демодуляторе сигнала ФМ является УФОН. Структурная схема этого узла, выполненного по методу В.И. Сифорова, приведена на рисунке 8.34.

Рисунок 8.34 – Структурная схема УФОН

Источником опорного напряжения является генератор синусоидальных колебаний Г, включенный в кольцо ФАПЧ. Для подстройки фазы этого генератора используется входной сигнал. Фазовый детектор системы ФАПЧ ФД должен формировать управляющий сигнал, зависящий от начального фазового сдвига между опорным напряжением и напряжением входного сигнала. Для того, чтобы устранить влияние фазовой модуляции входного сигнала на работу системы ФАПЧ, осуществляют умножение частоты и фазы входного сигнала на 2 в умножителе частоты УМН1. При умножении на 2 нулевой фазовый сдвиг дает ноль, а фазовый сдвиг в 180 градусов 360 градусов, т.е. тоже ноль. Поскольку фазовый детектор может сравнивать фазы колебаний только одинаковой частоты, то частота и фаза опорного напряжения также умножаются на 2.

При данном и других способах формирования опорного напряжения с равной вероятностью можно получить колебание синхронное или посылкам позитива, или посылкам негатива входного сигнала.

Из рисунка 8.33 следует, что если вместо опорного колебания, показанного на рисунке, будет колебание ему противофазное, то вместо посылки позитива будет принята посылка негатива и наоборот. Это явление называется «обратной работой».

Чтобы обнаружить обратную работу в передаваемый сигнал периодически вводят кодовые комбинации, которые заведомо известны на приемной стороне. При обнаружении по ним обратной работы осуществляется инверсия принятого сигнала.

Однако, указанные кодовые комбинации уменьшают скорость передачи данных информационного сигнала.

«Обратная работа» является основным недостатком сигналов ФМ. Их достоинство – высокая помехоустойчивость приема.

48. Радиоприем сигналов двухпозиционной фазоразностной манипуляции: структурная схема и временные диаграммы сигналов в автокорреляционном демодуляторе

Фазоразностная манипуляция (относительная фазовая манипуляция) отличается от фазовой тем, что информация заложена не в абсолютной разности фаз между сигналом и опорным колебанием, а в разности фаз между текущей посылкой сигнала и предыдущей.

Существует два способа формирования сигнала фазоразностной манипуляции (ФРМ, DBPSK – Differential Binary Phase Shift Keying):

• имеет место скачок фазы на границе элементарных посылок на 180 градусов, если следующая посылка отрицательна (рисунок 9.18);

• имеет место скачок фазы на границе элементарных посылок на 180 градусов, если

следующая посылка положительна.

Рисунок 8.35 – Формирование сигнала ФРМ

Автокорреляционный демодулятор сигнала ФРМ

На рисунке 8.36 приведена структурная схема автокорреляционного демодулятора сигнала ФРМ, а на рисунке 8.37 – временные диаграммы сигналов демодулятора.

Рисунок 8.36 – Автокорреляционный демодулятор сигнала ФРМ

Из рисунка видно, что сигнал на выходе порогового устройства повторяет переданный сигнал, начиная со второй элементарной посылки. Первая посылка пропадает.

Достоинство автокорреляционного демодулятора – простота. Недостаток – относительно низкая помехоустойчивость, т.к. и во входной сигнал, и в сигнал на выходе линии задержки искажен помехой.

Рисунок 8.37 – Временные диаграммы сигналов в автокорреляционном демодуляторе