Примеры частотных детекторов

ЧД на основе управляемого генератора с системой ФАПЧ

ЧД с колебательными контурами

Колебательные контура настроены на частоты, равноудаленные от немодулированной несущей частоты. Недостатки схемы – сложность выполнения условия f₂ – f₀ = f₀ – f₁ и чувствительность выходного сигнала к паразитной амплитудной модуляции.

контур настроен на немодулированную несущую частоту. При резонансе сопротивление контура чисто активное, напряжение U на контуре сдвинуто относительно напряжения U₀ на первичной обмотке на 90◦. Напряжения U₁ и U₂ равны по модулю и выходное напряжение равно 0.

При увеличении или уменьшении частоты входного сигнала относительно резонансной частоты сопротивление контура становится емкостным или индуктивным, фазовый сдвиг между напряжениями U и U₀ изменяется в сторону отставания или опережения и появляется выходное напряжение.

Квадратурный детектор сигналов с угловой модуляцией

Частотный демодулятор

Необходимо выделить модулирующий сигнал Ω(t).

(

(t)

U1

U2

U3

U5

U6

несущая частота₀=20, модулирующий сигнал =4sin2t+4sint)

Квадратурный детектор сигналов с угловой модуляцией

Фазовый демодулятор

Необходимо выделить сигнал φ(t).

М

(t)

U1

U2

U3

U5

U6

одулирующий сигнал несущая частота ₀=20:

Амплитудно – фазовая манипуляция

Последовательность бит разделяется на группы по m бит. Каждой из 2^m кодовых комбинаций ставится в соответствие гармонический сигнал, отличающийся от других амплитудой и фазой.

При квадратурной манипуляции любой сигнал формируется как сумма двух базовых сигналов I =±A₁ sinωt и Q=±A₂ cosωt.

Примеры сигнальных диаграмм

Детектирование:

когерентное или автокорреляционное с использованием:

– синхронного детектора,

– корреляционного приемника,

– согласованного фильтра

Сигналы равной частоты когерентны, если их начальные фазы априорно известны

Корреляционный приемник

Корреляционный приемник обнаруживает и идентифицирует сигнал s(t), сравнивая его с опорным (образцовым) сигналом или с набором образцовых сигналов s_oi(t), представляющих различные символы сообщения. При случайной помехе типа белого гауссова шума вероятность ошибочного решения минимальна, если сигналы сравниваются по критерию минимума среднеквадратичного отклонения (СКО):

Коэффициент взаимной корреляции сигналов

принимает значения от –1 до 1. При идентичных сигналах ρ = 1.

Сигналы противоположны, если ρ = –1, и ортогональны, если ρ = 0.

Примеры противоположных и ортогональных сигналов

Понятие согласованного фильтра

Согласованный фильтр применяется для обнаружения сигнала известной формы x(t). Отклик СФ на сигнал x(t), с которым он согласован, принимает в момент окончания сигнала x(t) максимально возможное значение, пропорциональное энергии сигнала E_x, и не зависит от формы сигнала.

Выходной сигнал фильтра

Интеграл от произведения двух функций максимален, если эти функции пропорциональны друг другу. Условие максимума в момент времени t₀

или т.е.

импульсная характеристика СФ – зеркальная копия входного сигнала x(t).

т.е. отклик на сигнал x(t) пропорционален его автокорреляционной функции.

т.е. максимальное значение сигнала на выходе СФ в момент t₀, пропорционально энергии сигнала x(t).

Комплексный коэффициент передачи СФ

СФ усиливает мощные гармоники сигнала сильнее, чем слабые гармоники.

СФ добавляет к каждой гармонике сигнала фазовый сдвиг Добавка – φ_S устраняет разброс начальных фаз гармоник входного сигнала, добавка ωt₀ сдвигает все гармоники на одно и то же время t₀.