2.9. Метод демодуляції сигналів однієї бічної смуги

Сигнал з однієї бічної смуги (ОБС) – це сигнал з одночасною амплітудно-частотною модуляцією. Тому для його демодуляції не може бути використаний ні амплітудний, ні частотний детектори (ЧД). Амплітудний детектор дозволить виділити тільки обвідну модулюючої напруги, а ЧД – напругу, пропорційну зміні миттєвої частоти модулюючого сигналу.

Для демодуляції сигналів з ОБС користуються штучним методом: спочатку відновлюють несучу частоту, а потім перемножують відновлену несучу і прийнятий сигнал з ОБС. До складу результуючого сигналу входить і низькочастотний сигнал, що може бути виділений ФНЧ. Функціональна схема демодулятора зображена на рис. 2.12. Операцію перемножування сигналів виконує балансний детектор (БД).

Рис. 2.12. Функціональна схема демодулятора

Якщо модулююча функція – гармонійний сигнал з частотою F, то йому відповідає сигнал ОБС (ВБС) вигляду

U_ОБС(t) = .

Відновлена несуча дорівнює . Якщо частота відновленої несучої і несуча частота сигналу ОБС рівні, тобто , то на виході БД одержимо

Частотна діаграма, що відповідає отриманому сигналу, зображена на рис. 2.13. Таким чином, ФНЧ з амплітудно-частотною характеристикою (АЧХ) дозволяє виділити складову модулюючої функції. Однак такий результат може бути отриманий тільки в тому випадку, коли амплітуда відновленої несучої набагато більша амплітуди сигналу ОБС, тобто U_М >> U_ОБС. На практиці U_М = 10U_ОБС.

Рис. 2.13. Частотна діаграма

2.10. Вимога до точності відновлення і стабільності частоти несучої

Під час розгляду процесу демодуляції сигналу з ОБС, вважалось, що частота відновленої несучої точно збігається з частотою істинної несучої, тобто . У реальних умовах ця вимога не може бути виконана, тобто має місце різниця , яку називають асинхронізмом.

Вплив асинхронізму на форму і положення спектру демодульованого сигналу на частотній осі пояснюється частотною діаграмою, яка зображена на рис. 2.14. Якщо  > 0 і – F_min  0, то обвідна спектру не спотворюється, а сам спектр сигналу зміщується по осі частот на величину асинхронізму . При цьому погіршується розбірливість мови в каналі зв'язку. Якщо  < -F_min, то обвідна спектру спотворюється, зменшується смуга сигналу і відбувається зсув спектру, що утворився, по осі частот. При цьому має місце порушення зв'язку навіть за відсутності завад. Отже, абсолютна величина асинхронізму не повинна перевищувати F_min, тобто // < F_min. Для мовного сигналу F_min = 300 Гц, тому // < 300 Гц.

За наявності завад у каналі зв'язку, що завжди має місце, порушення зв'язку спостерігається за менших значень асинхронізму. Для каналу зв'язку другого класу за відношення Р_С/Р_П = 2...4 допустимий асинхронізм становить  = ± 50...100 Гц.

Рис. 2.14. Частотна діаграма

Вважаючи, що асинхронізм зумовлений тільки нестабільністю частоти і, що сумарна нестабільність порівно розподіляється між приймачем і передавачем, одержимо, що радіостанція, забезпечуючи передавання і приймання ОБС, повинна характеризуватися абсолютною нестабільністю, рівною /2, і відносною нестабільністю δ/(2f_{0 max}). У діапазоні декаметрових хвиль для каналу зв'язку другого класу це становитиме

У разі розміщення радіостанцій на літальних апаратах на величину асинхронізму впливає ефект Допплера. Для каналів зв'язку величина допплерівського зсуву частоти визначається зі співвідношення

,

де ƒ – несуча частота; V_r – радіальна швидкість ЛА; С = 300 000 км/с – швидкість світла.

Для практичних розрахунків користуються формулою

∆f_д (Гц) = Mf₀ (МГц),

де М – число Маха.

У діапазоні декаметрових хвиль при М = 2 асинхронізм, викликаний ефектом Допплера, може перевищити допустиму величину

∆f_д = 2 ∙ 30 = 60 Гц.

Наявність ефекту Допплера ставить більш високі вимоги до стабільності частоти радіостанцій, а також призводить до необхідності використовувати автоматичне підстроювання частоти за прийнятим сигналом.