7.2. Применение аналоговых перемножителей в системах телекоммуникаций

7.2.1. Преобразователи частоты

В радиоприемных устройствах аналоговые перемножители широко используются для преобразования частот сигналов. При подаче на входы аналового перемножителя двух синусоидальных сигналов различных частот (f1 и f2), в результате их пермножения на выходе формируются два синусоидальных сигнала с частотами (f1 + f2) и (f1 - f2). Такие устройства называются преобразователями частоты или смесителями. Более подробно работа преобразователей частоты рассмотрена в разделе 9.2.

7.2.2. Модулятор

В настоящее время практически во всех системах телекоммуникаций используется следующая схема модулятора, рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема модулятора

Входной сигнал поступает на вход 2 первого аналогового перемножителя. На второй вход перемножителя поступает сигнал I. На выходе перемножителя формируется сигнал .

На входе 3 второго аналогового перемножителя фаза входного сигнала изменяется на 90°.

.

Тогда .

Комплексная амплитуда сигнала на выходе сумматора:

.

Фаза выходного сигнала:

.

При заданных значениях U_вых и φ значения I и Q могут быть определены следующим образом:

;

.

Используя полученные выражения можно сформировать сигнал с любыми независимыми изменениями амплитуды и фазы выходного сигнала.

3. Фазовый детектор

В приложении (П1) приведена схема фазового детектора, в котором используется аналоговый перемножитель.

Схема фазового детектора приведена на рис. 7.4. Предположим, что на входы аналогового перемножителя поступают два сигнала равных частот с различными фазами

;

и

.

Рис.7.4. Фазовый детектор

Используя тригонометрические формулы запишем сигнал на выходе перемножителя

.

Фильтр нижних частот не пропускает сигнал с частотой . Поэтому на выходе ФНЧ выделится сигнал При малых значениях аргумента выполняется условие

Во второй части в папке приложения приведены параметры и схемы включения фазового детектора (микросхема AD 8302), в которой используется аналоговый перемножитель.

7.2.4. Частотный детектор.

Схема частотного детектора приведена на рисунке 7.5. Предположим, что

на вход детектора поступает ЧМ сигнал , где – девиация частоты

Рис. 7.5. Частотный детектор

Между входами аналогового перемножителя 1 и 2 включена линия задержки . Сигнал на входе 2 заменяется

.

На выходе перемножителя формируются сигналы суммарной и разностной частот. После тригонометрических преобразований получим, что выходной сигнал пропорционален времени задержки и девиации частоты входного сигнала.

.

При малых значениях аргумента, значение синуса равно значению

аргумента.

7.3. Использование аналоговых перемножителей в демодуляторах цифровых систем передачи

В современных системах телекоммуникаций широко используются фазовая модуляция (ФМ). Для демодуляции ФМ сигналов на приемной стороне на один из входов фазового детектора необходимо подать немодулированный синусоидальный сигнал, когерентный принимаемому, фазомодулированному сигналу. Тогда на выходе фазового детектора (демодулятора) выделится информационный сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз между принимаемым фазомодулированным сигналом и опорным синусоидальным. Однако на приемной стороне принципиально невозможно создать обычный генератор, когерентный принимаемому сигналу (частота генератора с точностью до фазы равна несущей частоте принимаемого фазомодулированного сигнала). Поэтому в демодуляторах происходит восстановление несущей частоты принимаемого фазомодулированного сигнала. Для этого используются различные схемы построения демодуляторов.