Всем привет! Мы продолжаем ворошить проблематику обработки частотно-модулированных сигналов. В прошлом выпуске мы всеми силами пытались понять о чем нам хотят сообщить авторы учебного пособия, рекомендованного Министерством образования и науки.
Давайте еще раз с самого начала, стараясь забыть о катушках и конденсаторах. Имеем узкополосный сигнал с небольшими отклонениями по частоте и спектр такого колебания представлен на рисунке ниже.
Если такой сигнал подать на вход частотного фильтра, то при отклонении несущей частоты сигнала от резонансной на выходе фильтра амплитуда сигнала уменьшится. На рисунке обозначены частота сигнала и разность частот сигнала и резонанса фильтра.
Добавляем второй такой-же фильтр, но со сдвигом резонансной частоты симметрично в другую сторону. На выходах фильтров амплитуды гармоник будут равны между собой.
Однако, как только у несущей частоты сигнала появляется отклонение в ту или иную сторону амплитуда одной выходной гармоники становится выше, а у другой она затухает. Разность выходных мощностей гармоник свидетельствует об отклонении частоты не сущего колебания от некоторого значения. Такая конструкция хорошо реагирует на знак девиации частоты. При уходе частоты сигнала в другую сторону знак разности мощностей меняется.
В реальном спроектированном фильтре существует полоса задержки, где любая гармоническая составляющая быстро теряет мощность. Также существует полоса пропускания, которая по возможности сохраняет гармонические составляющие без изменения. В этой амплитудно-частотной характеристике нам пригодится участок с близкой к линейной зависимостью амплитуды выходной гармоники от ее частоты.
Чтобы не проектировать фильтры для каждой новой опорной частоты сигнала нужно воспользоваться всей красотой способа переноса частоты с любого значения на нужное. Это делается при помощи умножения входного сигнала на гармонику опорного колебания, генерируемую в приемнике. После переноса частоты сигнал должен оказаться плюс минус на линейном участке спада амплитудно-частотной характеристики фильтра.
В данном случае спектральная составляющая сигнала красного цвета при помощи опорной гармоники черного цвета перенесена на разностную частоту. Составляющая с удвоенной частотой подавлена фильтром. Другая опорная гармоника, расположенная со смещением от сигнала в область высоких частот перенесет спектр сигнала на ту же частоту, но уже в другом фильтре.
При девиации или отклонении частоты входного сигнала от центрального значения на входе двух разных фильтров будет наблюдаться следующая картина:
На входе первого фильтра будет перенос сигнала на частоту девиации вниз, а на входе другого частота перенесенного сигнала вырастет вверх. Само собой, при этом средние мощности сигналов на выходе фильтров будут иметь не нулевую разницу, что говорит о наличии отклонения частоты во входном сигнале.
Схема с рассогласованными фильтрами
Схема описанного на словах приемника изображена на рисунке ниже.
При помощи управляемых генераторов гармонических колебаний создаются опорные гармоники выше и ниже входного сигнала по частоте. Входными параметрами генераторов являются коды частот, состоящие из центральной частоты и ее смещения. Входной сигнал умножается на опорные гармоники и его спектр переносится на разностные частоты. Эти частоты находятся на спаде амплитудно-частотной характеристики обоих фильтров и любая девиация частоты входного сигнала порождает изменение амплитуд гармоник. Кстати, именно об этом и упоминается в литературе. Демодуляция амплитудных передач делается путем оценки средних мощностей выходных гармоник. Это звучит слишком умно, на деле все гораздо более просто.
Чтобы вычислить средние мощности необходимо выпрямить гармонические сигналы и это делается путем нахождения их модулей и получения импульсов в положительной полуплоскости, а также дальнейшей фильтрации этих импульсов, например оконным интегратором, находящим среднее значение. Если получена разность мощностей гармоник, то считаем, что получен исходный передаваемый информационный сигнал.
В продолжении ждите еще один способ демодуляции, а также сравнительное испытание.
Поддержите статью лайком если понравилось и подпишитесь чтобы ничего не пропускать.
Также не обойдите вниманием канал на YouTube. Подписки и лайки будут приятным ответом от аудитории.