Синхронное детектирование
Синхронное детектирование - это детектирование, при котором используется опорное колебание с частотой и фазой соответствующими частоте и фазе несущего колебания.Структурная электрическая схема синхронного детектора представлена на рисунке 44.
Рисунок 44 - Структурная электрическая схема синхронного детектора
На входы балансного или кольцевого модулятора поступают сигнал SАМ(t) и опорное колебание от генератора uг(t):
SАМ(t) = Um(1 + mАМ u(t)) cos (w0t +?0);
uг(t) = Umг cos (w0t + ?0).
На выходе модулятора формируется сигнал u1(t)
u1(t) = SАМ(t) ? uг(t) = Um (1 + mАМ u(t)) cos (w0t + j0)?
?Umг cos (w0t + ?0) = 0,5 Um Umг (1 + mАМu(t))?
?(1 + cos (2w0t + 2?0)) (31)
ФНЧ на выходе модулятора подавляет высокочастотные и постоянную составляющие и выделяет составляющие модулирующего сигнала:
uвых(t) = 0,5 Um Umг mАМ u(t) (32)
Для получения опорного колебания с частотой и фазой несущего колебания используется блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Блок ФАПЧ выделяет несущее колебание из поступившего сигнала и подстраивает под его параметры генератор.Свойством и основным достоинством синхронного детектора является сохранение отношения сигнал-помеха на выходе детектора. Это объясняется тем, что данный детектор представляет собой преобразователь частоты, который переносит спектр сигнала в область низких частот без изменения формы сигнала и соотношений между составляющими спектра. Это свойство детектора позволяет применять последетекторную обработку сигнала.Синхронный детектор позволяет также детектировать балансно-модулированные и однополосно-модулированные сигналы. Однако в данном случае возникают трудности с получением информации о частоте и фазе несущего колебания, т. к. составляющая несущего колебания в спектре этих сигналов отсутствует. Поэтому для детектирования этих сигналов применяют два технических решения:
- при детектировании используют пилот-сигнал, который представляет собой остаток несущего колебания и передается вместе с сигналом, а на приеме выделяется системой ФАПЧ;
- при детектировании на приемной стороне используется высокостабильный опорный генератор который вообще не синхронизируется. Для детектирования используется местная несущая отличающаяся от передаваемой на ??. При этом возникает сдвиг частот в канале связи (рисунок 45). Если этот сдвиг не превышает 10 Гц для телефонного сигнала, то получатель его не ощущает. Отсюда следуют жесткие требования к стабильности генераторного оборудования систем связи с ОМ.
Рисунок 45 - Процесс сдвига частот в канале связи
Детектирование частотно-модулированных сигналов. Детектирование ЧМ сигналов может осуществляться при когерентном и некогерентном приеме. Рассмотрим детектирование ЧМ сигналов при некогерентном приеме. В этом случае детектирование осуществляется в два этапа:
- преобразование частотно-модулированного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал (АЧМ);
- детектирование АЧМ сигнала амплитудным детектором.
Принципиальная электрическая схема однотактного частотного детектора представлена на рисунке 46.
Рисунок 46 - Принципиальная электрическая схема однотактного частотного детектора
В данном детекторе в качестве преобразователя ЧМ сигнала в АЧМ осуществляется с помощью колебательного контура L1 C1. Контур расстроен относительно несущей частоты, т. е. его резонансная частота не равна частоте несущего сигнала (рисунок 47).При увеличении частоты ЧМ сигнала, она приближается к резонансной частоте контура ?рез и амплитуда колебания uК(t) возрастает. При уменьшении частоты ЧМ сигнала, она удаляется от резонансной частоты контура и амплитуда uК(t) уменьшается. Таким образом, на выходе контура колебание представляет собой модулированный сигнал, у которого изменяется и частота амплитуда и частота (АЧМ сигнал). Затем данный сигнал детектируется амплитудным детектором.
Рисунок 47 - Временные диаграммы частотного детектора
Детекторная характеристика данного детектора представлена на рисунке 48. Данная характеристика является нелинейной, а следовательно, при детектировании данным детектором модулирующий сигнал имеет нелинейные искажения.
Рисунок 48 - Детекторная характеристика однотактного частотного детектора
Для устранения нелинейных искажений используют балансную (двухтактную) схему частотного детектора (рисунок 49). В этом детекторе оба колебательных контура взаимно расстроены относительно несущей частоты и имеют различные резонансные частоты ?рез1 и ?рез2, характеристики контуров представлены на рисунке 50.
Рисунок 49 - Принципиальная электрическая схема балансного частотного детектора
Рисунок 50 - Частотная зависимость колебательных контуров балансного детектора
В результате получаем характеристику в, в которой имеется линейный участок между резонансными частотами ?рез1 и ?рез2, который и используется для детектирования. Детекторная характеристика детектора балансного детектора представлена на рисунке 51.
Рисунок 51- Детекторная характеристика балансного частотного детектора