Демодуляция радиосигналов в цифровых радиоприемных устройствах

Лекция 7. Демодуляция радиосигналов в цифровых радиоприемных устройствах

Демодуляция непрерывных сообщений

Демодуляция как обратная задача – при малом уровне помех

Амплитудный демодулятор

Синхронный амплитудный детектор

- формирование опорного сигнала, синхронизированного по частоте и фазе

Демодулятор частотномодулированного сигнала

А) следящего типа на основе ФАПЧ

Б) вычислительного типа

Цифровой дискретный ЧМ демодулятор вычислительного типа

Полоса пропускания аналогового ФНЧ 

Максимальная частота модуляции

Ширина спектра ЧМ сигнала по уровню 1% (формула Манаева)

Полоса пропускания цифрового ФНЧ

Демодуляция однополосных сигналов

Принимаемый сигнал:

 - значение подавленной несущей частоты

 - сигнал с тональной модуляцией

знак «+» в аргументе  означает верхнюю боковую полосу частот

знак «-» в аргументе  означает нижнюю боковую полосу частот

1-й способ - фазовый

 - частота дискретизации → двухканальная дискретизация + формирование квадратур

 - подавленная несущая частота

 - наибольшее целое, при котором выполняется условие

 - ширина одной полосы спектра

1) при демодуляции спектр сигнала переносится на «нулевую» частоту

2) формирование квадратурных компонент 

3) фильтрация квадратурных  компонент, эквивалентная  фильтрации в полосовом фильтре

- полосовой фильтр с несимметричной относительно частоты  АЧХ:

- задача интерполяции в цифровом фильтре

4) синхронное   детектирование сигналов с выхода полосового фильтра

2-й способ – фазово-фильтровой

 - частота дискретизации → двухканальная дискретизация + формирование квадратур

 -  средняя частота спектра однополосного сигнала

 - наибольшее целое, при котором выполняется условие

1) спектр дискретного сигнала симметричен относительно нулевой частоты   →

→  полосовой фильтр с симметричной  АЧХ:

 - передаваемое сообщение

 - однополосный сигнал

Квадратурные составляющие сигнала в окрестности нулевой частоты:

После цифрового гетеродинирования  →  переход к непрерывному времени:

Демодуляция дискретных сообщений

Демодуляторы ЧМн радиосигналов

 ЧМн сигнал: 

Частотно-манипулированный сигнал (ЧМн, FSK)

 - дискретное сообщение ,  и др.

ЧМн с минимальным сдвигом (MSK)

- модуляция без разрыва фазы несущего колебания, компактный спектр

 - индекс модуляции

 - частота символа

 - номер символа

- длительность информационного импульса

А) когерентные демодуляторы

Б) некогерентные демодуляторы

Принимаемый сигнал:

,

Сигнал гетеродина в квадратурах:

Некогерентная обработка ЧМн сигнала:

- синфазный канал:

- квадратурный канал:

Структурная схема некогерентного демодулятора дискретного ЧМ сигнала

Возможности упрощения:

- замена ЦФНЧ накапливающим сумматором при условии ортогональности сигналов:

,

- замена операций умножения инвертированием или обнулением при условии , :

а) если  , то опорный сигнал = ,

б) если , то опорный сигнал равен .

- использование процедуры Робертсона для вычисления амплитуды

Свойства демодуляторов ЧМн радиосигналов:

- когерентный демодулятор имеет выигрыш 1…3 дБ в отношении сигнал-шум по сравнению с некогерентным демодулятором,

- некогерентный демодулятор имеет более высокую устойчивость, так как обратные связи отсутствуют,

- некогерентный демодулятор имеет более простую техническую реализацию.

Структурная схема некогерентного демодулятора ЧМн сигнала

Полоса пропускания аналогового ФНЧ = ширине спектра входного сигнала

Спектральная плотность мощности  ЧМн сигналов:

1-; 2-; 3-

Демодулятор ФМ-4 сигнала

ОФМ-4 = DQPSK

Расположение угловых осей при фазовой синхронизации :  , ,  ,

→  неопределенность по фазе =

1)  преобразование дибитов информационной последовательности  в  модулирующую последовательность

2)   формирование последовательности для относительной модуляции:

, суммирование по модулю 4.