Коррекция фазочастотных характеристик канала связи. Модуляция и демодуляция сигналов, страница 3

Переключение осуществляет модулирующий сигнал (“0” или “1”), воздействующий на ключи К1 и К2. Генераторы могут быть синхронными и несинхронными. При использовании несинхронных генераторов в момент переключения частоты возможен скачок фазы на ±180⁰. Наличие скачка фазы эквивалентно дополнительной фазовой модуляции, что приводит к расширению спектра ЧМ сигналов и увеличению краевых искажений при демодуляции. Скачок фазы можно значительно снизить применяя генераторы с частотой в  раз выше требуемой и понижением частот до требуемых величин с помощью делителя частоты (ДЧ) на   (рис.8). Такая схема обеспечивает скачок фазы . Можно построить схему, полностью устраняющую скачок фазы. Для этого частоты и  должны быть кратными между собой и кратны скорости модуляции:  и , где  - длительность символа информационного кода. Эта схема приведена на рис. 9. Частоты  и  выбирают таким образом, чтобы их разность имела оптимальное значение . При  качество демодуляции ухудшается из-за значительного перекрытия спектров и нарушения их ортогональности,  а при  ухудшается использование диапазона частот.

Частотные демодуляторы могут быть реализованы как на аналоговых, так и на цифровых устройствах. Вариантов построения аналогового демодулятора ЧМ существует много. Один из вариантов приведён на рис. 10. Такая схема получила в литературе название двух полосной схемы приёма по огибающей. В верхнем тракте демодулятора выделяется огибающая сигнала с частотой , в нижнем – с частотой . В каждом из трактов имеются амплитудные демодуляторы (Д1 и Д2) и фильтры нижних частот ФНЧ. Сигналы трактов вычитаются и результат сравнивается с порогом.

Во многих цифровых ЧМ демодуляторах реализуется принцип классификации принимаемых сигналов по частоте на основе измерения длительности полупериода ( или периода) принимаемого сигнала. На основе этих измерений решающее устройство отождествляет принятый сигнал с одним из двух возможных. В результате реальный принятый ЧМ сигнал разбивается на элементарные отрезки сигнала, содержащие полупериод несущего колебания. Определение границ еденичных элементов осуществляется с точностью, не превышающей длительность одного элементарного отрезка сигнала.

Фазовые модуляторы основаны на управлении фазой сигнала в соответствии с поступающей последовательностью дискретных сигналов. При абсолютной фазовой модуляции передаче символа “1” соответствует нулевое значение начальной фазы несущего колебания и передаче символа “0” – 180⁰. Такое управление фазой выполняет простейшая схема, приведённая на рис. 10. На вход схемы подаётся синусоидальный сигнал несущего колебания. Работой схемы управляет двуполярный код. Когда передаётся символ “1”, входное напряжение подключено к входным клеммам так, что слева будет плюс, а справа – минус. При этом открываются диоды D1 и D2, а диоды D3 и D4 – закрыты. На выход проходит несущее колебание с какой-то начальной фазой, которую принимаем за нулевую. При передаче символа “0” полярность управляющего напряжения меняется на противоположную. Теперь открываются диоды D3 и D4 и закрываются - D1 и D2. В результате первичная обмотка второго трансформатора Тр2 подключается ко вторичной обмотке первого трансформатора Тр1 с противоположной фазойи на выход проходит несущее колебание с противоположной фазой. Недостатком этой схемы является необходимость использования двух трансформаторов, что затрудняет её реализацию на дискретных элементах. От этого недостатка свободна схема, показанная на рис. 11. Её работа понятна без дополнительных пояснений.

Однако абсолютная фазовая модуляция практически не применяется из-за эффекта “обратной работы”. Для определения принятого значения фазы в приёмнике необходимо иметь опорный сигнал, совпадающий по частоте и по фазе с несущим колебанием передатчика. Вследствие нестабильности частот опорных генераторов передатчика и приёмника возникнет сдвиг фаз между ними и со временем в результате накапливания расхождения фаз этот сдвиг может достигнуть значения 180⁰. В результате все символы “0” будут приняты как “1” и наоборот. Поэтому в системах передачи дискретных сообщений используется только ОФМ.