с амплитудной и угловой модуляцией (ЧМ и ФМ)

Сначала напомним структуру аналогового формирователя квадратурных компонентов сигнала (ФКК) (рис. 9.5).

Рис. 9.5

Здесь введены следующие обозначения:

ФКК – формирователь квадратурных компонентов, иногда его называют синфазно-квадратурным СМ;

УПЧ – усилитель промежуточной частоты;

АП1 и АП2 – аналоговые перемножители;

ФВ – фазовращатель, позволяющий получить два квадратурных канала;

– опорный генератор (совместно с ФВ – это квадратурный генератор);

ФНЧ – идеальный фильтр низких частот с верхней граничной частотой .

Входной сигнал – это входное колебание с обобщённой записью:

– отражает наличие амплитудной модуляции;

– отражает наличие угловой модуляции (ЧМ или ФМ).

Указание. Здесь целесообразно обсудить отличие ФМ от ЧМ, а также вспомнить конфигурацию простейших схем частотного и фазового модуляторов.

В приведённой выше структуре входное колебание подаётся на входы двух аналоговых перемножителей АП, которые являются входными устройствами двух идентичных квадратурных каналов:

I – канал (in phase);

Q – канал (quadrature phase).

На другие входы этих АП, постоянная перемножения которых равна , подаются квадратурные составляющие опорного колебания с постоянной амплитудой :

и .

Тогда в результате операции перемножения получаем:

- на выходе АП первого, синфазного канала

- на выходе АП второго, квадратурного канала

Высокочастотные составляющие этих напряжений устраняются с помощью ФНЧ, включенных в обоих каналах. Если принять и коэффициент передачи идеальных ФНЧ в полосе пропускания равным 1, то получим:

- на выходе ФНЧ первого (синфазного) I -канала

- на выходе ФНЧ второго (квадратурного) Q -канала

Далее полученные сигналы подвергаются дискретизации во времени и квантованию по уровню в соответствующих АЦП. Такое устройство называют уже аналогово-цифровым квадратурным преобразователем (АЦКП).

После АЦП оцифрованные сигналы и поступают в специализированное вычислительное устройство – процессор цифровой обработки сигналов (ЦОС).

Следует отметить, что ФКК и АЦП выпускаются в виде БИС.

Иногда такой анализ с целью определения сигналов на выходе каналов I и Q проводят, представляя входное напряжение

через квадратурные составляющие

где

Далее пропускаем это колебание через ФКК, полагая и коэффициент передачи идеальных ФНЧ в полосе пропускания равным 1; в результате получим и .

Следует отметить, что ФКК можно выполнить полностью цифровым. Такие устройства называют цифровыми формирователями квадратурных компонентов сигналов [1]. Здесь, правда, существует одно принципиальное ограничение: современные 8...10 разрядные АЦП имеют максимальную рабочую частоту не более 250...300 МГц.

Теперь рассмотрим алгоритмы, которые нужно заложить в процессор ЦОС, чтобы выделить законы изменения амплитуды и фазы .

1. Алгоритм построения квадратурного амплитудного детектора (КАД)

Такой алгоритм представляет собой последовательность следующих действий:

С помощью такого алгоритма мы выделяем закон амплитудной модуляции, не накладывая никаких ограничений ни на величину , ни на вид закона модуляции, ни на значение коэффициента амплитудной модуляции. Однако такой вывод справедлив только в случае идеального выполнения операций возведения в квадрат, суммирования и извлечения квадратного корня, которые на практике реализуются с определённой погрешностью.

Ещё одно важное достоинство такого КАД заключается в том, что полезный эффект на его выходе не зависит от фазы входного сигнала .

Список рекомендуемой литературы

1. Богатырёв Е.А., Ларин В.Ю., Лякин А.Е. Энциклопедия электронных компонентов. Большие интегральные схемы. – М.: ООО “МАКРО ТИМ”, 2006. – 224с.