Принцип действия канала с частотной манипуляцией

Структурная схема дискретного канала с ЧМ приведена на рис.4.22.

На рис.4.22 дополнительно к ранее введенным обозначениям (см. рис.4.21) приняты следующие обозначения: ОА – ограничитель амплитуды, ЧД – частотный детектор, АД – амплитудный детектор, СС – схема сравнения.

На рис.4.23 приведена функциональная схема частотного модулятора.

В состав передатчика входит генератор несущей частоты, параметры которого определяются резонансным контуром из индуктивности L и емкости C. Частотная модуляция несущей осуществляется изменением одной из реактивных составляющих контура в соответствии с законом изменения модулированного напряжения. Управление частотной модуляцией происходит следующим образом.

Рис.4.22

Рис.4.23

При отсутствии сигнала от источника информации частота генератора определяется величинами индуктивности L1 и емкости C1. При поступлении на вход модулятора напряжения одной полярности последовательно с индуктивностью L1 включается индуктивность L2. Общая индуктивность контура возрастает, частота генератора уменьшается. При поступлении от источника информации на вход модулятора напряжения другой полярности последовательно с емкостью C1 включается емкость C2 и частота генератора возрастает. Такой способ модуляции называется «без разрыва фазы».

На рис.4.24 приведены временные диаграммы, поясняющие особенности работы СПИ с частотной модуляцией.

Рис. 4.24

Генератор несущей частоты и М преобразуют сигналы ИИ в ЧМ-напряжение (см. рис. 4.24,б). Нестационарные процессы в Фпер приводят к искажению формы сигналов (см. рис. 4.24,в). Усилитель усиливает приходящий сигнал для обеспечения правильной работы ограничителя амплитуды ОА (см. рис. 4.24,г). Ограничитель амплитуды позволяет:

- устранить влияние изменений амплитуды сигнала в канале связи на длительность принимаемого сигнала;

- уменьшить искажение элементарного сигнала в результате нестационарных процессов (см. рис. 4.24,д);

- уменьшить действие импульсных помех.

Частотный демодулятор ЧД называется частотным дискриминатором и преобразует ЧМ-сигнал в совокупность двух АМ-сигналов (см. рис. 4.24,е и рис. 4.24,ж). На рис.4.25 и рис.4.26 приведены варианты схем приемной части СПИ.

Преобразование ЧМ-сигнала в совокупность двух АМ-сигналов осуществляется либо с помощью двух последовательно соединенных резонансных контуров (см. рис.4.25), либо двух параллельно включенных фильтров (см. рис.2.26).

При резонансе токов в одном из контуров (см. рис.4.25), вследствие большего сопротивления по частоте резонанса, в нем будет и большее падение напряжения.

Рис.4.25

Рис.4.26

Если от ОА поступил сигнал с f_В, то увеличивается падение напряжения на первой обмотке трансформатора. Если от ОА поступил сигнал с f_Н, то увеличивается падение напряжения на второй обмотке трансформатора. Напряжения с первой и второй обмоток трансформатора выпрямляются (см. рис. 4.24,з и рис.4.24,и) и подаются на схему сравнения СС, в которой обычно используется электронное дифференциальное реле ЭДР, в зависимости от того, какое напряжение, на каком из входов больше ЭДР выдает сигнал соответствующей полярности (см. рис.4.24,к). Преимущества частотной модуляции определяются тем, что не надо оптимизировать порог для каждого отношения мощности сигнал/помеха. Производится сравнение огибающих частот f_В и f_Н с нулевым порогом, не зависимым от отношения сигнал/помеха. За счет этого обеспечивается выигрыш в достоверности передачи. Недостаток состоит в чувствительности к изменениям частоты в канале.