RU2011115789A

RU2011115789A - Способ частотной модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов и устройство его реализации

Info

Publication number: RU2011115789A
Application number: RU2011115789/08A
Authority: RU
Inventors: Александр Афанасьевич Головков (RU); Александр Афанасьевич Головков; Владимир Александрович Головков (RU); Владимир Александрович Головков
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-27
Also published as: RU2483436C2

Abstract

1. Способ частотной модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов, состоящий во взаимодействии высокочастотных и низкочастотных сигналов с устройством частотной модуляции и демодуляции, выполненном из реактивного четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, в режиме демодуляции высокочастотный сигнал преобразовывают в амплитудно-частотно-модулированный сигнал путем подачи высокочастотного сигнала на левый склон АЧХ устройства частотной модуляции и демодуляции, с помощью нелинейного элемента разрушают спектр амплитудно-частотно-модулированного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, с помощью фильтра нижних частот выделяют низкочастотную составляющую, с помощью разделительной емкости устраняют постоянную составляющую, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения частоты входного высокочастотного сигнала, в режиме модуляции нелинейный элемент подключают к источнику информационного низкочастотного сигнала, частоту высокочастотного сигнала изменяют с изменением амплитуды информационного низкочастотного сигнала, отличающийся тем, что перед фильтром нижних частот в поперечную цепь вводят высокочастотную нагрузку, в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент и включают его между четырехполюсником и высокочастотной нагрузкой по схеме с общим одним из трех электродов, в режиме модуляции формируют модулированный по частоте высокочастотный сигнал с заданным законом изменения частоты, соответс�

Claims

1. Способ частотной модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов, состоящий во взаимодействии высокочастотных и низкочастотных сигналов с устройством частотной модуляции и демодуляции, выполненном из реактивного четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, в режиме демодуляции высокочастотный сигнал преобразовывают в амплитудно-частотно-модулированный сигнал путем подачи высокочастотного сигнала на левый склон АЧХ устройства частотной модуляции и демодуляции, с помощью нелинейного элемента разрушают спектр амплитудно-частотно-модулированного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, с помощью фильтра нижних частот выделяют низкочастотную составляющую, с помощью разделительной емкости устраняют постоянную составляющую, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения частоты входного высокочастотного сигнала, в режиме модуляции нелинейный элемент подключают к источнику информационного низкочастотного сигнала, частоту высокочастотного сигнала изменяют с изменением амплитуды информационного низкочастотного сигнала, отличающийся тем, что перед фильтром нижних частот в поперечную цепь вводят высокочастотную нагрузку, в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент и включают его между четырехполюсником и высокочастотной нагрузкой по схеме с общим одним из трех электродов, в режиме модуляции формируют модулированный по частоте высокочастотный сигнал с заданным законом изменения частоты, соответствующим закону изменения амплитуды информационного низкочастотного сигнала, путем обеспечения условий баланса фаз и баланса амплитуд на заданном диапазоне изменения высокой частоты и соответствующем диапазоне изменения амплитуды информационного низкочастотного сигнала снимают частотно-модулированный сигнал с высокочастотной нагрузки, в режиме демодуляции преобразование частотно-модулированного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал, его усиление и фильтрацию осуществляют путем формирования квазилинейного левого склона и заданной формы амплитудно-частотной характеристики устройства модуляции и демодуляции за счет реализации необходимых частотных зависимостей параметров четырехполюсника с помощью следующих математических выражений:

α, β, γ - оптимальные частотные зависимости отношений соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника a, b, c, d; d - оптимальная частотная зависимость одного из элементов классической матрицы передачи; m_д - оптимальная зависимость модуля передаточной функции высокочастотной части устройства частотной модуляции и демодуляции от частоты в режиме демодуляции, удовлетворяющая условию физической реализуемости; φ_д - заданная линейно убывающая зависимость фазы передаточной функции высокочастотной части устройства частотной модуляции и демодуляции от частоты в режиме демодуляции, удовлетворяющая условию обеспечения линейности левого склона АЧХ; x₀, x₀ - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления источника частотно-модулированного сигнала в режиме демодуляции, равные частотным зависимостям действительной и мнимой составляющих сопротивления воображаемого источника высокочастотных сигналов, возникающих в момент включения источника постоянного напряжения, в режиме модуляции; r_н, х_н - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в обоих режимах; r₁₁, r₁₂, r₂₁, r₂₂, x_11T, x_12T, x_21T, x_22T, - заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты и амплитуды амплитудно-частотно-модулированного сигнала в режиме демодуляции

- заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты и амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в режиме модуляции; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.

2. Устройство частотной модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов, включенное между источником высокочастотных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящее из линейного реактивного четырехполюсника, нелинейного элемента, подключенного в режиме модуляции к источнику низкочастотного управляющего сигнала, фильтра нижних частот и разделительной емкости, отличающееся тем, что перед фильтром нижних частот введена высокочастотная нагрузка в поперечную цепь, в качестве нелинейного элемента использован трехполюсный нелинейный элемент, который включен между четырехполюсником и высокочастотной нагрузкой по схеме с общим одним из трех электродов, четырехполюсник выполнен в виде перекрытого Т-образного соединения из четырех реактивных двухполюсников с сопротивлениями x_1n, x_2n, x_3n, x_4n соответственно, второй, третий и четвертый двухполюсники сформированы из двух параллельно соединенных последовательных контуров с параметрами L_1k, C_1k, L_2k, C_2k параметры этих двухполюсников выбраны из условий формирования квазилинейного склона и заданной формы амплитудно-частотной характеристики в режиме частотной демодуляции и условий обеспечения баланса амплитуд и баланса фаз в заданном диапазоне изменения частоты и заданном диапазоне изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в режиме частотной модуляции с помощью определенных математических выражений:

α, β, γ - оптимальные отношения соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника а, b, c, d на заданных четырех частотах ω_n=2πf_n; n=1, 2, 3, 4 - номера заданных частот; d - оптимальные значения одного из элементов классической матрицы передачи на заданных четырех частотах; m_дn - оптимальные значения модуля передаточной функции высокочастотной части устройства частотной модуляции и демодуляции на четырех заданных частотах в режиме демодуляции, удовлетворяющие условию физической реализуемости; φ_дn - заданные линейно убывающие значения фазы передаточной функции высокочастотной части устройства частотной модуляции и демодуляции на заданных четырех частотах в режиме демодуляции, удовлетворяющие условию обеспечения линейности левого склона АЧХ; r_0n, x_0n - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника частотно-модулированного сигнала в режиме демодуляции, равные значениям действительной и мнимой составляющих сопротивления воображаемого источника высокочастотных сигналов, возникающих в момент включения источника постоянного напряжения, в режиме модуляции на заданных четырех частотах; r_нn, х_нn - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в обоих режимах на заданных четырех частотах; r_11n, r_12n, r_21n, r_22n, x_11Tn, x_12Tn, x_21Tn, x_22Tn, - значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента на заданных четырех частотах и четырех значениях амплитуды амплитудно-частотно-модулированного сигнала в режиме демодуляции;

заданные значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента на заданных четырех частотах и четырех значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в режиме модуляции; k=2, 3, 4 - номера второго, третьего и четвертого двухполюсников перекрытого Т-образного соединения четырех реактивных двухполюсников; x_1n - заданные значения сопротивлений первого двухполюсника на заданных четырех частотах; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.