RU2205517C1 - Signal demodulator with frequency modulation - Google Patents
Signal demodulator with frequency modulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205517C1 RU2205517C1 RU2001126408/09A RU2001126408A RU2205517C1 RU 2205517 C1 RU2205517 C1 RU 2205517C1 RU 2001126408/09 A RU2001126408/09 A RU 2001126408/09A RU 2001126408 A RU2001126408 A RU 2001126408A RU 2205517 C1 RU2205517 C1 RU 2205517C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- demodulator
- inputs
- tuning
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем передачи информации с частотной модуляцией (ЧМ), в частности в системах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ). The invention relates to radio engineering and can be used in the equipment of information transmission systems with frequency modulation (FM), in particular in communication systems with pseudo-random tuning of the operating frequency (PFRCH).
Известен демодулятор ЧМ сигналов, содержащий первый и второй перемножители, соединенные первые входы которых являются входом устройства, выходы которых подключены к входам, соответственно, первого и второго фильтров нижних частот (ФНЧ), вторые входы первого и второго перемножителей являются, соответственно, первым и вторым входами опорного сигнала, выход первого ФНЧ подключен к первому входу четвертого перемножителя и, через дифференциатор, ко второму входу третьего перемножителя, выход второго ФНЧ подключен к первому входу третьего перемножителя и, через дифференциатор, ко второму входу четвертого перемножителя, выходы третьего и четвертого перемножителей подключены, соответственно, к первому и второму входам вычитателя, выход которого является выходом устройства (см. Gardner F. M. Properties of Frequency Difference Detectors. IEEE Transactions on Communications. 1985. - Vol. 33, 2, p. 131-135) [1]. Known demodulator of FM signals containing the first and second multipliers, the connected first inputs of which are the input of the device, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second low-pass filters (LPFs), the second inputs of the first and second multipliers are, respectively, the first and second inputs of the reference signal, the output of the first low-pass filter is connected to the first input of the fourth multiplier and, through the differentiator, to the second input of the third multiplier, the output of the second low-pass filter is connected to the first input of the third ne the multiplier and, through the differentiator, to the second input of the fourth multiplier, the outputs of the third and fourth multipliers are connected, respectively, to the first and second inputs of the subtractor, the output of which is the output of the device (see Gardner FM Properties of Frequency Difference Detectors. IEEE Transactions on Communications. 1985 . - Vol. 33, 2, p. 131-135) [1].
Недостатком известного устройства является большое время настройки демодулятора на рабочую частоту. В системах связи, с быстрым изменением частоты сигнала, например в системах с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), требуется быстрое изменение частоты настройки демодулятора. Перестройка частоты в известном устройстве осуществляется изменением частоты опорного сигнала, подаваемого на вторые входы перемножителей. Таким образом, время перестройки частоты складывается из времени установления частоты в синтезаторе опорного сигнала и задержки сигнала в первом и втором ФНЧ, которая обратно пропорциональна полосе фильтров. В системах с быстрой перестройкой частоты это время может быть недопустимо велико, что приводит к снижению помехоустойчивости системы связи. A disadvantage of the known device is the great time tuning the demodulator to the operating frequency. In communication systems, with a rapid change in the frequency of the signal, for example, in systems with pseudo-random tuning of the operating frequency (PFRCH), a quick change in the tuning frequency of the demodulator is required. The frequency tuning in the known device is carried out by changing the frequency of the reference signal supplied to the second inputs of the multipliers. Thus, the frequency tuning time is the sum of the frequency settling time in the synthesizer of the reference signal and the signal delay in the first and second low-pass filters, which is inversely proportional to the filter band. In systems with fast frequency tuning, this time can be unacceptably long, which leads to a decrease in the noise immunity of the communication system.
Известен также демодулятор ЧМ сигналов, содержащий первую и вторую линии задержки, входы которых подключены к первым входам, соответственно, первого и второго перемножителей, а выходы подключены ко вторым входам, соответственно, второго и первого перемножителей, выходы которых подключены ко входам вычитателя, выход которого является выходом устройства (см. Alberty Т., Hespelt V. A New Pattern Jitter Free Frequency Error Detector. IEEE Transactions on Communications. 1989.- Vol. 37, 2, p. 159-163) [2]. A demodulator of FM signals is also known, containing the first and second delay lines, the inputs of which are connected to the first inputs of the first and second multipliers, respectively, and the outputs are connected to the second inputs of the second and first multipliers, the outputs of which are connected to the inputs of the subtractor, the output of which is the output of the device (see Alberty T., Hespelt V. A New Pattern Jitter Free Frequency Error Detector. IEEE Transactions on Communications. 1989.- Vol. 37, 2, p. 159-163) [2].
Данное устройство имеет те же недостатки, что и описанное выше устройство. This device has the same disadvantages as the above device.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к патентуемому устройству (прототипом), является демодулятор сигналов с частотной модуляцией, содержащий первую и вторую линии задержки, входы которых подключены к первым входам, соответственно, первого и второго перемножителей, а также ко вторым входам, соответственно, четвертого и третьего перемножителей, выходы которых подключены, соответственно, ко второму и первому входам первого вычитателя, выходы первой и второй линий задержки подключены к первым входам, соответственно, третьего и четвертого перемножителей, и ко вторым входам, соответственно, первого и второго перемножителей, выходы которых подключены ко входам сумматора (см. Natali F. D. AFC Tracking Algorithms. IEEE Transactions on Communications. 1984. - Vol. Com-32, 8, p. 935-947) [3]. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the patented device (prototype) is a frequency modulated signal demodulator, containing the first and second delay lines, the inputs of which are connected to the first inputs of the first and second multipliers, as well as to the second inputs, respectively, of the fourth and third multipliers, the outputs of which are connected, respectively, to the second and first inputs of the first subtracter, the outputs of the first and second delay lines are connected to the first inputs, with respectively, of the third and fourth multipliers, and to the second inputs, respectively, of the first and second multipliers, the outputs of which are connected to the inputs of the adder (see Natali FD AFC Tracking Algorithms. IEEE Transactions on Communications. 1984. - Vol. Com-32, 8, p. 935-947) [3].
Недостатком прототипа является большое время настройки демодулятора на рабочую частоту. В системах связи с быстрым изменением частоты сигнала, например в системах с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), требуется быстрое изменение частоты настройки демодулятора. Перестройка частоты в известном устройстве осуществляется изменением частоты опорного сигнала, подаваемого на вторые входы перемножителей. Таким образом, время перестройки частоты складывается из времени установления частоты в синтезаторе опорного сигнала и задержки сигнала в ФНЧ (интеграторах со сбросом), которая обратно пропорциональна полосе фильтров. В системах с быстрой перестройкой частоты это время может быть недопустимо велико, что приводит к снижению помехоустойчивости системы связи. The disadvantage of the prototype is the large time tuning the demodulator to the operating frequency. In communication systems with a fast change in the signal frequency, for example, in systems with a pseudo-random tuning of the operating frequency (MFC), a rapid change in the tuning frequency of the demodulator is required. The frequency tuning in the known device is carried out by changing the frequency of the reference signal supplied to the second inputs of the multipliers. Thus, the frequency tuning time is the sum of the frequency settling time in the synthesizer of the reference signal and the signal delay in the low-pass filter (integrators with reset), which is inversely proportional to the filter band. In systems with fast frequency tuning, this time can be unacceptably long, which leads to a decrease in the noise immunity of the communication system.
Технический результат - уменьшение времени настройки на рабочую частоту достигается выполнением следующих операций над сигналом:
- формируют периодический сигнал, пропорциональный синусу входной частоты;
- формируют периодический сигнал, пропорциональный косинусу входной частоты;
- сигнал, пропорциональный синусу входной частоты умножают на коэффициент K1, который устанавливается на первом управляющем входе демодулятора и вычисляется по формуле K1=cos(2πfnT), где fn - требуемая частота настройки демодулятора, Т - время задержки сигнала в линии задержки;
- сигнал, пропорциональный косинусу входной частоты, умножают на коэффициент К2, который устанавливается на первом управляющем входе демодулятора и вычисляется по формуле К2=sin(2πfnT);
- при вычитании полученных сигналов формируется дискриминационная характеристика с центром на частоте fn.EFFECT: reduced tuning time for the operating frequency is achieved by performing the following operations on the signal:
- form a periodic signal proportional to the sine of the input frequency;
- form a periodic signal proportional to the cosine of the input frequency;
- the signal proportional to the sine of the input frequency is multiplied by a coefficient K 1 , which is set at the first control input of the demodulator and is calculated by the formula K 1 = cos (2πf n T), where f n is the required demodulator tuning frequency, T is the signal delay time in the line delays;
- the signal proportional to the cosine of the input frequency is multiplied by the coefficient K 2 , which is installed on the first control input of the demodulator and is calculated by the formula K 2 = sin (2πf n T);
- when subtracting the received signals, a discriminatory characteristic is formed with the center at a frequency f n .
Перестройка частоты настройки демодулятора осуществляется изменением коэффициентов K1 и К2. Поскольку перемножители и сумматор являются безынерционными элементами, то изменение частоты настройки демодулятора происходит практически мгновенно после изменения коэффициентов K1 и К2.The tuning frequency of the demodulator is tuned by changing the coefficients K 1 and K 2 . Since the multipliers and the adder are inertialess elements, the change in the tuning frequency of the demodulator occurs almost instantly after changing the coefficients K 1 and K 2 .
Это достигается тем, что демодулятор содержит первую и вторую линии задержки, входы которых подключены к первым входам, соответственно, первого и второго перемножителей, а также ко вторым входам, соответственно, четвертого и третьего перемножителей, выходы которых подключены, соответственно, ко второму и первому входам первого вычитателя, выходы первой и второй линий задержки подключены к первым входам, соответственно, третьего и четвертого перемножителей, и ко вторым входам, соответственно, первого и второго перемножителей, выходы которых подключены ко входам сумматора. This is achieved by the fact that the demodulator contains the first and second delay lines, the inputs of which are connected to the first inputs, respectively, of the first and second multipliers, as well as to the second inputs, respectively, of the fourth and third multipliers, the outputs of which are connected, respectively, to the second and first the inputs of the first subtractor, the outputs of the first and second delay lines are connected to the first inputs of the third and fourth multipliers, respectively, and to the second inputs of the first and second multipliers, respectively, the outputs of which s connected to the inputs of the adder.
Согласно изобретению, в него введены пятый и шестой перемножители, первые входы которых подключены к выходам, соответственно, первого вычитателя и сумматора, вторые входы являются, соответственно, первым и вторым управляющими входами демодулятора, а выходы подключены, соответственно, к первому и второму входам вычитателя, выход которого является выходом демодулятора, вход первой линии задержки через фазовращатель на 90o подключен ко входу второй линии задержки и является входом демодулятора.According to the invention, the fifth and sixth multipliers are introduced into it, the first inputs of which are connected to the outputs of the first subtractor and adder, the second inputs are, respectively, the first and second control inputs of the demodulator, and the outputs are connected, respectively, to the first and second inputs of the subtractor , the output of which is the output of the demodulator, the input of the first delay line through the 90 ° phase shifter is connected to the input of the second delay line and is the input of the demodulator.
На фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора сигналов с частотной модуляцией. Figure 1 shows the functional diagram of the signal demodulator with frequency modulation.
Демодулятор сигналов с частотной модуляцией содержит первую и вторую линии задержки 1 и 2, первый - шестой перемножители 3-6, 10, 11, первый и второй вычитатели 7 и 12, сумматор 8 и фазовращатель 9 на 90o.The frequency modulated signal demodulator contains the first and second delay lines 1 and 2, the first and sixth multipliers 3-6, 10, 11, the first and second subtractors 7 and 12, the adder 8 and the phase shifter 9 by 90 o .
Демодулятор работает следующим образом. The demodulator works as follows.
На вход демодулятора поступает ЧМ сигнал вида:
S1(t) = A×cos(ω0t+Ωmt),
где А=const - амплитуда сигнала;
ω0 - несущая (центральная) частота сигнала;
Ωm = Ωm(t) - частота модуляции, несущая информацию о передаваемом сообщении.An FM signal of the form:
S 1 (t) = A × cos (ω 0 t + Ω m t),
where A = const is the signal amplitude;
ω 0 - carrier (central) frequency of the signal;
Ω m = Ω m (t) is the modulation frequency that carries information about the transmitted message.
На выходе фазовращателя 9 на 90o формируется сигнал:
S2(t) = A×sin(ω0t+Ωmt).
Сигналы S1D(t) и S2D(t) на выходах линий задержки 1 и 2 имеют вид, соответственно:
S1D(t) = A×cos[ω0(t-T)+Ωm(t-T)],
S2D(t) = A×sin[ω0(t-T)+Ωm(t-T)],
где Т - время задержки сигнала.The output of the phase shifter 9 at 90 o the signal is formed:
S 2 (t) = A × sin (ω 0 t + Ω m t).
The signals S 1D (t) and S 2D (t) at the outputs of the delay lines 1 and 2 are of the form, respectively:
S 1D (t) = A × cos [ω 0 (tT) + Ω m (tT)],
S 2D (t) = A × sin [ω 0 (tT) + Ω m (tT)],
where T is the signal delay time.
На выходах перемножителей 3-6 формируются следующие сигналы:
Сигналы S7(t) и S8(t) на выходах вычитателя 7 и сумматора 8, соответственно, получаем, выполняя простые тригонометрические преобразования, в виде:
S7(t) = S5(t)-S6(t) = A2×sin(ω0T+ΩmT),
S8(t) = S3(t)-S4(t) = A2×cos(ω0T+ΩmT).
Полученные сигналы S7(t) и S8(t) подаются на перемножители 10 и 11, соответственно, где умножаются на коэффициенты K1 и К2. Эти коэффициенты поступают на первый и второй управляющие входы демодулятора и вычисляются по формулам
K1=cos(2πfnT),
К2=sin(2πfnT),
где fn - требуемая центральная частота настройки демодулятора.At the outputs of multipliers 3-6, the following signals are generated:
The signals S 7 (t) and S 8 (t) at the outputs of the subtractor 7 and adder 8, respectively, are obtained by performing simple trigonometric transformations, in the form:
S 7 (t) = S 5 (t) -S 6 (t) = A 2 × sin (ω 0 T + Ω m T),
S 8 (t) = S 3 (t) -S 4 (t) = A 2 × cos (ω 0 T + Ω m T).
The received signals S 7 (t) and S 8 (t) are fed to the multipliers 10 and 11, respectively, where they are multiplied by the coefficients K 1 and K 2 . These coefficients go to the first and second control inputs of the demodulator and are calculated by the formulas
K 1 = cos (2πf n T),
K 2 = sin (2πf n T),
where f n is the desired central tuning frequency of the demodulator.
В результате, на выходах перемножителей 10 и 11 получаем сигналы S10(t) S11(t), соответственно:
S10(t) = S7(t)•k1 = A2×sin(ω0T+ΩmT)×cos(2πfnT),
S11(t) = S8(t)•k2 = A2×cos(ω0T+ΩmT)×sin(2πfnT).
Сигналы S10(t) и S11(t) поступают на вычитатель 12, на выходе которого формируется выходной сигнал демодулятора вида:
S12(t) = S10(t)-S11(t) = A2×sin(ω0-2πfn+Ωm)T.
При точной настройки на сигнал должно выполняться условие fn = ω0/2π, при этом последнее выражение преобразуется к виду:
S12(t) = A2×sin(ΩmT).
Отсюда видно, что при Ωm≪1/T сигнал на выходе демодулятора пропорционален модулирующему параметру Ωm. Величина задержки сигнала Т определяет ширину линейного участка характеристики демодулятора.As a result, at the outputs of multipliers 10 and 11 we obtain signals S 10 (t) S 11 (t), respectively:
S 10 (t) = S 7 (t) • k 1 = A 2 × sin (ω 0 T + Ω m T) × cos (2πf n T),
S 11 (t) = S 8 (t) • k 2 = A 2 × cos (ω 0 T + Ω m T) × sin (2πf n T).
The signals S 10 (t) and S 11 (t) are fed to the subtractor 12, the output of which is formed by the output signal of the demodulator of the form:
S 12 (t) = S 10 (t) -S 11 (t) = A 2 × sin (ω 0 -2πf n + Ω m ) T.
With fine tuning to the signal, the condition f n = ω 0 / 2π should be satisfied, while the last expression is converted to:
S 12 (t) = A 2 × sin (Ω m T).
This shows that for Ω m ≪ 1 / T, the signal at the output of the demodulator is proportional to the modulating parameter Ω m . The magnitude of the signal delay T determines the width of the linear portion of the demodulator characteristic.
Как видно из приведенных выражений, частота настройки демодулятора определяется только значениями коэффициентов K1 и K2, следовательно, частота настройки изменяется практически мгновенно, поскольку перемножители и вычитатель являются безынерционными элементами.As can be seen from the above expressions, the tuning frequency of the demodulator is determined only by the values of the coefficients K 1 and K 2 , therefore, the tuning frequency changes almost instantly, since the multipliers and the subtractor are inertialess elements.
При аналоговой реализации демодулятора коэффициенты K1 и K2 могут быть получены с помощью скоростных ЦАП или быстродействующих аналоговых ключей. В случае цифровой реализации требуемый для работы набор коэффициентов может храниться в виде таблицы в ПЗУ или ОЗУ.With an analog implementation of a demodulator, the coefficients K 1 and K 2 can be obtained using high-speed DACs or high-speed analog keys. In the case of a digital implementation, the set of coefficients required for operation can be stored in the form of a table in ROM or RAM.
Источники информации
1. Gardner F. M. Properties of Frequency Difference Detectors. IEEE Transactions on Communications. 1985.- Vol. 33, 2, p. 131-135.Sources of information
1. Gardner FM Properties of Frequency Difference Detectors. IEEE Transactions on Communications. 1985.- Vol. 33, 2, p. 131-135.
2. Alberty Т., Hespelt V. A New Pattern Jitter Free Frequency Error Detector. IEEE Transactions on Communications. 1989. - Vol. 37, 2, p. 159-163. 2. Alberty T., Hespelt V. A New Pattern Jitter Free Frequency Error Detector. IEEE Transactions on Communications. 1989. - Vol. 37, 2, p. 159-163.
3. Natali F. D. AFC Tracking Algorithms. IEEE Transactions on Communications. 1984. - Vol. Com-32, 8, p. 935-947. - прототип. 3. Natali F. D. AFC Tracking Algorithms. IEEE Transactions on Communications. 1984. - Vol. Com-32, 8, p. 935-947. - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001126408/09A RU2205517C1 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Signal demodulator with frequency modulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001126408/09A RU2205517C1 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Signal demodulator with frequency modulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2205517C1 true RU2205517C1 (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=20253394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001126408/09A RU2205517C1 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Signal demodulator with frequency modulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2205517C1 (en) |
-
2001
- 2001-09-28 RU RU2001126408/09A patent/RU2205517C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NATA1I F. D. AFC Tracking A1gorithms. IEEE Transactions on Communications. 1984. Vol. Corn-32, №8, p.935-947. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7075383B2 (en) | Frequency modulator, frequency modulating method, and wireless circuit | |
EP0185416B1 (en) | Radio receiver/transmitter filters | |
RU2115222C1 (en) | Phase-angle corrector for power amplifier feedback circuit (options) | |
US4731796A (en) | Multi-mode radio transceiver | |
JP3340919B2 (en) | Numerical voltage controlled oscillator | |
JPS6331131B2 (en) | ||
EP1450289A1 (en) | Analog Divider Circuit and Method | |
US4599743A (en) | Baseband demodulator for FM and/or AM signals | |
TW408523B (en) | Transmitter | |
US4677690A (en) | Baseband demodulator for FM and/or AM signals | |
US3873931A (en) | FM demodulator circuits | |
RU2205517C1 (en) | Signal demodulator with frequency modulation | |
US4156851A (en) | Constant-phase delay network | |
KR101035665B1 (en) | Digital modulation circuit and digital modulation method, digital demodulation circuit and digital demodulation method, generation circuit and generation method of carrier for demodulation, generation circuit and generation method of bit clock for demodulation | |
US6448909B1 (en) | Analog continuous wavelet transform circuit | |
CN1120566C (en) | Frequency hopping and pilot frequency technology using for control sytsem for distortion generated from reducing circuit | |
US3108158A (en) | Synchronous detection multiplex system | |
US5365185A (en) | Frequency controlled loop for demodulating OOK and PSK signals | |
KR20040013328A (en) | Apparatus for reducing the dc offset of direct conversion receiver | |
US7224748B2 (en) | Method for reducing out-of-band and spurious emissions of AM transmitters in digital operation | |
JP3256422B2 (en) | Frequency synthesizer | |
RU2595638C1 (en) | Method for frequency modulation of oscillations and device therefor | |
RU2510145C1 (en) | Method for restoring carrier frequency of phase-shift keyed signal and monitoring thereof | |
JP2837914B2 (en) | AFC device | |
GB2318229A (en) | Costas loop carrier recovery circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130929 |