RU2341877C1 - Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации - Google Patents

Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2341877C1
RU2341877C1 RU2007106465/09A RU2007106465A RU2341877C1 RU 2341877 C1 RU2341877 C1 RU 2341877C1 RU 2007106465/09 A RU2007106465/09 A RU 2007106465/09A RU 2007106465 A RU2007106465 A RU 2007106465A RU 2341877 C1 RU2341877 C1 RU 2341877C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
resistive
amplitude
shaped connection
modulated signals
Prior art date
Application number
RU2007106465/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007106465A (ru
Inventor
Александр Афанасьевич Головков (RU)
Александр Афанасьевич Головков
Александр Михайлович Мальцев (RU)
Александр Михайлович Мальцев
Василий Игоревич Гайдуков (RU)
Василий Игоревич Гайдуков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)
Priority to RU2007106465/09A priority Critical patent/RU2341877C1/ru
Publication of RU2007106465A publication Critical patent/RU2007106465A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2341877C1 publication Critical patent/RU2341877C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для демодуляции амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-модулированных (AM) сигналов. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости с заданной глубиной амплитудной модуляции. В способе и устройстве демодуляции AM сигналов в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент, который включают между источником радиочастотных AM сигналов и четырехполюсником или между четырехполюсником и введенной высокочастотной нагрузкой по схеме с общим эмиттером, с общей базой или с общим коллектором, четырехполюсник выполняют из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбирают из условия обеспечения требуемого значения глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для демодуляции амплитудно-манипулированных и амплитудно-модулированных сигналов.
Все известные способы демодуляции амплитудно-модулированных сигналов (АМС) состоят из выполнения следующих операций. От источника АМС подают на нелинейный элемент, с его помощью разрушают спектр АМС на высокочастотные и низкочастотные составляющие. С помощью фильтра нижних частот (ФНЧ) выделяют низкочастотные составляющие колебания, амплитуда которых изменяется по закону изменения огибающей АМС. С помощью разделительной емкости, включенной в продольную цепь, устраняют постоянную составляющую и низкочастотную переменную составляющую подают на нагрузку.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, состоящий в том, что амплитудно-модулированный сигнал подают на демодулятор из параллельно или последовательно включенного полупроводникового диода к фильтру низких частот [Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа. 1988, с.286-292|. Принцип действия устройства, реализующего этот способ, состоит в том, что с помощью нелинейного элемента (диода) разрушается спектр амплитудно-модулированного сигнала (АМС) на высокочастотные и низкочастотные составляющие. Последние выделяются с помощью фильтра нижних частот и поступают в нагрузку. При необходимости между источником модулированных сигналов и нелинейным элементом или между нелинейным элементом и нагрузкой включают реактивный или резистивный четырехполюсник для согласования и дополнительной селекции сигнала и помехи. В результате на выходе устройства имеем низкочастотное колебание, амплитуда которого изменяется но закону изменения огибающей входного высокочастотного амплитудно-модулированного колебания. Недостаток способа и устройства его реализации состоит в том, что при прохождении АМС через указанную цепь глубина модуляции уменьшается, причем чем уже полоса пропускания контура, т.е. чем лучше помехоустойчивость, тем глубина модуляции уменьшается на большую величину.
Указанный недостаток связан с тем, что в традиционной теории радиотехнических цепей указанный выше четырехполюсник не оптимизируется по критерию обеспечения заданной глубины амплитудной модуляции принятого АМС. Не оптимизируется также место включения нелинейного элемента. Это связано с тем, что в традиционной теории нелинейный элемент считается безынерционным, т.е. не имеющим внутренних емкостей и индуктивностей.
Техническим результатом изобретения является обеспечение заданной глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала, что повышает помехоустойчивость. Возможность выбора места включения нелинейного элемента обеспечивает повышение возможности физической реализуемости и увеличения рабочей полосы частот.
1. Указанный результат достигается тем, что в способе демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, состоящем в том, что демодулятор включают между источником радиочастотных амплитудно-модулированных сигналов и низкочастотной нагрузкой и выполняют его из каскадно-соединенных четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, с помощью фильтра нижних частот выделяют информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения амплитуды амплитудно-модулированного входного сигнала, дополнительно в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент, который включают между источником радиочастотных амплитудно-модулированных сигналов и четырехполюсником или между четырехполюсником и введенной высокочастотной нагрузкой по схеме с общим эмиттером, с общей базой или с общим коллектором, четырехполюсник выполняют из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбирают из условия обеспечения требуемого значения глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала.
2. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, состоящем из каскадно-соединенных четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, последовательно включенной разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, дополнительно в качестве нелинейного элемента выбран трехполюсный нелинейный элемент, который включен между источником амплитудно-модулированных сигналов и четырехполюсником по схеме с общим эмиттером, с общей базой или с общим коллектором, к выходу четырехполюсника подключена высокочастотная нагрузка, к которой подключен фильтр нижних частот, четырехполюсник выполнен из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбраны из условия обеспечения требуемого значения глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала путем использования следующих математических выражений:
α=-γ(D+rн)+Е; β=-Fγ+D-rн,
где
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
a, b, c, d - элементы классической матрицы передачи четырехполюсника;
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
A=A1-A2m; B=B1+B2m; C=C1-C2m; H=H1-H2m;
m=m21mвх;
Figure 00000008
при m21>1 или
Figure 00000009
при m21<1;
Figure 00000010
при mвх>1 или
Figure 00000011
при mвх<1;
Figure 00000012
, при m>1 или
Figure 00000013
при m<1;
Figure 00000014
1<m<mгр или mгр<m<1;
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
m21, mвх, m - отношения модулей коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора, входного сигнала и сигнала на высокочастотной нагрузке в двух состояниях входного сигнала, характеризуемых двумя крайними значениями амплитуды амплитудно-модулированного сигнала; M21, Mвх, M - глубина модуляции коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора, входного сигнала и сигнала на высокочастотной нагрузке;
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
- заданные элементы матрицы проводимости нелинейного трехполюсного элемента в двух состояниях (I и II), определяемых двумя крайними значениями амплитуды амплитудно-модулированного сигнала; zн=rн+jxн, z0=r0+jx0 - заданные комплексные сопротивления нагрузки и источника сигнала.
3. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного перекрытого Т-образного соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3, r4 двухполюсников, составляющих симметричное перекрытое Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000032
Figure 00000033
где
Figure 00000034
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имею тот же смысл, что и в п.2; значение сопротивления r2 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивлений r1, r4.
4. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде Г-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих Г-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000035
где
Figure 00000036
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
5. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде
Figure 00000037
-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих
Figure 00000037
-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000038
Figure 00000039
где
Figure 00000040
D, E, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
6. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1 двухполюсников, составляющих симметричное T-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000041
Figure 00000042
где
Figure 00000043
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
7. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000044
Figure 00000045
где
Figure 00000046
D, E, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2; значение сопротивления r3 выбирается из условия обеспечения (физической реализуемости сопротивления r1, r2.
8. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000047
где
Figure 00000048
D, E, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2; значение сопротивления r2 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r1, r3.
9. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000049
где
Figure 00000050
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2; значение сопротивления r1 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r2, r3.
10. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде мостовой схемы соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1, r4=r2 двухполюсников, составляющих мостовое соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000051
Figure 00000052
где
Figure 00000053
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
11. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2 резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного П-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 r3=r1 двухполюсников, составляющих П-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000054
Figure 00000055
где
Figure 00000056
D, E, F, rн, xн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
На фиг.1 показана схема устройства демодуляции амплитуды радиочастотных сигналов (прототип).
На фиг.2 показана структурная схема предлагаемого устройства по п.2.
На фиг.3 приведена схема четырехполюсника по п.3, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.4 приведена схема четырехполюсника по п.4, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.5 приведена схема четырехполюсника по п.5, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.6 приведена схема четырехполюсника по п.6, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.7 приведена схема четырехполюсника по п.п.7-9, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.8 приведена схема четырехполюсника по п.10, входящая в предлагаемое устройство.
На фиг.9 приведена схема четырехполюсника по п.11, входящая в предлагаемое устройство.
Устройство-прототип содержит источник 1 амплитудно-модулированных сигналов, четырехполюсник 2, нелинейный элемент 3, фильтр нижних частот 4 на элементах R, C, разделительную емкость 5 на элементе Сp и низкочастотную нагрузку 6 на элементах Rн, Cн.
Принцип действия устройства демодуляции амплитудно-модулированных сигналов (прототипа) состоит в следующем.
Амплитудно-модулированный сигнал от источника 1 подают на демодулятор из последовательно включенного полупроводникового диода к ФНЧ. Принцип действия устройства, реализующего этот способ, состоит в том, что с помощью нелинейного элемента 3 разрушается спектр АМС на высокочастотные и низкочастотные составляющие. Последние выделяются с помощью ФНЧ 4 и поступают в низкочастотную нагрузку 6. Между источником модулированных сигналов и нелинейным элементом включен реактивный четырехполюсник 2 для согласования и селекции сигнала и помехи. Разделительная емкость 5 устраняет постоянную составляющую. В результате на выходе устройства имеем низкочастотное колебание, амплитуда которого изменяется по закону изменения огибающей входного высокочастотного амплитудно-модулированного колебания.
Недостаток способа и устройства его реализации состоит в том, что при прохождении АМС через указанную цепь глубина модуляции уменьшается, причем чем уже полоса пропускания контура, т.e. чем лучше помехоустойчивость, тем глубина модуляции уменьшается на большую величину.
Высокочастотная часть структурной схемы обобщенного предлагаемого устройства по п.2 (фиг.2) состоит из каскадно-соединенных источника сигнала 1, резистивного четырехполюсника 2, трехполюсного нелинейного элемента 3, включенного между источником АМС и четырехполюсником по схеме с общим эмиттером, коллектором или базой, и высокочастотной нагрузки 7. Низкочастотная часть структурной схемы содержит ФНЧ 4, разделительную емкость 5 и низкочастотную нагрузку 6.
Принцип действия данного устройства состоит в том, что при подаче АМС от источника 1 с сопротивлением z0 в результате специального выбора значений параметров классической матрицы передачи четырехполюсника 2 из условий обеспечения заданной глубины амплитудной модуляции АМС после прохождения его через высокочастотную часть достигается минимум искажений входного сигнала. В дальнейшем спектр АМС разрушается при помощи нелинейного элемента 3, ФНЧ 4 выделяет низкочастотную составляющую, постоянная составляющая устраняется с помощью разделительной емкости 5. В результате низкочастотное колебание, амплитуда которого изменяется по закону огибающей АМС, выделяется на низкочастотной нагрузке 6. При непрерывном изменении амплитуды амплитудно-модулированного сигнала будет реализована демодуляция входного сигнала.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.3 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.3) выполнен из четырех двухполюсников 8, 9, 10, 11 с резистивными сопротивлениями r1, r2, r3=r1, r4, соединенных между собой по симметричной перекрытой Т-схеме. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2. Сопротивления r1, r4 определяются аналитически по найденным математическим выражениям однозначно. При этом значения этих сопротивлений функциональным образом зависят от произвольно выбираемого значения сопротивления r2 или выбираемых исходя из каких-либо других физических соображений. В предлагаемом изобретении значения этих сопротивлений выбираются из условий обеспечения физически реализуемых значений r1, r4, а также из условий достижения заданной полосы частот. Значения сопротивлений r1, r4 двухполюсников 8, 11, кроме того, зависят от оптимальных значений элементов матрицы передачи четырехполюсника и заданных комплексных сопротивлений источника сигнала и нагрузки.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.4 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.4) выполнен в виде Г-образного соединения двух двухполюсников. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.5 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.5) выполнен в виде
Figure 00000037
-образного соединения двух двухполюсников. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.6 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.6) выполнен в виде симметричного Т-образного соединения трех двухполюсников. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.7 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.7) выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех двухполюсников. При этом в явном виде определяются с помощью математических выражений оптимальные значения сопротивлений r1, r2. Значение сопротивления r3 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивлений r1, r2 (из условия обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.8 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.7) выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех двухполюсников. При этом в явном виде определяются с помощью математических выражений оптимальные значения сопротивлений r1, r3. Значение сопротивления r2 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивлений r1, r3 (из условия обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.9 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.7) выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех двухполюсников. При этом в явном виде определяются с помощью математических выражений оптимальные значения сопротивлений r2, r3. Значение сопротивления r1 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивлений r2, r3 (из условия обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.10 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.8) выполнен в виде мостовой схемы соединения четырех двухполюсников. При этом в явном виде определяются с помощью математических выражений оптимальные значения сопротивлений r3=r1, r4=r2. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Предлагаемое устройство демодуляции АМС по п.11 отличается от устройства по п.2 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.9) выполнен в виде симметричной схемы П-образного соединения трех двухполюсников. При этом в явном виде определяются с помощью математических выражений оптимальные значения сопротивлений r1, r2, r3=r1. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.2.
Анализ условий физической реализуемости указанных девяти вариантов выполнения резистивного четырехполюсника (фиг.3-9) предлагаемого устройства (фиг.2) показывает, что из этого количества вариантов при произвольно заданных сопротивлениях источника сигнала и нагрузки всегда найдется такой вариант, что значения резистивных сопротивлений этого четырехполюсника, рассчитанные по вышеприведенным формулам, будут положительными, то есть физически реализуемыми. Наоборот, для каждого отдельно взятого варианта всегда найдутся такие значения сопротивлений источников сигнала и нагрузки, что значения резистивных сопротивлений четырехполюсников, рассчитанные по вышеприведенным формулам, окажутся физически реализуемыми.
Докажем возможность реализации указанных свойств.
Пусть на вход демодулятора воздействует амплитудно-модулированное колебание UAM(t)=Uн[1+macos( Ωt)]cos(ωнt+φ0), где Uн, ωн - амплитуда и частота несущего высокочастотного колебания; ma - глубина амплитудной модуляции; φ0 - начальная фаза; Ω - частота первичного информационного низкочастотного сигнала. Входной модулированный высокочастотный сигнал Sвх и преобразованный с помощью демодулятора высокочастотный сигнал (до фильтра нижних частот) Sвых связаны между собой следующим образом: Sвых=S21Sвх, где под входным и выходным сигналом подразумевается входное и выходное напряжения; S21 - коэффициент передачи.
Рассмотрим амплитудно-модулированные колебания в двух состояниях, характеризуемых крайними значениями диапазона изменения амплитуды.
Запишем указанные физические величины в двух состояниях в комплексной форме
Figure 00000057
Figure 00000058
Figure 00000059
Таким образом на выходе высокочастотной части демодулятора модули коэффициента передачи и входного сигнала перемножаются, а их фазы складываются. Выходные напряжения в двух состояниях связаны между собой следующим образом:
Figure 00000060
где
Figure 00000062
- отношения модулей коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора и входного сигнала в двух состояниях входного сигнала;
Figure 00000063
Figure 00000064
- разности фаз коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора и входного сигнала в двух состояниях входного сигнала. Фаза входного АМС постоянна, поэтому разность фаз φвх=0. Для уменьшения искажений необходимо положить φ21=0.
Введем обозначения: m=m21mвх. Отношения модулей коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора и входного сигнала, а также отношения модулей коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора и сигнала на высокочастотной нагрузке связаны с глубиной амплитудной модуляции следующим образом:
Figure 00000065
при m21>1 или
Figure 00000066
при m21<1;
Figure 00000067
при mвх>1 или
Figure 00000068
при mвх<1;
Figure 00000069
при m>1 или
Figure 00000070
при m<1.
В двух крайних состояниях входного сигнала нелинейный элемент принимает пару значений матрицы проводимостей YT I,II:
Figure 00000071
где
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000075
Пусть, кроме того, комплексные сопротивления высокочастотной нагрузки zн=rн+jxн, источника сигнала z0=r0+jx0 на несущей частоте известны.
Матрице проводимостей (2) соответствует классическая матрица передачи [Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь. 1965, 40 с.]:
Figure 00000076
где
Figure 00000077
Резистивный четырехполюсник описывается матрицей передачи:
Figure 00000078
где
Figure 00000079
Figure 00000080
Figure 00000081
a, b, c, d - элементы классической матрицы передачи (Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1965, 40 с.].
Эквивалентная схема демодулятора представляется в виде 4-х каскадно-соединенных четырехполюсников (фиг.2). Трехполюсный нелинейный элемент включен между источником АМС и резистивным четырехполюсником.
Общая нормированная классическая матрица передачи демодулятора имеет вид:
Figure 00000082
Используя известную связь элементов матрицы рассеяния [Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1965, 40 с.], получим выражение для коэффициента передачи демодулятора S21 I,II в двух состояниях транзистора:
Figure 00000083
Figure 00000084
Figure 00000085
Figure 00000086
Figure 00000087
Подставим (6) в (1) и после несложных, но громоздких преобразований и разделения комплексного уравнения на действительную и мнимую части получим систему двух алгебраических уравнений:
Figure 00000088
Figure 00000089
Figure 00000090
Figure 00000091
Figure 00000092
Решение системы (7) имеет вид двух взаимосвязей между элементами искомой матрицы проводимостей, оптимальных по критерию обеспечения заданного закона изменения (1) на фиксированной частоте:
Figure 00000093
Figure 00000094
Figure 00000095
Figure 00000096
Поскольку
Figure 00000097
то границей области физической реализуемости является область изменения m, которая удовлетворяет условию:
Figure 00000098
решение которого имеет вид:
Figure 00000099
где
Figure 00000100
Figure 00000101
Figure 00000102
Figure 00000103
Figure 00000104
Figure 00000105
Figure 00000106
Figure 00000107
Figure 00000108
Выражение (10) имеет физический смысл, если mгр>0, т.е. числитель и знаменатель должны быть одного знака.
Полученная система двух взаимосвязей (8) между элементами матрицы передачи резистивного четырехполюсника означает, что высокочастотная часть демодулятора амплитуды входного сигнала должна содержать не менее чем два независимых резистивных элемента, значения параметров которых должны удовлетворять системе двух уравнений, сформированных на основе этих взаимосвязей. Для отыскания оптимальных значений параметров резистивного четырехполюсника необходимо выбрать какую-либо схему из M≥2 элементов, найти ее матрицу передачи, элементы которой выражены через параметры схемы резистивного четырехполюсника, и подставить их в (8). Сформированная таким образом система уравнений должна быть решена относительно выбранных двух параметров. Значения остальных М-2 параметров могут быть отнесены к сопротивлению z0 или заданы произвольно. После использования описанного алгоритма будет реализована операция обеспечения заданной глубины модуляции принятого АМС при любой его начальной глубине модуляции. В результате в низкочастотной нагрузке, подключенной к ФНЧ, будет выделен низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения амплитуды первичного информационного сигнала.
На основе использования описанного алгоритма для симметричной схемы резистивного четырехполюсника в виде симметричного перекрытого Т-образного соединения трех двухполюсников (фиг.3) для демодулятора получены математические выражения для определения значений сопротивлений r1, r4 двухполюсников. Здесь же приведена матрица передачи соответствующего четырехполюсника:
Figure 00000109
Figure 00000110
Figure 00000111
Для Г-образного соединения двух двухполюсников (фиг.4):
Figure 00000112
Для
Figure 00000037
-образного соединения двух двухполюсников (фиг.5):
Figure 00000113
Для симметричного Т-образного соединения трех двухполюсников (фиг.6):
Figure 00000114
Figure 00000115
Для 3-х вариантов несимметричного Т-обрачного соединения трех двухполюсников (фиг.7):
Figure 00000116
Figure 00000117
Figure 00000118
Figure 00000119
Для мостовой схемы (фиг.8):
Figure 00000120
Figure 00000121
Для симметричного П-образного соединения трех двухполюсников (фиг.9):
Figure 00000122
Figure 00000123
Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует заявленная последовательность операций (формирование резистивного четырехполюсника соединенными между собой двухполюсниками по симметричной перекрытой Т-схеме, Г-образной схеме,
Figure 00000037
-образной схеме, симметричной Т-образной схеме, несимметричной Т-образной схеме с тремя вариантами решения задачи параметрического синтеза, симметричной П-образной схеме и мостовой схеме) с выбором значений параметров резистивных элементов двухполюсников из условия обеспечения демодуляции входного АМС со скорректированной глубиной амплитудной модуляции при использовании трехполюсного нелинейного элемента, включенного между источником радиочастотного сигнала и входом резистивного четырехполюсника по схеме с общим эмиттером, коллектором или базой, к выходу которого подключена высокочастотная нагрузка, при произвольных значениях сопротивлений источника сигнала и нагрузки.
Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью полупроводниковые транзисторы и резисторы, сформированные в заявленные схемы резистивного четырехполюсника в виде перечисленных схем соединения двухполюсников. Значения параметров резисторов однозначно могут быть определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.
Технико-экономическая эффективность предложенного способа и устройства его реализации заключается в обеспечении заданной глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала, что повышает помехоустойчивость и возможности выбора места включения трехполюсного нелинейного элемента для повышения физической реализуемости и увеличения рабочей полосы частот.

Claims (11)

1. Способ демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, состоящий в том, что демодулятор включают между источником радиочастотных амплитудно-модулированных сигналов и низкочастотной нагрузкой и выполняют его из каскадно-соединенных четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, с помощью фильтра нижних частот выделяют информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения амплитуды амплитудно-модулированного входного сигнала, отличающийся тем, что в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент, который включают между источником радиочастотных амплитудно-модулированных сигналов и четырехполюсником или между четырехполюсником и введенной высокочастотной нагрузкой по схеме с общим эмиттером, с общей базой или с общим коллектором, четырехполюсник выполняют из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбирают из условия обеспечения требуемого значения глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала.
2. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, состоящее из каскадно-соединенных четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, последовательно включенной разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, отличающееся тем, что в качестве нелинейного элемента выбран трехполюсный нелинейный элемент, который включен между источником амплитудно-модулированных сигналов и четырехполюсником по схеме с общим эмиттером, с общей базой или с общим коллектором, к выходу четырехполюсника подключена высокочастотная нагрузка, к которой подключен фильтр нижних частот, четырехполюсник выполнен из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбраны из условия обеспечения требуемого значения глубины амплитудной модуляции принятого амплитудно-модулированного сигнала путем использования следующих математических выражений:
Figure 00000124
Figure 00000125
m21, mвх, m - отношения модулей коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора, входною сигнала и сигнала на высокочастотной нагрузке в двух состояниях входного сигнала, характеризуемых двумя крайними значениями амплитуды амплитудно-модулированного сигнала; М21, Мвх, М - глубина модуляции коэффициента передачи высокочастотной части демодулятора, входного сигнала и сигнала на высокочастотной нагрузке;
Figure 00000126
Figure 00000127
Figure 00000128
Figure 00000129
- заданные элементы матрицы проводимости нелинейного трехполюсного элемента в двух состояниях (I и II), определяемых двумя крайними значениями амплитуды амплитудно-модулированного сигнала; zн=rн+jxн, zо=rо+jxo - заданные комплексные сопротивления нагрузки и источника сигнала.
3. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного перекрытого Т-образного соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3, r4 двухполюсников, составляющих симметричное перекрытое Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000130
4. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде Г-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих Г-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000131
где Q=±F-xн 2; D, E, F, rн, хн и остальные обозначения имеют такой же смысл, как и в п.2.
5. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде
Figure 00000132
-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих
Figure 00000132
-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000133
6. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1 двухполюсников, составляющих симметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000134
7. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000135
8. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000136
9. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000137
10. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде мостовой схемы соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1, r4=r2 двухполюсников, составляющих мостовое соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000138
11. Устройство демодуляции амплитудно-модулированных сигналов по п.2, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного П-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 r3=r1 двухполюсников, составляющих П-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:
Figure 00000139
RU2007106465/09A 2007-02-20 2007-02-20 Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации RU2341877C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106465/09A RU2341877C1 (ru) 2007-02-20 2007-02-20 Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106465/09A RU2341877C1 (ru) 2007-02-20 2007-02-20 Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007106465A RU2007106465A (ru) 2008-08-27
RU2341877C1 true RU2341877C1 (ru) 2008-12-20

Family

ID=40375319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007106465/09A RU2341877C1 (ru) 2007-02-20 2007-02-20 Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2341877C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568389C1 (ru) * 2014-10-21 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации
RU2568387C1 (ru) * 2014-10-21 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАСКАКОВ С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 1988, с.289. ГОЛОВКОВ А.А. и др. Взаимосвязи между элементами матрицы сопротивлений и их использование для синтеза согласующе-фильтрующих устройств амплитудно-фазовых манипуляторов. - Телекоммуникации, 2004, №8, с.29-32. *
БУГА Н.Н. и др. Радиоприемные устройства. - М.: Радио и связь, 1986, 149, рис.5.13а). *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568389C1 (ru) * 2014-10-21 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации
RU2568387C1 (ru) * 2014-10-21 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007106465A (ru) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2341890C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2341882C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2366075C1 (ru) Способ и устройство демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341887C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2341888C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2341877C1 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации
RU2369005C1 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройство его реализации
RU2341886C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2341875C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2351060C2 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройство его реализации
RU2341878C1 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации
RU2341870C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2342771C2 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации
RU2341871C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341869C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341876C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2488945C2 (ru) Способ амплитудной, фазовой и частотной модуляции высокочастотных сигналов и многофункциональное устройство его реализации
RU2341872C1 (ru) Устройство демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341880C1 (ru) Способ демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации
RU2341874C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341883C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2373631C1 (ru) Способ демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов и устройство его реализации
RU2341873C1 (ru) Устройства демодуляции амплитудно-модулированных радиочастотных сигналов
RU2341879C1 (ru) Устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов
RU2341889C1 (ru) Способ демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов и устройства его реализации

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090221