RU2341886C1 - Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals - Google Patents

Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals Download PDF

Info

Publication number
RU2341886C1
RU2341886C1 RU2007110465/09A RU2007110465A RU2341886C1 RU 2341886 C1 RU2341886 C1 RU 2341886C1 RU 2007110465/09 A RU2007110465/09 A RU 2007110465/09A RU 2007110465 A RU2007110465 A RU 2007110465A RU 2341886 C1 RU2341886 C1 RU 2341886C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
resistive
phase
frequency
shaped connection
Prior art date
Application number
RU2007110465/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007110465A (en
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 RU2007110465/09A priority Critical patent/RU2341886C1/en
Publication of RU2007110465A publication Critical patent/RU2007110465A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2341886C1 publication Critical patent/RU2341886C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio communication.
SUBSTANCE: in device of demodulation of phase-manipulated and phase-modulated (PM) signals connected between source of PM signals and low-frequency (LF) load and consisting of converter of PM signals into amplitude-phase modulation signal, quadripole, non-linear element, low-pass filter, as non-linear element dipole element is used. Converter of PM signals to APM signal is arranged in the form of this non-linear element, type of which is selected so that the left or right slopes of dependence of conductivity from frequency coincide with frequency of carrying oscillation of PM signals. Non-linear element is connected between quadripole and introduced HF load into longitudinal circuit. If the left slope of mentioned dependence is selected as LF load, integrating circuit is used, and if the right slope is selected, then differentiating circuit is used. Quadripole is made of resistive dipoles, at least two, parameters of which are selected based on condition of provision of required values of amplitudes in two conditions and depth of amplitude modulation of APM signal.
EFFECT: higher noise immunity of receiver.
10 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для демодуляции фазоманипулированных, а также фазомодулированных сигналов.The invention relates to radio communications and can be used to demodulate phase-shifted as well as phase-modulated signals.

Известен способ демодуляции фазомодулированных сигналов (ФМС), состоящий в том, что на два нелинейных элемента одновременно подаются в противофазе высокочастотный ФМС и в фазе высокочастотное опорное колебание с частотой, равной несущей частоте ФМС. В результате происходит сравнение изменяемой во времени фазы ФМС и постоянной фазы опорного колебания, вследствие чего осуществляется преобразование ФМС в амплитудно-модулированный и фазомодулированный сигнал (АФМС). При этом амплитуда изменяется по закону изменения фазы. Этот сигнал далее испытывает такие же преобразования, как и в амплитудном демодуляторе [Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988, стр.286-292]. Это означает, что на нелинейных элементах спектр АФМС разрушается на низкочастотные и высокочастотные составляющие. Далее с помощью фильтра нижних частот выделяется низкочастотная составляющая, амплитуда которой изменяется по закону изменения фазы входного ФМС. Затем с помощью разделительной емкости, включенной в продольную цепь (последовательно), устраняется постоянная составляющая, возникшая на нелинейных элементах в результате взаимодействия с АФМС. После этого низкочастотные колебания, содержащие полезную информацию, выделяются на низкочастотной нагрузке.A known method of demodulating phase-modulated signals (PMS), consisting in the fact that two non-linear elements simultaneously fed in phase out of phase high-frequency PMS and in phase high-frequency reference oscillation with a frequency equal to the carrier frequency of the PMS. As a result, the FMS phase changes in time and the constant phase of the reference oscillation is compared, as a result of which the FMS is converted into an amplitude-modulated and phase-modulated signal (AFMS). In this case, the amplitude changes according to the law of phase change. This signal then undergoes the same transformations as in the amplitude demodulator [S. Baskakov Radio circuits and signals. M.: Higher School, 1988, pp. 286-292]. This means that on nonlinear elements the AFMS spectrum is destroyed into low-frequency and high-frequency components. Then, using the low-pass filter, a low-frequency component is extracted, the amplitude of which changes according to the law of phase change of the input FMS. Then, using the separation capacitance included in the longitudinal chain (sequentially), the constant component that occurs on the nonlinear elements as a result of interaction with the AFMS is eliminated. After that, low-frequency vibrations containing useful information are allocated to the low-frequency load.

Недостаток такого способа и устройства его реализации состоит в том, что для выделения низкочастотного сигнала, амплитуда которого изменяется в соответствии с законом изменения фазы высокочастотного ФМС, необходимо наличие генератора опорных колебаний.The disadvantage of this method and device for its implementation is that in order to isolate a low-frequency signal, the amplitude of which varies in accordance with the law of the phase change of the high-frequency PMS, the presence of a reference oscillator is necessary.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство демодуляции фазомодулированных сигналов, в котором для демодуляции ФМС используют частотный детектор, состоящий из каскадно-соединенных амплитудного ограничителя, преобразователя частотно-модулированного сигнала (ЧМС) в амплитудно-частотно-модулированный сигнал (АЧМС) в виде параллельного колебательного контура и обычного амплитудного демодулятора. Далее процесс выделения низкочастотной составляющей осуществляется так же, как описано выше. Особенность использования частотного детектора для демодуляции ФМС состоит в том, что если частота несущего сигнала ФМС расположена на правом склоне амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) контура, то низкочастотную составляющую подают на дифференцирующую цепь. Если частота несущего сигнала ФМС расположена на левом склоне АЧХ контура, то низкочастотную составляющую подают на интегрирующую цепь [Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988, стр.286-292]. 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 по закону изменения огибающей входного высокочастотного фазомодулированного колебания.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a device for demodulating phase-modulated signals, in which a frequency detector is used to demodulate the FMS, consisting of a cascade-connected amplitude limiter, a converter of a frequency-modulated signal (HMS) into an amplitude-frequency-modulated signal ( AFMS) in the form of a parallel oscillatory circuit and a conventional amplitude demodulator. Further, the process of isolating the low-frequency component is carried out in the same way as described above. The peculiarity of using a frequency detector for FMS demodulation is that if the frequency of the FMS carrier signal is located on the right slope of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the circuit, then the low-frequency component is fed to the differentiating circuit. If the frequency of the carrier signal of the FMS is located on the left slope of the frequency response of the circuit, then the low-frequency component is fed to the integrating circuit [S. Baskakov Radio circuits and signals. M.: Higher School, 1988, pp. 286-292]. If necessary, between the source of modulated signals and the nonlinear element or between the nonlinear element and the load include a reactive or resistive four-terminal network for matching and additional signal and interference selection. As a result, at the output of the device, we have a low-frequency oscillation, the amplitude of which changes according to the law of variation of the envelope of the input high-frequency phase-modulated oscillation.

Недостаток устройства состоит в том, что после преобразования ФМС в АФМС глубина амплитудной модуляции АФМС не контролируется и, как правило, бывает незначительной по величине, что ухудшает помехоустойчивость [Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988, стр.286-292. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986, стр.247-252]. Другим недостатком является дополнительное наличие колебательного контура для преобразования ФМС в АФМС. Этот недостаток связан с тем, что классическая теория радиотехнических цепей предполагает, что нелинейный элемент является чисто резистивным и безынерционным, в связи с чем никак не реагирует на изменение частоты и фазы входного сигнала, а реагирует только на изменение амплитуды. Между тем, повседневный опыт показывает, что нелинейные элементы имеют внутренние емкости и индуктивности, которые оказывают существенное влияние на формирование зависимости их проводимости (сопротивления или элементов матрицы проводимостей или сопротивлений) от частоты и фазы. Особенно существенно это проявляется с повышением частоты, к чему в настоящее время в основном стремятся проектировщики новых систем и средств радиосвязи.The disadvantage of this device is that after converting the FMS to AFMS, the depth of amplitude modulation of the AFMS is not controlled and, as a rule, is insignificant in size, which impairs noise immunity [S. Baskakov Radio circuits and signals. M.: Higher School, 1988, pp. 286-292. Gonorovsky I.S. Radio circuits and signals. M .: Radio and communications, 1986, p. 247-252]. Another disadvantage is the additional presence of an oscillatory circuit for converting FMS to AFMS. This drawback is due to the fact that the classical theory of radio circuits assumes that the nonlinear element is purely resistive and inertia-free, and therefore does not react to a change in the frequency and phase of the input signal, but only responds to a change in amplitude. Meanwhile, everyday experience shows that nonlinear elements have internal capacitances and inductances, which have a significant impact on the formation of the dependence of their conductivity (resistance or elements of the matrix of conductivities or resistances) on frequency and phase. This is especially significant with an increase in frequency, which is currently mainly sought by designers of new systems and means of radio communications.

Техническим результатом изобретения является обеспечение демодуляции ФМС без использования генератора опорных колебаний и параллельного колебательного контура с преобразованием ФМС в АФМС с помощью высокочастотной части демодулятора при заданной глубине амплитудной модуляции АФМС на высокочастотной нагрузке, что повышает помехоустойчивость приемника.The technical result of the invention is to provide demodulation of the FMS without using the reference oscillator and parallel oscillatory circuit with the conversion of the FMS to AFMS using the high-frequency part of the demodulator at a given depth of amplitude modulation of the AFMS at high frequency load, which increases the noise immunity of the receiver.

1. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов, включенном между источником фазомодулированных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящем из преобразователя фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал, нелинейного элемента, четырехполюсника, фильтра нижних частот, дополнительно в качестве нелинейного элемента использован двухполюсный элемент, преобразователь фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал выполнен в виде этого нелинейного элемента, тип которого выбран таким образом, что левый или правый склоны зависимости сопротивления от частоты совпадали с частотой несущего колебания фазомодулированных сигналов, нелинейный элемент включен между источником фазомодулированных сигналов и четырехполюсником в продольную цепь, при выборе левого склона указанной зависимости в качестве низкочастотной нагрузки использована интегрирующая цепь, а при выборе правого склона - дифференцирующая цепь, четырехполюсник выполнен из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбраны из условия обеспечения требуемой глубины амплитудной модуляции амплитудно-фазомодулированного сигнала путем использования следующих математических выражений:1. This result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals connected between the source of phase-modulated signals and the low-frequency load and consisting of a converter of phase-modulated signals into an amplitude-phase-modulated signal, a nonlinear element, a four-terminal device, a low-pass filter, a two-pole element is additionally used as a nonlinear element an element, a converter of phase-modulated signals into an amplitude-phase-modulated signal is made in the form of this a linear element, the type of which is selected in such a way that the left or right slopes of the resistance versus frequency coincide with the frequency of the carrier oscillation of the phase-modulated signals, the non-linear element is connected between the source of phase-modulated signals and the four-terminal in a longitudinal circuit, when choosing the left slope of this dependence as a low-frequency load, integrating circuit, and when choosing the right slope - a differentiating circuit, the four-terminal is made of resistive two-terminal, not less two, the parameter values of which are selected from the condition for ensuring the required depth of amplitude modulation of the amplitude-phase modulated signal by using the following mathematical expressions:

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

где

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
a, b, c, d - элементы классической матрицы передачи четырехполюсника;Where
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
a, b, c, d - elements of the classical quadrupole transmission matrix;

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

z1,2=r1,2+jx1,2 - заданные сопротивления нелинейного двухполюсного элемента в двух состояниях (1 и 2), определяемых двумя крайними значениями частоты входного фазомодулированного сигнала; m - заданное отношение модулей коэффициентов передачи высокочастотной части демодулятора в двух состояниях входного сигнала, характеризуемых двумя крайними значениями частоты фазомодулированного сигнала; φ - известная разность фаз входного сигнала в двух его состояниях, характеризуемых двумя крайними значениями частоты фазомодулированного сигнала; M21 - глубина амплитудной модуляции амплитудно-фазомодулированного сигнала; zн1,н2=rн1,н2+jxн1,н2, z01,02=r01,02+jx01,02 - заданные комплексные сопротивления высокочастотной нагрузки и источника фазомодулированного сигнала в двух его состояниях.z 1,2 = r 1,2 + jx 1,2 are the specified resistances of the nonlinear bipolar element in two states (1 and 2), determined by the two extreme frequency values of the input phase-modulated signal; m is the specified ratio of the transmission coefficient modules of the high-frequency part of the demodulator in two states of the input signal, characterized by two extreme frequency values of the phase-modulated signal; φ is the known phase difference of the input signal in its two states, characterized by two extreme frequency values of the phase-modulated signal; M 21 - the depth of the amplitude modulation of the amplitude-phase modulated signal; z n1, n2 = r n1, n2 + jx n1, n2 , z 01.02 = r 01.02 + jx 01.02 are the specified complex resistances of the high-frequency load and the source of the phase-modulated signal in its two states.

2. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 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:2. This result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of a L-shaped connection of two resistive two-terminal, the resistive r 1 , r 2 of the two-terminal components making up the L-shaped connection are selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000009
Figure 00000010

где

Figure 00000011
D1, D2, E, F имеют тот же смысл, что и в п.1.Where
Figure 00000011
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1.

3. Указанный результат достигается тем. что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного перекрытого Т-образного соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1, r4=r2 двухполюсников, составляющих перекрытое Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:3. The indicated result is achieved by that. that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of a symmetrical blocked T-connection of four resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 , r 4 = r 2 two-terminal components of the closed T- shaped connection, selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000012
Figure 00000013

где

Figure 00000014
D1, D2, E, F имеют такой же смысл, как и в п.1; значение сопротивления r2 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r1, r3, r4.Where
Figure 00000014
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1; the resistance value r 2 is selected from the condition of ensuring the physical realizability of the resistance r 1 , r 3 , r 4 .

4. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде

Figure 00000015
-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих
Figure 00000015
-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:4. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive quadrupole is made in the form
Figure 00000015
-shaped connection of two resistive bipolar, resistive r 1 , r 2 bipolar components
Figure 00000015
-shaped connection, selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000016
Figure 00000017

где

Figure 00000018
D1, D2, E, F имеют такой же смысл, как и в п.1.Where
Figure 00000018
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1.

5. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 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:5. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of a symmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 two-terminal, making up a symmetrical T- shaped connection, selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000019
Figure 00000020

где

Figure 00000021
D1, D2, E, F имеют такой же смысл, как и в п.1.Where
Figure 00000021
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1.

6. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:6. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 of two-terminal, making up an asymmetric T-shaped connection, are selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000016
Figure 00000022
Figure 00000016
Figure 00000022

где

Figure 00000023
D1, D2, E, F имеют такой же смысл, как и в п.1; значение сопротивления r3 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r1, r2.Where
Figure 00000023
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1; the value of resistance r 3 is selected from the conditions for ensuring the physical feasibility of resistance r 1 , r 2 .

7. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:7. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 3 two-terminal, making up an asymmetric T-shaped connection, are selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000024
Figure 00000025

где

Figure 00000026
D1, D2, E, F имеют такой же смысл, как и в п.1; значение сопротивления r2 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r1, r3.Where
Figure 00000026
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1; the value of resistance r 2 is selected from the conditions for ensuring the physical feasibility of resistance r 1 , r 3 .

8. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:8. The indicated result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 2 , r 3 of two-terminal components making up an asymmetric T-shaped connection are selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000027
Figure 00000028

где

Figure 00000029
D1, D2, Е, F имеют такой же смысл, как и в п.1; значение сопротивления r1 выбирается из условия обеспечения физической реализуемости сопротивления r2, r3.Where
Figure 00000029
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1; the resistance value r 1 is selected from the condition of ensuring the physical realizability of the resistance r 2 , r 3 .

9. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 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:9. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of a bridge circuit for connecting four resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 , r 4 = r 2 two-terminal, components of the bridge connection, selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000030
Figure 00000031

где

Figure 00000032
D1, D2, Е, F имеют такой же смысл, как и в п.1.Where
Figure 00000032
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1.

10. Указанный результат достигается тем, что в устройстве демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1 резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного П-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1 двухполюсников, составляющих симметричное П-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:10. The specified result is achieved by the fact that in the device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, the resistive four-terminal is made in the form of a symmetrical U-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 two-terminal components that make up a symmetrical P- shaped connection, selected using the following mathematical expressions:

Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000033
Figure 00000034

где

Figure 00000035
D1, D2, Е, F имеют такой же смысл, как и в п.1.Where
Figure 00000035
D 1 , D 2 , E, F have the same meaning as in claim 1.

На фиг.1 показана схема устройства демодуляции фазомодулированных радиочастотных сигналов (прототип).Figure 1 shows a diagram of a device for demodulating phase-modulated RF signals (prototype).

На фиг.2 показана структурная схема предлагаемого устройства по п.1.Figure 2 shows the structural diagram of the proposed device according to claim 1.

На фиг.3 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.2.Figure 3 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 2.

На фиг.4 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.3.Figure 4 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 3.

На фиг.5 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.4.Figure 5 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 4.

На фиг.6 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.5.Figure 6 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 5.

На фиг.7 приведена схема четырехполюсников предлагаемых устройств по п.п.6-8.Figure 7 shows a diagram of the four-terminal devices of the proposed devices according to claims 6-8.

На фиг.8 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.9.In Fig.8 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 9.

На фиг.9 приведена схема четырехполюсника предлагаемого устройства по п.10.Figure 9 shows a diagram of a four-terminal device of the proposed device according to claim 10.

Устройство-прототип содержит источник 1 фазомодулированных сигналов, четырехполюсник 2, нелинейный элемент 3, фильтр нижних частот 4 на элементах R, C, разделительную емкость 5 на элементе Ср и низкочастотную нагрузку 6 на элементах Rн, Cн.The prototype device contains a source 1 of phase-modulated signals, a four-terminal 2, a nonlinear element 3, a low-pass filter 4 on the elements R, C, a separation capacitance 5 on the element C p and a low-frequency load 6 on the elements R n , C n

Принцип действия устройства демодуляции фазомодулированных сигналов (прототипа) состоит в следующем.The principle of operation of the device demodulation phase-modulated signals (prototype) is as follows.

Фазомодулированный сигнал от источника 1 подают на демодулятор из последовательно включенного полупроводникового диода к фильтру нижних частот. Принцип действия устройства, реализующего этот способ, состоит в том, что с помощью реактивного четырехполюсника 2, представляющего собой параллельный колебательный контур и включенного между источником ФМС и нелинейным элементом, преобразовывают ФМС в АФМС, с помощью нелинейного элемента 3 разрушается спектр АФМС на высокочастотные и низкочастотные составляющие. Последние выделяются с помощью фильтра нижних частот 4 и поступают в низкочастотную нагрузку 6. В качестве нагрузки выбирается дифференцирующая цепь, если входной ФМС подан на правый склон АЧХ контура, или в качестве нагрузки выбирается интегрирующая цепь, если входной ФМС подан на левый склон АЧХ контура. 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.The phase-modulated signal from source 1 is supplied to the demodulator from a series-connected semiconductor diode to a low-pass filter. The principle of operation of the device that implements this method is that, using a reactive four-terminal 2, which is a parallel oscillatory circuit and connected between the FMS source and the nonlinear element, the FMS is converted into AFMS, using the nonlinear element 3, the AFMS spectrum is destroyed into high-frequency and low-frequency components. The latter are selected using the low-pass filter 4 and fed to the low-frequency load 6. A differentiating circuit is selected as the load if the input FMS is applied to the right slope of the frequency response of the circuit, or an integrating circuit is selected as the load if the input FMS is fed to the left slope of the frequency response of the circuit. The separation tank 5 eliminates the constant component. As a result, at the output of the device, we have a low-frequency oscillation, the amplitude of which changes according to the law of variation of the envelope of the input high-frequency amplitude-modulated oscillation.

Недостаток устройства состоит в том, что при прохождении ФМС через указанную цепь, после преобразования ФМС в АФМС, глубина амплитудной модуляции последнего является незначительной. Это связано с большой шириной спектра ФМС, т.е. с малой добротностью контура. С другой стороны, чем уже полоса пропускания контура, тем большим искажениям подвергается принятый сигнал.The disadvantage of this device is that when passing the FMS through the specified circuit, after converting the FMS to AFMS, the depth of the amplitude modulation of the latter is negligible. This is due to the large width of the FMS spectrum, i.e. with low quality factor of a contour. On the other hand, the narrower the bandwidth of the circuit, the greater the distortion of the received signal.

Высокочастотная часть структурной схемы обобщенного предлагаемого устройства (до фильтра нижних частот) по п.1 (фиг.2) состоит из каскадно-соединенных источника ФМС 1, двухполюсного нелинейного элемента 3, резистивного четырехполюсника 2 и высокочастотной нагрузки 7. Низкочастотная часть структурной схемы содержит фильтр нижних частот 4, разделительную емкость 5 и низкочастотную нагрузку 6.The high-frequency part of the structural diagram of the generalized proposed device (up to the low-pass filter) according to claim 1 (Fig. 2) consists of a cascade-connected source of FMS 1, a bipolar nonlinear element 3, a resistive four-terminal 2 and a high-frequency load 7. The low-frequency part of the structural circuit contains a filter low frequencies 4, separation capacitance 5 and low-frequency load 6.

Принцип действия данного устройства состоит в том, что при подаче ФМС от источника 1 с сопротивлением z0 в результате специального выбора значений параметров классической матрицы передачи четырехполюсника 2 из условий обеспечения заданной глубины амплитудной модуляции АФМС, преобразованного из входного ФМС на левом или правом склоне зависимости модуля сопротивления нелинейного элемента от частоты, после прохождения его через высокочастотную часть достигается минимум искажений входного сигнала. Одновременно спектр АФМС разрушается при помощи нелинейного элемента 3, включенного между источником фазомодулированных сигналов и четырехполюсником в продольную цепь, фильтр нижних частот 4 выделяет низкочастотную составляющую, постоянная составляющая устраняется с помощью разделительной емкости 5. Если выбран левый склон указанной зависимости, то в качестве низкочастотной нагрузки используют интегрирующую цепь, а если выбран правый склон указанной зависимости, то в качестве низкочастотной нагрузки используют дифференцирующую цепь.The principle of operation of this device is that when supplying the FMS from source 1 with resistance z 0 as a result of a special choice of the values of the parameters of the classical transmission matrix of the two-terminal network 2 from the conditions for ensuring a given depth of amplitude modulation AFMS converted from the input FMS on the left or right slope of the module the resistance of the nonlinear element from the frequency, after passing it through the high-frequency part, a minimum of distortions of the input signal is achieved. At the same time, the AFMS spectrum is destroyed by a nonlinear element 3 connected between the phase-modulated signal source and the four-terminal network in the longitudinal circuit, the low-pass filter 4 selects the low-frequency component, the constant component is eliminated with the help of the separation capacitance 5. If the left slope of this dependence is selected, then as the low-frequency load use an integrating circuit, and if the right slope of the indicated dependence is selected, then a differentiating circuit is used as a low-frequency load b.

В результате низкочастотное колебание, амплитуда которого изменяется по закону изменения фазы входного ФМС, выделяется на низкочастотной нагрузке 6.As a result, the low-frequency oscillation, the amplitude of which varies according to the law of phase change of the input FMS, is allocated to the low-frequency load 6.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.2 отличается от устройства по п.1 тем, что резистивный четырехполюсник 11 (фиг.3), выполнен из двух двухполюсников 5, 6 с резистивными сопротивлениями r1, r2, соединенных между собой по Г-образной схеме. Значения сопротивлений r1, r2 двухполюсников 5, 6 зависят от оптимальных значений элементов матрицы передачи 4-полюсника и заданных комплексных сопротивлений источника сигнала и нагрузки. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 2 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal 11 (Fig. 3) is made of two two-terminal 5, 6 with resistive r 1 , r 2 connected to each other in a L-shaped scheme. The values of the resistances r 1 , r 2 of the two-terminal circuits 5, 6 depend on the optimal values of the elements of the 4-pole transfer matrix and the given complex resistances of the signal source and load. The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.3 отличается от устройства по п.1 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.4) выполнен в виде симметричной перекрытой Т-образной схемы соединения четырех резистивных двухполюсников с сопротивлениями r1, r2, r3=r1, r4. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 3 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal (Fig. 4) is made in the form of a symmetrical overlapped T-shaped circuit for connecting four resistive two-terminal with resistances r 1 , r 2 , r 3 = r 1 , r 4 . The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.4 отличается от устройства по п.1 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.5) выполнен в виде

Figure 00000036
-образной схемы соединения двух резистивных двухполюсников с сопротивлениями r1, r2. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 4 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal device (Fig. 5) is made in the form
Figure 00000036
-shaped connection of two resistive bipolar with resistance r 1 , r 2 . The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.5 отличается от устройства по п.1 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.6) выполнен в виде симметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников с сопротивлениями r1, r2, r3=r1. Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 5 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal (Fig. 6) is made in the form of a symmetrical T-shaped connection of three resistive two-terminal with resistances r 1 , r 2 , r 3 = r 1 . The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.6 отличается от устройства по п.1 тем, что резистивный четырехполюсник (фиг.7) выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников с сопротивлениями r1, r2, r3. 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 (обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 6 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal (Fig. 7) is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal with resistances r 1 , r 2 , r 3 . In this case, the optimal values of the resistances r 1 , r 2 are determined explicitly using mathematical expressions. The resistance value r 3 is selected from the condition of ensuring the physical realizability of the resistance r 1 , r 2 (ensuring their non-negative). The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.7 отличается от устройства по п.1 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 (обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 7 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal device (Fig. 7) is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three two-terminal devices. In this case, the optimal values of the resistances r 1 , r 3 are determined explicitly using mathematical expressions. The resistance value r 2 is selected from the condition of ensuring the physical realizability of the resistance r 1 , r 3 (ensuring they are non-negative). The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.8 отличается от устройства по п.1 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 (обеспечения их неотрицательными). Принцип действия этого устройства аналогичен принципу действия устройства по п.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 8 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal device (Fig. 7) is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three two-terminal devices. In this case, the optimal values of the resistances r 2 , r 3 are determined explicitly using mathematical expressions. The value of resistance r 1 is selected from the conditions for ensuring the physical realizability of the resistances r 2 , r 3 (providing them non-negative). The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.9 отличается от устройства по п.1 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.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 9 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal device (Fig. 8) is made in the form of a bridge circuit for connecting four two-terminal devices. In this case, the optimal values of the resistances r 3 = r 1 , r 4 = r 2 are determined explicitly using mathematical expressions. The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Предлагаемое устройство демодуляции ФМС по п.10 отличается от устройства по п.1 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.1.The proposed FMS demodulation device according to claim 10 differs from the device according to claim 1 in that the resistive four-terminal device (Fig. 9) is made in the form of a symmetric U-shaped circuit of three two-terminal devices. In this case, the optimal values of the resistances r 1 , r 2 , r 3 = r 1 are determined explicitly using mathematical expressions. The principle of operation of this device is similar to the principle of operation of the device according to claim 1.

Анализ условий физической реализуемости указанных девяти вариантов выполнения резистивного четырехполюсника (фиг.3-9) предлагаемого устройства (фиг.2) показывает, что из этого количества вариантов при произвольных заданных сопротивлений 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.An analysis of the physical feasibility conditions of these nine embodiments of a resistive quadripole (Fig. 3-9) of the proposed device (Fig. 2) shows that of this number of options for arbitrary given resistances of the signal source and load, there is always such an option that the values of the resistive resistances of this quadripole calculated according to the above formulas will be positive, that is, physically feasible. On the contrary, for each individual option there will always be such values of the resistances of the signal sources and the load that the values of the resistive resistance of the four-terminal devices, calculated according to the above formulas, will be physically feasible.

Докажем возможность реализации указанных свойств.Let us prove the feasibility of implementing these properties.

Пусть на вход демодулятора воздействуют фазомодулированное колебание

Figure 00000037
где Uн, ωн - амплитуда и частота несущего высокочастотного колебания; mφ - индекс фазовой модуляци; φo - начальная фаза; Ω - частота первичного информационного низкочастотного сигнала. Поскольку частота определяется производной от фазы, то одновременно с изменением фазы в фазомодулированном колебании будет происходить изменение частоты по следующему закону:
Figure 00000038
Поэтому если ФМС подать на правый склон зависимости сопротивления нелинейного элемента, включенного между источником ФМС и четырехполюсником в продольную цепь, от частоты, то произойдет преобразование ФМС в АФМС. При этом амплитуда АФМС будет изменяться по закону (sin( Ωt)). Следовательно, для того чтобы закон изменения амплитуды АФМС повторял закон изменения фазы ФМС, необходимо продифференцировать преобразованный сигнал, т.е. подать на дифференцирующую цепь. Если ФМС подать на левый склон зависимости сопротивления нелинейного элемента, включенного между источником ФМС и четырехполюсником в продольную цепь, от частоты, то также произойдет преобразование ФМС в АФМС. При этом амплитуда АФМС будет изменяться по закону (минус sin( Ωt)). Следовательно, для того чтобы закон изменения амплитуды АФМС повторял закон изменения фазы ФМС, необходимо проинтегрировать преобразованный сигнал, т.е. подать на интегрирующую цепь.Let the phase-modulated oscillation act on the input of the demodulator
Figure 00000037
where U n , ω n - the amplitude and frequency of the carrier high-frequency oscillations; m φ — phase modulation index; φ o is the initial phase; Ω is the frequency of the primary information low-frequency signal. Since the frequency is determined by the derivative of the phase, then at the same time as the phase changes in the phase-modulated oscillation, the frequency changes according to the following law:
Figure 00000038
Therefore, if the FMS is applied to the frequency dependence of the resistance of a nonlinear element connected between the FMS source and the four-terminal in a longitudinal circuit on the right slope, the FMS will be converted to AFMS. In this case, the amplitude of the AFMS will change according to the law (sin (Ωt)). Therefore, in order for the law of the amplitude change of the AFMS to repeat the law of the phase change of the FMS, it is necessary to differentiate the converted signal, i.e. apply to the differentiating circuit. If the FMS is applied to the left slope of the frequency dependence of the resistance of a nonlinear element connected between the FMS source and the four-terminal in a longitudinal circuit, then the FMS will be converted to AFMS. In this case, the amplitude of the AFMS will change according to the law (minus sin (Ωt)). Therefore, in order for the law of the amplitude change of the AFMS to repeat the law of the phase change of the FMS, it is necessary to integrate the converted signal, i.e. apply to the integrating circuit.

Из анализа этих зависимостей следует, что положение левого и правого склона можно изменять по частотной оси путем изменения постоянного напряжения смещения. Кроме того, это возможно путем параллельного подключения емкости или последовательного индуктивности к нелинейному элементу. Изменение положения склонов возможно также путем выбора типа нелинейного элемента. Выбор осуществляется таким образом, что левый или правый склоны зависимости одного из комплексных элементов матрицы проводимостей от частоты совпадает с частотой несущего колебания фазомодулированных сигналов.From the analysis of these dependencies it follows that the position of the left and right slopes can be changed along the frequency axis by changing the constant bias voltage. In addition, this is possible by connecting a capacitance or series inductance in parallel to a non-linear element. Changing the position of the slopes is also possible by choosing the type of non-linear element. The choice is made in such a way that the left or right slopes of the dependence of one of the complex elements of the conductivity matrix on the frequency coincides with the frequency of the carrier wave of the phase-modulated signals.

Входной модулированный высокочастотный сигнал Sвх и преобразованный с помощью демодулятора высокочастотный сигнал (до фильтра нижних частот) Sвых связаны между собой следующим образом: Sвых=S21Sвх, под входным и выходным сигналом подразумевается входное и выходное напряжения; S21 - коэффициент передачи.The input modulated high-frequency signal S in and the high-frequency signal transformed by a demodulator (before the low-pass filter) S out are interconnected as follows: S out = S 21 S in , the input and output signal means the input and output voltages; S 21 - gear ratio.

Рассмотрим фазомодулированные колебания в двух состояниях, характеризуемых крайними значениями диапазона изменения амплитуды АФМС на нелинейном элементе.Consider phase-modulated oscillations in two states characterized by extreme values of the amplitude range of the AFMS on a nonlinear element.

Запишем указанные физические величины в двух состояниях в комплексной форме

Figure 00000039
Figure 00000040
(модуль АФМС в двух состояниях различен);
Figure 00000041
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:We write the indicated physical quantities in two states in complex form
Figure 00000039
Figure 00000040
(AFMS module in two states is different);
Figure 00000041
Thus, at the output of the high-frequency part of the demodulator, the transmission coefficient and input signal modules are multiplied, and their phases are added up. The output voltages in two states are interconnected as follows:

Figure 00000042
Figure 00000042

где

Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Where
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046

Отношение модулей коэффициентов передачи высокочастотной части демодулятора m21 связано с глубиной амплитудной модуляции АФМС следующим образом:

Figure 00000047
при m21>1 или
Figure 00000048
при m21<1;
Figure 00000049
и
Figure 00000050
- модули коэффициентов передачи высокочастотной части демодулятора в первом и втором состояниях; φ - разность фаз входного ФМС в двух крайних его состояниях.The ratio of the transmission coefficient modules of the high-frequency part of the demodulator m 21 is related to the depth of amplitude modulation of the AFMS as follows:
Figure 00000047
for m 21 > 1 or
Figure 00000048
when m 21 <1;
Figure 00000049
and
Figure 00000050
- modules of transmission coefficients of the high-frequency part of the demodulator in the first and second states; φ is the phase difference of the input FMS in its two extreme states.

Если частота несущего колебания выбрана указанным выше образом или, наоборот, положение левого или правого склона выбрано указанным образом, то эти два крайних состояния соответствуют крайним значениям амплитуды АФМС, которым соответствуют крайние значения частоты АФМС. Пусть, кроме того, комплексные сопротивления высокочастотной нагрузки zн1,н2=rн1,н2+jxн1,н2 и источника сигнала z01,02=r01,02+jx01,02 на крайних значениях частоты АФМС известны.If the frequency of the carrier oscillation is selected as indicated above, or, conversely, the position of the left or right slope is selected as indicated, then these two extreme states correspond to the extreme values of the AFMS amplitude, which correspond to the extreme values of the AFMS frequency. Suppose, in addition, the complex resistances of the high-frequency load z n1, n2 = r n1, n2 + jx n1, n2 and the signal source z 01.02 = r 01.02 + jx 01.02 at the extreme frequencies of the AFMS are known.

В двух крайних состояниях, соответствующих крайним значениям амплитуды амплитудно-фазомодулированного сигнала (АФМС), которым соответствуют крайние значения частоты АФМС, нелинейный элемент принимает два значения комплексного сопротивления z1,2=r1,2+jx1,2. При включении нелинейного элемента в поперечную цепь он характеризуется известной классической матрицей передачи:In the two extreme states corresponding to the extreme values of the amplitude of the amplitude-phase modulated signal (AFMS), which correspond to the extreme values of the AFMS frequency, the nonlinear element takes two values of the complex resistance z 1,2 = r 1,2 + jx 1,2 . When a nonlinear element is included in the transverse circuit, it is characterized by the well-known classical transfer matrix:

Figure 00000051
Figure 00000051

Резистивный четырехполюсник описывается матрицей передачи:The resistive four-terminal is described by the transfer matrix:

Figure 00000052
Figure 00000052

где

Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
а, b, с, d - элементы классической матрицы передачи четырехполюсника [Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1965. 40 с], не зависящие от частоты.Where
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
a, b, c, d are the elements of the classical quadrupole transmission matrix [Feldstein A.L., Yavich L.R. Microwave four-terminal and eight-terminal synthesis. M .: Communication, 1965. 40 s], independent of frequency.

Общая классическая матрица передачи высокочастотной части демодулятора имеет вид:The general classical transmission matrix of the high-frequency part of the demodulator has the form:

Figure 00000056
Figure 00000056

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 высокочастотной части (до фильтра нижних частот) демодулятора S21 I,II в двух состояниях диода:Using the well-known connection of the elements of the scattering matrix [Feldstein A.L., Yavich L.R. Microwave four-terminal and eight-terminal synthesis. M .: Communication, 1965. 40 pp.], We obtain an expression for the transmission coefficient of the high-frequency part (before the low-pass filter) of the demodulator S 21 I, II in two states of the diode:

Figure 00000057
Figure 00000057

После подстановки (5) в (1) и разделения между собой действительной и мнимой частей комплексного уравнения получим систему двух алгебраических уравнений:After substituting (5) in (1) and separating the real and imaginary parts of the complex equation from each other, we obtain a system of two algebraic equations:

Figure 00000058
Figure 00000059
Figure 00000058
Figure 00000059

где Where

Figure 00000060
Figure 00000060

После денормировки коэффициента передачи (5) путем умножения на

Figure 00000061
последнее выражение изменяется a1,2=rн1,н2; b1,2=хн1,н2.After denormalizing the transmission coefficient (5) by multiplying by
Figure 00000061
the last expression changes a 1,2 = r n1, n2 ; b 1,2 = x H1, H2.

Денормированный коэффициент передачи связан с физически реализуемой передаточной функцией следующим образом

Figure 00000062
The denormalized transmission coefficient is associated with a physically feasible transfer function as follows
Figure 00000062

Решение (6) имеет вид:Solution (6) has the form:

Figure 00000063
Figure 00000063

где

Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067
Where
Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067

Полученные две взаимосвязи (7) означают, что для обеспечения операции преобразования ФМС в АФМС с заданной глубиной амплитудной модуляции необходимо наличие в резистивном четырехполюснике не менее двух независимых параметров. Для определения оптимальных значений этих параметров необходимо выбрать конкретную схему четырехполюсника, найти классическую матрицу передачи этой схемы и представить ее в форме (3). Определенные таким образом элементы матрицы передачи, функционально зависящие от параметров выбранной схемы, надо подставить в (7) и сформированную таким образом систему алгебраических уравнений необходимо решить относительно выбранных двух параметров. Если число параметров М>2, то значения М-2 параметров могут быть выбраны произвольно, либо из каких-либо физических соображений, например из условия обеспечения наибольшей полосы частот.The obtained two relationships (7) mean that to ensure the operation of converting FMS to AFMS with a given amplitude modulation depth, it is necessary to have at least two independent parameters in the four-terminal resistive. To determine the optimal values of these parameters, it is necessary to select a specific four-terminal circuit, find the classical transfer matrix of this circuit, and present it in the form (3). The elements of the transfer matrix defined in this way, which functionally depend on the parameters of the selected circuit, must be substituted into (7) and the system of algebraic equations formed in this way must be solved with respect to the selected two parameters. If the number of parameters is M> 2, then the values of M-2 parameters can be chosen arbitrarily, or from any physical considerations, for example, from the condition of ensuring the largest frequency band.

В соответствии с описанным алгоритмом были получены математические выражения для определения оптимальных по критерию преобразований ФМС в АФМС с заданной глубиной амплитудной модуляции значений сопротивлений резистивных двухполюсников, формирующих типовые схем четырехполюсника. Здесь же приведены матрицы передачи этих схем.In accordance with the described algorithm, mathematical expressions were obtained to determine the optimal FMS to AFMS transformations with the specified amplitude modulation depth for the resistance values of resistive bipolar circuits forming typical quadrupole circuits. Here are the transfer matrices of these schemes.

Для Г-образного соединения (фиг.3):For the L-shaped connection (figure 3):

Figure 00000068
Figure 00000068

Figure 00000069
.
Figure 00000069
.

Для симметричного перекрытого Т-образного соединения (фиг.4):For a symmetrical overlapped T-shaped connection (figure 4):

Figure 00000070
Figure 00000070

Figure 00000012
Figure 00000071
Figure 00000012
Figure 00000071

Figure 00000072
.
Figure 00000072
.

Для

Figure 00000036
-образной схемы соединения (фиг.5):For
Figure 00000036
-shaped connection diagram (figure 5):

Figure 00000073
Figure 00000073

Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений не известно устройство фазовой демодуляции, обеспечивающее преобразование ФМС в АФМС с заданной глубиной амплитудной модуляции, состоящее из нелинейного двухполюсного элемента, включенного между источником ФМС и входом резистивного четырехполюсника в продольную цепь, причем четырехполюсник выполнен в виде Г-образного соединения двух резистивных двухполюсников (симметричной перекрытой Т-схемы,

Figure 00000036
-образной схемы, симметричной Т-схемы, в виде трех вариантов несиметричной Т-схемы, мостовой схемы и симметричной П-схемы), параметры которых определены по соответствующим математическим выражениям. При этом разрушение спектра АФМС на высокочастотные и низкочастотную составляющие и выделение последней происходит обычным образом с помощью нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости, интегрирующей или дифференцирующей цепей.The proposed technical solutions are new, because the phase demodulation device providing the conversion of the PMF to AFMS with a given amplitude modulation depth, consisting of a nonlinear bipolar element connected between the FMS source and the input of the resistive four-terminal into a longitudinal circuit, is not available from publicly available information, and the four-terminal is designed as L-shaped connection of two resistive bipolar (symmetric overlapped T-circuit,
Figure 00000036
-shaped scheme, symmetric T-scheme, in the form of three variants of an asymmetric T-scheme, a bridge scheme and a symmetric P-scheme), the parameters of which are determined by the corresponding mathematical expressions. In this case, the destruction of the AFMS spectrum into high-frequency and low-frequency components and the separation of the latter occurs in the usual way using a nonlinear element, a low-pass filter, a separation capacitor, an integrating or differentiating circuit.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (выполнение четырехполюсника резистивным в виде девяти указанных выше схем с выбором значений их параметров из условия обеспечения заданной глубины амплитудной модуляции АФМС) и осуществляет преобразование ФМС в АФМС без наличия источника опорного сигнала и колебательного контура.The proposed technical solutions have an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and the known technical solutions that the claimed sequence of operations (the execution of a four-terminal network is resistive in the form of the nine above-mentioned circuits with the choice of their parameter values from the condition of providing a given depth of amplitude modulation AFMS) and Converts FMS to AFMS without a reference signal source and oscillatory circuit.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью полупроводниковые диоды и резисторы, сформированные в заявленную схему резистивного четырехполюсника в виде перечисленных схем соединения двухполюсников. Значения параметров резисторов однозначно могут быть определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.The proposed technical solutions are practically applicable, since for their implementation semiconductor diodes and resistors commercially available from the industry can be used formed in the claimed circuit of a resistive four-terminal in the form of the listed two-terminal connection schemes. The values of the parameters of the resistors can be uniquely determined using the mathematical expressions given in the claims.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства заключается в одновременном обеспечении операции преобразования входного ФМС в АФМС с заданной глубиной амплитудной модуляции, что способствует повышению помехоустойчивости.The technical and economic efficiency of the proposed device is to simultaneously provide the operation of converting the input FMS to AFMS with a given amplitude modulation depth, which helps to increase noise immunity.

Claims (10)

1. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов, включенное между источником фазомодулированных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящее из преобразователя фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал, нелинейного элемента, четырехполюсника, фильтра нижних частот, отличающееся тем, что в качестве нелинейного элемента использован двухполюсный элемент, преобразователь фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал выполнен в виде этого нелинейного элемента, тип которого выбран таким образом, что левый или правый склоны зависимости сопротивления от частоты совпадали с частотой несущего колебания фазомодулированных сигналов, нелинейный элемент включен между источником фазомодулированных сигналов и четырехполюсником в продольную цепь, при выборе левого склона указанной зависимости в качестве низкочастотной нагрузки использована интегрирующая цепь, а при выборе правого склона - дифференцирующая цепь, четырехполюсник выполнен из числа резистивных двухполюсников, не меньшего двух, значения параметров которых выбраны из условия обеспечения требуемой глубины амплитудной модуляции амплитудно-фазомодулированного сигнала путем использования следующих математических выражений:1. A device for demodulating phase-modulated signals connected between a source of phase-modulated signals and a low-frequency load and consisting of a converter of phase-modulated signals into an amplitude-phase-modulated signal, a non-linear element, a four-terminal, a low-pass filter, characterized in that a two-pole element, a phase-modulated converter is used as a non-linear element signals in the amplitude-phase-modulated signal is made in the form of this nonlinear element, the type of which is selected so that the left or right slopes of the resistance versus frequency coincided with the frequency of the carrier oscillation of the phase-modulated signals, the nonlinear element is connected between the source of phase-modulated signals and the four-terminal in the longitudinal circuit, when choosing the left slope of this dependence, the integrating circuit is used as a low-frequency load, and for choosing the right slope - a differentiating circuit, a four-terminal network made of resistive two-terminal networks, at least two, the values of which s selected to provide the desired depth of the amplitude modulation of the amplitude-phase-modulated signal by using the following mathematical expression:
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000074
Figure 00000075
 z1,2=r1,2+jx1,2 - заданные сопротивления нелинейного двухполюсного элемента в двух состояниях (1 и 2), определяемых двумя крайними значениями частоты входного фазомодулированного сигнала; m - заданное отношение модулей коэффициентов передачи высокочастотной части демодулятора в двух состояниях входного сигнала, характеризуемых двумя крайними значениями частоты фазомодулированного сигнала; φ - известная разность фаз входного сигнала в двух его состояниях, характеризуемых двумя крайними значениями частоты фазомодулированного сигнала; M21 - глубина амплитудной модуляции амплитудно-фазомодулированного сигнала; zн1,н2=rн1,н2+jxн1,н2, z01,02=r01,02+jx01,02 - заданные комплексные сопротивления высокочастотной нагрузки и источника фазомодулированного сигнала в двух его состояниях.z 1,2 = r 1,2 + jx 1,2 are the specified resistances of the nonlinear bipolar element in two states (1 and 2), determined by the two extreme frequency values of the input phase-modulated signal; m is the specified ratio of the transmission coefficient modules of the high-frequency part of the demodulator in two states of the input signal, characterized by two extreme frequency values of the phase-modulated signal; φ is the known phase difference of the input signal in its two states, characterized by two extreme frequency values of the phase-modulated signal; M 21 - the depth of the amplitude modulation of the amplitude-phase modulated signal; z n1, n2 = r n1, n2 + jx n1, n2 , z 01.02 = r 01.02 + jx 01.02 are the specified complex resistances of the high-frequency load and the source of the phase-modulated signal in its two states. 2. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, 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:2. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of a L-shaped connection of two resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 of the two-terminal components making up the L-shaped connection are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000076
Figure 00000076
 3. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного перекрытого Т-образного соединения четырех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1, r4=r2 двухполюсников, составляющих перекрытое Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:3. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of a symmetrical blocked T-connection of four resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 , r 4 = r 2 two-terminal constituting an overlapped T-joint are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000077
Figure 00000077
 4. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде
Figure 00000078
-образного соединения двух резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих
Figure 00000079
-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:4. The device demodulation phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form
Figure 00000078
-shaped connection of two resistive bipolar, resistive r 1 , r 2 bipolar components
Figure 00000079
-shaped connection, selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000080
Figure 00000080
 5. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, 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:5. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of a symmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 two-terminal, making up a symmetrical T-shaped connection are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000081
Figure 00000081
 6. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:6. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 of two-terminal, making up an asymmetric T-shaped connection, are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000082
Figure 00000082
 7. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:7. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 3 two-terminal, making up an asymmetric T-shaped connection, are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000083
Figure 00000083
 8. Устройство демодуляций фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде несимметричного Т-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r2, r3 двухполюсников, составляющих несимметричное Т-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:8. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of an asymmetric T-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 2 , r 3 two-terminal, making up an asymmetric T-shaped connection, are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000084
Figure 00000084
 9. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, 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:9. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of a bridge circuit for connecting four resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 , r 4 = r 2 two-terminal components of the bridge compound selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000085
Figure 00000085
 10. Устройство демодуляции фазомодулированных сигналов по п.1, отличающееся тем, что резистивный четырехполюсник выполнен в виде симметричного П-образного соединения трех резистивных двухполюсников, резистивные сопротивления r1, r2, r3=r1 двухполюсников, составляющих симметричное П-образное соединение, выбраны с помощью следующих математических выражений:10. The device for demodulating phase-modulated signals according to claim 1, characterized in that the resistive four-terminal is made in the form of a symmetrical U-shaped connection of three resistive two-terminal, resistive r 1 , r 2 , r 3 = r 1 two-terminal, making up a symmetrical U-shaped connection are selected using the following mathematical expressions:
Figure 00000086
Figure 00000086
RU2007110465/09A 2007-03-21 2007-03-21 Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals RU2341886C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110465/09A RU2341886C1 (en) 2007-03-21 2007-03-21 Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110465/09A RU2341886C1 (en) 2007-03-21 2007-03-21 Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007110465A RU2007110465A (en) 2008-09-27
RU2341886C1 true RU2341886C1 (en) 2008-12-20

Family

ID=39928678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007110465/09A RU2341886C1 (en) 2007-03-21 2007-03-21 Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2341886C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454790C1 (en) * 2011-03-03 2012-06-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for amplitude modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2454789C1 (en) * 2011-02-24 2012-06-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for amplitude modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2481700C2 (en) * 2011-02-10 2013-05-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for phase modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАСКАКОВ С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 1988, с.291. 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, 145. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481700C2 (en) * 2011-02-10 2013-05-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for phase modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2454789C1 (en) * 2011-02-24 2012-06-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for amplitude modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2454790C1 (en) * 2011-03-03 2012-06-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for amplitude modulation and demodulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007110465A (en) 2008-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2341890C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2341882C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2341887C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2341888C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2366075C1 (en) Method and device to demodulate amplitude-modulated rf-signals
RU2341886C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2371835C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2366076C1 (en) Method to demodulate phase-modulated rf-frequency signals and device to this end
RU2341883C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2371837C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2341880C1 (en) Method for demodulation of phase-modulated radio frequency signals and devices for its realisation
RU2369005C1 (en) Method of demodulation of amplitude-modulated radio-frequency sygnals and device to this effect
RU2371836C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2341879C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2341884C1 (en) Devices for demodulation of phase-modulated radio frequency signals
RU2341889C1 (en) Method for demodulation of phase-modulated radio frequency signals and device for its realisation
RU2371834C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2341885C1 (en) Method for demodulation of phase-modulated radio frequency signals and device for its realisation
RU2371838C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2341881C1 (en) Method for demodulation of phase-modulated radio frequency signals and devices for its realisation
RU2367085C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2483430C2 (en) Method of demodulating and filtering phase-modulated signals and apparatus for realising said method
RU2341877C1 (en) Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and devices for its realisation
RU2371833C1 (en) Method of demodulating phase modulated radio-frequency signals and device to this end
RU2487463C1 (en) Method of demodulating phase-modulated and frequency-modulated signals and apparatus for realising said method

Legal Events

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

Effective date: 20090322