×
10.07.2014
216.012.dbc5

Результат интеллектуальной деятельности: ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Цифровой демодулятор сигналов с частотной модуляцией относится к области радиотехники и может быть использован в устройствах приема дискретной и аналоговой информации для цифровой демодуляции сигналов с частотной модуляцией или манипуляцией (ЧМ). Достигаемый технический результат - обеспечение высокоскоростной цифровой демодуляции ЧМ сигналов. Цифровой демодулятор сигналов с частотной модуляцией содержит два цифровых обнаружителя узкополосных сигналов (ЦОУС), которые работают параллельно, но с разными частотами квантования f и f, формируемыми их тактовыми генераторами, входы ЦОУС1 и ЦОУС2 соединены вместе, образуя вход демодулятора ЧМ сигналов. Выход ЦОУС1 подключен к неинвертирующему входу вычитающего устройства, к инвертирующему входу которого подключен выход ЦОУС2, выход вычитающего устройства является выходом Цифрового демодулятора сигналов с частотной модуляцией. 3 ил.
Основные результаты: Цифровой демодулятор частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, первый и второй n-каскадные каналы квадратурной обработки (ККО) сигналов и блок принятия решения, которые вместе образуют цифровой обнаружитель узкополосных сигналов (ЦОУС), отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй ЦОУС, входы первого и второго ЦОУС соединены вместе, образуя вход демодулятора ЧМ сигналов, выход первого ЦОУС подключен к неинвертирующему входу вычитающего устройства, а к его инвертирующему входу подключен выход второго ЦОУС, выход вычитающего устройства является выходом демодулятора ЧМ сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах приема дискретной и аналоговой информации для цифровой демодуляции сигналов с частотной модуляцией или манипуляцией (ЧМ).

Известно классическое устройство демодуляции сигналов с ЧМ - балансный частотный детектор с взаимно расстроенными контурами (см. Радиоприемные устройства: учебник для ВУЗов под редакцией Н.Н. Фомина. - М.: Радио и связь, 2003 с.209). Устройство состоит из двух колебательных контуров с последующими амплитудными детекторами, напряжения которых вычитаются, образуя выходной демодулированный сигнал.

Его недостатком является отсутствие возможности высокоскоростной цифровой демодуляции ЧМ сигналов.

Наиболее близким по технической сущности и внутренней структуре к предлагаемому устройству является цифровой обнаружитель узкополосных сигналов (патент RU 2257671 C1, H04B 1/10, 27.07.2005, Бюл. №21, авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П., Проскуряков Ю.Д.), способный выполнять функции амплитудного демодулятора с фильтрацией сигнала.

Его недостатком является отсутствие возможности высокоскоростной демодуляции ЧМ сигналов.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение высокоскоростной цифровой демодуляции ЧМ сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом демодуляторе ЧМ сигналов используются два параллельно работающих известных цифровых обнаружителя узкополосных сигналов (ЦОУС1 и ЦОУС2), каждый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, первый и второй n-каскадные каналы квадратурной обработки (ККО) сигналов, каждый из которых содержит вычитатель и последовательно соединенные блоки обработки отсчетов (БОО), при этом количество (n) БОО определяется двоичным логарифмом числа обрабатываемых периодов сигнала, а каждый из этих блоков состоит из регистра сдвига многоразрядных кодов и сумматора, первый вход которого соединен с входом упомянутого регистра сдвига и является входом БОО, второй вход сумматора соединен с выходом регистра сдвига, выход сумматора является выходом БОО, а тактовый вход регистра сдвига является управляющим входом БОО, при этом выход АЦП соединен с входом многоразрядного регистра сдвига на четыре отсчета, четные выходы которого соединены с соответствующими входами вычитателя первого ККО, выход которого соединен с входом первого БОО первого ККО, а выход n-го блока обработки отсчетов первого ККО - с первым входом блока принятия решения, нечетные выходы многоразрядного регистра сдвига на четыре отсчета соединены с соответствующими входами вычитателя второго ККО, выход которого соединен с входом первого БОО второго ККО, а выход n-го блока обработки отсчетов второго ККО - с вторым входом блока принятия решения, выход которого является выходом ЦОУС, причем управляющие входы АЦП, регистра сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета и БОО соединены с соответствующими выходами генератора синхронизирующих импульсов. Входы аналого-цифровых преобразователей ЦОУС1 и ЦОУС2 соединены параллельно и образуют вход цифрового демодулятора ЧМ сигналов. Выход ЦОУС1 подключен к первому входу вычитающего устройства (ВУ), а выход ЦОУС2 - к его второму входу, а выход ВУ является выходом цифрового демодулятора ЧМ сигналов.

Генератор синхронизирующих импульсов в ЦОУС1 формирует частоту квантования fKB1 АЦП, равную fKB1=4(fC-F), а в ЦОУС2 соответственно fKB2=4(fC+F), где fC - несущая частота ЧМ сигнала, a F - смещение центральной частоты ЦОУС относительно fC.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - частотные характеристики, а на фиг.3 - результаты моделирования работы демодулятора.

Каждый цифровой обнаружитель узкополосных сигналов содержит (см. фиг.1) АЦП 1, на вход 2 которого поступает исследуемый сигнал, а на управляющий вход 3-тактовые импульсы. Выход АЦП 1 соединен с входом регистра 4 сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, четные выходы которого соединены с соответствующими входами вычитателя 5 первого ККО 6, а нечетные выходы - с соответствующими входами вычитателя 7 второго ККО 8. Каждый ККО, помимо вычитателя, содержит n каскадно соединенных БОО. Количество БОО зависит от числа N обрабатываемых периодов сигнала и определяется двоичным логарифмом N. Такое построение устройства обеспечивает минимальное количество БОО, при этом число обрабатываемых периодов сигнала равно N=Т. Первый ККО 6 содержит последовательно соединенные блоки 9-1, 9-2,…, 9-n обработки отсчетов, а второй ККО 8 - последовательно соединенные блоки 10-1, 10-2,…, 10-n обработки отсчетов. Каждый из БОО состоит из регистра сдвига многоразрядных кодов и сумматора. Блоки 9-1, 9-2,…, 9-n обработки отсчетов содержат регистры 11-1, 11-2,…, 11-n сдвига многоразрядных кодов и сумматоры 12-1, 12-2,…, 12-n соответственно, а блоки 10-1, 10-2,…, 10-n обработки отсчетов - соответственно регистры 13-1, 13-2,…, 13-n сдвига многоразрядных кодов и сумматоры 14-1, 14-2,…, 14-n. В каждом блоке 9(10) обработки отсчетов первый вход сумматора 12(14) соединен с входом регистра 11(13) сдвига и является входом блока 9(10) обработки отсчетов. Второй вход сумматора 12(14) соединен с выходом регистра 11(13) сдвига. Выход сумматора 12(14) является выходом блока 9(10) обработки отсчетов, а тактовый вход регистра 11(13) сдвига является управляющим входом блока 9(10) обработки отсчетов. Выход вычитателя 5 соединен с входом блока 9-1 обработки отсчетов ККО 6, а выход блока 9-n обработки отсчетов ККО 6 - с первым входом блока 15 принятия решения. Выход вычитателя 7 соединен с входом блока 10-1 обработки отсчетов второго ККО 8, а выход блока 10-п обработки отсчетов ККО 8 - с вторым входом блока 15 принятия решения, выход которого является выходом 16 цифрового обнаружителя. Управляющие входы АЦП 1, регистра 4 сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета и блоков 9(10) обработки отсчетов соединены с соответствующими выходами генератора 17 синхронизирующих импульсов.

Блоки 1-17 образуют первый ЦОУС1 18, и такие же блоки образуют второй ЦОУС2 19. Оба цифровых обнаружителя узкополосных сигналов работают параллельно, но с разными частотами квантования fKB1 и fKB2, формируемыми генераторами 17.

Входы 2 ЦОУС1 и ЦОУС2 соединены вместе, образуя вход 20 демодулятора ЧМ сигналов. Выход 16 ЦОУС1 подключен к неинвертирующему входу вычитающего устройства 21, а к его инвертирующему входу подключен выход 16 ЦОУС2. Выход вычитающего устройства 21 является выходом 22 демодулятора ЧМ сигналов.

Устройство работает следующим образом.

На вход демодулятора поступает ЧМ сигнал в виде

sЧМ(t)=Smsin[2πf0t+a(t)+φ0)],

где а(t) - модулирующий процесс, связанный интегральным преобразованием с передаваемым сигналом. Мгновенная частота ЧМ сигнала определяется выражением

и изменяется в пределах от -FД до FД, где FД - девиация частоты. Этот сигнал поступает на вход демодулятора 20 и параллельно подается на входы 2 АЦП ЦОУС1 18 и ЦОУС2 19.

На АЦП ЦОУС1 поступают тактовые импульсы квантования с частотой fKB1=4(fC-F), а на АЦП ЦОУС2 соответственно fKB2=4(fC+F), fC - несущая частота ЧМ сигнала.

Нормированная частотная характеристика ЦОУС H(f) (зависимость выходных отсчетов, деленных на 2N, от частоты входного гармонического сигнала) имеет вид

f0 - центральная частота обнаружителя, N=2n - число обрабатываемых периодов входного сигнала на частоте f0. Частота квантования АЦП равна fКВ=4f0.

В демодуляторе ЧМ сигналов частотные характеристики ЦОУС1 K1(f) (при f0=fC-F) и ЦОУС2 K2(f) (при f0=fC+F) при

fC=10 МГц, N=1024 и F≈5 кГц показаны на фиг.2а сплошной линией (K1(f)) и пунктиром (K2(f)). Общая частотная характеристика демодулятора ЧМ сигналов имеет вид

и показана на фиг.2б. На фиг.2в представлена частотная характеристика демодулятора (сплошная линия) и частотная характеристика частотного детектора на расстроенных колебательных контурах (пунктир). Как видно, предлагаемое устройство имеет приемлемые характеристики, достаточно линейные в рабочей полосе частот и обеспечивающие лучшее подавление внеполосных сигналов по сравнению с детектором на колебательных контурах.

В предлагаемом демодуляторе за один период сигнала необходимо выполнить всего 4(log2N+3) операций сложения/вычитания многоразрядных кодов и запоминать SN полученных значений. Обеспечивается минимум арифметических операций на период сигнала для решения поставленной задачи и, следовательно, высокая скорость обработки ЧМ сигнала. Технически устройство может быть реализовано либо как специализированная интегральная схема, либо как микропроцессорное устройство. Регистры сдвига многоразрядных кодов могут быть выполнены на базе однобитовых регистров сдвига либо оперативных запоминающих устройств.

На фиг.3 показаны результаты моделирования работы демодулятора при обработке ЧМ сигналов с гармоническим модулирующим сигналом (частота модуляции 500 Гц, индекс ЧМ равен 5, девиация частоты 2,5 кГц) при fc=10 МГц, N=1024 и согласно(2) F5≈5 кГц.

Таким образом, цифровой демодулятор частотно-модулированных (ЧМ) сигналов содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, первый и второй n-каскадные каналы квадратурной обработки (ККО) сигналов и блок принятия решения, которые вместе образуют цифровой обнаружитель узкополосных сигналов (ЦОУС), помимо этого он дополнительно содержит второй ЦОУС, входы первого и второго ЦОУС соединены вместе, образуя вход демодулятора ЧМ сигналов, выход первого ЦОУС подключен к неинвертирующему входу вычитающего устройства, а к его инвертирующему входу подключен выход второго ЦОУС, выход вычитающего устройства является выходом демодулятора ЧМ сигналов.

Литература

1. Радиоприемное устройство: учебник для ВУЗов под редакцией Н.Н.Фомина. - М.: Радио и связь, 2003.

2. Патент RU 2257671 C1, H04B 1/10, 27.07.2005. «Цифровой обнаружитель узкополосных сигналов», Бюл. №21, авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П., Проскуряков Ю.Д.

Цифровой демодулятор частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, первый и второй n-каскадные каналы квадратурной обработки (ККО) сигналов и блок принятия решения, которые вместе образуют цифровой обнаружитель узкополосных сигналов (ЦОУС), отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй ЦОУС, входы первого и второго ЦОУС соединены вместе, образуя вход демодулятора ЧМ сигналов, выход первого ЦОУС подключен к неинвертирующему входу вычитающего устройства, а к его инвертирующему входу подключен выход второго ЦОУС, выход вычитающего устройства является выходом демодулятора ЧМ сигналов.
ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 181-190 of 245 items.
20.04.2016
№216.015.3686

Ветроэнергетическая установка

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразовывающим энергию ветра в электрическую энергию. Ветроэнергетическая установка, содержащая две рамы с размещенными на них ветроэлектрогенераторами, вращающееся основание, вертикальную башню. Каждая из рам закреплена на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581301
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36d0

Способ повышения прочности тракта охлаждения теплонапряженных конструкций

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками. Способ повышения прочности тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, образованного путем скрепления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581508
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36e2

Сегментный ветроэлектрогенератор

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Сегментный ветроэлектрогенератор содержит роторные ферромагнитные элементы, установленные на лопастях ветроколеса, статор, башню, корпус с поворотным основанием,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581682
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36e4

Статор

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к статорам ветроэлектрогенератора. Статор содержит основание, крепежные элементы, магнитопроводы и катушки. Магнитопроводы выполнены в виде многолучевой звезды с лучеобразными выступами. Катушки выполнены в виде обмоток и охватывают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581254
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36f5

Пропеллерный насос

Изобретение относится к пропеллерным (осевым) насосам. Пропеллерный насос содержит основание с подшипниками, ступицу, горизонтальный вал, лопасти колеса, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании. Роторы соединены с входными валами дополнительных редукторов, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581748
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3706

Ротор сегментного ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, лопасти, дугообразные элементы и магнитопроводы. Дугообразные элементы снабжены окнами, в каждой паре из которых размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581303
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.370c

Кварцевый реактор для исследования температурной зависимости электросопротивления высокорезисторных объектов

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке и может быть использовано при создании устройств и способов для исследования свойств нанокомпозитов. Кварцевый реактор для исследования температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов, преимущественно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581628
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3713

Устройство для формирования трубчатых изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к области изготовления трубчатых изделий малого диаметра из композиционных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение равномерности деформации формуемого материала, повышение производительности и надежности устройства. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581412
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3742

Способ нанесения покрытия из оксида циркония на поверхность изделия из никелевого сплава

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к напылению теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок, которые требуют формирования на рабочих поверхностях покрытий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581546
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.376d

Лазерный диод

Лазерный диод содержит излучающий элемент с линзой для формирования излучения. Линза включает центральную зону, которая имеет оптическую силу и обеспечивает коллимирование потока излучения. Лучи, прошедшие через центральную зону, отражаются от внешней наклонной грани линзы, которая выводит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581445
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 181-190 of 304 items.
27.11.2015
№216.013.93d5

Ветроколесо сегментного ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветроустановок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Ветроколесо сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, спицы, обод, лопасти с лонжеронами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569464
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93d8

Статор электрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к статорам электрогенератора, входящего в состав ветроагрегата. Cтатор электрогенератора содержит магнитопроводы, перемычки, установленные между ними, рабочие и возбуждающие катушки и крепежные элементы. Магнитопроводы выполнены в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569467
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93d9

Вертикальный ветродвигатель

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Вертикальный ветродвигатель содержит вертикальный вал с радиальными перекладинами и чашечными лопастями. Чашечные лопасти снабжены турбулизаторами. Турбулизаторы выполнены в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569468
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93da

Роторный ветродвигатель

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающиеся основания с приемниками энергии, центральную стойку с поворотным основанием. На поворотном основании укреплены вращающиеся основания. Приемники энергии выполнены в виде Λ-образных стоек. Между нижними...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569469
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93fa

Ротор ветроэлектрогенератора с вертикальной осью

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал, ступицу, основание, П-образные магнитопроводы. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569501
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93fb

Генератор индукторный

Изобретение относится к индукторным сегментным генераторам, а более конкретно к генераторам, содержащим радиальные спицеобразные роторные элементы, т.е. таким, в качестве роторных элементов которого выступает спицованное колесо, например генератором велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569502
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.9429

Способ получения массивов углеродных нанотрубок с управляемой поверхностной плотностью

Изобретение может быть использовано при изготовлении сорбентов и армирующих добавок. Сначала подготавливают ростовую подложку путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора конденсацией микрокапель коллоидного раствора, находящегося под воздействием ультразвука. Во время...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569548
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.942a

Разнотемпературная конденсационная камера

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения содержит нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки с устройствами обеспечения разности температур их наружных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569549
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.942b

Способ очистки воздуха в разнотемпературной конденсационной камере

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности, в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в том, что очищаемый поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569550
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.942c

Способ получения отверстий в монокристаллических пластинах кремния

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к области создания микроструктурных элементов электронных устройств. Способ получения отверстий в монокристаллических пластинах кремния включает подготовку полупроводниковой пластины путем нанесения на ее поверхность мелкодисперсных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569551
Дата охранного документа: 27.11.2015
+ добавить свой РИД