Способ демодуляции дискретного N-позиционного частотного сигнала

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для демодуляции дискретных N-позиционных частотных сигналов.

Известен способ демодуляции дискретных частотных сигналов, заключающийся в том, что входной сигнал ограничивают по амплитуде, фильтруют N-фильтрами, где N - количество частотных позиций в сигнале, формируют разнополярные импульсы напряжений путем детектирования огибающей гармонических напряжения на выходах фильтров (см., например, Заварин Г.Д., Мартынов В.А., Федорцов Б.Ф. Радиоприемные устройства. М.: Воениздат, 1973 г., стр. 357, 359).

Недостатком такого способа является низкая разрешающая способность по частоте, особенно при близких частотных позициях.

Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности по частоте.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе демодуляции дискретного N-позиционного частотного сигнала, заключающемся в ограничении входного сигнала по амплитуде, его фильтрации, детектировании огибающей, определении значений частот радиоимпульсов, после фильтрации частоты радиоимпульсов дискретного N-позиционного частотного сигнала преобразуют в амплитуды радиоимпульсов по заданному закону, после детектирования огибающей значения частот радиоимпульсов определяют в соответствии со значением амплитуд видеоимпульсов.

Сущность изобретения заключается в преобразовании по заданному закону частот радиоимпульсов в амплитуду, которая используется для определения значений частот.

Так, например, при преобразовании частоты радиоимпульсов в амплитуду по линейно-возрастающему закону, после детектирования огибающей, текущее дискретное значение частоты определяется по формуле

а при линейно-убывающем преобразовании определяют по формуле

где - частота i-й позиции, - левая граничная частота N-позиционного частотного сигнала, - правая граничная частота N-позиционного частотного сигнала, - амплитуда видеоимпульса, соответствующая , - расстояние на частотной оси между частотными позициями, ΔU - приращение по напряжению между соседними частотными позициями, определяемое по формуле

где N - количество частотных позиций в сигнале, U_max и U_min - максимальное и минимальное значение амплитуд видеоимпульсов.

Сущность изобретения поясняется на примере детектирования 6-позиционного частотного сигнала фигурами 1 и 2, где соответственно обозначено: 1 - ограничитель, 2 - избирательный усилитель, 3 - преобразователь вида модуляции, 4 - детектор огибающей, 5 - решающее устройство с шестью выходами n_1,…,6, u_вых (t) - сигнал на выходе избирательного усилителя, u_1,…,6, (t) - шесть радиоимпульсов разной частоты в составе u_вых (t), - сигнал на выходе преобразователя вида модуляции, - шесть радиоимпульсов с составе , - сигнал на выходе детектора огибающей, ^- шесть видеоимпульсов в составе , - амплитуды видеоимпульсов, - напряжение на n-м выходе решающего устройства, t - время, В - вольты.

Схема фиг. 1 работает следующим образом. Ограничитель 1 и избирательный усилитель 2 предназначены для устранения амплитудных искажений сигнала. Ограничитель выравнивает амплитуду обрабатываемого сигнала, а избирательный усилитель обеспечивает одновременно фильтрацию и усиление, (см., например, Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. Изд. 2-е, доп., М.: «Советское радио», стр. 553-560), в результате чего он преобразуется к виду u_вых (t).

Преобразователь вида модуляции 3 предназначен для преобразования частот радиоимпульсов дискретного N-позиционного частотного сигнала в амплитуды.

В качестве преобразователя вида модуляции 3 может быть применена линейная цепь с наклонным линейным (возрастающим или убывающим) участком амплитудно-частотной характеристики (см., например, Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2006 г., стр. 350). Причем чем больше крутизна линейного участка, тем выше разрешение по частоте. Добиться высокой крутизны характеристики преобразования частоты в напряжение близкой к линейной можно путем последовательного соединения нескольких избирательных цепей и настройки их добротностей и резонансных частот из условия обеспечения минимального отклонения формируемой характеристики от линейного закона преобразования (см., например, статья «Синтез полосовых линейных устройств с наклонной амплитудно-частотной характеристикой» в журнале Телекоммуникации. - 2014. №5. С. 9-14).

Линейное преобразование частоты в напряжение посредством преобразователя вида модуляции 3 поясняется фигурами 3 и 4 где обозначено: - линейно-возрастающая амплитудно-частотная характеристика преобразователя вида модуляции, - спектр u_вх (t), - шесть гармоник в составе спектра u_вх (t) и соответствующие им частоты , - значения на частотах гармоник, - частота на которую отстоят друг от друга соседние частотные позиции сигнала, Δh - приращение по напряжению между соседними частотами сигнала, ΔF - ширина спектра сигнала, - спектр сигнала , - шесть гармоник в составе спектра и соответствующие им частоты.

Преобразователь вида модуляции 3 работает следующим образом. Все радиоимпульсы разной частоты во временной области u_1,…,6 (t) в составе сигнала на выходе избирательного усилителя u_вых (t) имеют амплитуду 1 вольт, что соответствует амплитудам их гармоник . Преобразователь вида модуляции, имеющий возрастающую амплитудно-частотную характеристику линейно преобразует спектр в соответствии с выражением

где k - коэффициент крутизны характеристики преобразователя вида модуляции 3, определяемый выражением

В результате линейного преобразования в спектре сигнала на выходе преобразователя вида модуляции 3 амплитуды гармоник приобретают линейное увеличение по мере возрастания частоты (фиг. 4). Поэтому во временной области на выходе преобразователя вида модуляции 3 происходит дискретное колебание амплитуд радиоимпульсов с составе (Фиг. 3).

После преобразователя вида модуляции сигнал поступает на вход детектора огибающей 4.

Детектор огибающей предназначен для детектирования огибающей радиоимпульсов в сигнале и может быть выполнен в виде последовательного соединения диода и RC-цепи (см., например, Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2006 г., стр. 346-348). Сигнал на выходе детектора представляет собой последовательность видеоимпульсов с дискретно изменяющейся амплитудой: .

После детектора огибающей сигнал поступает на вход решающего устройства 5.

Решающее устройство предназначено для формирования по сигналу видеоимпульсов на выходах n1…n6, соответствующих частотам .

Решающее устройство может быть выполнено на логических интегральных элементах и работает следующим образом. По значениям амплитуд видеоимпульсов в составе в решающем устройстве определяются значения частот по правилу (1). По принятым решениям в соответствии с правилом (1) на выходах решающего устройства формируются видеоимпульсы , фиг. 2.

Предлагаемый способ может быть реализован на аналоговых и цифровых интегральных микросхемах, выпускаемых радиоэлектронной промышленностью.