×
10.07.2014
216.012.dbc5

ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
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.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Показаны записи 1-10 из 245.
20.09.2013
№216.012.6d16

Способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат - ускорение процесса синтеза, повышение надежности работы мехатронно-модульных роботов. Предложен способ многоальтернативной оптимизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493577
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.01.2014
№216.012.9d18

Цифровой демодулятор сигналов с относительной фазовой манипуляцией

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах приема цифровых информационных сигналов для цифровой демодуляции двоичных сигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМ). Достигаемый технический результат - обеспечение высокоскоростной цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505922
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.04.2014
№216.012.bdff

Статор ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Изобретение направлено на увеличение степени использования стоек U-образных магнитопроводов. Статор ветроэлектрогенератора содержит источник магнитного поля, U-образные магнитопроводы, катушки и крепежные элементы, источники возбуждения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514379
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.05.2014
№216.012.c018

Мехатронно-модульный робот

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике. Технический результат - повешенная эффективная ориентация мехатронно-модульного робота в окружающей среде. Мехатронно-модульный робот состоит, как минимум, из двух сопряженных между собой модулей, сопряжение каждого нового модуля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514925
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c16c

Индукторный синхронный генератор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном оборудовании. В предлагаемом синхронном генераторе, содержащем источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515265
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c2a4

Ротор ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор ветроэлектрогенератора содержит ступицу, лопасти, спицы, обод и ферромагнитные тела, установленные на ободе. Ферромагнитные тела выполнены в виде отрезков труб круглого сечения. Средняя часть отрезков труб имеет выборку, обращенную наружу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515577
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c2b5

Способ локального удаления диэлектрических покрытий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для локального удаления диэлектрических покрытий с металлических деталей, например для обеспечения сварочных, паяльных, клеевых работ, измерения твердости основы, толщины покрытия. Способ включает обработку детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515604
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.05.2014
№216.012.c8ca

Статор ветроэлектроагрегата

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики. Предлагаемый статор ветроэлектроагрегата содержит магнитопроводы, систему возбуждения, стяжные элементы и обмотку, при этом согласно изобретению статор выполнен в виде П-образной скобы и пакета пластин, на которых установлены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517168
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.05.2014
№216.012.c8ce

Индукторный генератор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения бесконтактных синхронных генераторов индукторного типа, работающих, преимущественно, на выпрямительную нагрузку и применяемых, например, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517172
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.05.2014
№216.012.c92f

Устройство тактовой синхронизации для преобразования прерывистой информации в непрерывную

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах передачи непрерывного информационного потока по каналу (сети) пакетной связи. Технический результат - компенсация больших блужданий тактовых импульсов (джиттера). Это достигается увеличением в 2 раз периода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517269
Дата охранного документа: 27.05.2014
Показаны записи 1-10 из 304.
20.09.2013
№216.012.6d16

Способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат - ускорение процесса синтеза, повышение надежности работы мехатронно-модульных роботов. Предложен способ многоальтернативной оптимизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493577
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.01.2014
№216.012.9be3

Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей

Изобретение относится к способу извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Способ включает электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505613
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.02.2014
№216.012.9ebe

Наноструктурное покрытие из гранулированного композита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. Наноструктурное покрытие из наногранулированного композита «металл-керамика», преимущественно (COFeB)(CaF),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506346
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9ebf

Способ повышения износостойкости наноструктурного покрытия из гранулированного композита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектроники, альтернативной энергетике и т.д. Способ повышения износостойкости наноструктурного покрытия из гранулированного композита «металл-керамика»,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506347
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a2e2

Безредукторный ветроэлектроагрегат

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню, поворотное основание, снабженное ветроколесом с сегментными роторными элементами и установленной в подшипники втулкой, кронштейном со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507413
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.04.2014
№216.012.afa1

Конвекторное кольцо

Изобретение предназначено для отжига в колпаковой печи стопы рулонов холоднокатаной полосовой стали. Конвекторное кольцо содержит расположенные в параллельных плоскостях по окружности с равным шагом под углом к радиальному направлению ребра. Каждое из ребер одной плоскости соединено концевыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510676
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b34d

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511617
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b369

Способ получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. В способе получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита «металл-керамика» получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511645
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b408

Способ подогрева криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Предложен способ подогрева криогенной жидкости, заключающийся в пропускании жидкости через теплообменные элементы с подведением к ним тепла. Корпус испарителя криогенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511805
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b4b0

Способ сжигания топлива

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок. Предложен способ сжигания топлива, заключающийся в предварительном разделении потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511980
Дата охранного документа: 10.04.2014
+ добавить свой РИД