Демодуляторы цифровых сигналов с ОФМ

В общем, виде демодулятор фазоманипулированного сигнала представляет собой ФД, на один вход которого поступает модулированный сигнал, а на другой – сигнал от источника опорного колебания. Для детектирования сигнала с четырьмя значениями фазы необходимы два ФД, на которые входной сигнал поступает с одинаковой фазой, а сигналы от источника опорного колебания со сдвигом фазы на 90° друг относительно друга. При демодуляции сигналов с ОФМ необходимо сравнивать фазы принимаемого сигнала в двух соседних тактовых интервалах времени.

Из-за высокой скорости модуляции демодуляторы сигналов ОФМ имеют ряд особенностей. Демодуляция осуществляется на ПЧ, при этом требуется создать тракт с полосой пропускания 500—1000 МГц.

В демодуляторе сигналов ОФМ-4 пересдаваемых со скоростью 200 Мбит/с, используется схема ФД с 3 дБ КНО, состоящим из двух направленных ответвителей с распределенной связью (8,34 ДБ в каждом). В этой схеме используется только два диода. Она имеет хорошие импедансные характеристики и высокую чувствительность. Для улучшения согласования здесь могут быть использованы четыре диода.

Если демодуляция.осуществляется на промежуточной частоте, то может быть применена автоматическая подстройка частоты (АПЧ) гетеродина. На рисунке представлена структурная схема приемника. Входной сигнал вместе с сигналом гетеродина (Гет.) поступает на понижающий смеси­тель (См.), а после усиления в УПЧ – на вход демодулятора сигнала (Дмд) и детектора АПЧ (Дет. АПЧ). Демодулятор представляет собой ФД, у которого в качестве опорного колебания используется сигнал от линии задержки, задержанный на длительность тактового интервала. Промежуточная частота F_ПЧ точно в пять раз больше тактовой частоты F_Т, поэтому схема детектора АПЧ аналогична схеме демодулятора, но задержка осуществляется на величину тактового интервала плюс p/2. Сигналы от устройства регенерации и детектора АПЧ поступают на схему АПЧ и формируют на ее выходе сигнал управления гетеродином, который перестраивает его так, что постоянно поддерживает F_ПЧ =5F_Т.

СХЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ И ЕЕ ПАРАМЕТРЫ

Отсутствие составляющей несущей частоты в спектре сигнала ОФМ требует восстановления ее в приемнике для осуществления когерентного детектирования. Среди известных схем восстановления несущей в высокоскоростных ЦСП СВЧ диа­пазона наибольшее применение находит схема с ремодуляцией (иногда используются названия: схема с ремодулятором, с обратным или восстановительным модулятором). На рисунке приведена структурная схема демодулятора, в котором осуществляется когерентное детектирование сигнала ОФМ-4, а в качестве СВН используется схема с ремодуляцией и кольцом ФАП. Входной сигнал от УПЧ поступает на четырехпозиционный фазовый детектор (4-ФД) и через линию задержки

Л31 на 4-ФМд, на два цифровых входа которого подаются продетектированные сигналы с выходом 4ФД. На ФД кольца ФАП через линию задержки Л32 и с выхода 4-ФМд поступают сигна­лы восстановленной несущей и от генератора управляющего напряжения (ГУН). Управляющий сигнал ГУНа формируется ФД и фильтром кольца ФАП. Эта схема содержит минимум элементов, определяющих время задержки кольца ФАП,ее работа не зависит от синхронизации тактовой частоты.

НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ ОФМ

Для увеличения объема передаваемой информации при сохранении неизменной скорости модуляции предлагается использовать сигнал 16-уровневой амплитудно-фазовой модуляции. Модулятор сигналов состоит из двух 4-ФМд, на которые поступают цифровые сигналы, по два на каждый, и сигнал от генератора несущей. Промодулированные сигналы суммируются, причем оптимальным для детектирования является случай, когда один из суммируемых сигналов меньше другого на б дБ. В результате получается сигнал 16-уровневой АФМ, пространство сигналов для которого изображено на рисунке. При детектировании осуществляются обратные операции, которые могут быть реализованы в демодуляторе, использующем СВН со вторичной модуляцией. На рисунке изображена структурная схема такого демодулятора. Входной сигнал поступает «а первый четырехпозиционный фазовый детектор (4-ФД1) вместе с опорным колебанием восстановленной несущей от ГУНа, на выходе устройства регенерации получаем две последовательности, передаваемые с большей амплитудой. Эти же последовательности одновременно с сигналом от ГУНа поступают на 4-ФМд, осуществляющий модуляцию вторично. С помощью сигнала от 4-ФМд и входного на выходе ФД кольца ФАП формируется управляющий сигнал ГУНа, а при вычитании – сигнал, который поступает на 4-ФД2 вместе с сигналом опорногоколебания и образует на его выходах две другие передаваемые последовательности.

Из анализа литературы видна тенденция к развитию высокоскоростных цифровых систем связи СВЧ диапазона с различными видами фазовой модуляции несущей. Освоение миллиметрового и квазимиллиметрового диапазона волн предъявляет высокие требования к проектированию устройств, осуществляющих высокоскоростную модуляцию и демодуляцию фазы сигнала. Можно выделить следующие основные направления проектирования:

– модуляция фазы несущей миллиметрового и квазимиллиметрового диапазонов волн со скорость до 250 Мбит/с с использованием р-i-n -диодов;

– модуляция фазы сигнала в диапазоне 1-2 ГГц со скоростью до 400 Мбит/с с использованием ДБШ;

– использование аналогичных методов модуляции при осуществлении передачи информации методом ОФМ в ЦРРЛ с промежуточной частотой 140 МГц;

– использование при конструировании элементов на МПЛ, изготовленных по тонкопленочной технологии;

– когерентное детектирование широкополосного фазомодулированного сигнала в диапазоне 1-2 ГГц включая случаи, когда спектры входного и продетектированного сигналов расположены близко друг к другу;

– создание схемы восстановления несущей, имеющей при широкой полосе зах­вата большое отношение сигнал/шум восстановленной несущей и малую установив­шуюся фазовую ошибку;

– использование видов модуляции, позволяющих увеличить объем передаваемой информации в одном радиостволе и улучшить характеристики детектирования сигнала.

ДЕМОДУЛЯТОР ЦИФРОВОЙ РСП

Демодулятор является наиболее сложным узлом цифровой РСП определяющим показатели качества тракта передачи в целом.

При демодуляции систем с ОФМ используют как когерентные так и некогерентные методы.

Оптимальный алгоритм (рисунок а)

согласованный фильтр СФ с передаточной функцией комплексно сопряженная со спектральной плотностью сигнала S(t) или применяется коррелятор содержащий генератор опорного колебания Гк, перемножитель и интегратор со сбросом в момент t₀=Т (рисунок б)). Построение этих схем вызывает значительные трудности из-за получения когерентного опорного напряжения. В реальных схемах (рисунок 18 в)) в которых опорное напряжение получается с помощью схемы восстановления когерентной несущей ВКН, а вместо идеального интегратора со сбросом используется ФНЧ с полосой 1,2В_С (В_С – частота численно равная скорости передачи). В качестве решающего устройства используется регенератор бинарного сигнала, в состав которого входят цепи выделения сигнала тактовой частоты. Решение о том какой принят сигнал 0 или 1 принимается в середине к -го импульса.

СХЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОГЕРЕНТНОЙ НЕСУЩЕЙ

Основными схемами являются:

- схема умножения ФМ сигнала в соответствии с кратностью системы для снятия модуляции.

- схема Костаса, содержащая подстраиваемый генератор сигнала опорной несущей, управляемый сигналом ошибки полученной в результате сравнения входных и выходных цифровых полиномов регенератора.

Схема восстановления когерентной несущей Сифорова. Разновидность схемы Костаса – демодулятор в котором сигнал управляющего генератора опорной несущей модулируется сигналами регенераторов, а сигнал ошибки определяется при сравнении входного и восстанавливающего.

Сигнал ОФМ-2 возводится в квадрат и сравнивается в ФД петли ФАП с сигналом генератора ПЧ управляющим напряжением ГУН, частота которого тоже умножается на два.

Схема обратной модуляции. На вход ПЧ модулятора Мд поступает манипулированный сигнал S(t) а на вход основной полосы последовательность где символ обратный формируемый на выходе ФД. Восстановленный таким образом сигнал ПЧ поступает на ФД системы ФАП, где сравнивается с сигналом ГУН.

В низкоскоростных системах иногда используется простой автокорреляционный прием сигналов с ОФМ. В качестве сигнала опорного генератора применяется задержанный на длительность тактового сигнала ФМ сигнал ПЧ.

Структурная схема автокорреляционного демодулятора ОФМ-2, представлена на рисунке.

Дата добавления: 2014-01-13