Частотно-модульовані сигнали (стр. 7 из 13)
Варто звернути увагу на те, що значення узагальненого виграшу, який визначає потенційну завадостійкість каналів зв’язку з розглянутим видом модуляції, є справедливим лише для відносно слабких перешкод, для яких виконується нерівність
.У каналах зв’язку з частотною модуляцією приведена нерівність може виконуватися лише для визначеної області значень індексів модуляції, менших деяких критичних значень. При збільшенні значення індексів частотної модуляції ї зв’язаним з цим збільшенням ширини спектрів сигналів зменшується перевищення сигналу над перешкодою
на вході демодулятора (детектора), що приводить до придушення сигналу перешкодою і зменшенню відношення сигналу до перешкоди на його виході.При зменшенні відношення потужності сигналу до питомої інтенсивності перешкоди
менше деякого граничного 
перевищення сигналу над перешкодою на виході приймача сигналів ЧМ (а отже, і його завадостійкості) різко зменшується. Граничне значення відношення 
збільшується зі збільшенням індексу модуляції, тому що при великому індексі модуляції (більш широкій смузі частот) перевищення сигналу над перешкодою на вході демодулятора зменшується.Після проведення аналізу схем частотних детекторів ЧМ сигналів видно, що вони не можуть забезпечувати різну девіацію частоти, але з різною крутизною характеристик сигналу в співвідношенні сигналу до перешкоди. Для того, щоб краще отримувати сигнали, які передаються, використовують частотні демодулятори (детектори) з малою девіацією частот, а отже малим індексом модуляції.
Але постає проблема забезпечення передачі високошвидкісних потоків сигналів, а на даному етапі розвитку зв’язку використовують сигнали ЧМ
. Для того, щоб забезпечити широкий спектр передачі сигналів ЧМ потрібно застосовувати засоби поліпшення. Отже, запропонуємо розроблену схему для забезпечення потрібної девіації частоти, не погіршуючи крутизни характеристики відношення сигналу до перешкоди. (Схема в додатку Д).Амплітудний обмежувач призначений для забезпечення нормальної роботи частотного демодулятора, тому що амплітуда сигналу на виході повинна бути постійною. Він усуває, так звану, паразитну амплітудну модуляцію. Робота амплітудного обмежувача допускає, що рівень сигналу на вході в будь-якому випадку буде вище порогу обмеження.
Далі сигнал поступає на частотні демодулятори, зібрані паралельним каскадом, але налаштовані на певний діапазон частот. В частотному демодуляторі відбувається перетворення сигналу з частотною модуляцією в копію первинного сигналу. Спочатку відбувається демодуляція в частотному демодуляторі ЧД1. Після закінчення прийому сигналу на частоті, на яку налаштований демодулятор відбувається відключення і включення наступних демодуляторів, підключених паралельно до основного. Кількість демодуляторів не повинна бути меншою 3-х.
Для того, щоб перетворений сигнал не був загублений, він поступає в пристрій лінійного запам’ятовування амплітуди лінійної ділянки амплітудно-частотної характеристики частотного демодулятора. Після якого потрапляє на пристрій аналізу полярності напруги на виході частотного демодулятора і його зчитування. Це дає можливість проаналізувати амплітуду отриманого сигналу та зробити висновок формувачу команд управління комутаторами.
На керуючому комутаторі відбувається почергове зчитування амплітуди сигналу на суматор, в якому відбувається сумування лінійних ділянок характеристик сигналу, та подача на вихід прогумованого (складеного) сигналу.
Із графіку амплітудно-частотної характеристики видно, що на виході частотного демодулятора отримаємо потрібну лінійну ділянку амплітудно-частотної характеристики сигналу, при великому значенні девіації частоти.
Загальна ідея роботи запропонованого демодулятора (додатку Е) полягає в наступному: характеристикам демодулятора з заданою крутизною формується шляхом сумування лінійних ділянок детекторних характеристик n- паралельно включених частотних детекторів, кожний з яких забезпечує детектування визначеної частини смуги частот, яку займає спектр вхідного сигналу, для того щоб розбити загальну смугу частот на n – ділянок, а частоти настроювання детекторів вибираються рівними нижній граничній частоті кожної з цих ділянок.
Напруга з виходу амплітудного обмежувача надходить на входи паралельно з’єднаних основного ЧД1 та 2n допоміжних ЧД, частоти настроювання яких зміщені відносно ЧД1 на величину
( 
– номер допоміжного детектора). Напруга на відповідні лінійній ділянці записується елементами пам’яті на додатку Д позначені 2n. Вихідний сигнал з елементів пам’яті подається на входи схеми зчитування інформації (схема зчитування 3 використовується при формуванні позитивної гілки детекторної характеристики, а 3´ негативної її гілки). З виходів схем зчитування з виходів основного і допоміжного детекторів формуючи гілку детекторної характеристики надходять на входи керованого комутатора 5, а з його виходу на вхід суматора 6. стан керованих комутаторів 5 і 5´, відповідно позитивної та негативної гілки детекторної характеристики, визначається сигналом з виходу схем керування 4 і 4´. При позитивній девіації частоти сигналом з виходу схеми керування 4 закривається керованим комутатором 5´, в результаті чого виключається надходження на вхід суматора 6 шумів з виходів допоміжних детекторів формуючи негативну галузь детекторної характеристики демодулятора.При демодуляції сигналу з девіацією частоти, яка не перевищує
, з детекторної характеристики ЧД1. При збільшенні девіації частоти, характеристика демодулятора формується з лінійної ділянки детекторної характеристики ЧД1, що запам’ятовується елементом пам’яті на його виході і лінійній ділянці детекторної характеристики допоміжного ЧД2. При подальшому збільшенні девіації частоти характеристика демодулятора взагалі формується шляхом підсумовування лінійних ділянок детекторних характеристик основного і допоміжних ЧД.Крутизна детекторних характеристик усіх частотних детекторів вибирається рівною крутизні детекторної характеристики демодулятора в цілому, що визначається вимогою забезпечення заданого відношення сигнал/шум на виході демодулятора.
Розглянутий метод побудови частотних демодуляторів з використанням синтезування результуючої характеристики з лінійних ділянок вузькосмугових ЧД із високою крутизною в літературі не описаний.
4. РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ ЧАСТОТНОГО ДЕМОДУЛЯТОРА
Розрахунок структурної схеми повинен містити всі складові необхідні для підбору елементів схеми. Принципова схема – це схема, на якій загальноприйнятими умовними графічними та індексованими літерними позначками зображені і позначені всі елементи какаду (групи каскадів), показані їх внутрішні та зовнішні зв’язки.
При розрахунку структурної схеми приймача визначається: вхідний опір першого каскаду низькочастотного тракту, смуга пропускання високочастотного тракту приймача, схема детектора, типи діодів та опори їх резисторів навантаження.
При розрахунку каскаду уточнюється схема детектора, яка включає всі елементи зв’язку з суміжними каскадами, визначаються параметри детектора і всіх елементів його схеми.
Таким чином, перед початком розрахунку потрібно зробити аналіз схеми для визначення методу розрахунку і всіх елементів, що мають вплив на якісний прийом сигналу.
В додатку Е приведена принципова схема диференціального детектора ЧМС та показані елементи зв’язку з суміжними каскадами.
Розрахунок запропонованої схеми розпочинають з транзисторного амплітудного обмежувача, схема якого є першим каскадом.
Для радіомовних і телевізійних приймачів проміжної частоти для тракту ЧМС задається ГОСТ. При розрахунку структурної схеми приймача вибирають:
– схему та тип електронного приладу;
– напругу
порогу обмеження;– амплітуду вихідної напруги
;– коефіцієнт амплітудної модуляції
вихідного сигналу завадою;– коефіцієнт обмеження
.Задачею розрахунку є:
1. Вибір оптимального режиму роботи нелінійного елементу.
2. Розрахунок параметрів елементів схеми.
3. Уточнення амплітуд вхідного та вихідного сигналів.
Для зменшення порогової напруги і збільшення коефіцієнта обмеження транзистор повинен працювати при зниженій колекторній напрузі 2-3 В, за рахунок використання дільника напруги, що складається з резисторів
і 
.Для достатньо стабільної роботи опори цих резисторів визначають з рівнянь [6]: