Частотный детектор

Авторы патента:

Ананьев Александр Владиславович (RU)

H03D3/00 - Демодуляция частотно- и фазо-модулированных колебаний (H03D 5/00,H03D 9/00,H03D 11/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2574285:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для детектирования частотно-модулированных сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение точности преобразования частоты в напряжение за счет формирования линейного участка с большой крутизной амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную посредством последовательного соединения по меньшей мере двух фильтров верхних/нижних частот второго порядка, резонансные частоты и добротности которых определяют из условия минимизации отклонения амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для детектирования частотно-модулированных сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является частотный детектор, состоящий из последовательно соединенных амплитудного усилителя-ограничителя, преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию, амплитудного детектора (см., например Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2006 г., стр. 350).

Недостатком такого частотного детектора является низкая точность преобразования частоты в напряжение, обусловленная малой крутизной линейного участка амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию в полосе рабочих частот, реализованного на полосовом фильтре второго порядка. Известно (см., например Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2006 г., стр. 351), что чем выше крутизна линейной части характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот, определяемая крутизной ската амплитудно-частотной характеристики, тем выше точность преобразования частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию. Однако увеличение крутизны ската амплитудно-частотной характеристики отдельно взятого фильтрового звена приводит к увеличению отклонения Δ от линейной характеристики преобразования частоты в напряжение, что ведет к снижению точности преобразования частоты в напряжение.

Техническим результатом изобретения является повышение точности преобразования частоты в напряжение за счет формирования линейного участка амплитудно-частотной характеристики с большой крутизной преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию посредством последовательного соединения по меньшей мере двух фильтров верхних (нижних) частот второго порядка, резонансные частоты и добротности которых определяют из условия минимизации отклонения амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот.

Технический результат достигается тем, что в частотном детекторе, состоящем из последовательно соединенных амплитудного усилителя-ограничителя, преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию и амплитудного детектора, преобразователь частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию выполнен на последовательно соединенных по меньшей мере двух фильтрах верхних (нижних) частот второго порядка, резонансные частоты и добротности которых определяют из условия минимизации отклонения амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот.

Сущность изобретения поясняется фигурой 1, на которой представлены заданные линейные характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот и максимально приближенные к ним амплитудно-частотные характеристики полосового фильтра второго порядка и АЧХ, образованная двумя последовательно соединенными фильтрами верхних частот второго порядка. На фигуре 1 обозначено: 1.1, 1.2, 1.3 - заданные линейные характеристики преобразования частоты в напряжение с крутизной 0.8, 1, 4 соответственно; 2.1, 2.2 - амплитудно-частотные характеристики полосового фильтра, максимально приближенные к заданным линейным характеристикам преобразования частоты в напряжение 1.1 и 1.2 соответственно; 2.3 - амплитудно-частотная характеристика преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию, образованная двумя последовательно соединенными фильтрами верхних частот второго порядка, максимально приближенная к 1.3; 3.1, 3.2 - амплитудно-частотные характеристики в отдельности последовательно включенных фильтров верхних частот совместно формирующих АЧХ 2.3; Δ - отклонение АЧХ от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение, определяющее степень ее линейности; Н(ω) - амплитудно-частотная характеристика; ω - угловая частота.

Из фигуры 1 видно, что в случае применения полосовых фильтров второго порядка с повышением крутизны заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение существенно увеличивается отклонение максимально приближенной АЧХ Δ, следовательно, преобразователь частотной модуляции в амплитудно-частотную, выполненный на полосовом фильтре, обладает низкой точностью преобразования частоты в напряжение.

Из фигуры видно, что преобразователь частотной модуляции в амплитудно-частотную, реализованный на двух последовательно соединенных фильтрах верхних частот (график 2.3), имеет крутизну линейного участка амплитудно-частотной характеристики на порядок выше по отношению к полосовому фильтру при малом значении Δ. Это достигается за счет выбора резонансных частот и добротностей фильтров верхних частот путем минимизации отклонения их совместной амплитудно-частотной характеристики от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот.

Задача минимизации отклонения Δ амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот может быть решена, например, как задача приближения функций одной или нескольких независимых переменных посредством других функций, по методике, изложенной в источниках: 1) Коллатц Л., Крабе В. Теория приближений. Чебышевские приближения и их приложения. М.: Наука, 1978 г., 9-65 с.; 2) Ремез Е. Я. Основы численных методов Чебышевского приближения. Киев: Наукова думка, 1969 г., 624 с.

Реализация возрастающей детекторной характеристики, когда при увеличении частоты напряжение на выходе детектора также возрастает, осуществляется за счет последовательного соединения фильтров верхних частот 2-го порядка.

На фигуре 2 представлен альтернативный вариант реализации предлагаемого изобретения в виде убывающей детекторной характеристики, когда при увеличении частоты напряжение на выходе детектора убывает, осуществляется за счет последовательного соединения фильтров нижних частот 2-го порядка. На фигуре 2 обозначено: 1.1 - заданная линейная характеристика преобразования частоты в напряжение с крутизной 4; 2.1 - амплитудно-частотная характеристика преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию, образованная двумя последовательно соединенными фильтрами нижних частот второго порядка, максимально приближенная к 1.1; 3.1, 3.2 - амплитудно-частотные характеристики в отдельности последовательно включенных фильтров нижних частот, совместно формирующих АЧХ 2.1. При убывающей характеристике технический результат и решение задачи минимизации отклонения Δ амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот аналогичны случаю применения фильтров верхних частот.

Увеличение количества последовательно соединенных ФВЧ (ФНЧ) ведет к увеличению крутизны характеристики.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность преобразования частоты в напряжение при детектировании частотно-модулированных сигналов за счет повышения крутизны линейного участка АЧХ преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную.

Изобретение может быть реализовано во всевозможных элементных базисах выпускаемых электронной промышленностью: на аналоговых схемах из пассивных элементов (RLC-базис), на аналоговых схемах из пассивных элементов с усилителями (ARLC-базис), на цифровых схемах, на коммутируемых конденсаторах и т.д.

Частотный детектор, состоящий из последовательно соединенных амплитудного усилителя-ограничителя, преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию и амплитудного детектора, отличающийся тем, что преобразователь частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию выполнен на последовательно соединенных по меньшей мере двух фильтрах верхних или нижних частот второго порядка, резонансные частоты и добротности которых определяют из условия минимизации отклонения амплитудно-частотной характеристики преобразователя частотной модуляции в амплитудно-частотную модуляцию от заданной линейной характеристики преобразования частоты в напряжение в рабочей полосе частот.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для обработки сигналов при приеме частотно-модулированных сигналов. Способ демодуляции частотно-модулированных сигналов заключается в преобразовании частотно-модулированного сигнала в цифровую форму и получении двух квадратурных сигналов.

Способ и устройство прямого преобразования частоты для приемников спутниковой навигации глонасс // 2562443

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в приемниках спутниковых навигационных систем с использованием прямого преобразования частоты.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2552175

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и может быть использовано для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Достигаемый технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона.

Демодулятор сигналов с относительной фазовой модуляцией // 2549360

Изобретение относится к области приема цифровых сигналов, передаваемых методом относительной фазовой модуляции (ОФМ), и может быть использовано для построения устройств демодуляции.

Устройство формирования, передачи и приема частотно-временной матрицы шумоподобного сигнала // 2544735

Изобретение относится к области передачи информации с использованием шумоподобных сигналов (ШПС) путем формирования частотно-временной матрицы (ЧВМ) ШПС, передачи частотно-временных элементов (ЧВЭ) и средств извлечения из принятых сигналов ЧВМ переданной информации.

Обнаружитель фазоманипулированных сигналов // 2527761

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных системах цифровой обработки сигналов. Технический результат заключается в повышении достоверности обнаружения фазоманипулированного сигнала за счет увеличения уровня сигнала по отношению к уровню шума на выходе устройства и оценки уровня шума для формирования порога принятия решения о наличии сигнала.

Цифровой демодулятор сигналов с частотной модуляцией // 2522039

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).

Способ демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2504894

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемника.

Способ генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов и устройство его реализации // 2500066

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования фазоманипулированных, а также фазомодулированных сигналов или их демодуляции. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемника.

Способ демодуляции и фильтрации фазомодулированных сигналов и устройство его реализации // 2488949

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для демодуляции и фильтрации фазомодулированных, а также фазоманипулированных сигналов.

Способ демодуляции фазоманипулированных сигналов // 2579984

Изобретение относится к способам демодуляции фазоманипулированных сигналов и может быть использовано в системах обнаружения или самонаведения, а также телеметрии подводных аппаратов. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости демодуляции фазоманипулированных сигналов путем осуществления полной синхронизации модуляционного сигнала с помощью инвариантных последовательностей независимых от случайности фазы принимаемого сигнала. В способе усиливают или ограничивают сигнал, осуществляют дискретизацию его по переходам через нуль, преобразуют в двоичный код и запоминают в оперативной памяти, измеряют несущую и сравнивают с пороговым уровнем. Двоичный сигнал, поступающий из оперативной памяти, подвергают декодированию в виде кода, при этом выделяют максимальный по уровню сигнал, соответствующий декодируемому коду, и вычитают его из поступающего из оперативной памяти сигнала. Полученную несущую подвергают прямому булевому преобразованию над полем Галуа GF(2n), складывают сопряженные преобразования и полученный вектор подвергают последовательно унитарному преобразованию над полем Галуа GF(2n) и преобразованию Уолша. По достижении порогового уровня определяют несущую демодулированную частоту. 3 ил., 3 табл.

Способ фазовой обработки сигналов // 2585980

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при передаче дискретных сигналов по радиоканалам. Достигаемый технический результат - упрощение процесса обработки сигналов. В способе обработки сигналов с фазами 0° и 180° осуществляют фильтрацию входных демодулированных сигналов, оцифрование мгновенных значений входных сигналов, вычисление суммы модулей отсчетов единичного А1 и нулевого А0 сигналов, сравнение с порогом, принятие решения считать сигнал логичекой единицей, если А1 ≥ (А1 + А0)/2, или считать сигнал логическим нулем, если А0 < (А1 + А0)/2. 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2598792

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в возможности усиления и частотной демодуляции с увеличенным линейным участком частотной демодуляционной характеристики и увеличенным динамическим диапазоном при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи, нагрузки и параметрах резистивного четырехполюсника. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов отличается тем, что четырехполюсник выполняют резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, последовательно подключенный к трехполюсному нелинейному элементу, который с цепью обратной связи как единый узел каскадно включают между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот включают высокочастотную нагрузку в виде двухполюсника с комплексным сопротивлением. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2598797

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в возможности усиления и частотной демодуляции высокочастотного сигнала с увеличенным линейным участком частотной демодуляционной характеристики и увеличенным динамическим диапазоном при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и параметрах резистивного четырехполюсника. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов отличается тем, что четырехполюсник выполняют резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, последовательно подключенный к трехполюсному нелинейному элементу, трехполюсный нелинейный элемент и цепь обратной связи как единый узел каскадно включают между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2599964

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в обеспечении усиления и частотной демодуляции высокочастотного сигнала за счет выбора схемы и значений сопротивлений резистивных элементов. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов отличается тем, что четырехполюсник выполняют резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, параллельно подключенный к трехполюсному нелинейному элементу, трехполюсный нелинейный элемент и цепь обратной связи как единый узел каскадно включают между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом резистивного четырехполюсника и фильтром нижних частот включают высокочастотную нагрузку в виде двухполюсника с комплексным сопротивлением, значение модуля mр передаточной функции и резонансную частоту устройства выбирают из условия формирования заданной крутизны квазилинейного участка левого склона амплитудно-частотной характеристики устройства в заданной полосе частот. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2599965

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в обеспечении усиления и частотной демодуляции с увеличенным линейным участком частотной демодуляционной характеристики и увеличенным динамическим диапазоном при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и нагрузки. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов отличается тем, что четырехполюсник выполняют резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, последовательно подключенный к трехполюсному нелинейному элементу, который с цепью обратной связи включают как единый узел каскадно между источником сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот включают высокочастотную нагрузку в виде двухполюсника с комплексным сопротивлением, значение модуля mр передаточной функции и резонансную частоту устройства выбирают из условия формирования заданной крутизны квазилинейного участка левого склона амплитудно-частотной характеристики устройства в заданной полосе частот. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2605675

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в возможности усиления и частотной демодуляции с увеличенным линейным участком частотной демодуляционной характеристики и увеличенным динамическим диапазоном при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи, нагрузки и параметрах резистивного четырехполюсника. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов отличается тем, что в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, параллельно подключенный к трехполюсному нелинейному элементу, который с цепью обратной связи как единый узел каскадно включают между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом резистивного четырехполюсника и фильтром нижних частот включают высокочастотную нагрузку в виде двухполюсника с комплексным сопротивлением, последовательно сопротивлению источника частотно-модулированного сигнала включают первый реактивный согласующий двухполюсник, последовательно сопротивлению высокочастотной нагрузки включают второй реактивный согласующий двухполюсник. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ и устройство демодуляции сигналов, gfsk-модулированных по q состояниям // 2638774

Изобретение относится к области передачи сигнала. Технический результат изобретения заключается в обеспечении демодуляции сигналов, модулированных по Q состояниям посредством частотной манипуляции с использованием фильтра Гаусса, которая требует минимума материальных ресурсов при сохранении хорошего качества демодуляции и декодирования. Способ демодуляции и декодирования принятого из канала связи сигнала, который содержит сообщение, состоящее из символов сообщения, при этом для определения символа сообщения: производят оценку множества возможных фазовых инкрементов посредством применения линейного фильтра к множеству последовательностей М результатов модуляции по Q состояниям посредством фазовой манипуляции возможных последовательных символов сообщения, совокупную фазу предыдущих итераций способа добавляют к каждому из указанных возможных фазовых инкрементов для получения оценочной фазы, определяют символ сообщения путем выбора возможных последовательных символов, оценочная фаза которых является наиболее близкой к принятому сигналу. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Способ передачи дискретной двоичной информации фазомодулированными сигналами в многоканальных системах радиосвязи с частотным уплотнением фазомодулированных канальных поднесущих // 2647633

Изобретение относится к области передачи дискретных двоичных сообщений в многоканальных системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении помехоустойчивости и упрощении многоканальных систем радиосвязи путем устранения свойственной фазовой модуляции произвольного изменения полярности посылок на приеме. Способ передачи дискретной информации содержит этапы: передача и фазовая демодуляция канальных поднесущих. При передаче все канальные поднесущие формируют в звуковом спектре частот из наинизшей по частоте поднесущей от высокостабильного звукового генератора. Каждую из канальных поднесущих получают удвоением частоты и фазы соседней канальной поднесущей меньшей частоты, которые модулируют по фазе двоичными посылками от своих канальных источников сообщений, разделяют канальными фильтрами и демодулируют в своем канальном фазовом когерентном демодуляторе путем перемножения со своим канальным фазовым эталоном, который получают удвоением частоты и фазы соседней канальной фазомодулированной поднесущей меньшей частоты, получая передаваемые канальные двоичные посылки сообщений без относительного декодирования и обратной работы. 1 ил., 1 табл.