Технические науки/Электротехника и радиоэлектроника

Д.т.н., профессор Плаксиенко В.С., к.т.н., доцент Плаксиенко Н.Е.
аспирант Сиденков А.С.

Южный федеральный университет, Таганрог, Россия

БАЛАНСНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

Балансные фазовые дискриминаторы (ФД) обладают рядом преимуществ с точки зрения линейности операции демодуляции, чистоты спектра формируемого на выходе сигнала и помехоустойчивости [1, 2]. Векторомерные ФД могут быть построены по схеме, в которой после преобразователя фаза-амплитуда следуют два амплитудных детектора и вычитающее устройство, являющееся выходом дискриминатора. В работах [1, 3] показано, что построение балансных ФД по схеме с обратными связями позволяет повысить отношение "сигнал/шум" на выходе и реализовать регулировку крутизны среднего участка дискриминационной характеристики.

В настоящей статье приведены результаты моделирования и исследования статических и статистических характеристик фазовых дискриминаторов с взаимными обратными связями (ФДВОС).

На рис. 1 приведена функциональная схема ФДВОС,

Рис. 1. Функциональная схема ФДВОС

где Инв. – инвертор, С1, С2 – сумматоры, АД1, АД2 – амплитудные детекторы

огибающей, ВУ1–ВУ3 – вычитающие устройства; Огр1–Огр2 – ограничители минимума; РУ1–РУ2 – регулируемые усилители; ФНЧ1–ФНЧ3 – фильтры нижних частот, U_упр – напряжение, устанавливающее величину коэффициента передачи РУ – K и соответственно режим работы ФДВОС.

Вычитающие устройства и ограничители и ФНЧ, в соответствии с обозначениями на рис. 1, совместно реализуют убывающую зависимость коэффициента передачи при увеличении напряжения на управляющем входе РУ.

Модули, расположенные между АД1, АД2 и ВУ3 в соответствии с принятыми на рис. 1 обозначениями реализуют алгоритм вида [1]:

где K₁ = K₂ = K – коэффициенты передачи регулируемых усилителей РУ1 и РУ2 или коэффициенты взаимных обратных связей.

Крутизна среднего участка дискриминационной характеристики [3]

,

где S –крутизна характеристики обычного балансного ФД.

При крутизна среднего участка увеличивается относительно S
[1, 3], а при – характеристика становится релейной.

В статье разработана методика математического моделирования и исследования в среде моделирования Microcap статистических и статистических дискриминационных характеристик фазовых балансных дискриминаторов, в том числе при воздействии помех.

На рис. 2 приведены попарно статические и статистические характеристики для балансного ФД и ФДВОС при К = 0,8, полученные на средней частоте сигнала 465 кГц при отсутствии и при наличии шумов на их входе.

Результаты моделирования показывают возможности улучшения статистических характеристик ФДВОС, повышение крутизны дискриминационной

Рис. 3. Статические и статистические характеристики ФДВОС

характеристики за счет увеличения глубины обратных связей К не только при отсутствии, но и при наличии шумов, однако выполнить точные метрологические исследования в среде Microcap затруднительно. Следует исследовать влияние степени взаимной корреляции

процессов в каналах ФДВОС на форму дискриминационных характеристик.

Полученные результаты позволяют говорить о ряде преимуществ ФДВОС перед структурами без обратных связей. Основное ‒ возможность увеличения крутизны дискриминационной характеристики. Кроме того, получаемая дискриминационная характеристика обладает большей линейностью среднего участка по сравнению с дискриминационной характеристикой без обратных связей, т.е. обычного ФД, но ширина этого участка уменьшается.

Выводы

Применение ФДВОС позволяет управлять формой и крутизной дискриминационной характеристики и повысить соотношение сигнал/шум на их выходе. При использовании такой структуры построения ячейки дискриминатора появляется возможность синтезировать дискриминатор с предварительно заданной формой дискриминационной характеристики. Последнее особенно важно при построении систем фазовой автоподстройки частоты демодуляторов, работающих в условиях воздействия помех.

Литература

1. Плаксиенко В.С. Уровневая статистическая обработка дискретных сигналов. М.: УМИЦ "Учебная литература", 2006. 274 с.

2. Радиоприемные устройства. Изд. 2-е / Н.Н. Буга, В.С. Плаксиенко,
Н.Н. Фомин и др.; под ред. Н.Н. Фомина. М.: Радио и связь, 2003. 520 с.

3. Даниленко А.И. Плаксиенко В.С. Фазовый дискриминатор с обратными связями. Изв. вузов СССР. Приборостроение 1973, №7. с.41-44.