Навигация
Цифровой частотно-фазовый демодулятор
35345
знаков
1
таблица
13
изображений
5. Цифровой частотно-фазовый демодулятор
Аналоговый фазовый демодулятор (ФД), используемый в системе ФАПЧ [1], обладает существенным недостатком - ограниченной полосой захвата, т.е. система ФАПЧ не работает при первоначальном частотном сдвиге определенной величины, так как данный ФД не формирует управляющего напряжения в правильном направлении. В отличие от аналогового ЦЧФД, представленный на рис.12, при любом фазовом сдвиге вырабатывает сигнал с правильным знаком расстройки сравниваемых частот.
Принцип действия ЦЧФД, содержащего два 
-триггера D1, D2 и элемент И-НЕ D3, осуществляющий задержку распространения информации, основан на преобразовании сдвига фаз входных импульсных сигналов 
и 
(рис.13, а, б) в длительность импульсов на инверсных выходах -триггеров 
и 
(рис. 13, в, г).
В исходном состоянии триггеры D1 и D2 формируют единичные сигналы и на их инверсных выходах присутствуют низкие потенциалы (см. рис.13,в,г). С приходом первого импульса из последовательности импульсов (см.рис.13,а) на синхронизирующий вход первый триггер D1 устанавливается в нулевое состояние (см. рис. 13, в), так как его D-вход соединен с общей шиной. При поступлении первого импульса из последовательности импульсов (см. рис. 13, б) на синхронизирующий вход второй триггер D2 также переходит в нулевое состояние (см. рис. 13, г).
Высокие потенциалы с инверсных выходов D-триггеров инвертируются в элементе И-НЕ D3 и нулевой потенциал с его выхода устанавливает D-триггеры в исходное состояние.
Длительность импульсов на инверсном выходе первого D-триггера D1 (см. рис. 13, в) зависит от сдвига фаз между сигналами и , а длительность импульсов на инверсном выходе второго D-триггера D2 определяется задержкой сигнала в используемых ИС и составляет сотые доли микросекунды (короткие импульсы на рис. 13, г).
Такое соотношение между длительностями импульсов на выходах D-триггеров наблюдается при частотах входных сигналов 
. В случае 
все происходит наоборот (см. рис. 13, в, г).
При 
длительность импульсов на инверсных выходах 
-триггеров D1 и D2 постоянна и зависит от сдвига фаз 
входных сигналов, причем если
0, то импульсы, пропорциональные сдвигу фаз, присутствуют на выходе первого D-триггера, а если 
- то на выходе второго D-триггера.
и 
, выделяя постоянную составляющую импульсов, действующих на выходах -триггеров, формируют фазовую характеристику ЦЧФД (рис. 14)
, (64)
где 
и 
- амплитуда и период анализируемых сигналов.
Временной сдвиг 
(64) пропорционален фазе 
в пределах 
, и это определяет линейную область изменения фазы 
. Выходное напряжение ЦЧФД за пределами данной области в точках а и б скачкообразно уменьшается от 
до 
0 (рис. 13, е, ж), а затем изменяется с сохранением первоначального направления. В связи с этим фазовая характеристика ЦЧФД (см. рис. 14) приобретает пилообразный вид.
Данная характеристика принципиально отличается от характеристики аналогового ФД 
тем, что выходное напряжение (64) при 0 всегда положительно, а при 
0 - всегда отрицательно. Этим и объясняется частотная чувствительность ЦЧФД (рис. 15).
Если, например, частота одного сигнала 
больше частоты 
второго сигнала 
, то фазовый сдвиг возрастает пропорционально времени всегда в положительном направлении. При этом пилообразное напряжение приобретает среднее значение (
0). При обратном соотношении частот 
0 (см. рис. 15). По данной причине система ФАПЧ с ЦЧФД имеет полосу захвата теоретически бесконечно большую, а на практике ограничивается диапазоном перестройки по частоте используемого управляемого генератора.
Таким образом, рассмотренный ЦЧФД (см. рис. 12) выполняет роль частотного демодулятора (компаратора) при частотах 
(см. рис. 15) и роль ФД при совпадении анализируемых частот 
(см. рис. 14).
Номиналы выходных ФНЧ ЦЧФД (см. рис. 12) рассчитывают, исходя из частот среза 
, которые должны быть намного меньше частоты модуляции 
:
.
Частотный диапазон работы ЦЧФД определяется предельной частотой функционирования используемых D-триггеров и элемента И-НЕ. При реализации ЦЧФД на основе стандартных ИС 1554-й серии, в состав которой входят двойной D-триггер (1554ТМ2) и 4 элемента И-НЕ (1554ЛА3), рабочий диапазон частот может быть получен до 100 МГц.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За последнее время существенно повысился технический уровень электронной техники. Интегральная микросхемотехника в своем развитии достигла высокого уровня. Быстрое развитие требует создания все более точного и сложного автоматизированного технологического оборудования. Однако, вместе с этим мы получаем возможность создания более сложных и совершенных устройств с лучшими характеристиками и параметрами, уменьшение их габаритов.
В процессе выполнения данной курсовой работы мы ознакомились с общими принципами построения таких узлов радиоприемных устройств как различные виды модуляторов, изучили основные методы их проектирования с использованием микросхемотехники. Получили практические навыки проектирования, расчета и моделирования узлов радиоприемника с использованием ПЭВМ.
Исследованию подлежали: линейный частотный модулятор, цифровой частотно-фазовый демодулятор и прецизионный амплитудный модулятор. Разработанные схемы устройств работают в широком диапазоне частот 100-250 МГц с диапазоном управляющих напряжений 0-10 В.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. С в и р и д В.Л. Микросхемотехника аналоговых электронных устройств: Учеб. Пособие для радиотехн. спец. вузов. – Дизайн ПРО, 1998. – 256с.
2. С в и р и д В.Л. Проектирование микроэлектронных устройств: Учеб. Пособие по курсу “Микросхемотехника”: В 4 ч. Ч.2: Методология, основы метрологии, проектирование и расчет электронно-управляемых образцовых проводимостей. – Мн.: БГУИР, 1994. – 76 с.
3. А.с. 1132258 СССР, МКИ3 G 01 R 27/26. Устройство для автоматического измерения параметров нелинейных элементов / В.Л. Свирид. – Заявл. 02.08.83; Опубл. 30.12.84, Бюл. N 48. – 17 с.
4. С в и р и д В.Л. Экспериментальная микросхемотехника: Лаб. Практикум по курсу “Микросхемотехника ”: В 3 ч. Ч. 1: Исследование дифференциальных и операционных усилителей. – Мн.: БГУИР, 1995. – 61 с.
5. С в и р и д В.Л. Электронно-управляемые фазовращатели // Новые информационные технологии в науке и производстве: Материалы международ. науч.-техн. конф. – Мн.: БГУИР, 1998. – С. 189-192.
6. С в и р и д В.Л. Прецизионные источники опорного напряжения на основе полевых транзисторов // Радиотехника и электроника. – Мн.: ЗАО “Юникап”, 1999. – Вып. 24. – С.150-156.
7. С в и р и д В.Л. Метод линеаризации и термостабилизации характеристик нелинейных элементов // Радиотехника – М.: ВНТОРЭиС им. А.С. Попова, 1991. – N11. – С. 56 – 58.
8. С в и р и д В.Л. Измерение полных проводимостей при неблагоприятных соотношениях составляющих // Радиотехника и электроника. – Мн.: Выш. шк., 1975. – Вып. 4. – С. 98 – 104.
9. Пат. 2020616 РФ, МКИ5 G 01 С 27/00. Аналоговое запоминающее устройство / В.Л. Свирид. – Заявл. 25.02.91; Опубл. 30.09.94, Бюл. N 18. - 7 с.
Похожие работы
а цифровых ИС можно реализовать практически любой алгоритм обработки сигнала, осуществляемый в приемно-усилительных устройствах, включая элементы оптимального радиоприема. Связные РПУ с частотной модуляцией проектируются для работы на одной фиксированной частоте или в диапазоне частот. В первом случае рабочая частота стабилизируется кварцевым резонатором, а для генерации ЧМ колебаний могут быть ...
... должен быть непосредственно связан с сетью, куда передается пакет. Разобравшись немного с теорией построения локальных сетей, перейдем к практической части построения локальной сети агентства недвижимости. 2. Организация локальной сети для агентства недвижимости 2.1 Постановка задачи Целью дипломной работы является организация локальной компьютерной сети для агентства недвижимости. Для ...
... ППИ. В случае обнаружения сбоев процессор выдает в определенный порт единицу, тем самым зажигая индикатор неисправности, и прекращает работу. При отсутствии неисправностей аппаратура готова к приему данных. Процесс передачи данных по каналу начинается после автоматического установления соединения с передающей станцией. УПС после принятия сигнала вызова включает цепь 125 «Индикатор вызова». В ...
... за которым следует устройство дискретизации (рисунок 4.2), подастся известный сигнал s(t) плюс шум AWGN n(t). 4.4 Межсимвольная интерференция На рисунке 4.3 а) представлены фильтрующие элементы типичной системы цифровой связи. В системе - передатчике, приемнике и канале - используется множество разнообразных фильтров (и реактивных элементов, таких как емкость и индуктивность). В передатчике ...
0 комментариев