Детектирование им сигналов

Особенностью ИМ сигналов является наличие в их спектре низкочастотных составляющих модулирующего сигнала, поэтому для их детектирования требуется выделить ФНЧ эти спектральные составляющие и не требуется нелинейных элементов.

Пусть модулирующий сигнал – гармоническое колебание с частотой F. Спектр АИМ содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д + F. Амплитуда полезной составляющей спектра при АИМ:

,

где - амплитуда импульсов дискретизации;

- скважность импульсов дискретизации;

- индекс АИМ.

Если , то детектирование АИМ сигнала выполняет ФНЧ. Он выделяет компоненту спектра с частотой (полезную составляющую) и подавляет ближайшую к ней компоненту с частотой (мешающую).

Рисунок 25.1 – Структурная схема детектора АИМ сигнала при .

Если , то составляющая частоты модуляции в спектре АИМ сигнала мала. В этом случае детектирование осуществляется с помощью пикового детектора. Он позволяет получить больший по сравнению с ФНЧ уровень выходного сигнала. Пиковый детектор – АД, выходное напряжение которого пропорционально максимальному (пиковому) значению импульсов. Для работы детектора в пиковом режиме и отсутствия искажений детектируемого сигнала постоянная времени нагрузки детектора должна удовлетворять неравенствам:

,

где - период следования импульсов;

- максимальная частота спектра модулирующего сигнала.

Рисунок 25.2 – Структурная схема детектора АИМ сигнала при .

Перед детектированием всех остальных видов импульсной модуляции для повышения их помехоустойчивости осуществляется регенерация (восстановление формы импульсов). Для этого амплитудным ограничителем (АО) производится двустороннее ограничение импульсов на уровнях, близких к половине пикового значения импульсов. Это уменьшает влияние импульсных помех, устраняет флуктуационный шум в интервале между импульсами и в середине импульсов. Остаются влияния шума на фронты импульсов (вызывают сдвиг фронтов во времени) и мощных импульсных помех (вызывают дополнительные ложные импульсы).

Рисунок 25.3 – Регенерация ИМ сигналов: а - ИМ сигнал без помехи; б - смесь ИМ сигнала и помехи; в - регенерированный ИМ сигнал.

Спектр при ШИМ и ЧИМ богаче, чем при АИМ и содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д + mF. Амплитуда полезной составляющей спектра при ШИМ:

,

где - индекс ШИМ.

Амплитуда составляющей частоты модуляции при ШИМ и ЧИМ значительно превышает амплитуды соседних по спектру мешающих составляющих, поэтому детектирование ШИМ и ЧИМ осуществляется ФНЧ.

Рисунок 25.4 – Структурная схема детектора ШИМ и ЧИМ сигналов.

Спектр при ФИМ содержит дискретные составляющие с частотами: 0, F, nf_д, nf_д + mF. Амплитуда полезной составляющей спектра:

,

где - максимальное смещение фронта импульса при модуляции.

Из выражения следует, что уровень полезной составляющей незначителен и зависит от частоты модуляции, поэтому детектирование ФИМ сигнала не может осуществляться ФНЧ. Сигналы ФИМ сначала преобразуются в АИМ или ШИМ сигналы, которые затем детектируются ФНЧ.

Рисунок 25.5 – Структурная схема детектора ФИМ сигналов.