ДЕМОДУЛЯТОР АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ, ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ, ФАЗОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК H03D5/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к демодуляторам радиосигналов, и может быть использовано в радиоприемных устройствах и измерительной технике для демодуляции амплитудно-модулированных (AM), частотно-модулированных (ЧМ), фазомодулированных (ФМ) сигналов.

Известны демодуляторы радиосигналов, содержащие полупроводниковые приборы и фильтр нижних частот, которые порознь демодулируют или AM, или ЧМ, или ФМ сигналы [Ю.Г. Давыдов, Ю.С. Данич, А.П. Жуковский и др. Радиоприемные устройства. - Под ред. Проф. А.П. Жуковского. - М.: Высшая школа, 1989, с. 123, 142, 147 -148].

Известны также комбинированные демодуляторы AM и ЧМ сигналов [А. С. СССР 1448382, патент Великобритании 2226724, H 03 D 5/00], содержащие AM и ЧМ демодуляторы и устройства для их переключения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по функциональному назначению является патент Великобритании 2226724, H 03 D 5/00 (прототип) - комбинированный демодулятор AM и ЧМ сигналов [Р. Ж. Изобретения стран мира, 16, 1991, с. 33].

Комбинированный демодулятор AM и ЧМ сигналов содержит AM и ЧМ детекторы, генератор для формирования опорных сигналов, устройства для распознавания AM и ЧМ сигналов и переключения AM и ЧМ детекторов.

Недостатком комбинированного демодулятора является наличие нескольких детекторов, каждый из которых имеет полупроводниковые приборы, фильтр нижних частот и предназначен для демодуляции одного из видов модулированных сигналов, а также наличие генератора опорных сигналов и сложной схемы распознавания вида модулированного сигнала и управления переключением детекторов.

Цель изобретения - демодуляция AM, ЧМ, ФМ сигналов без использования в демодуляторе полупроводниковых приборов, генератора опорных сигналов и схемы распознавания вида модулированного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в заявляемом демодуляторе AM, ЧМ, ФМ сигналов, содержащем фильтр нижних частот, радиосигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе, подведен к входу двухпроводной короткозамкнутой линии. Между проводами двухпроводной короткозамкнутой линии, параллельно им, размещен проводник той же длины, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот. Для уменьшения размеров демодулятора при детектировании низкочастотных модулированных сигналов двухпроводная короткозамкнутая линия и проводник, размещенный между ее проводами, параллельно им, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот, совместно свернуты в спираль, а длина двухпроводной короткозамкнутой линии и длина проводника, размещенного между ее проводами, выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала.

Авторы не установили среди известных им технических решений аналогичного назначения такого, которое содержало бы совокупность существенных признаков, сходных с заявляемыми отличительными признаками. Это позволяет признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "новизна".

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается электрической схемой демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов, изображенной на чертеже, принципом его работы и экспериментальными результатами.

Демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов, изображенный на чертеже, содержит:
1. Двухпроводную короткозамкнутую на конце линию 1, на вход которой подведен модулированный по амплитуде, частоте или фазе радиосигнал U_вх(ω, Ω). Между проводами линии 1, параллельно им, размещен проводник 2, той же длины, концы которого присоединены к входу RC-фильтра нижних частот 3. Демодулированный сигнал U_вых(Ω) для последующего усиления и воспроизведения снимается с выхода фильтра нижних частот 3.

2. Двухпроводная короткозамкнутая линия 1 и проводник 2, размещенный между ее проводами, параллельно им, концы которого присоединены к фильтру нижних частот 3, совместно свернуты в спираль, при этом длина двухпроводной короткозамкнутой линии 1 и длина проводника 2, размещенного между ее проводами, выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала.

Для описания принципа работы заявляемого демодулятора исходными соотношениями являются сила высокочастотного давления действующая на электрон, находящийся в пространственно неоднородном по амплитуде электромагнитном поле [Л.А. Арцимович, Р.3. Сагдеев. Физика плазмы для физиков. - М.: Атомиздат, 1979, с. 35].

где e - заряд электрона;
m_e - масса электрона;
ω - круговая частота электромагнитного поля;
▿ - математическая операция градиента;
- амплитуда электрического поля;
и распределение амплитуды электрического поля вдоль короткозамкнутой линии с учетом модуляции сигнала [Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986, с. 366 - 367. Антенны, ч. 1, под ред. Ю.К. Муравьева. - Л.: ВКАС, 1963, с. 523]

при амплитудной модуляции,

при угловой (ЧМ, ФМ) модуляции,
где Um_вх - амплитуда напряжения входного сигнала;
d_э - эквивалентное расстояние между проводами короткозамкнутой двухпроводной линии;
М - глубина модуляции при AM или индекс модуляции при ЧМ, ФМ;
Ω - круговая частота модулирующего сигнала;
m - волновое число высокочастотного колебания сигнала;
К - волновое число модулирующего колебания;
z - текущая координата, отсчитываемая от короткозамкнутого конца линии.

На основании вышеприведенных соотношений принцип работы заявляемого демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов заключается в следующем.

При пропускании по короткозамкнутой двухпроводной линии 1 высокочастотного тока, модулированного по амплитуде, частоте или фазе, неоднородное по амплитуде электрическое поле стоячей волны в линии наводит в проводнике 2, размещенном между проводами линии 1, ток с частотой модуляции. На концах проводника 2 под его воздействием возникает напряжение, изменяющееся во времени с частотой модуляции. Это напряжение подается на вход RC-фильтра нижних частот 3, который не пропускает на выход фильтра частично просачивающееся высокочастотное напряжение сигнала и пропускает напряжение с частотой модуляции.

Таким образом, детектирование сигнала заявляемым демодулятором на линиях с распределенными параметрами заключается в том, что сила высокочастотного давления на электроны проводимости и обусловленный ею ток в проводнике 2 с частотой модуляции пропорциональны градиенту квадрата амплитуды модулированного высокочастотного электрического поля стоячей волны в линии.

Экспериментальные исследования демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов при модуляции одним тоном (1000 Гц) показали, что уровень демодулированного сигнала пропорционален глубине модуляции при AM и девиации частоты или фазы при угловой модуляции.

Качество воспроизведения сигнала при приеме радиовещательных станций с заявляемым демодулятором не хуже, чем при использовании для этой цели типовых демодуляторов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах и измерительной технике для демодуляции амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов. Демодулятор состоит из двухпроводной короткозамкнутой линии (ДКЛ) (1), на вход которой подведен радиосигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе. Между проводами ДКЛ (1), параллельно им, размещен проводник (П) (2) той же длины, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот (3). Для уменьшения размеров демодулятора ДКЛ (1) и П (2), размещенный между ee проводами, совместно свернуты в спираль. При этом длина ДКЛ (1) и длина П (2), размещенного между ее проводами, выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов, содержащий фильтр нижних частот, отличающийся тем, что радиосигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе, подведен к входу двухпроводной короткозамкнутой линии, а между ее проводами, параллельно им, размещен проводник той же длины, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот. 2. Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов по п. 1, отличающийся тем, что двухпроводная короткозамкнутая линия и проводник, размещенный между ее проводами, параллельно им, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот, совместно свернуты в спираль, а длина двухпроводной короткозамкнутой линии и длина проводника, размещенного между ее проводами, выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала.