Файл: Гусев, К. Г. Поляризационная модуляция.pdf

канале, то отношение c=y2.jyi характеризует степень раз­

вязки между поляризационно-ортогональными каналами. На рис. 6.3 приведены графики зависимости величины с от поляризационных расстроек Д<р=<рс—фА и Д0= 0О—0 а

Рис. 6.3.

для четырех значений угла эллиптичности антенны фд. При малых поляризационных расстройках можно поло­ жить, что с не зависит от знака Дф и Д0. Из рис. 6.3

видно, что при приближении формы поляризационной диаграммы сигнала и антенны к линии влияние поляри­ зационных расстроек на степень развязки увеличивается.

146

Для антенн круговой поляризации коэффициент с не зависит от Д0, так как изменение угла ориентации поля­

ризационной диаграммы антенны или сигнала приводит лишь к изменению фазовых соотношений между сигнала­ ми в ортогональных каналах.

Из (6.2.10) и (6.2.5) следует, что при приеме поляри­ зационного модулированного сигнала на двухкомпонент­ ную антенну сигналы e^t) и е (t) на ее выходах будут

в общем случае модулированы как по амплитуде, так и по фазе. В этом смысле поляризационную модуляцию можно характеризовать как амплитудно-фазовую моду­ ляцию ортогонально-поляризованных компонент единой электромагнитной волны.

Кроме того, из (6.2.10) видно, что если интенсивность

поляризованная модуляция является, по существу, моду­ ляцией относительных фаз и амплитуд ортогональнополяризованных компонент электромагнитной волны.

Анализируя сигнал с одного выхода антенны эллипти­ ческой поляризации, мы в принципе можем выделить ту информацию, которая была заложена в этот сигнал при поляризационной модуляции волны. Однако такой анализ сопряжен с определенными трудностями. Кроме того, ни сигнал e^(t), ни е (t) в отдельности не позво­

большие я/4. Поэтому приемное устройство, позволяю­ щее однозначно определить информацию, представлен­ ную параметрами поляризации принимаемой волны, прин­ ципиально должно быть двухканальным и осуществлять совместную обработку сигналов e^(t) и е (t). Только

в простейших случаях узкополосной поляризационной модуляции можно ограничиться одноканальным прием­ ником, заранее смирившись с тем, что часть энергии сигнала будет безвозвратно потеряна.

При использовании двухканального приемника к его каналам, усиливающим и преобразующим сигналы, по­ лученные с выходов двухкомпонентной антенны, предъ­ являются следующие требования:

1)Каналы должны иметь идентичные амплитудные

ифазовые частотные характеристики в полосе прини­ маемого сигнала.

2)Каналы должны быть линейны.

Практически к этим требованиям можно приблизить­ ся путем соответствующей калибровки обоих каналов приемного устройства, а также применением для двух

каналов единой системы автоматической регулировки усиления (АРУ) и общего гетеродина для супергетеро­ динного приемника.

Таким образом, функциональная схема двухканаль­ ного приемника поляризационно-модулированных сигна­ лов должна иметь вид, изображенный на рис. 6.4. Верх­

ний (с индексом 1) и нижний (с индексом 2) каналы усиления и преобразования частоты сигналов ее (/) и е (t)

имеют коэффициенты передачи /Ci(co) и /Сг(©). Для иде­ ального приемника выполняется тождество

в полосе принимаемого сигнала. Реально же тождество (6.2.11) обеспечить невозможно. Отличия Ki(co) от К2(ю)

приведут к некоторому искажению информации на вы­ ходе приемного устройства. Эти искажения будут зави­ сеть как от степени различия между Ki и Кг, так и от

вида поляризационной модуляции и от принципа работы устройства выделения информации. Однако следует стре­ миться к выполнению условия (6.2.11). Поэтому при дальнейшем рассмотрении вопросов приема поляризаци-

148

онно-модулированных сигналов будем считать, что

Кг (<о) = Кг(т) = е h r t,

где сог — частота гетеродина. Тогда напряжения u^(t) и и (t) на выходах верхнего и нижнего каналов усиления и преобразования частоты сигналов е^(t) и е (t), посту­

пающих с выходов двухкомпонентной эллиптически-поля- ризованной антенны, будут описываться выражением (6.2.5), в которое вместо несущей частоты «з0 следует подставить промежуточную частоту ш = ш0— и>г. Такая

идеализация позволяет найти алгоритмы, по которым сле­ дует создавать устройства выделения информации из сигналов (t) и е (t) для различных видов ПМ сигналов.

Для каждого такого случая впоследствии можно будет оценить влияние несоблюдения тождества (6.2.11) на

степень искажения информации.

Рассмотрим наиболее простые способы обработки ПМ сигналов.

6.3.ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНОЙ ПМ ф

Пусть ПМф сигнал принимается на двухкомпонентную

= <рс, 0А = бс. Тогда, подставляя выражение для ПМфсиг­

нала (4.1.1) в (6.2.7), получаем следующие скалярные сигналы на выходах g и т) двухканального приемника:

(t) = COS [A<pS (О] COS шt , и (t ) = sin [A<pS (f)] COS eat.

(6.3.1)

Сигналы u%(t) и и (t) оказываются балансно модули­

рованными. Для раздельной демодуляции этих сигналов необходимо иметь опорное напряжение, синхронное и синфазное с несущей. Получение такого напряжения является не простой задачей. Совместная же обработка сигналов (0 и и (t) позволяет довольно просто осу­

ществить их демодуляцию. Действительно, перемножим эти сигналы. В результате получим

(t)u^(t) = 0,25 sin [2A<pS (*)][! -j- cos 2m(f)].

149

Низкочастотная фильтрация этого напряжения позво­ ляет выделить составляющую

При достаточно малой величине Д-ср можно положить sin:[2Дq)S(t)]~ 2Дср5(I).

Модулирующая функция, как это было обусловлено выше, по абсолютной величине не превосходит единицы: | S (t) | ^ 1. Следовательно, на

выходе фильтра низкой ча­ стоты получим напряжение, пропорциональное переда­ ваемому сообщению. Функ­ циональная схема демодуля­ тора ПМ сигнала, построен-

изображена на рис. 6.5, а на рис. 6.6 показана переда­

точная функция (характеристика) такого демодулятора. Из рис. 6.6 видно, что характеристика демодулятора

линейна только при небольшой глубине модуляции угла эллиптичности. Степень искажения сигнала S(t) в за­

висимости от величины девиации Дер угла эллиптичности можно оценить по коэффициенту /(^гармоник выходного

Ограничиваясь учетом только первых двух гармоник, для

150

Ёсли S(t) — не гармонический сигнал, а такой, что его

можно представить в виде некоторой суммы гармониче­ ских составляющих различных, в общем случае не крат­ ных частот, то в спектре функции (6.3.2) будут содер­ жаться не только основные компоненты сигнала S(t) и

их гармоники, но и комбинационные частоты. Поэтому при оценке степени искаже­ ния сложного сигнала следует учитывать не только гармони­ ки его спектра, но и ком-

бинационные гармоники, а также и изменение соотно­ шения между амплитудами основных спектральных со­ ставляющих. Практически искажения сигнала почти не заметны при Дер<25°.

Из приведенного анализа следует, что демодулятор ПМф сигнала, изображенный на рис. 6.5, хотя и прост в отношении его технической реализации, однако вносит большие искажения в принимаемое сообщение при боль­ шой девиации угла эллиптичности. Достоинством этого демодулятора является то, что различия в коэффициен­ тах передачи каналов 1 и 2 приемника (рис. 6.4) при­

водят лишь к изменению уровня сигнала на выходе де­ модулятора, т. е. коэффициенты передачи /Ci(co) и Дг(со) не обязательно должны быть равны по величине.

В том случае, когда перемножитель в схеме демоду­ лятора по каким-либо соображениям использовать не­ желательно, можно вместо схемы рис. 6.5 использовать схему демодулятора, изображенную на рис. 6.8. Эта

схема состоит из двух квадратичных детекторов (Дь Дг) и вычитающего устройства (2_). На выходе квадратич­ ных детекторов имеем следующие напряжения:

151