СПОСОБ ДЕМОДУЛЯЦИИ ФАЗОМОДУЛИРОВАННЫХ И ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

22
1. Способ демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов, состоящий в том, что фазомодулированный или частотно-модулированный сигнал подают на демодулятор, выполненный из четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, фазомодулированный сигнал преобразовывают в амплитудно-фазомодулированный сигнал, частотно-модулированный сигнал преобразуют в амплитудно-частотно-модулированный сигнал, преобразование фазомодулированного сигнала в амплитудно-фазомодулированный сигнал и частотно-модулированного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал осуществляют путем подачи этих сигналов на левый склон АЧХ демодулятора, с помощью нелинейного элемента разрушают спектр амплитудно-фазомодулированного сигнала и амплитудно-частотно-модулированного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, низкочастотную составляющую подают на интегрирующую цепь-фильтр нижних частот, с помощью фильтра нижних частот выделяют информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения фазы фазомодулированного входного сигнала или по закону изменения частоты частотно-модулированного сигнала, с помощью разделительной емкости устраняют постоянную составляющую, отличающийся тем, что четырехполюсник выполняют комплексным из реактивных и резистивных элементов, нелинейный элемент включают в продольную цепь между источником фазомодулированного и частотно-модулированного сигнала и входом четырехполюсника, между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот в поперечную цепь включают высокочастотную нагрузку, заданные зависимости модуля передаточной функции высокочастотной части демодулятора от частоты в интересах формирования заданного склона амплитудно-частотной характеристики обеспечивают за счет выбора зависимости элемента z матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты с помощью следующего математического выражения:
<mrow><msub><mi>z</mi><mrow><mn>22</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>z</mi><mi>н</mi></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>z</mi><mrow><mn>21</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
<mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>z</mi><mi>н</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>m</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>cos</mi><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>sin</mi><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
1
0
21
11
21
21
0
n
где
; E=z+z; z, z - заданные зависимости соответствующих элементов матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника от частоты в заданной полосе частот; m, φ - заданные зависимости модуля и фазы передаточной функции от частоты в заданной полосе частот; z - заданная зависимость комплексного сопротивления двухполюсного нелинейного элемента от частоты в заданной полосе частот; z, z - заданные зависимости комплексных сопротивлений источника фазомодулированного или частотно-модулированного сигнала и высокочастотной нагрузки от частоты в заданной полосе частот.
1
1
2
2
2. Устройство демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов, состоящее из источника фазомодулированного и частотно-модулированного сигнала, четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, отличающееся тем, что четырехполюсник выполнен комплексным в виде перекрытого Т-образного соединения четырех комплексных двухполюсников, нелинейный элемент включен в продольную цепь между источником фазомодулированного или частотно-модулированного сигнала и входом четырехполюсника, между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот в поперечную цепь введена высокочастотная нагрузка, третий двухполюсник перекрытого Т-образного соединения сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R, первой катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R и второй катушки с индуктивностью L, значения параметров третьего двухполюсника Т-образного соединения определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
<mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mi>r</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">[</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msubsup><mi>x</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>x</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">]</mo></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>4</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msup><mrow /><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>4</mn></msup><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>L</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>4</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msup><mrow /><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>4</mn></msup><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
1
2
1
2
<mrow><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>3</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>r</mi><mi>n</mi></msub><mo>+</mo><mi>j</mi><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>4</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">[</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">]</mo><mo>−</mo><msub><mi>Z</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>4</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>4</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><mn>4</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac></mrow>
где r, r, x, x - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления третьего комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах;
- оптимальные значения комплексного сопротивления третьего комплексного двухполюсника перекрытого Т-образного соединения на двух частотах;
<mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>z</mi><mrow><mi>н</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>m</mi><mrow><mn>21</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>cos</mi><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mn>21</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>sin</mi><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mn>21</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac></mrow>
1
0n
n
1n
2n
4n
21n
21n
n
0n
nn
1,2
1,2
1,2
; E=z+z; Z, Z, Z - заданные значения комплексного сопротивления первого, второго и четвертого комплексных двухполюсников перекрытого Т-образного соединения на двух частотах; m, φ - заданные значения модулей и фаз передаточной функции высокочастотной части демодулятора на двух частотах; z - заданные значения комплексного сопротивления двухполюсного нелинейного элемента на двух частотах; z, z - заданные значения комплексных сопротивлений источника фазомодулированного или частотно-модулированного сигнала и высокочастотной нагрузки на двух частотах; ω=2πf; n=1,2 - номера заданных двух частот f.