4.2.1. Помехоустойчивость частотной модуляции

Большим достоинством частотной модуляции, наряду с её высокими экономическими показателями, является высокая помехоустойчивость. Причину этого можно пояснить следующим образом. Как известно, блоксхем приемника ЧМ сигнала всегда содержит ограничитель и частотный детектор. Предположим, что на вход частотного детектора поступают синусоидальное напряжение сигнала Uc вектор ОА (рис 4.4), и меньшее по амплитуде синусоидальное напряжение помехи Uп вектор АВ.

Рис.4.4

Обозначим отношение Uс/Uп=p. Если предположить, что плоскость рисунка вращается с угловой скоростью вектора ОА, то этот вектор будет неподвижным, а вектор помехи АВ, частота которой отличается от частоты сигнала, будет вращаться вокруг неподвижного вектора ОА c угловой частотой Wб, равной разности угловых частот сигнала и помехи, т.е. Wб=wсwп. При этом происходит изменение длины результирующего вектора ОВ от OD до OC и изменение его фазы в пределах угла ±Y. Если напряжение сигнала по крайней мере вдвое больше напряжения помехи, т.е. угол Y£300, то максимальный угол отклонения результирующего вектора приблизительно равен:

Ymax=аrctg (АВ/ОА)»АВ/ОА=Uп/Uс =1/р

Точно такой же максимальный угол отклонения результирующего вектора Ymax будет и на выходе ограничителя. Изменение амплитуды будет устранено ограничителем. При р>2 можно считать, что угол отклонения Y результирующего вектора от исходного положения будет изменяться во времени по синусоидальному закону:

Y»YmaxsinWбt

Таким образом, на входе частотного детектора появляется обусловленная напряжением помехи паразитная фазовая модуляция, которая согласно (4.2) сопровождается частотной модуляцией с индексом Dwп=WбY=Wб/р,

т.е. в результате действия помехи на выходе ограничителя появляются колебания, модулированные по частоте с девиацией Df=Fб/р, где Fб=fcfп. Если полезный сигнал промодулирован по частоте с девиацией Dfc, то отношение сигнал/помеха на выходе частотного детектора будет равно:

(4.10)

Из (4.10) следует, что если девиация частоты сигнала с частотной модуляцией равна 50кГц, а разность между частотами сигнала и помехи составляет 1кГц, то на выходе частотного детектора отношение сигнал/помеха в 50 раз больше, чем на выходе ограничителя. При этом больше подавляются помехи с частотами, близкими к средней частоте f0, которые в меньшей степени подавляются системой контуров приемника.

На практике на входе частотного детектора приемника может действовать напряжение помех сложной формы. Анализ показывает, что выигрыш (Q) в отношении сигнал/помеха, т.е. в помехоустойчивости, при частотной модуляции по сравнению с амплитудной модуляцией для гладких или флуктуационных помех составляет Qф=1.73j1fmax, а для импульсных Qи=2j1fmax, где j1fmax =. Здесь j1fmax индекс частотной модуляции при наивысшей модулирующей частоте Fmax. Для обеспечения помехоустойчивости ЧМ передатчика требуется, чтобы величина j1fmax =23. В настоящее время в России при высококачественном радиовещании принята девиация частоты Dfс=50 кГц при наивысшей модулирующей частоте Fв=15кГц, при этом индекс модуляции j1fmax»3,3.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.