Цифровой квадратурный демодулятор

В цифровых приемниках перенос частоты осуществляется сразу на нулевую частоту. При приеме сигналов со сложными видами модуляции важен точный прием не только амплитудной, но и фазовой составляющей сигнала.

Для того чтобы не потерять фазу принимаемого сигнала, из сигнала с выхода цифрового фильтра основной избирательности выделяется его синфазная I и квадратурная составляющие. Для этого сигнал умножается на тригонометрические функции sin(w_прt) и cos(w_прt). На выходе умножителя на синусоидальную функцию формируется сигнал, описываемый следующей формулой:

(17.7)

После пропускания этого сигнала через цифровой фильтр низкой частоты на его выходе остается сигнал квадратурной составляющей входного сигнала.

На выходе умножителя на косинусоидальную функцию формируется сигнал, описываемый следующей формулой:

(17.8)

Этот сигнал тоже пропускается через фильтр низких частот с точно такой же частотной характеристикой. На выходе этого фильтра остается сигнал синфазной составляющей входного сигнала.

Структурная схема квадратурного демодулятора, реализованного в цифровом виде, приведена на рис. 17.3.

Для формирования сигналов синуса и косинуса принимаемой частоты обычно применяется цифровой генератор, описанный выше по тексту этой книги.

После ограничения преобразованного по частоте сигнала по спектру, появляется возможность уменьшить частоту его дискретизации. Поэтому на выходе фильтров низкой частоты ставятся дециматоры. Обычно операции децимации и фильтрации удобно выполнять в одном устройстве. Такие устройства получили название децимирующих фильтров.

Рис.17.3. Структурная схема квадратурного демодулятора

Децимирующие фильтры

Децимирующий фильтр предназначен для уменьшения частоты дискретизации обрабатываемого сигнала. Формально это можно было бы сделать, просто передавая на выход схемы каждый пятый или каждый второй отсчет входного сигнала. Устройство, выполняющее данную задачу, называется дециматором.

Задача усложняется тем, что сигнал на входе дециматора не должен содержать спектральных составляющих в полосе образов выходного полезного сигнала. Поэтому прежде чем выбрасывать лишние отсчеты входного сигнала его следует ограничить по полосе.

Существует ряд факторов, которые приводят к тому, что задача реализации фильтра-дециматора является трудной задачей. Первое это то, что входной поток данных поступает на вход этого фильтра с очень высокой скоростью. Фильтр должен выполнять вычисления в реальном времени с очень высокой скоростью.

Частоты в полосе за пределами рабочей полосы сигнала должны быть подавлены до заданного уровня, определяемого динамическим диапазоном полезного сигнала. При этом в полосе рабочего сигнала фильтр-дециматор не должен вносить амплитудных или частотных искажений. Кроме того, структура фильтра должна быть простой и он должен легко реализовываться в интегральном исполнении.