專利名稱：調(diào)頻通信的窄帶傳輸寬帶鑒頻法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電通信技術(shù)，尤其是無(wú)線電調(diào)頻通信技術(shù)。
在無(wú)線通信技術(shù)中，調(diào)頻通信的突出優(yōu)點(diǎn)是有大的信噪比改善。然而要使信噪比改善愈大，占用的傳輸信道頻帶必定愈寬，進(jìn)入接收機(jī)的噪聲功率也愈大，這就使門限電平愈高。因此，要想充分利用調(diào)頻通信的優(yōu)點(diǎn)改善信噪比，需要犧牲寶貴的頻譜資源和接收弱信號(hào)的能力。隨著空間通信的發(fā)展，急需降低調(diào)頻門限值，以提高接收弱信號(hào)的能力。于是人們研制出跟蹤濾波器鑒頻器、鎖相環(huán)解調(diào)器、調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)器等改善門限效應(yīng)的解調(diào)方法。但是這些方法都只能降低門限電平、提高接收弱信號(hào)能力，并不能減小占用的信道頻帶寬。而如今無(wú)線通信與廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展，提高頻譜資源的利用率，更成為人們極為關(guān)注的重要課題。
本發(fā)明的目的在于，公開一種既能大大壓縮傳輸信道頻帶寬、提高接收弱信號(hào)能力，又能顯著改善信噪比的調(diào)頻通信方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種調(diào)頻通信的窄帶傳輸寬帶鑒頻的方法，其特征是，從發(fā)射端發(fā)出窄帶調(diào)頻(NBFM)信號(hào)，在接收端用調(diào)頻反饋解調(diào)器，將接收到的窄帶調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行頻偏擴(kuò)展處理，變?yōu)閷拵д{(diào)頻(WBFM)信號(hào)，然后再限幅鑒頻和低通濾波而得到原調(diào)制信號(hào)。
調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)，由高放、混頻I、中放I、混頻II、中放II、限幅鑒頻、低通濾波及連接混頻I的本振、連接混頻II和低通濾波器的壓控振蕩器(VCO)構(gòu)成，如

圖1所示。其特征在于，自低頻濾波輸出到壓控振蕩的控制端有低頻信號(hào)反饋電路。低通濾波器取出的解調(diào)信號(hào)，又反饋給壓控振蕩器作為控制電壓，使壓控振蕩器的振蕩角頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，并保證混頻II輸出的調(diào)頻波角頻偏大于其輸入調(diào)頻波的角頻偏。
因此，在這種調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)中，混頻II的輸入端是窄帶調(diào)頻信號(hào)，工作在窄頻帶B1，混頻II的輸出端是寬帶調(diào)頻信號(hào)，工作在寬頻帶B2。
利用調(diào)頻反饋解調(diào)器實(shí)現(xiàn)頻偏擴(kuò)展的方法有兩種情況(1)采用調(diào)頻正反饋，即混頻II輸出取和中頻。
如果輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)角頻率為ωS(t)＝ωSo+ΔωS(1)壓控振蕩器輸出信號(hào)的瞬時(shí)角頻率為ωL(t)＝ωLo+ΔωLcosΩt(2)則混頻后輸出的和中頻信號(hào)為ωI(t)＝ωL(t)+ωS(t)＝(ωLo+ωSo)+(ΔωL+ΔωS)cosΩt＝ωIo+ΔωIcosΩt(3)其中心角頻率為ωIo＝ωLo+ωSo (4)角頻偏為ΔωI＝(ΔωL+Δωs)＞ΔωS(5)不難看出，由混頻II輸出的和中頻信號(hào)，仍是一個(gè)與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的調(diào)頻波，但角頻偏增大了，實(shí)現(xiàn)了頻偏擴(kuò)展。且中頻角頻偏與輸入調(diào)頻波角頻偏的偏差方向相同。
此時(shí)，Sd和Sc必須同為正值或同為負(fù)值，且SdSc＜1；輸出和中頻信號(hào)的角頻偏ΔωI由下式確定ΔωI=ΔωS1-SdSc----(6)]]>式中，Sd為鑒頻器靈敏度，Sc為壓控振蕩器調(diào)制靈敏度。該式表明，中頻信號(hào)的角頻偏被擴(kuò)展到輸入信號(hào)角頻偏的1/(1-SdSc)倍。
(2)采用調(diào)頻負(fù)反饋，即混頻II輸出取差中頻。
如果式(2)中的ΔωL為負(fù)值，即壓控振蕩器輸出調(diào)頻信號(hào)的角頻偏ΔωL與輸入調(diào)頻信號(hào)的角頻偏Δωs的偏差方向相反，則混頻后輸出的差中頻信號(hào)則為ωI′(t)＝ωL(t)-ωS(t)＝(ωLo-ωSω)+(|ΔωL|+ΔωS)cosΩt＝ωI′o+Δω′IcosΩt (7)
其中心角頻率為ωI′o＝ωLo-ωSo(8)角頻偏為|Δω′I|＝(|ΔωL|+ΔωS)＞ΔωS(9)可以發(fā)現(xiàn)，由混頻II輸出的差中頻信號(hào)，也是一個(gè)角頻偏增大了的與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的調(diào)頻波，同樣實(shí)現(xiàn)了頻偏擴(kuò)展。但中頻頻偏與輸入調(diào)頻波頻偏的偏差方向相反。
同理可以導(dǎo)出，此時(shí)Sd和Sc也必須同為正值或同為負(fù)值，且SdSc＜1；輸出差中頻信號(hào)的角頻偏則由下式確定Δω′I=-(ΔωS1-SdSc)---(10)]]>式中，括號(hào)前的負(fù)號(hào)表示Δω′I與ΔωS的偏差方向相反。頻偏擴(kuò)展倍數(shù)也為1/(1-SdSc)。
使用調(diào)頻反饋解調(diào)器，采用本發(fā)明方法進(jìn)行窄帶傳輸寬帶鑒頻的調(diào)頻通信，可以壓縮傳輸帶寬、節(jié)省頻譜資源，而不降低輸出信噪比。而且，由于這種方法壓縮了傳輸帶寬，也就減小了噪聲通帶，因此也同時(shí)降低了門限電平，提高了接收弱信號(hào)的能力。
用調(diào)頻反饋解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)窄帶傳輸寬帶鑒頻的調(diào)頻通信方法，不僅可用于模擬通信，也可用于數(shù)字通信。例如將其用于正交相移鍵控(OPSK)信號(hào)的調(diào)頻傳輸，在發(fā)射端發(fā)出窄帶調(diào)頻的正交相移鍵控(OPSK-FM)信號(hào)，而在接收端，首先用調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)解調(diào)出正交相移鍵控(OPSK)信號(hào)，然后再用通常處理正交相移鍵控信號(hào)的方法，解調(diào)出原始數(shù)字信號(hào)。
下文將給出三個(gè)實(shí)施例子，并對(duì)照附圖進(jìn)一步說明。
圖面說明圖1是調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；2圖是本發(fā)明方法用于正交相移鍵控調(diào)頻(OPSK-FM)通信的程序框圖，其中圖2(a)為發(fā)射端的調(diào)制框圖；圖2(b)為接收端解調(diào)框圖。
實(shí)施例1 對(duì)于一個(gè)普通的寬帶單音調(diào)頻通信系統(tǒng)，若調(diào)制角頻率為Ωm，調(diào)頻指數(shù)mf＝5，則有效頻帶寬度b＝2(mf+1)Ωm＝12Ωm。取門限點(diǎn)載噪比為10dB，可算出在門限點(diǎn)的輸出信噪比為(PSPN)FM=3πAc2(ΔW)22NoΩm3=IFM(CN)]]>=1.5Mf2BΩM(CN)=450(CN)]]>＝36.5dB (11)式中，IFM=1.5m2fBΩM,]]>為調(diào)頻改善系數(shù)，或信噪比增益；CN=πA2cNoB,]]>為輸入載噪比；Ac為載波電壓振幅；No為單邊噪聲功率譜密度。
按本發(fā)明在解調(diào)器中加入調(diào)頻正反饋(即取和中頻)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1，在這個(gè)窄帶傳輸寬帶鑒頻系統(tǒng)中，限幅鑒頻前的線性(準(zhǔn)線性)電路，有兩種工作帶寬，窄的傳輸帶寬B1，寬的鑒頻帶寬B2。與此相應(yīng)有兩個(gè)調(diào)頻指數(shù)，混頻II輸入前為mf1＝2，mf2＝5設(shè)計(jì)調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)，則有B1＝2(mf1+1)Ωm＝6Ωm (12)B2＝2(mf2+1)Ωm＝12Ωm (13)由于鑒頻器輸入信號(hào)帶寬末變，仍為12Ωm，即Δω不變。在其它條件也不變的情況下，由式(11)可見，此時(shí)的輸出信噪比將不變?nèi)詾?6.5dB。但由于級(jí)聯(lián)線性(準(zhǔn)線性)電路的總噪聲系數(shù)，決定于前幾級(jí)的噪聲系數(shù)，總噪聲功率決定于最小通帶，即等效噪聲帶寬決定于B1。而B1比B減小一半，不僅使占用信道帶寬壓縮一半，同時(shí)噪聲功率減半，因而門限電平降低3dB，提高了接收弱信號(hào)的能力。
實(shí)施例2 對(duì)例1中列舉的調(diào)頻通信系統(tǒng)，解調(diào)時(shí)加入調(diào)頻負(fù)反饋(即取差中頻)，取參數(shù)ΔωL＝3Ωm，ΔωS＝2Ωm設(shè)計(jì)解調(diào)器，則可得|ΔωI-ΔωS|＝|-3Ωm-2Ωm |＝5Ωm，料即mf1＝ΔωS/Ωm＝2，mf2＝|ΔωI/Ωm＝5，取得與例1相同的結(jié)果B1＝6Ωm，B2＝12Ωm。傳輸信道帶寬也壓縮一半，輸出信噪比也將保持不變。
實(shí)施例3 是本發(fā)明方法在正交相移鍵控調(diào)頻(OPSK-FM)通信系統(tǒng)上的應(yīng)用。參照?qǐng)D2，在發(fā)射端用載波角頻率為ωa＝π/2T(T為碼元寬度)的正交相移鍵控信號(hào)SOPSK(t)，對(duì)角頻率為ωc＝2πfc的高頻波進(jìn)行窄帶調(diào)頻(mf＝0.7～0.8)；在接收端，首先采用調(diào)頻反饋解調(diào)器擴(kuò)展頻偏后解調(diào)出SOPSK(t)信號(hào)，然后再分別與互為正文的低頻載波cosωa(t)及sinωat相乘，再經(jīng)積分、取樣及門限檢測(cè)而輸出原數(shù)據(jù)流m1(t)及m2(t)。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)頻通信的窄帶傳輸寬帶鑒頻方法，其特征是在發(fā)射端發(fā)出窄帶調(diào)頻信號(hào)，在接收端用調(diào)頻反饋解調(diào)器，將收到的窄帶調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行頻偏擴(kuò)展，變成寬帶調(diào)頻信號(hào)，而后再經(jīng)限幅鑒頻和低通濾波得到原調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用調(diào)頻反饋解調(diào)器為調(diào)頻正反饋，即混頻II的輸出取和中頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用調(diào)頻反饋解調(diào)器為調(diào)頻負(fù)反饋，即混頻II的輸出取差中頻。
4.一種調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)，由高效、混頻I、中放I、混頻II、中放II、限幅鑒頻、低通濾波及連接混頻I的本振、連接混頻II和低通濾波器的壓控振蕩器構(gòu)成，其特征是由低通濾波器輸出，到壓控振蕩控制端有低頻信號(hào)反饋電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電通信技術(shù),用發(fā)射端窄帶調(diào)頻,信道中窄帶傳輸,接收端經(jīng)調(diào)頻反饋解調(diào)器擴(kuò)展頻偏后進(jìn)行寬帶鑒頻的方法,實(shí)現(xiàn)調(diào)頻通信。調(diào)頻反饋解調(diào)器接收機(jī)如圖1所示,由高放、混頻Ⅰ、中放Ⅰ、混頻Ⅱ、中放Ⅱ、限幅鑒頻、低通濾波及連接混頻Ⅰ的本振、連接混頻Ⅱ和低通濾波器的壓控振蕩器構(gòu)成。本發(fā)明可在保持高的輸出信噪比及信噪比改善的條件下,大幅度減小調(diào)頻系統(tǒng)占用信道的帶寬、節(jié)省頻譜資源,并大大降低調(diào)頻門限電平,提高接收弱信號(hào)的能力。本發(fā)明可有效用于模擬和數(shù)字調(diào)頻通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H03C3/00GK1176526SQ9711600
公開日1998年3月18日 申請(qǐng)日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日
發(fā)明者翟春田 申請(qǐng)人:翟春田