Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЧАСТОТНО- МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА - Патент РФ 2130695
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЧАСТОТНО- МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЧАСТОТНО- МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ЧАСТОТНО- МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к преобразованию сигналов случайных процессов, и может быть использовано в автоматике вычислительной, бытовой, медтехнике и телеметрических системах. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение алгоритма операции "выделяют" за счет построения операции "анализируют" во временной области и сокращение избыточности информации совокупностью элементов и связей в устройстве. Способ цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала, заключающийся в выделении момента изменения знака первой производной сигнала для отсчета данных в текущий момент, дополнительно задают алгоритм выделения информационной разновременности о частотно-модулированном и модулирующем сигналах, дифференцированно выделяют информационные временные интервалы в цифровом виде, анализируют разновременность сигнала в каждый момент изменения знака первой производной сигнала путем запоминания значения разномерности и сравнения с последующим значением, выделяют сигнал отсчета в момент перехода знака приращения разновременности модулирующего сигнала, считывают разновременность между соседними моментами перехода знака приращения разновременности, корректируют данные о модулирующем сигнале. Данный способ реализуется устройством цифровой демодуляции ЧМ-сигнала, содержащим аналого-цифровой преобразователь, подключенный ко входу, дополнительно между выходом АЦП и выходом устройства введены последовательно соединенные управляемый формирователь, ПВЦ-частоты, порт, схема сравнения, первый триггер, первый формирователь, элемент ИЛИ, ПВЦ-амплитуды, ОЗУ, кроме того, выход ПВЦ-частоты подключен к ПВЦ-амплитуды, а через последовательное соединение схемы сравнения, второго триггера, второго формирователя подключен ко второму входу элемента ИЛИ, причем вторые входы первого, второго триггеров и порта подключены к первому выходу управляемого формирователя, выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам ОЗУ, четвертый вход которого связан со вторым входом управляемого формирователя и выходом элемента ИЛИ, второй выход управляемого формирователя импульсов подключен к пятому входу ОЗУ, а выход генератора подключен к ПВЦ-амплитуды и ПВЦ-частоты. 2 c.п.ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2130695
Класс(ы) патента: H04L27/14
Номер заявки: 96112203/09
Дата подачи заявки: 18.06.1996
Дата публикации: 20.05.1999
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт измерительных систем
Автор(ы): Капля Э.И.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт измерительных систем
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике, в частности к анализу модулированных сигналов, и может быть использовано в автоматике, радиотехнике и кодовых системах, например замках, управлении бытовой техникой и цветовой визуализации музыкальных/речевых произведений.
Прототипом данного способа является способ преобразования сигнала случайного процесса (патент N 2072563 РФ), заключающийся в выделении момента изменения знака первой производной сигнала процесса для отсчета данных в текущий момент времени.
Прототипом данного устройства, реализующим способ, является аналого-цифровой преобразователь по патенту N 2024194.
Недостаток данного способа и устройства - избыточность данных отсчета модулируемого сигнала, обладающих невысокой информационной ценностью о модулирующем сигнале.
Технический результат предлагаемого изобретения - цифровая демодуляция частотно-модулированного сигнала при повышении информационной ценности данных отсчета о модулирующем сигнале за счет операции АНАЛИЗИРУЮТ во временной области.
Технический результат в способе достигается тем, что в способ цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала, заключающийся в выделении момента sgn du/dt изменения знака первой производной сигнала для отсчета данных в текущий момент, дополнительно выделяют момент изменения знака первой производной (sgn du/dt) сигнала огибающей, селектируют значения разновременностей между соседними моментами sgn du/dt, определяют величины разновременности относительно предыдущего момента sgn du/dt для получения информации о характере изменения сигнала, дифференцированно выделяют информационные временные интервалы в цифровом виде, анализируют разновременность сигнала в каждый момент изменения знака первой производной сигнала путем запоминания значения разновременности и сравнения с последующим значением, выделяют сигнал отсчета в момент перехода знака приращения разновременности модулирующего сигнала, считывают разновременность между соседними моментами перехода знака приращения разновременности, корректируют данные о модулирующем сигнале.
Технический результат в устройстве достигается тем, что в устройство демодуляции частотно-модулированного сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенный ко входу, отличающееся тем, что дополнительно между выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и выходом устройства введены последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов, преобразователь время-цифра (ПВЦf ) частоты, порт, схема сравнения, первый триггер, первый формирователь импульсов, элемент ИЛИ, преобразователь время-цифра (ПВЦa) амплитуды, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), кроме того, выход преобразователя время-цифра ПВЦf подключен к преобразователю время-цифра ПВЦa, а через последовательное соединение схемы сравнения, второго триггера, второго формирователя импульсов подключен ко второму входу элемента ИЛИ, причем вторые входы первого, второго триггеров и порта подключены к первому выходу управляемого формирователя импульсов, выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам ОЗУ, четвертый вход которого связан со вторым входом управляемого формирователя импульсов и выходом элемента ИЛИ, второй выход управляемого формирователя импульсов подключен к пятому входу ОЗУ, а выход генератора подключен к преобразователю время цифра ПВЦa и преобразователя время цифра ПВЦf.
Введение операций ВЫДЕЛЯЮТ момент изменения первой производной (sgn du/dt) сигнала или селектирую значения разновременностей между соседними моментами sgn du/dt, или определяют величины разновременности относительно предыдущего момента sgn du/dt для получения информации о характере изменения сигнала, необходимого и достаточного для задания алгоритма выделения информационно-ценных данных о частотно-модулированном сигнале при снижении избыточности объема с малой информационной ценностью, оптимизирующем способ в целом. Эти операции могут характеризоваться, в частности, как критерии. Наибольшей ценностью по Больцману и Хартли обладают моменты (sgn du/dt) перехода знака приращения разновременности, выделение которого упрощает совокупность последующих операций, т. к. получают информацию о характере изменения (воабуляции) частоты и амплитуды сигнала модуляции
Введение операции ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ВЫДЕЛЯЮТ временные интервалы необходимо и достаточно для:
- достоверного определения момента (sgn du/dt) перехода знака приращения разновременности, т. е. момента изменения (sgn du/dt) знака первой производной модулирующего сигнала по частоте модулированного сигнала, представляемой величиной временного интервала,
- идентификации амплитуды модулирующего сигнала в цифровом двоичном коде в виде величины временного интервала,
- определения величины разновременности между характерными точками модулирующего сигнала в цифровом двоичном коде, что упрощает хранение информации в цифровом ОЗУ с последующим восстановлением. Дифференцированное выделение заключается в раздельном преобразовании в цифровой код разновременностей между (sgn du/dt) модулирующего сигнала и (sgn du/dt) модулируемого сигнала с последующим сопоставлением каждого последующего с предыдущим. Данный алгоритм упрощает получение информации с наибольшей ценностью об амплитуде модулирующего сигнала и его частотных свойствах в виде временного интервала.
Введение операции АНАЛИЗИРУЮТ разновременность сигнала в каждый момент (sgn du/dt) изменения знака первой производной сигнала относительно предыдущего (sgn du/dti) необходима для определения характера приращения (положительное/отрицательное) каждого последующего значения интервала относительно предыдущего и достаточна для определения последующими операциями момента перехода приращения, как идентификатора факта изменения наклона моделирующего сигнала: положительное-отрицательное (+/-) или отрицательное-положительное (-/+). Последнее позволяет исключить данные с малой информационной ценностью. При наличии марковской цепочки в виде результатов разновременности упрощается анализ по определению амплитуды модулирующего сигнала и представлению информации в цифровом двоичном коде, т.к. факт изменения (sgn du/dt) модулирующего сигнала выявляется с задержкой относительно истинного. Величина задержки в виде разновременности получается при выявлении характера момента (sgn du/dt) изменения по частоте и используется для компенсации при представлении значения амплитуды.
Можно показать, что низшие моменты имеют более важное значение, чем высшие. В большинстве практических случаев плотность вероятности P(x) имеет наиболее существенное значение в интервале, расположенном около математического ожидания m, причем длина этого интервала имеет порядок ⊙ = Y⊙. Если в этом интервале функция J(x) достаточно гладкая, то ее с необходимой степенью точности можно представить рядом Тейлора в окрестности точки m: J(x)= J(m2+J-(m2) (x-m2)+1/2J''(m2)(x-m2)2+...(1/n) ! J(n)(m2)(x=mn+...
Подставив это разложение в выражение момента

и с учетом определения центральных моментов

получим
M{J(x)}=m=j (m2)+1/2j''(m2D+...(1/n) ! (m2)D.
Если функция j(x) изменяется в указанном интервале достаточно медленно, то в разложении можно ограничиться учетом лишь первых двух членов. При этом
M{j(x)}=m2=j'(m2)+0,5j''(m2)D.
Отсюда видно, что матожидание достаточное плавной функции от случайной величины приближенно определяется матожиданием и дисперсией, роль высших моментов убывает с увеличением их порядка.
Кроме того, данная операция необходима и достаточна для получения нового положительного качества - адаптивность. Алгоритм преобразования при контроле случайных сигналов дееспособен в широком диапазоне частот и независимо от частоты входного сигнала обеспечивает регистрацию координат 2 - 3 точек, что в соответствии с теоремами Шеннона/Котельникова необходимо и достаточно для восстановления сигнала. Следует отметить, что новое качество позволяет реализовать увеличение коэффициента сжатия полосы частот.

где K - коэффициент сжатия по числу отсчетов
n - объем информационной части слова несжатых данных, mин - объем информационной части слова сжатых данных, mсл - объем служебной информации, приходящей на один существенный отсчет. В среднем величина коэффициента сжатия по числу отсчетов лежит в пределах 5...100 раз, снижаются непроизводительные затраты для последующей обработки полученной при этом информации.
Определение величины временного интервала, как идентификатора частоты, в моменты изменения знака первой производной сигнала, в отличие от используемого момента пересечения с нулевым уровнем, обладает меньшей зависимостью от функции описания сигнала и ее изменений. Последнее вносит определенные ошибки в точность демодуляции.
Введение операции ЗАПОМИНАНИЯ значения разновременности необходимо и достаточно для выявления характера изменения разновременности с последующим определением момента перехода знака ее приращения. Например, величина разновременности последовательно увеличивается до определенного момента времени tj, после которого последовательно уменьшается. Выделение моментов времени tj, идентифицирующих факт изменения наклона модулирующего сигнала и представляющих наиболее ценную информацию, исключает избыточность в конечном результате выполнения совокупностью всех операций. Наличие в момент (sgn du/dtj) результата с величиной задержки принятия данного решения исключает погрешность представления величины амплитуды модулирующего сигнала, т.е. ее отсчет был выполнен в предыдущий момент (sgn du/dtj-1), а записанная величина учитывается соответствующей совокупностью операций в последующем отсчете.
Введение операции СРАВНИВАЮТ необходимо и достаточно для принятия решения о характере поведения модулирующего сигнала по увеличению/уменьшению величины временного интервала модулируемого интервала, т.е. частоты, факт изменения знака модуляции интервала адекватен факту смена знака первой производной модулирующего сигнала. Последнее идентифицируется операцией в виде изменения знака "больше/меньше" на "меньше/больше" или "больше/равно". Данная операция предусматривает постоянное наличие знака в процессе изменения данных.
Введение операции ВЫДЕЛЯЮТ сигнал отсчета в момент (sgn du/dt) перехода знака приращения разновременности модулирующего сигнала необходимо для исключения данных с малой информационной ценностью и достаточно для последующей операции считывают информацию, ценность которой достаточна для восстановления модулирующего сигнала. Это обеспечивает получение значений двух координат: время - момент отсчета, амплитуда модулирующего сигнала - величина временного интервала.
Введение операции СЧИТЫВАЮТ разновременность между соседними моментами (sgn du/dt) перехода знака приращения разновременности необходимо для определения монотонности изменения (знака первой производной изменения частоты) и достаточно для определения смены знака первой производной изменения, как критерия характерного признака модулирующего сигнала.
Введение операции КОРРЕКТИРУЮТ необходимо и достаточно для обеспечения точности идентификации амплитуды модулирующего сигнала в цифровом коде за счет восстановления в момент принятия решения о модулирующем сигнале величины интервала, который несет в себе информацию о факте изменения знака первой производной модулирующего сигнала, т.е. его наклона. Действие в процессе коррекции заключается в введении в преобразователь время-цифра амплитуды в качестве начального значения данных преобразователя время-цифра частоты.
Таким образом, совокупность введенных операций и последовательность их выполнения обеспечивает выделение минимального объем данных, т.е. цифровую демодуляцию частотно-модулированного сигнала, который необходим и достаточен для идентификации/восстановления сигнала модуляции.
Введение управляемого формирователя импульсов необходимо и достаточно для формирования сигналов заданной полярности и длительности, обеспечивающих запись данных задним фронтом с преобразователя время-цифра амплитуды ПВЦf (воабуляция амплитуды) в ОЗУ и с определенной задержкой ввод данных в преобразователь время-цифра ПВЦа с ПВЦf с последующим его обнулением. Наличие входа управления исключает запись в ОЗУ информации при идентификации момента (sgn du/dt) изменения знака первой производной модулирующего сигнала.
Введение преобразователя время-цифра ПВЦf частоты (идентификатора воабуляции частоты) необходимо и достаточно для получения данных о характере изменения временных интервалов (частоты), как основы исходных данных критерия оценки момента (sgn du/dt) изменения знака первой производной модулирующего сигнала. Это обеспечивает получение информации с наибольшей информационной ценностью при исключении избыточности и исключает ошибку определения амплитуды модулирующего сигнала из-за смещения на время выделения момента (sgn du/dt) изменения знака первой производной этого сигнала. Ошибка исключается наличием данных о величине данной задержки, вносимые по сигналу управляемого формирователя в преобразователь время-цифра ПВЦa.
Введение порта достаточно для хранения предшествующих данных о величине временного интервала ПВЦf, идентификатора частоты, которые необходимы для выполнения следующей операции "сравнение" и устранения искажений при определении амплитуды в виде временного интервала между двумя моментами (sgn du/dt) изменения знака первой производной сигнала модулирующего сигнала. Искажение величины возможно в связи с принятием решения по последующему сигналу модулируемой частоты введением в качестве начального состояния преобразователя время-цифра ПВЦa значения интервала в ПВЦf данного интервала.
Введение схемы сравнения необходимо и достаточно для получения данных о характере изменения временных интервалов (частоты), как критерия оценки момента (sgn du/dt) изменения знака первой производной модулирующего сигнала. Это обеспечивает получения информации водной модулирующего сигнала. Это обеспечивает получение информации с наибольшей информационной ценностью при исключении избыточности, т.к. идентифицирует знак скорости изменения модулирующего сигнала-нарастание/спад. Формирование информации о результатах осуществляется непрерывно сравнением текущих данных с запомненными данными, что снижает в устройстве временные потери при принятии решения и фиксации в триггерах.
Введение триггеров необходимо и достаточно для идентификации фиксации знака (sgn du/dt) первой производной модулирующего сигнала каждым сигналом управляемого формирователя импульсов, представления его в двоичном цифровом коде и подготовки для выдачи в ОЗУ.
Введение первого и второго формирователей необходимо и достаточно для формирования сигнала блокировки записи в порт в момент sgn du/dt определения изменения знака первой производной, что происходит с задержкой относительно истинного момента. Это обеспечивает сохранение информации с преобразователя время-цифра ПВЦa в ОЗУ, записанное предыдущим локальным экстремумом ЧМ-сигнала, как идентификатора амплитуды модулирующего сигнала.
Введение элемента ИЛИ необходимо и достаточно для передачи двух сигналов по одной линии связи, обеспечивающих блокировку записи данных с преобразователя ПВЦa в ОЗУ, а также ввод текущего состояния преобразователя ПВЦf , т. е. коррекцию начального состояния. Это исключает ошибку идентификации величины модулирующего сигнала из-за сдвига во времени на принятие решения от изменении наклона модулирующего сигнала. Информация о модулирующем сигнале была введена в ОЗУ в предыдущий момент (sgn du/dt).
Введение преобразователя время-цифра ПВЦa амплитуды (идентификатор воабуляции амплитуды) необходимо для идентификации амплитуды модулирующего сигнала и достаточно для представления в цифровом двоичном коде, что упрощает хранение, передачу и восстановление Идентификация амплитуды в моменты sgn du/dt изменения знака первой производной упрощает алгоритм восстановления сигнала при сокращении данных с малой информационной ценностью. Последнее позволяет повышать информационную нагрузку на канал связи. Искажение результатов из-за задержки принятия решения по следующему экстремуму ЧМ-сигнала исключается записью в ОЗУ данных предыдущим экстремумом и исключением записи в момент принятия решения о (sgn du/dt). Коррекция результата осуществляется последующим вводом в преобразователь ПВЦa данных с преобразователя ПВЦf за этот интервал времени.
Введение ОЗУ необходимо и достаточно для получения достоверных данных о величине амплитуды при согласовании скорости изменения получаемых данных и скорости приема/обработки/преобразования информации, а также для длительного хранения без оперативного вывода.
Введение генератора необходимо и достаточно для формирования последовательности в цифровой код. В общем случае он может быть использован из АЦП с некоторым делителем частоты.
На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие алгоритм способа, на фиг. 2 - устройство цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала.
Устройство цифровой демодуляции, фиг. 2, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, управляемый формирователь 1 импульсов по спаду, преобразователь 3 время-цифра (ПВЦa) амплитуды, оперативное запоминающее устройство 4 (ОЗУ), преобразователь 5 время-цифра (ПВЦf) частоты, порт 6, схему сравнения 7, первый триггер 8, формирователь 9 импульсов по спаду, второй триггер 10, второй формирователь 11 импульсов по спаду, элемент ИЛИ 12, генератор 13 тактовых импульсов, вход Вх, выходная шина Вых.
Вход Вх демодулятора через последовательное соединение АЦП 1, управляемый формирователь 2, ПВЦf 5, порт 6, схему сравнения 7, первый триггер 8, первый формирователь импульсов 9, элемент ИЛИ 12, ПВУa 3, ОЗУ 4, кроме того, выход ПВЦf 5 подключен к ПВЦa 3, а через последовательное соединение схемы сравнения 7, второго триггера 10, второго формирователя 11 импульсов подключен ко второму входу элемента ИЛИ 12, причем вторые входы первого, второго триггеров и порта 6 подключены к первому выходу управляемого формирователя 2 импульсов, выходы первого и второго триггеров 8, 10 подключены к соответствующим входам ОЗУ 4, четвертый вход которого связан со вторым входом управляемого формирователя 2 импульсов и выходом элемента ИЛИ 12, второй выход управляемого формирователя 2 импульсов подключен к пятому входу ОЗУ 4, а выход генератора 13 подключен к ПВУa 3 и ПВЦf 5.
Способ цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала осуществляется следующим образом на примере сигнала фиг. 1a.
В исходном состоянии в алгоритме демодуляции задают один из критериев:
выделяется момент (sgn du/dt) изменения du/dt с плюса на минус (+/-) (фиг. 1a, точки (2i-1), (способ выделения момента изменения sgn du/dt) описан в материалах описания патента N 2072563) или
определяется величина разновременности ti относительно предыдущего выделенного момента времени ti-1, как наиболее полно несущая информацию о значении частоты в данный момент времени, или
задается максимальная величина временного интервала ti.
По заданным критериям анализируют получаемые данные в результате операции ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ВЫДЕЛЯЮТ момент du/dt изменения знака sgn (du/dt) первой производной сигнала фиг. 1b. Анализ осуществляется путем постоянного сравнения текущих ti данных с результатами операции ЗАПОМИНАЮТ предыдущего момента (в исходном состоянии - точка to: временного интервала и sgn(du/dt) (+/- согласно заданному критерию). С поступлением входного ЧМ-сигнала начинается преобразование временных интервалов в соответствии с операцией ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ВЫДЕЛЯЮТ:
- между соседними отчетами ti, которые запоминают до момента времени ti+1,
- между моментами изменениями приращения (в большую/меньшую сторону) величины Ti, как идентификатор амплитуды модулирующего сигнала, которые считывают в каждый момент времени ti. Однако эта информация не считывается при принятии решения об изменении - sgn(du/dt) в момент времени tj, т.к. эта величина превышает истинное на величину ti и искажает информацию.
В каждый последующий момент ti относительно точки ti-1 подтверждается знак изменения, т.е. наклон производной модулирующего сигнала, и запоминается соответствующая величина tj. Момент времени t4 характеризуется уменьшением величины интервала t34, как идентификатор изменения sgn(du/dt) "<,=, >", результат операции СРАВНИВАЮТ является основанием для принятия решения и фиксации факта sgn(du/dt), фиг. 1b, величины интервалов в точке t4, t13 и вследствие чего операцией ВЫДЕЛЯЮТ формируют сигнал отсчета в момент перехода знака приращения разновременности формации фиг.1b. Это является основанием для выполнения операции СЧИТЫВАЮТ данные точки tj+1 - координата и знак в каждый момент времени ti и операции КОРРЕКТИРУЮТ, который вносят поправки в преобразование данных об амплитуде на величину задержки о принятии решения для выполнения действия СЧИТЫВАЮТ. Данная поправка получается в результате операции ЗАПОМИНАЮТ и может быть взята за начальную точку для продолжения преобразования следующего значения tj. Алгоритм преобразования позволяет выделять в сигнале трапецеидальные составляющие: точки 5 - 6, что отражается du/dt=0 фиг.1с.
Рассмотрим работу устройства на фиг.2. В исходном состоянии до поступления сигнала на вход Вх составные части обнулены в момент включения питания (цепи обнуления не указаны, т.к. являются известным решением), а на выходе ЗНАК АЦП 1 потенциал не меняется фиг.1b. В момент времени to в результате изменения потенциала на выходе АЦП 1 блок 2 формирует импульс 1 фиг.1с. Сигнал схемы сравнения 7 на выходе ">" фиксируется в триггерах 8,10 в виде кода, идентифицирующего факт"+/-", т.е. положительный знак изменения первой производной модулирующего сигнала (исходное состояние порта 6 "0"). В результате срабатывания триггера 8 импульс формирователя 9 через элемент 12 ИЛИ переписывает в ПВЦ 3 данные ПВЦ 5, блокируя при этом в формирователе 2 импульс записи в ОЗУ 4. За это время переписываются в порт 6 данные ПВЦ 5 передним фронтом импульса формирователя 2, задним фронтом которого ПВЦ 5 обнуляется, исключая искажения данных при перезаписи. Таким образом, в каждый момент времени ti, за исключением соответствия его факту изменения знака "+/-" или "-/+" модулирующего сигнала, что идентифицируется схемой сравнения 7, импульс формирователя 2: переписывает в ОЗУ 4 данные ПВЦ 3, обеспечивая определение величины временного интервала относительно предыдущего момента изменения знака производной модулирующего сигнала, переписывает в порт 6 данные ПВЦ 5, а затем обнуляет ПВЦ 5, обеспечивая определение величины временного интервала относительно предыдущего сигнала.
С момента времени t4 фиг.1а величина интервала t34<t23, что адекватно факту изменения знака первой производной модулирующего сигнала. Поэтому схема сравнения 7 на выходе "<" формирует соответствующий потенциал, фиксируемый импульсом формирователя 2 в триггере 10 и как следствие блокируется запись в порт 4 данных ПВЦ 3. В блоке 4 сохраняется информация на момент времени t3, т. е. величина разновременности t03 и код знака производной с триггеров 8,10.
Работоспособность способа и устройство проверены на макетах, выполненных на ИС серий 140, 533, 521. Результаты подтвердили работоспособность и эффективность технического решения для выделения модулирующего сигнала при несущей частоте порядка 1 МГц и 200 кГц. Моделирование на ЭВМ проведено для частоты 3 МГц. Положительный эффект в макетах определялся отсутствием частотно-зависимых элементов, отсутствием регулировочных операций и возможностью записи в цифровой форме. Количественная оценка получаемой информации совпадала с цифровыми данными по частоте с модулирующим сигналом без дополнительных вычислительных операций. Данные по амплитуде практически соответствовали входному воздействию в цифровом двоичном коде и могли при необходимости использоваться при введении коэффициента в увеличенном/уменьшенном масштабе. Для визуализации использовался формирователь сложного сигнала по Патенту РФ N 5026517/24 при модулирующем сигнале с f = 0,1...5,0 кГц и Um= const. Объем данных, получаемый демодулятором по данному способу, обеспечивал качественное восстановление речевого сигнала линейным аппроксимирующим сигналом, в качестве критерия качества использовалась идентификация личности.
Таким образом, положительный технико-экономический эффект определяется:
- выделением информации о модулирующем сигнале в минимально необходимом объеме,
- представлением данных в цифровом двоичном коде, что упрощает его хранение, например, без лентопротяжного механизма - в ППЗУ,
- представлением информации о модулирующем сигнале в виде последовательности отсчетов, по которым соответствующим алгоритмом он может быть восстановлен с достаточно высокой достоверностью и точностью. Как показано выше, погрешность определяется составляющими высших порядков и не превышает 5 - 6%,
- уменьшением объема данных для хранения на 2 - 3 порядка,
- возможностью микроэлектронного исполнения.
Формула изобретения: 1. Способ цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала, заключающийся в выделении момента изменения знака первой производной сигнала для отсчета данных в текущий момент, отличающийся тем, что дополнительно выделяют момент изменения первой производной, селектируют значения разновременностей между соседними моментами изменения первой производной, определяют величину разновременности относительно предыдущего момента изменения первой производной, дифференцированно выделяют информационные временные интервалы в цифровом виде, анализируют разновременность сигнала в каждый момент изменения знака первой производной сигнала путем запоминания значения разновременности и сравнения с последующим значением, выделяют сигнал отсчета в момент перехода знака приращения разновременности модулирующего сигнала, считывают разновременность между соседними моментами перехода знака приращения разновременности, корректируют данные о модулирующем сигнале.
2. Устройство цифровой демодуляции частотно-модулированного сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенный ко входу, отличающееся тем, что дополнительно между выходом АЦП и выходом устройства введены последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов, преобразователь время-цифра (ПВЦ) частоты, порт, схемы сравнения, первый триггер, первый формирователь импульсов, элемент ИЛИ, преобразователь время-цифра (ПВЦ) амплитуды, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), кроме того, выход ПВЦ частоты подключен к ПВЦ амплитуды, а через последовательное соединение схемы сравнения второго триггера, второго формирователя импульсов подключен ко второму входу элемента ИЛИ, причем вторые входы первого, второго триггеров и порта подключены к первому выходу управляемого формирователя импульсов, выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам ОЗУ, четвертый вход которого связан со вторым входом управляемого формирователя импульсов и выходом элемента ИЛИ, второй выход управляемого формирователя импульсов подключен к пятому входу ОЗУ, а выход генератора подключен к ВПЦ частоты и ПВЦ амплитуды.