专利名称：调频通信的窄带传输宽带鉴频法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电通信技术，尤其是无线电调频通信技术。
在无线通信技术中，调频通信的突出优点是有大的信噪比改善。然而要使信噪比改善愈大，占用的传输信道频带必定愈宽，进入接收机的噪声功率也愈大，这就使门限电平愈高。因此，要想充分利用调频通信的优点改善信噪比，需要牺牲宝贵的频谱资源和接收弱信号的能力。随着空间通信的发展，急需降低调频门限值，以提高接收弱信号的能力。于是人们研制出跟踪滤波器鉴频器、锁相环解调器、调频负反馈解调器等改善门限效应的解调方法。但是这些方法都只能降低门限电平、提高接收弱信号能力，并不能减小占用的信道频带宽。而如今无线通信与广播电视业务的发展，提高频谱资源的利用率，更成为人们极为关注的重要课题。
本发明的目的在于，公开一种既能大大压缩传输信道频带宽、提高接收弱信号能力，又能显著改善信噪比的调频通信方法。
本发明的技术方案是一种调频通信的窄带传输宽带鉴频的方法，其特征是，从发射端发出窄带调频(NBFM)信号，在接收端用调频反馈解调器，将接收到的窄带调频信号进行频偏扩展处理，变为宽带调频(WBFM)信号，然后再限幅鉴频和低通滤波而得到原调制信号。
调频反馈解调器接收机，由高放、混频I、中放I、混频II、中放II、限幅鉴频、低通滤波及连接混频I的本振、连接混频II和低通滤波器的压控振荡器(VCO)构成，如
图1所示。其特征在于，自低频滤波输出到压控振荡的控制端有低频信号反馈电路。低通滤波器取出的解调信号，又反馈给压控振荡器作为控制电压，使压控振荡器的振荡角频率按调制信号规律变化，并保证混频II输出的调频波角频偏大于其输入调频波的角频偏。
因此，在这种调频反馈解调器接收机中，混频II的输入端是窄带调频信号，工作在窄频带B1，混频II的输出端是宽带调频信号，工作在宽频带B2。
利用调频反馈解调器实现频偏扩展的方法有两种情况(1)采用调频正反馈，即混频II输出取和中频。
如果输入调频信号的瞬时角频率为ωS(t)＝ωSo+ΔωS(1)压控振荡器输出信号的瞬时角频率为ωL(t)＝ωLo+ΔωLcosΩt(2)则混频后输出的和中频信号为ωI(t)＝ωL(t)+ωS(t)＝(ωLo+ωSo)+(ΔωL+ΔωS)cosΩt＝ωIo+ΔωIcosΩt(3)其中心角频率为ωIo＝ωLo+ωSo (4)角频偏为ΔωI＝(ΔωL+Δωs)＞ΔωS(5)不难看出，由混频II输出的和中频信号，仍是一个与输入信号变化规律相同的调频波，但角频偏增大了，实现了频偏扩展。且中频角频偏与输入调频波角频偏的偏差方向相同。
此时，Sd和Sc必须同为正值或同为负值，且SdSc＜1；输出和中频信号的角频偏ΔωI由下式确定ΔωI=ΔωS1-SdSc----(6)]]>式中，Sd为鉴频器灵敏度，Sc为压控振荡器调制灵敏度。该式表明，中频信号的角频偏被扩展到输入信号角频偏的1/(1-SdSc)倍。
(2)采用调频负反馈，即混频II输出取差中频。
如果式(2)中的ΔωL为负值，即压控振荡器输出调频信号的角频偏ΔωL与输入调频信号的角频偏Δωs的偏差方向相反，则混频后输出的差中频信号则为ωI′(t)＝ωL(t)-ωS(t)＝(ωLo-ωSω)+(|ΔωL|+ΔωS)cosΩt＝ωI′o+Δω′IcosΩt (7)
其中心角频率为ωI′o＝ωLo-ωSo(8)角频偏为|Δω′I|＝(|ΔωL|+ΔωS)＞ΔωS(9)可以发现，由混频II输出的差中频信号，也是一个角频偏增大了的与输入信号变化规律相同的调频波，同样实现了频偏扩展。但中频频偏与输入调频波频偏的偏差方向相反。
同理可以导出，此时Sd和Sc也必须同为正值或同为负值，且SdSc＜1；输出差中频信号的角频偏则由下式确定Δω′I=-(ΔωS1-SdSc)---(10)]]>式中，括号前的负号表示Δω′I与ΔωS的偏差方向相反。频偏扩展倍数也为1/(1-SdSc)。
使用调频反馈解调器，采用本发明方法进行窄带传输宽带鉴频的调频通信，可以压缩传输带宽、节省频谱资源，而不降低输出信噪比。而且，由于这种方法压缩了传输带宽，也就减小了噪声通带，因此也同时降低了门限电平，提高了接收弱信号的能力。
用调频反馈解调器，实现窄带传输宽带鉴频的调频通信方法，不仅可用于模拟通信，也可用于数字通信。例如将其用于正交相移键控(OPSK)信号的调频传输，在发射端发出窄带调频的正交相移键控(OPSK-FM)信号，而在接收端，首先用调频反馈解调器接收机解调出正交相移键控(OPSK)信号，然后再用通常处理正交相移键控信号的方法，解调出原始数字信号。
下文将给出三个实施例子，并对照附图进一步说明。
图面说明图1是调频反馈解调器接收机结构框图；2图是本发明方法用于正交相移键控调频(OPSK-FM)通信的程序框图，其中图2(a)为发射端的调制框图；图2(b)为接收端解调框图。
实施例1 对于一个普通的宽带单音调频通信系统，若调制角频率为Ωm，调频指数mf＝5，则有效频带宽度b＝2(mf+1)Ωm＝12Ωm。取门限点载噪比为10dB，可算出在门限点的输出信噪比为(PSPN)FM=3πAc2(ΔW)22NoΩm3=IFM(CN)]]>=1.5Mf2BΩM(CN)=450(CN)]]>＝36.5dB (11)式中，IFM=1.5m2fBΩM,]]>为调频改善系数，或信噪比增益；CN=πA2cNoB,]]>为输入载噪比；Ac为载波电压振幅；No为单边噪声功率谱密度。
按本发明在解调器中加入调频正反馈(即取和中频)，其结构框图如图1，在这个窄带传输宽带鉴频系统中，限幅鉴频前的线性(准线性)电路，有两种工作带宽，窄的传输带宽B1，宽的鉴频带宽B2。与此相应有两个调频指数，混频II输入前为mf1＝2，mf2＝5设计调频反馈解调器接收机，则有B1＝2(mf1+1)Ωm＝6Ωm (12)B2＝2(mf2+1)Ωm＝12Ωm (13)由于鉴频器输入信号带宽末变，仍为12Ωm，即Δω不变。在其它条件也不变的情况下，由式(11)可见，此时的输出信噪比将不变仍为36.5dB。但由于级联线性(准线性)电路的总噪声系数，决定于前几级的噪声系数，总噪声功率决定于最小通带，即等效噪声带宽决定于B1。而B1比B减小一半，不仅使占用信道带宽压缩一半，同时噪声功率减半，因而门限电平降低3dB，提高了接收弱信号的能力。
实施例2 对例1中列举的调频通信系统，解调时加入调频负反馈(即取差中频)，取参数ΔωL＝3Ωm，ΔωS＝2Ωm设计解调器，则可得|ΔωI-ΔωS|＝|-3Ωm-2Ωm |＝5Ωm，料即mf1＝ΔωS/Ωm＝2，mf2＝|ΔωI/Ωm＝5，取得与例1相同的结果B1＝6Ωm，B2＝12Ωm。传输信道带宽也压缩一半，输出信噪比也将保持不变。
实施例3 是本发明方法在正交相移键控调频(OPSK-FM)通信系统上的应用。参照图2，在发射端用载波角频率为ωa＝π/2T(T为码元宽度)的正交相移键控信号SOPSK(t)，对角频率为ωc＝2πfc的高频波进行窄带调频(mf＝0.7～0.8)；在接收端，首先采用调频反馈解调器扩展频偏后解调出SOPSK(t)信号，然后再分别与互为正文的低频载波cosωa(t)及sinωat相乘，再经积分、取样及门限检测而输出原数据流m1(t)及m2(t)。
权利要求
1.一种调频通信的窄带传输宽带鉴频方法，其特征是在发射端发出窄带调频信号，在接收端用调频反馈解调器，将收到的窄带调频信号进行频偏扩展，变成宽带调频信号，而后再经限幅鉴频和低通滤波得到原调制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用调频反馈解调器为调频正反馈，即混频II的输出取和中频。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用调频反馈解调器为调频负反馈，即混频II的输出取差中频。
4.一种调频反馈解调器接收机，由高效、混频I、中放I、混频II、中放II、限幅鉴频、低通滤波及连接混频I的本振、连接混频II和低通滤波器的压控振荡器构成，其特征是由低通滤波器输出，到压控振荡控制端有低频信号反馈电路。
全文摘要
本发明涉及一种电通信技术,用发射端窄带调频,信道中窄带传输,接收端经调频反馈解调器扩展频偏后进行宽带鉴频的方法,实现调频通信。调频反馈解调器接收机如图1所示,由高放、混频Ⅰ、中放Ⅰ、混频Ⅱ、中放Ⅱ、限幅鉴频、低通滤波及连接混频Ⅰ的本振、连接混频Ⅱ和低通滤波器的压控振荡器构成。本发明可在保持高的输出信噪比及信噪比改善的条件下,大幅度减小调频系统占用信道的带宽、节省频谱资源,并大大降低调频门限电平,提高接收弱信号的能力。本发明可有效用于模拟和数字调频通信系统。
文档编号H03C3/00GK1176526SQ9711600
公开日1998年3月18日 申请日期1997年8月1日 优先权日1997年8月1日
发明者翟春田 申请人:翟春田