HRP931406A2 - Digitalni krug za razdvajanje faznog signala i signala ovojnice iz signala jednog bočnog frekvencijskog pojasa - Google Patents

Abstract

Krug sadrži prva sredstva (1, 2, 3, 4, 5) za transformiranje niskonaponskog signala u uzorkovani signal jednog bočnog frekvencijskog pojasa, koji je doveden na druga sredstva (6, 7, 8) za razdvajanje uzorkovanog BLU signala (signala jednog bočnog frekvencijskog pojasa; op. prev.) na svoje dvije komponente, faznu i komponentu ovojnice.Primjena: Odašiljač BLU (franc. "bande laterale unique" - jedan bočni frekvencijski pojas; op.prev.).

Description

Ovaj izum bavi se digitalnim krugom za odvajanje faznog signala (signala nosioca; op.prev.) i signala ovojnice (modulacijskog signala; op.prev.) iz signala jednog bočnog pojasa.

Da bi se postigao modulirani signal prema principima modulacije jednog bočnog frekvencijskog pojasa, u nastavku označivanog sa BLU (bande laterale unigue; op.prev.), poznato je razdvajanje BLU signala na njegove dvije komponente, faznu i komponentu ovojnice (enveloppe; op.prev.), kako bi ih doveli, pomoću dva različita kanala, na prvi i drugi ulaz modulacijskog stupnja odašiljačkog stupnja snage.

Takvi uređaji su opisani primjerice u patentu SAD broj 2 666 133 deponiranom pod imenom gospodina KHANA kao i u zahtjevu za europski patent broj 0 202 985, deponiranom pod imenom prijavitelja. Ostali uređaji koji rade na isti princip poznati su isto iz publikacije gospodina Leonarda KHANA u časopisu Processing of the I.R.E, svezak 40 broj 7, od srpnja 1950., pod naslovom "Single sideband transmission by envelope elimination and restauration" ("Prijenos jednog bočnog pojasa pomoću uklanjanja ovojnice te restauracije"; op.prev), kao i iz one istog, autora pod naslovom Compatible single side band" ("Kompatibilni jedan bočni pojas"; op.prev.), tiskane također u časopisu I.R.E. srpnja 1961.

Osnovna poteškoća kod ovih uređaja je u tome što oni, posebno u primjenama u radiodifuziji kratkih valova, zahtijevaju

vrlo stabilni kvarcni filter, koji je zbog toga i skup, kako bi se izvodilo filtriranje jednog od dva bočna frekvencijska pojasa, koji nisu udaljeni više od 300 Hz jedan od drugoga u okolini frekvencije nosioca, koja se nalazi na oko nekoliko MHz. Iako su bili predlagani potpuno digitalni nisko propusni filtri, pokazali su se neprimjenjivim radi toga jer ih je vrlo teško realizirati. Rekurzivni filtri koji njihove performanse ograničavaju pomoću polova njihovih prijenosnih funkcija, posjeduju jedan modul vrlo sličan jediničnom krugu koji vodi k nestabilnostima. Suprotno tomu, upotreba nerekurzivnih filtera, koja je u biti jamac stabilnosti, zahtijeva upravo toliko uvećano vrijeme izračuna, koliko je povećan broj točaka izračuna. Primjerice, zbog izvođenja gušenja od 40 dB u donjem bočnom pojasu, potrebno je prema tom rješenju koristiti filter impulsnog odziva potpuno određen s 4000 točaka, što je nažalost nekompatibilno s vremenom prijenosa prijemnika. Rješenja s Hilbertovim filterom više se ne razmatraju, jer je vrlo teško postići pojačanje 1 s faznim pomakom od 90°. Štoviše, da bi se postigla gušenje jednog bočnog pojasa od 40 dB s promjenama faze od oko -90°, ne prekoračujući 1.14° (+/- tolerancije; op.prev.), ove relacije teoretski zahtijevaju frekvenciju uzorkovanja od nekoliko megahertza, koja se praktično ne da realizirati.

Cilj ovog izuma je ublažiti prethodno spomenute poteškoće.

U tu svrhu, izum se bavi digitalnim krugom za razdvajanje faznih signala i signala ovojnice, iz signala jednog bočnog frekvencijskog pojasa, gdje je ulaz kruga uzorkovani niskofrekventni signal, te svojstvenog po tome što sadrži prva sredstva za transformaciju signala niske frekvencije u uzorkovani signal jednog bočnog pojasa spojen na druga sredstva za razdvajanje uzorkovanog signala BLU na njegove dvije komponente, faznu i komponentu ovojnice.

Ostale značajke i prednosti ovog izuma razjasnit će se uz pomoć opisa koji slijedi, te pridodanih slika koje predstavljaju:

slika 1 funkcionalnu shemu uređaja, sukladno izumu;

slika 2 krivulju filtera upotrijebljenog u izumu;

slika 3 primjer sinusoidnog signala moduliranog u fazi, s uređajem prema ovom izumu;

slika 4 način realizacije uređaja sukladno ovom izumu, pomoću četiri procesora signala.

Sukladno izumu, uređaj koji je predstavljen u funkcionalnoj formi slikom 1, sadrži prvu (1) i drugu (2) mrežu filtriranja, koje obje dobijaju na svoje ulaze niz Sn digitalnih uzoraka niskofrekventnog signala frekvencije Fel. Slijedeći dalje shemu, mreže (1) i (2) transformiraju niz Sn uzoraka u jedan kompleksni niz uzoraka SA(n),tako da je:

SA(n) = SR(n) + JSI(n).

Uzorci SR(n) realnog dijela niza dobiveni su na izlazu mreže (1), a uzorci SI(n) imaginarnog dijela dobiveni su na izlazu mreže (2). Mreže (1) i (2) odgovarajuće su povezane na prvi ulaz označen "+", odnosno drugi ulaz označen "-", zbrajačkog kruga (3) posredstvom dva kruga za množenje (4) i (5), koja služe za množenje kompleksnog niza SA(n) s nizom kompleksnih brojeva definiranih relacijom

cos (2 π n F0) + j sin (2 π n F0) (1)

tako da se samo sačuva realni dio Sm(n) tako dobijenog niza. Ovaj račun se izvodi pomoću kruga za množenje (4), koji daje umnožak SR(n). cos (2 π n F0), te pomoću kruga za množenje (5), koji daje umnožak SI(n).sin (2 π n F0) . Niz Sm(n) koji je tako dobiven na izlazu zbrajačkog kruga (3) jest uzorkovani signal BLU (jednog bočnog pojasa; op.prev.) moduliran u formi

Sm(n) = SR(n). cos (2 π n F0) - SI(n). sin (2 π n F0) (2).

Signal Sm(n) dovodi se na ulaz zbrajačkog kruga (6), koji izvodi vektorski zbroj uzoraka Sm(n), u Fresnelovoj ravnini i signala frekvencije F0. Taj signal daje se s jedne strane na ulaz amplitudnog ograničavača (7), koji ispostavlja faznu komponentu, te s druge strane, na ulaz filtera (8) posredstvom kruga za množenje (9), kako bi se odvojio signal ovojnice.

Svaka mreža, (1) i (2), sadrži skup (3) modifikatora faznog pomaka prvog reda 101, i 102, čiji je modul polova određen u funkciji frekvencije uzorkovanja Fel signala niske frekvencije, te interpolacijski krug 111 i 112 dobijenog signala na izlazu modifikatora faznog pomaka, koji radi na frekvenciji uzorkovanja Fe2 visoke frekvencije nosioca (HF) niskofrekventnog signala. Za postizanje gušenja od 40 dB između dvaju bočnih pojasa, konstanta svakog modifikatora određena je na način da razlika u fazi Fi1 - Fi2, koja postoji na izlazu svakog modifikatora faznog pomaka, bude propisana unutar krivulje filtera tako da je između dviju (minimalne i maksimalne) frekvencija prekida primjerice 150 Hz do 4.5 kHz, sa faznim pomakom od -90°, a ne prekoračujući promjenu faze od +/- 1.14°, kao što je prikazano slikom 2. Što se tiče amplitudnog ograničavača (7), on je određen za davanje sinusoidnog signala moduliranog u fazi, slijedeći sličnu formu onoj prikazanoj slikom 3.

Naravno, način realizacije uređaja sukladno upravo opisanom izumu nije jedinstven. Podrazumijeva se da funkcije ovog uređaja mogu biti realizirane potpuno drukčije, posebno ako se upotrijebe, kao na slici 4, skupovi procesora signala označeni odgovarajuće s (13,14,15 i 16), povezani na ulaze podataka i adresirani na RAM memoriju (17). Analogno-digitalni pretvarač (12) pretvara niskofrekventni (BF) signal u digitalne uzorke signala.

Ovi posljednji daju se na ulaze procesora (13) i (14). Procesori izračunavaju odgovarajuće realne nizove SR(n), i imaginarne nizove SI(n) signala prema prethodnoj (2) relaciji. Dobiveni uzorci memoriraju se u RAM memoriju (17), a njihova amplituda je potpuno izglađena pomoću procesora signala (15), kako bi se izračunao signal ovojnice od signala BLU.

Odgovarajući uzorci signala ovojnice dani su u digitalno-analogni pretvarač (18), da bi se formirao signal ovojnice signala BLU. Signal moduliran u fazi izračunat je od procesora signala (16) od uzoraka pohranjenih u RAM memoriji (17), koji izvodi amplitudno ograničavanje uzoraka prepoznavajući predznak svakog od njih. Sinusoidni signal se rekonstituira od uzoraka moduliranih u fazi a dobivenih od procesora (16), pomoću digitalno-analognog pretvarača (19).

Claims (5)

1. Digitalni krug za razdvajanje faznog signala i signala ovojnice, iz signala jednog bočnog pojasa, kod kojeg se na ulaz dovodi uzorkovani niskofrekventni signal, naznačen time što sadrži prva sredstva (1,2,3,4,5; 13,14) za transformiranje signala niske frekvencije u uzorkovani signal jednog bočnog pojasa, koji je doveden na druga sredstva (6,7,8; 15,16,17,18) za razdvajanje uzorkovanog BLU signala na svoje dvije komponente, faznu i komponentu ovojnice.

2. Sukladno zahtjevu 1, krug naznačen time što prva sredstva sadržavaju prvi (13) i drugi (14) procesor signala, koji od dolazećeg uzorkovanog signala niske frekvencije izračunavaju dva niza uzoraka SR(n) i SI(n), koji odgovaraju realnom i imaginarnom dijelu.

3. Sukladno zahtjevu 2, krug naznačen time što druga sredstva sadrže treća memorijska sredstva (17), kako bi se memorirali svaki od dva niza uzoraka SR(n) i SI(n), odgovarajuće spojena na treći (15) procesor signala za izračun signala ovojnice signala BLU i na četvrti (16) procesor signala za izračun signala moduliranog u fazi.

4. Sukladno zahtjevu 1, krug naznačen time što prva sredstva sadrže: -prvu (1) i drugu (2) mrežu filtriranja za transformiranje uzorkovanog niskofrekventnog signala Sn u dva kompleksna niza uzoraka, realnog dijela SR(n) i SI(n), -zbrajački krug (3) odgovarajuće spojen s prvim ulazom označenim (+), te drugim ulazom označenim (-), na izlaze prve (1) odnosno druge (2) mreže posredstvom dva kruga za množenje (4) i (5), koji služe za množenje kompleksnog niza SA(n), dobivenog od imaginarnih dijelova SR(n) i SI(n), s trećim nizom kompleksnih brojeva koji predstavljaju frekvenciju nosioca F0 signala BLU, te dobivanje uzorkovanog signala BLU za izlaz zbrajačkog kruga (3), moduliranog u formi: Sm(n) = SR(n). cos (2 π n F0) - SI(n). sin (2 π n F0) -zbrajačkog kruga (6), spojenog na izlaz zbrajačkog kruga (3) , za izvođenje vektorskog zbrajanja u Fresnelovoj ravnini uzoraka Sm(n) s frekvencijom nosioca F0, te amplitudnog ograničavača (7), spojenog s izlazom zbrajačkog kruga (6), radi dobivanja fazne komponente signala BLU.

5. Sukladno zahtjevu 4, krug naznačen time što sadrži krug filtriranja (8) , povezan s ulazom i izlazom amplitudnog ograničavača (7) posredstvom kruga za množenje (9), kako bi se odvojila komponenta ovojnice signala BLU.