RU1788566C - Однополосный амплитудный модул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиопереда- ющих устройствах. Целью изобретени   вл етс  увеличение подавлени  сигналов ненужной боковой полосы частот. Однополосный амплитудный модул тор содержит первый фазовращатель 1, первый перемножитель 2, второй фазовращатель 3, второй перемножитель 4, первый, второй и третий резисторы 5, 6, 7, первый, второй и третий операционные усилители 8, 9, 10, четвертый , п тый, шестой, седьмой, восьмой, дев тый и дес тый резисторы 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Второй и третий операционные усилители 9, 10  вл ютс  соответственно суммирующим и вычитающим, а их коэффициенты передачи подобраны таким образом, что увеличиваетс  подавление сигналов ненужной боковой полосы частот. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиопереда- ющих устройствах дл  получени  сигналов, содержащих одну наперед заданную боковую полосу частот и сильно подавленные сигналы ненужной боковой полосы частот и несущей частоты.

Известен однополосный модул тор, обеспечивающий получение однополосной амплитудной модул ции сигнала несущей частоты. Этот модул тор содержит два перемножител , двухфазный генератор и фа- зовращатель. Двухфазный генератор формирует два сигнала несущей частоты, сдвинутых по фазе на 90° относительно друг друга, из которых один поступает на один перемножитель, а другой - на второй. Сигнал модулирующей частоты поступает на один перемножитель непосредственно, а на другой - через фазовращатель, поворачивающий фазу модулирующего сигнала на 90° во всем диапазоне частот модул ции.

Недостатком этого модул тора  вл етс  недостаточное подавление сигналов ненужной боковой полосы частот.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности  вл етс  однополосный модул тор, содержащий последовательно соединенные первый фазовращатель и первый перемножитель, последовательно соединенные второй фазовращатель и второй перемножитель, первый , второй и третий резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу первого операционного усилител , неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход которого подключен к второму выводу третьего резистора , при этом второй вывод первого резистора соединен с выходом первого перемножител , другой вход которого соединен с входом второго фазовращател  и  вл етс  входом модулируемого сигнала однополосного амплитудного модул тора, второй вывод второго резистора соединен с выходом второго перемножител , другой вход которого соединен с входом первого фазовращател  и  вл етс  входом модулирующего сигнала однополосного амплитуд- ного модул тора, выходом которого  вл етс  выход первого операционного усилител .

Недостатком этого модул тора  вл етс  недостаточное подавление сигналов ненужной боковой полосы частот. Рассмотрим работу однополосного модул тора, выбранного в качестве прототипа. Пусть на соответствующие входы модул тора поступают сигналы модулирующей частоты

U2 U sin Qt и сигнал несущей частоты

иш Цд sin ом. Предположив, что коэффициенты передачи фазовращателей и перемножителей равны единице, и, перемножив указанные сигналы с учетом фазовых сдвигов в 90°, вносимых фазовращател ми, можно получить выражени  дл  сигналов на выходе соответствующего перемножител :

Ui - Uwsin a) -t«U cpsm 0,(ftJ + Qt+ sin(w - (1)

0 U2 UDcosu t- Unsinat

0,5 UcoUQ- sin( со + Qt - sln( ш - Qt. (2) Если коэффициент передачи первого суммирующего каскада, собранного на упом нутых первом операционном усилителе,

5 первом, втором и третьем резисторах, равен единице по каждому входу, то после суммировани  сигналов Ui и Da получим выражени  дл  сигналов промежуточных (боковых) частот на выходе модул тора:

0 lW-4aUUsln(u + (3) («)

из которых следует, что выдел етс  сигнал промежуточной частоты ш + Q и подавл етс  сигнал промежуточной частоты ш - Q.

5Однако на практике подавление сигналов ненужной боковой полосы частот возможно лишь до определенной величины. Известно, что основными причинами, ограничивающими подавление,  вл ютс  неср0 вершенство фазовращателей, которое обуславливает конечную точность фазового сдвига А1 дл  первого фазовращател  и Дз дл  второго фазовращател  и амплитудную асимметрию сигналов 6 в тракте модулиру5 ющих частот. Здесь амплитудной асимметрией в тракте несущей частоты можно пренебречь, можно пренебречь также и значением Д2, так как на фиксированной несущей частоте нетрудно добитьс  выполнени 

0 неравенства Дз « AI. Если обозначить через NI отношение уровней сигналов выделенной боковой полосы частот к остатку подавленной боковой полосы частот, то дл  двухфазной системы модул ции, к которой принадлежит устройство - прототип, имеет место (с учетом того, что Да « А1 ) равенство (См. ЛЗ, ф-ла 3.7.6).

50

N1

(5)

из которого следует, что нужно добиватьс  уменьшени  .

Целью изобретени   вл етс  увеличе- ние подавлени  сигналов ненужной боко- . вой полосы частот.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в однополосный амплитудный модул тор, содержащий последовательно соединенные

первый фазовращзтель и первый перемножитель , последовательно соединенные второй фазовращатель и второй перемножитель, первый, второй и третий резисторы, первые выводы которых под1 ключены к инвертирующему входу первого операционного усилител  (ОУ), неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, при этом второй вывод первого резистора соединен с выходом первого перемножител , другой вход которого соединен с входом второго фазовращател  и  вл етс  входом модулируемого сигнала однополосного амплитудного модул тора, второй вывод второго резистора соединен с выходом второго перемножител , другой вход которого соединен с входом первого фазовращател  и  вл етс  входом модулирующего сигнала однополосного амплитудного модул тора, введены второй и третий операционные усилители, четвертый, п тый, шестой, седьмой , восьмой, дев тый и дес тый резисторы , при этом первый вывод четвертого резистора подключен к выходу первого перемножител , второй вывод четвертого резистора соединен с первым выводом п того резистора и с инвертирующим входом третьего операционного усилител , выход которого соединен

с вторым выводом п того резистора и с первым выводом шестого резистора, первый вывод седьмого резистора соединен с выходом второго перемножител , второй вывод седьмого резистора соединен с первым выводом восьмого резистора и подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилител , второй вывод восьмого резистора подключен к общей шине , первый вывод дев того резистора подключен к выходу первого операционного усилител , второй вывод дев того резистора соединен с первым выводом дев того резистора, с вторым выводом шестого резистора и подключен к инвертирующему входу второго операционного усилител , неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход которого соединен с вторым выводом дес того резистора и  вл етс  выходом однополосного амплитудного модул тора; ;

Отметим, что третий ОУ совместно с четвертым , п тым, седьмым и восьмым резисторами образуют вычитающий каскад, выполненный по схеме дифференциального усилител  с единичным коэффициентом передачи по каждому входу, а второй ОУ совместно с шестым, дев тым и дес тым резисторами образуют второй суммирующий каскад, схемотехнически совпадающий с первым суммирующим каскадом, используемым в модул торе - прототипе. Однако между ними есть существенна  разница. За- 5 ключаетс  она в том, что коэффициент передачи второго суммирующего каскада по входу, подключенному к выходу первого ОУ (первый вывод дев того резистора), как и в прототипе, равен единице, а по другому вхо0 ду, подключенному к выходу третьего ОУ (первый вывод шестого резистора) в NI раз меньше, где NI - подавление сигналов ненужной боковой полосы частот, полученное в прототипе (см. формулу 5).

5 Существенные признаки, отличающие предлагаемый однополосный модул тор от прототипа, состо т в введении вычитающего каскада, выполненного по схеме дифференциального усилител  с единичным

0 коэффициентом передачи, один из входов которого подключен к выходу первого перемножител , а другой вход- к выходу второго перемножител , и второго суммирующего каскада, причем коэффициент передачи

5 введенного суммирующего каскада по входу , подключенному к выходу первого суммирующего каскада равен единице, а по входу, подключенному к выходу вычитающего каскада в раз меньше, где NI - подавление

0 сигналов ненужной боковой полосы частот, полученное в прототипе.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема .предлагаемого однополосного модул тора; на фиг. 2 - спектральный состав

5 напр жений на выходе функционально за- конченных узлов модул тора при модул ции одним тоном, а) - на выходе первого ОУ, б) - на выходе третьего ОУ, в) - напр жение на выходе третьего ОУ, поделенное в NI раз;

0 г) - на выходе амплитудного модул тора.

Предлагаемый однополосный амплитудный модул тор содержит последовательно соединенные первый фазовращатель 1 и первый перемнржитель 2, такие последова5 тельно соединенные второй фазовращатель 3 и второй перемножитель 4. При этом гетеродинный вход первого перемножител  2 подключен непосредственно, а гетеродинный вход второго перемножител  4 через

0 Ёторой фазовращатель 3 - к источнику напр жени  несущей частоты Uw ш. Сигнальный вход второго перемножител  4 подключен непосредственно, а сигнальный вход первого перемножител  2 через первый

5 фазовращатель 1 - к источнику напр жени  модулирующей частоты и2 Un -sin Q t.

Выход .первого перемножител  2 под . ключей к второму выводу первого резистора

5, первый вывод которого подключен к первому выводу второго резистора 6, к первому выводу третьего резистора 7 и к инвертирующему входу первого операционного усилител  8. Выход первого операционного усилител  8 подключен к второму выводу третьего резистора 7, а неинвертирующий вход подключен к общей шине. Второй вывод второго резистора 6 подключен к выходу второго перемножител  4. Как уже отмечалось, на первом операционном усилителе 8 собран первый суммирующий каскад , на втором операционном усилителе 9 - второй суммирующий каскад, а на третьем операционном усилителе 10 - вычитающий каскад.

Выход первого перемножител  2 подключен также к первому выводу четвертого резистора 11, второй вывод которого подключен к первому выводу п того резистора 12 и к инвертирующему входу третьего операционного усилител  10. выход которого подключен к второму выводу п того резистора 12 и к первому выводу шестого резистора 13. Неинвертирующий вход третьего операционного усилител  10 подключен к второму выводу седьмого резистора 14 и к первому выводу восьмого резистора 15. При этом первый вывод седьмого резистора 14 подключен к выходу второго перемножител  4, а второй вывод восьмого резистора 15 подключен к общей шине. Второй вывод шестого резистора 13 подключен к второму выводу дев того резистора 16, к первому выводу дес того резистора 17 и к инвертирующему входу второго операционного усилител  9, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине. При этом первый вывод дев того резистора 16 подключен к выходу первого операционного усилител  8, а второй вывод дес того резистора 17 подключен к выходу второго операционного усилител  9. Этот выход  вл етс  выходом однополосного амплитудного модул тора.

Предлагаемый однополосный модул тор работает следующим образом. Ранее было доказано, что на выходе первого ОУ 8 выдел етс  напр жение промежуточной частоты (См. формулы 3 и 4), определ емой суммой частот а и Q Однако на практике выдел етс  также ослабленный сигнал промежуточной частоты а) - Q Если предположить , что вследствие амплитудной асимметрии д напр жение 1)2 превышает Ui и подавление сигналов ненужной боковой полосы частот составл ет NI, то после суммировани  и инверсии напр жений Ui и U2 можно получить выражени , определ ющие напр жени  промежуточных частот на выходе первого операционного усилител  8:

4L-- 4Aisin( + ,

(6)

4k -sin(,,-Q)t,(7)

где 5 U2/Ui 1, Nr 1 (См. фиг. 2а) Произвед  почленное вычитание из выражени  U2 выражени  Ui и, учитыва  значени  д v NI, получим выражени  дл  определени  напр жений промежуточных

частот на выходе третьего операционного усилител  10:

lUo- -slnCo flDt,

(8)

(9)

uЈ a-6lkUB-sin((w-Q)t, (См, фиг. 26).

После делени  напр жени  на выходе третьего ОУ 10 получим

(-Q)t.

(Ю)

lg.(a,-a)t, (11)

(См. фиг. 2в).

После почленного суммировани  и инверсии напр жений, определ емых выра- жени ми 6, 7 и 10, 11, получим выражени , определ ющие напр жени  на выходе модул тора:

.

ДО 4U+4U0 (См.фиг.2г).,(13)

Таким образом,в предлагаемом модул торе сигнал суммарной промежуточной частоты ослабл етс  незначительно (1/N2i 0), в то врем  как сигнал разностной промежуточной частоты сильно ослаблен, несмотр  на наличие амплитудной асимметрии. На этом основании можно считать, что в предлагаемом устройстве подавление сигналов ненужной боковой полосы частот возрастает , то есть

N2

2

(14)

Разделив Na на NI получим выражение, оп- редел ющеё степень увеличени  подавлени  сигналов ненужной боковой полосы

частот « ГГ75Г 1,(15) Таким образом цель изобретени  достигнута .

В прототипе и в предлагаемом устройстве выдел етс  сигнал суммарной промежуточной частоты о) + Q и подавл етс  сигнал

вым выводом дес того резистора, с вторым выводом шестого резистора и подключен к инвертирующему входу второго операционного усилител , неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход соединен с вторым выводом дес того резистора и  вл етс  выходом однополосного амплитудного модул тора.

Фи&г