RU2567002C1 - Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals - Google Patents

Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals Download PDF

Info

Publication number
RU2567002C1
RU2567002C1 RU2014140942/07A RU2014140942A RU2567002C1 RU 2567002 C1 RU2567002 C1 RU 2567002C1 RU 2014140942/07 A RU2014140942/07 A RU 2014140942/07A RU 2014140942 A RU2014140942 A RU 2014140942A RU 2567002 C1 RU2567002 C1 RU 2567002C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase
adder
voltage
Prior art date
Application number
RU2014140942/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Ервандович Мартиросов
Георгий Алексеевич Алексеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)
Владимир Ервандович Мартиросов
Георгий Алексеевич Алексеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ), Владимир Ервандович Мартиросов, Георгий Алексеевич Алексеев filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)
Priority to RU2014140942/07A priority Critical patent/RU2567002C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2567002C1 publication Critical patent/RU2567002C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

FIELD: physics, radio.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in telecommunication systems and digital data transmission in radio systems. The device includes tunable generator 1, a reference oscillator 2, first and second phase detectors 3 and 4, a π/2 phase changer 5, first and second voltage comparators 6 and 7, a pulse former 8, a time delay line 9, an XOR logic circuit 10, a bidirectional counter 11, a digital-to-analogue converter 12, a first adder 13, a signal polarity switch 14, a first signal multiplier 15, an integrator 16, a first scaling voltage divider 17, a second adder 18 and a loop gain setting and stabilising unit 19, having first and second units for raising the current voltage value to the power of two 20 and 21, a second adder 22, a unit for raising the current voltage value to the power of S 23 and a second voltage divider 24.
EFFECT: overall improvement of basic parameters of the quasi-coherent modulator, particularly: a wider capture range and maintaining a synchronous operating mode, shorter time for entering synchronous operating mode, high accuracy and stability of shift-keyed phase samples in the presence of destabilising factors affecting loop gain of the device.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах телекоммуникации и цифровой передачи данных в составе радиотехнических комплексов.The invention relates to radio engineering and can be used in telecommunication systems and digital data transmission as part of radio systems.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является модулятор сигналов фазовой телеграфии (авторское свидетельство СССР SU 1392628 A1 «Модулятор сигналов фазовой телеграфии», Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе, В.Е. Мартиросов). Достоинства указанной схемы заключаются в повышенной скорости модуляции и в достаточной точности и стабильности установа дискретов фазы в условиях постоянного значения коэффициента петлевого усиления устройства, что достигается использованием специальной дополнительной цифровой ветви управления (блок 10 прототипа) частотой подстраиваемого генератора. Устройство работает в двух режимах: режим настройки частоты и фазы колебания подстраиваемого генератора и режим синхронной работы модулятора. В режиме настройки частоты и фазы выходной сигнал цифроаналогового преобразователя (ЦАП), имеющий вид периодического линейно изменяющегося ступенчатого напряжения, нарастает со скоростью определяемой частотой следования импульсов формируемых генератором счетных импульсов (ГСИ). При наличии рассогласования по частоте между колебанием эталонного генератора (ЭГ) и колебанием с выхода подстраиваемого генератора (ПГ) цифровая ветвь управления осуществляет монотонное и равномерное изменение частоты ПГ до момента синхронизации устройства по частоте. Далее осуществляется установка фазы выходного сигнала модулятора, которая определяется уровнем опорного напряжения. Таким образом, цифровая ветвь управления обеспечивает вхождение устройства в синхронный режим работы по частоте и определяет дискретную установку фазы в синхронном режиме работы. При этом старшие разряды реверсивного счетчика определяют полосу захвата синхронного режима квазикогерентного модулятора по частоте, а младшие разряды реверсивного счетчика регламентируют точность установа дискрета фазы модулятора. Время синхронизации устройства по частоте определяется частотой следования импульсов с ГСИ и значением начальной частотной расстройки.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a phase telegraph signal modulator (USSR author's certificate SU 1392628 A1 “Phase telegraph signal modulator”, Sergo Ordzhonikidze Moscow Aviation Institute, V.E. Martirosov). The advantages of this scheme are the increased modulation speed and sufficient accuracy and stability of the installation of phase discrete in the conditions of a constant value of the loop gain of the device, which is achieved using a special additional digital control branch (block 10 of the prototype) with the frequency of the tunable generator. The device operates in two modes: the mode of setting the frequency and phase of oscillation of the tunable generator and the mode of synchronous operation of the modulator. In the frequency and phase adjustment mode, the output signal of the digital-to-analog converter (DAC), which has the form of a periodic linearly varying step voltage, increases at a speed determined by the pulse repetition rate generated by the counting pulse generator (GSI). If there is a frequency mismatch between the oscillation of the reference generator (EG) and the oscillation from the output of the adjustable generator (GH), the digital control branch monotonously and uniformly changes the GH frequency until the device is synchronized in frequency. Next, the phase of the output signal of the modulator is set, which is determined by the level of the reference voltage. Thus, the digital control branch ensures that the device enters the synchronous operation mode in frequency and determines the discrete phase setting in the synchronous operation mode. In this case, the highest bits of the reverse counter determine the frequency band of the synchronous mode of the quasicoherent modulator, and the lower bits of the reverse counter determine the accuracy of the discrete phase modulator. The synchronization time of the device in frequency is determined by the pulse repetition rate with GSI and the value of the initial frequency detuning.

После установления синхронного режима работы на выходе логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» сигнал равен 0, если логические сигналы на ее входах совпадают. В противном случае выходной сигнал логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» равен 1. При изменении логического уровня модулирующего сигнала, поступающего на управляющий вход схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», на ее выходе происходит изменение логического уровня на противоположный. При этом скачком изменяется величина управляющего частотой подстраиваемого генератора напряжения и синхронный режим работы устройства временно нарушается. В модуляторе заново начинается процесс синхронизации с эталонным колебанием, что приводит к установлению изображающей точки на фазовом портрете устройства в положение, соответствующее соседней точке устойчивого равновесия, которая отстоит от исходной точки равновесия на π радиан. Использование амплитудного компаратора (АК) и коммутатора полярности (КП) в структуре модулятора приводит к тому, что период расположения точек устойчивого равновесия устройства на фазовом портрете равен π. То есть модулятор заново синхронизируется в положении, противофазном по отношению к исходному. Этот процесс повторяется при каждой смене логического уровня на управляющем входе модулятора. Таким образом осуществляется бинарная фазовая манипуляция выходного колебания устройства.After establishing a synchronous mode of operation at the output of the EXCLUSIVE OR logic, the signal is 0 if the logical signals at its inputs match. Otherwise, the output signal of the EXCLUSIVE OR logic circuit is equal to 1. When the logic level of the modulating signal arriving at the control input of the EXCLUSIVE OR circuit is changed, the logical level is reversed at its output. In this case, the magnitude of the frequency control variable voltage generator changes abruptly and the synchronous operation mode of the device is temporarily disrupted. In the modulator, the synchronization process with the reference oscillation starts again, which leads to the establishment of the image point in the phase portrait of the device in a position corresponding to the neighboring point of stable equilibrium, which is π radian from the original equilibrium point. The use of an amplitude comparator (AK) and a polarity switch (KP) in the structure of the modulator leads to the fact that the period of arrangement of the points of stable equilibrium of the device in the phase portrait is π. That is, the modulator is re-synchronized in a position out of phase with respect to the original one. This process is repeated every time the logic level is changed at the control input of the modulator. Thus, binary phase manipulation of the output oscillation of the device is carried out.

В качестве недостатка схемы прототипа можно отметить неэффективное использование разрядности ЦАП. Младшие разряды ЦАП предназначены для установки дискретного (ненулевого) уровня манипулируемой на π фазы выходного колебания модулятора. При этом полосы захвата и удержания синхронного режима работы устройства определяются воздействием только старших разрядов ЦАП. Это ограничивает значения полос захвата и удержания синхронного режима работы устройства и снижает точность установа дискретов фазы в процессе модуляции выходного колебания.As a disadvantage of the prototype circuit, it is possible to note the inefficient use of DAC bit depth. The low-order bits of the DAC are designed to set the discrete (non-zero) level of the modulator output phase manipulated by π. In this case, the capture and hold bands of the synchronous operation mode of the device are determined by the effect of only the high-order bits of the DAC. This limits the values of the capture and retention bands of the synchronous mode of operation of the device and reduces the accuracy of the installation of phase discrete during the modulation of the output oscillation.

Вторым существенным недостатком устройства является длительное время вхождения в синхронный режим работы при значительной начальной частотной расстройке, которое определяется фиксированной и ограниченной по значению сверху частотой следования счетных импульсов ЦАП.The second significant drawback of the device is the long time it takes to enter the synchronous mode of operation with a significant initial frequency detuning, which is determined by the fixed and limited by the value of the upper repetition rate of the counted pulses of the DAC.

Кроме того, у данного устройства точность и стабильность установа значений дискретов манипулируемой на π фазы снижается при наличии дестабилизирующих факторов, воздействующих на коэффициент петлевого усиления устройства, таких как: паразитные изменения амплитуд колебаний эталонного и подстраиваемого генераторов или изменение коэффициента передачи фазового детектора (ФД), что характерно при использовании устройства на повышенных рабочих частотах.In addition, with this device, the accuracy and stability of setting discrete values of π-phase-manipulated discs decreases when there are destabilizing factors affecting the loop gain of the device, such as spurious changes in the oscillation amplitudes of the reference and tunable oscillators or a change in the transfer coefficient of the phase detector (PD), which is typical when using the device at higher operating frequencies.

Предлагаемая схема квазикогерентного модулятора сигналов бинарной фазовой манипуляции обладает следующими достоинствами:The proposed scheme of a quasicoherent modulator of signals of binary phase manipulation has the following advantages:

- Все разряды ЦАП используются для синхронизации устройства по частоте. При этом минимальный дискрет напряжения с выхода ЦАП соответствует полному размаху напряжения сигнала с выхода ФД. Это обеспечивает расширение полос захвата и удержания синхронного режима работы устройства при заданной разрядности ЦАП.- All bits of the DAC are used to synchronize the device in frequency. In this case, the minimum voltage discrete from the DAC output corresponds to the full range of the signal voltage from the PD output. This ensures the expansion of the bands of capture and retention of the synchronous mode of operation of the device at a given digit capacity of the DAC.

- Скорость вхождения в синхронный режим работы зависит от текущего значения частоты биений на выходе ФД и, соответственно, тем выше, чем выше частотное рассогласование. Это обеспечивает минимальное и практически фиксированное значение времени вхождения в синхронный режим работы при любых значениях начальной частотной расстройки.- The speed of entering the synchronous operation mode depends on the current value of the beat frequency at the output of the PD and, accordingly, the higher, the higher the frequency mismatch. This provides a minimum and practically fixed value for the time of entering the synchronous operation mode at any values of the initial frequency detuning.

- Устройство защищено от воздействия дестабилизирующих факторов на коэффициент петлевого усиления, так как произведена его установка и стабилизация с помощью блока установки и стабилизации петлевого усиления БУСПУ.- The device is protected from the influence of destabilizing factors on the loop gain, since it was installed and stabilized using the installation and stabilization unit of the loopback amplifier BUSPU.

Квазикогерентный модулятор сигналов бинарной фазовой манипуляции (фиг. 1) содержит подстраиваемый генератор 1, генератор эталонного колебания 2, первый и второй фазовые детекторы 3 и 4, фазовращатель 5 на π/2, первый и второй компараторы напряжений 6 и 7, формирователь импульсов 8, линию 9 временной задержки, логическую схему «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 10, реверсивный счетчик 11, цифроаналоговый преобразователь 12, первый сумматор 13, коммутатор 14 полярности сигнала, первый перемножитель сигналов 15, интегратор 16, первый масштабирующий делитель напряжения 17, второй перемножитель сигналов 18 и блок 19 установки и стабилизации петлевого усиления (БУСПУ), содержащий первый и второй блоки возведения текущего значения напряжения во вторую степень 20 и 21, второй сумматор 22, блок возведения текущего значения напряжения в ½ степень 23 и второй делитель напряжений 24.The quasi-coherent binary phase-shift signal modulator (Fig. 1) contains a tunable generator 1, a reference oscillator 2, a first and second phase detectors 3 and 4, a phase shifter 5 on π / 2, a first and second voltage comparator 6 and 7, a pulse shaper 8, a time delay line 9, an “EXCLUSIVE OR” logic circuit 10, a reversible counter 11, a digital-to-analog converter 12, a first adder 13, a signal polarity switch 14, a first signal multiplier 15, an integrator 16, a first scaling voltage divider 17, the second signal multiplier 18 and the loop gain setting and stabilization unit (BUSPU) 19, comprising the first and second blocks for raising the current voltage value to the second power 20 and 21, the second adder 22, the current voltage value raising unit in ½ power 23 and the second voltage divider 24 .

Устройство работает в двух режимах: режим первоначальной синхронизации и режим синхронной работы.The device operates in two modes: initial synchronization mode and synchronous operation mode.

1. В режиме первоначальной синхронизации при включении устройства на выходах первого 3 и второго 4 фазовых детекторов возникают квадратурные составляющие биений с частотой, соответствующей начальной частотной расстройке Δω=ωЭ - ω0, где ωЭ - частота колебаний эталонного генератора 2, ω0 - частота колебаний подстраиваемого генератора 1 при исходном значении управляющего напряжения Uр (р - регулирующее). На фиг. 2, 3 показаны эпюры напряжений в точках схемы устройства.1. In the initial synchronization mode, when the device is turned on, the outputs of the first 3 and second 4 phase detectors produce quadrature beating components with a frequency corresponding to the initial frequency detuning Δω = ω Э - ω 0 , where ω Э is the oscillation frequency of the reference generator 2, ω 0 - the oscillation frequency of the tunable generator 1 at the initial value of the control voltage U p (p - regulatory). In FIG. 2, 3, stress diagrams are shown at the points of the device circuit.

Выходной сигнал второго фазового детектора 4 показан на фиг. 2a, фиг. 3а, а выходной сигнал первого фазового детектора 3 - на фиг. 2б, фиг. 3б для случаев ωЭ больше ω0 и ωЭ меньше ω0 соответственно. Первый 6 и второй 7 компараторы напряжений из выходных сигналов фазовых детекторов формируют логические сигналы, показанные на фиг. 2в, д и фиг. 3в, д. Фиг. 2в соответствует выходному сигналу второго компаратора 7, фиг. 2д - выходному сигналу первого компаратора 6 при ωЭ больше ω0; аналогично на фиг. 3в и фиг. 3д для выходных сигналов второго 7 и первого 6 компараторов при ωЭ меньше ω0. Формирователь импульсов 8 формирует короткие импульсы в моменты времени, соответствующие заднему фронту выходного сигнала второго компаратора 7. На фиг. 2г и фиг. 3г показаны эти импульсы, прошедшие через линию 9 временной задержки. Выходной сигнал логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 10 при ωЭ больше ω0 показан на фиг. 2е, а при ωЭ меньше ω0 - на фиг. 3е. Из эпюр фиг. 2г, е и фиг. 3г, е следует, что код, записанный в реверсивном счетчике 11, и, следовательно, выходное напряжение ЦАП 12 возрастают при ωЭ больше ω0 и уменьшаются при ωЭ меньше ω0. Эпюры выходного напряжения ЦАП 12 показаны на фиг. 2ж (при ωЭ больше ω0) и 3ж (при ωЭ меньше ω0).The output of the second phase detector 4 is shown in FIG. 2a, FIG. 3a, and the output of the first phase detector 3 is in FIG. 2b, FIG. 3b for the cases of ω Oe greater than ω 0 and ω Oe less than ω 0, respectively. The first 6 and second 7 voltage comparators from the output signals of the phase detectors form the logic signals shown in FIG. 2c, d and FIG. 3c, d. FIG. 2c corresponds to the output of the second comparator 7, FIG. 2d - the output signal of the first comparator 6 when ω E is greater than ω 0 ; similarly to FIG. 3c and FIG. 3d for the output signals of the second 7 and the first 6 comparators with ω E less than ω 0 . The pulse generator 8 generates short pulses at times corresponding to the trailing edge of the output signal of the second comparator 7. In FIG. 2d and FIG. 3d shows these pulses passing through line 9 of the time delay. The output of the logic circuit "XOR" 10 at greater ω ω E 0 shown in FIG. 2e, and when E is less than ω ω 0 - FIG. 3rd. From the diagrams of FIG. 2d, e and FIG. 3d, f it follows that the code recorded in the reversible counter 11, and therefore the output voltage of the DAC 12 increase with ω E greater than ω 0 and decrease with ω E less than ω 0 . Diagrams of the output voltage of the DAC 12 are shown in FIG. 2g (for ω E greater than ω 0 ) and 3zh (for ω E less than ω 0 ).

Таким образом, при появлении сигнала на входе системы выходное напряжение ЦАП 12 ступенчато нарастает (при ωЭ больше ω0) или ступенчато уменьшается (при ωЭ меньше ω0), в результате чего частота подстраиваемого генератора 1 изменяется в сторону уменьшения текущего частотного рассогласования Δω.Thus, when the signal at the input of the system output voltage of DAC 12 stepwise increases (if ω e greater ω 0) or decreased stepwise (when ω e is less than ω 0), whereby the frequency being adjusted generator 1 varies in the direction of decreasing the current frequency error Δω .

При снижении текущего частотного рассогласования Δω до величины, соответствующей полосе захвата аналоговой ветви управления частотой ПГ, включающей в себя первый фазовый детектор 3, коммутатор полярности сигнала 14, первый перемножитель сигналов 15, интегратор 16, первый сумматор 13 и подстраиваемый генератор 1, происходит установление синхронного режима работы модулятора.When reducing the current frequency mismatch Δω to a value corresponding to the capture band of the analog branch of the GHG frequency control, including the first phase detector 3, the signal polarity switch 14, the first signal multiplier 15, the integrator 16, the first adder 13 and the tunable generator 1, synchronous mode of operation of the modulator.

Выходной сигнал коммутатора 14 полярности сигнала для случая ωЭ больше ω0 показан на фиг. 2л, а для случая ωЭ меньше ω0 показан на фиг. 3л.The output signal of the signal polarity switch 14 for a case of ω E greater than ω 0 is shown in FIG. 2l, and for the case of ω E less than ω 0 is shown in FIG. 3l.

Выходной сигнал первого сумматора 13 для случая ωЭ больше ω0 показан на фиг. 2з, а для случая ωЭ меньше ω0 показан на фиг. 3з.The output signal of the first adder 13 for a case of ω E greater than ω 0 is shown in FIG. 2h, and for the case of ω E less than ω 0 is shown in FIG. 3s

Формирование счетных импульсов для реверсивного счетчика на основе колебаний разностной частоты с выхода фазовых детекторов внутри цифровой ветви управления частотой ПГ (включающей блоки 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12) приводит к значительному сокращению времени вхождения в синхронный режим работы квазикогерентного модулятора. При этом использование всей разрядности реверсивного счетчика в процессе синхронизации устройства по частоте приводит к расширению полос захвата и удержанию синхронного режима работы устройства.The formation of counting pulses for a reversible counter based on the oscillations of the differential frequency from the output of the phase detectors inside the digital branch of the GHG frequency control (including blocks 6, 7, 8, 9, 10, 11, and 12) leads to a significant reduction in the time it takes to enter the synchronous operation mode of a quasicoherent modulator . In this case, the use of the entire capacity of the reversible counter during the synchronization of the device in frequency leads to the expansion of the capture bands and the retention of the synchronous mode of operation of the device.

Для корректного функционирования устройства и повышения точности и стабильности установа дискретов манипулированной фазы выходного сигнала модулятора необходимо обеспечить согласование локальных дискриминационных характеристик цифровой и аналоговой ветвей управления частотой ПГ. Единичный дискрет ΔUЦАП формируемого на выходе ЦАП ступенчатого напряжения должен соответствовать полному размаху напряжения сигнала на выходе коммутатора полярности, равному 2A0. Для этой цели опорное напряжение Uоп цифроаналогового преобразователя используется для формирования единичных аналоговых ступеней напряжения с выхода ЦАП (ΔUЦАП=Uоп/2q, где q - разрядность ЦАП) и для вычисления в первом масштабирующем делителе напряжения 17 нормализованного (требуемого) значения амплитуды сигнала фазового рассогласования с выхода фазового детектора (A0=Uоп/2q+1). Далее с помощью блока установки и стабилизации петлевого усиления реально возникающее значение амплитуды сигнала фазового рассогласования приводится к нормализованному (требуемому) значению (A0=Uоп/2q+1).For the correct functioning of the device and to increase the accuracy and stability of setting discretes of the manipulated phase of the output signal of the modulator, it is necessary to ensure the coordination of local discriminatory characteristics of the digital and analog branches of the GH frequency control. A single discrete ΔU DAC of the step voltage generated at the DAC output should correspond to the full amplitude of the signal voltage at the output of the polarity switch equal to 2A 0 . For this purpose, the reference voltage U op of the digital-to-analog converter is used to form single analog voltage steps from the output of the DAC (ΔU DAC = U op / 2 q , where q is the resolution of the DAC) and to calculate the normalized (required) amplitude value in the first voltage divider 17 the phase mismatch signal from the output of the phase detector (A 0 = U op / 2 q + 1 ). Further, with the help of the installation and stabilization unit of loop amplification, the actually arising value of the phase mismatch signal amplitude is reduced to the normalized (required) value (A 0 = U op / 2 q + 1 ).

Установка и стабилизация требуемого коэффициента петлевого усиления аналоговой ветви управления осуществляется в текущем масштабе времени и происходит следующим образом. Квадратурные составляющие биений с частотой Δω с выходов первого и второго фазовых детекторов 3 и 4 подаются на входы первого и второго блоков возведения текущего значения напряжения во вторую степень 20 и 21 соответственно. На фиг. 2а, б и фиг. 3а, б соответственно для случаев ωЭ больше ω0 и ωЭ меньше ω0 показаны сигналы с выходов фазовых детекторов при изменяющихся амплитудах сигналов ЭГ и ПГ или изменяющихся коэффициентах передачи фазовых детекторов. Выходные сигналы блоков 20 и 21 подаются на первый и второй входы второго сумматора 22. Сигнал с выхода второго сумматора 22 поступает на вход блока возведения текущего значения напряжения в ½ степень 23, с выхода которого напряжение Aреал (реал - реальное) поступает на первый вход (вход знаменателя дроби деления) второго делителя напряжений 24. На второй вход (вход числителя дроби деления) второго делителя напряжений 24 поступает постоянное напряжение A0, уровень которого соответствует номинальному (требуемому) значению амплитуды выходных сигналов фазовых детекторов. Сигнал на выходе второго делителя напряжений 24 (показанный на фиг. 2к и фиг. 3к соответственно для случаев ωЭ больше ω0 и ωЭ меньше ω0) соответствует мгновенному текущему отклонению значения амплитуды выходных сигналов фазовых детекторов от номинального значения A0 и представляет собой корректирующий коэффициент, подаваемый на второй вход первого перемножителя 15. Выходной сигнал первого перемножителя 15 для случая ωЭ больше ω0 показан на фиг. 2л, а для случая ωЭ меньше ω0 показан на фиг. 3л.The installation and stabilization of the required loop gain coefficient of the analog control branch is carried out in the current time scale and proceeds as follows. The quadrature components of the beats with a frequency Δω from the outputs of the first and second phase detectors 3 and 4 are fed to the inputs of the first and second blocks of raising the current voltage value to the second power of 20 and 21, respectively. In FIG. 2a, b and FIG. 3a, b, respectively, for cases of ω E greater than ω 0 and ω E less than ω 0 , the signals from the outputs of the phase detectors are shown with varying amplitudes of the EG and GH signals or changing transmission coefficients of the phase detectors. The output signals of blocks 20 and 21 are fed to the first and second inputs of the second adder 22. The signal from the output of the second adder 22 is fed to the input of the block raising the current voltage value to ½ degree 23, from the output of which voltage A real (real - real) is supplied to the first input (input denominator dividing fractions) of the second voltage divider 24. The second input (input dividing the numerator of the fraction) of the second voltage divider 24 0 A constant voltage is supplied, the level of which corresponds to the nominal (desired) amplitude value output signa s phase detectors. The signal at the output of the second voltage divider 24 (shown in Fig. 2k and Fig. 3k, respectively, for cases of ω e greater than ω 0 and ω e less than ω 0 ) corresponds to the instantaneous current deviation of the amplitude value of the output signals of the phase detectors from the nominal value A 0 and a correction factor supplied to the second input of the first multiplier 15. The output signal of the first multiplier 15 for a case of ω E greater than ω 0 is shown in FIG. 2l, and for the case of ω E less than ω 0 is shown in FIG. 3l.

Если ввести обозначения: Uкос, Uсин - напряжение на выходе второго и первого фазовых детекторов соответственно (кос - косинусное, син - синусное), Ареал - мгновенное текущее значение амплитуды выходного сигнала первого фазового детектора, Uоп - опорное напряжение ПАП, А0 - номинальное (требуемое) значение амплитуды с выхода первого фазового детектора, kст - коэффициент коррекции значения коэффициента петлевого усиления (ст - стабилизации), e(t) - напряжение на выходе компаратора напряжений 14, e*(t) - сигнал на выходе блока 15, то выполняемую в БУСПУ процедуру коррекции значения коэффициента петлевого усиления системы можно описать следующими соотношениями:If we introduce the following notation: U braid , U syn — voltage at the output of the second and first phase detectors, respectively (braid — cosine, sin — sinus), A real — instantaneous current value of the amplitude of the output signal of the first phase detector, U op — PAP reference voltage, A 0 - nominal (required) value of the amplitude from the output of the first phase detector, k st - correction coefficient of the loop gain coefficient (st - stabilization), e (t) - voltage at the output of the voltage comparator 14, e * (t) - output signal block 15, then run in BUSPU The procedure for correcting the value of the loop gain of the system can be described by the following relationships:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Вследствие изложенного реализуется сопряжение коэффициентов передачи аналоговой ветви управления частотой ПГ (ее локальная дискриминационная характеристика приведена на фиг. 2л, фиг. 3л) и цифровой ветви управления (ее локальная дискриминационная характеристика приведена на фиг. 2ж, фиг. 3ж). Это обеспечивает «сшивание» и «линеаризацию» (см. эпюры фиг. 2з, фиг. 3з) глобальной дискриминационной характеристики заявляемого устройства и обеспечивает корректную работу модулятора в условиях наличия изменений и флуктуации амплитуд колебаний ЭГ и ПГ или при изменении коэффициентов передачи фазовых детекторов. После завершения процесса синхронизации устройство переходит в режим синхронной работы.Due to the foregoing, a pairing of transmission coefficients of the analogue GHG frequency control branch (its local discriminatory characteristic is shown in Fig. 2l, Fig. 3l) and the digital control branch (its local discriminatory characteristic is shown in Fig. 2g, Fig. 3g) is implemented. This provides "stitching" and "linearization" (see diagrams of Fig. 2h, Fig. 3h) of the global discriminatory characteristics of the claimed device and ensures the correct operation of the modulator in the presence of changes and fluctuation of the amplitudes of the EG and GH oscillations or when the transfer coefficients of the phase detectors change. After the synchronization process is completed, the device goes into synchronous operation mode.

2. В режиме синхронной работы устройства осуществляется процесс манипуляции фазы колебания подстраиваемого генератора на два положения 0 или π радиан. Для этого в первом сумматоре 13 предусмотрен четвертый вход, на который подается специальная подставка напряжения абсолютной величиной, равная A0 и манипулированная по полярности потоком символов модулирующей последовательности α=±1 во втором перемножителе 18.2. In the synchronous operation mode of the device, the process of manipulating the oscillation phase of the tunable generator into two positions 0 or π radians is carried out. To this end, a fourth input is provided in the first adder 13, to which a special voltage support is applied with an absolute value equal to A 0 and polarity-manipulated by the symbol stream of the modulating sequence α = ± 1 in the second multiplier 18.

В данном устройстве точки устойчивого равновесия фазового портрета (соответствующие синхронному режиму работы) располагаются с периодом π, как показано на рис. 4в. Такой вид фазового портрета обусловлен использованием в аналоговой ветви управления частотой ПГ коммутатора полярности и наличием в схеме устройства интегратора. Фазовый портрет при устранении из структуры коммутатора полярности показан на фиг. 4а. На управляющий вход коммутатора полярности подается сигнал с выхода второго компаратора напряжения, показанный на фиг. 4б (импульсный сигнал), где также показан сигнал с выхода второго ФД (косинусоидальный сигнал).In this device, the points of stable equilibrium of the phase portrait (corresponding to the synchronous operation mode) are located with a period π, as shown in Fig. 4c. This type of phase portrait is due to the use of a polarity switch in the analog branch of the GHG frequency control and the presence of an integrator in the circuit. The phase portrait when removing polarity from the structure of the switch is shown in FIG. 4a. The signal from the output of the second voltage comparator shown in FIG. 4b (pulse signal), which also shows the signal from the output of the second PD (cosine signal).

При включении устройства происходит первоначальная синхронизация модулятора, которой соответствует одна из точек устойчивого равновесия на фазовом портрете устройства. При изменении полярности символа модулирующей последовательности α на выходе первого сумматора возникает бросок управляющего частотой ПГ напряжения, вследствие чего устройство будет выбито из данной точки устойчивого равновесия. Далее квазикогерентный модулятор заново синхронизируется в следующей ближайшей точке устойчивого равновесия, которая отстоит от исходной точки равновесия на π радиан. Этот процесс многократно повторяется в соответствии с изменением полярности символов модулирующей последовательности α=±1.When the device is turned on, the initial synchronization of the modulator occurs, which corresponds to one of the points of stable equilibrium in the phase portrait of the device. When the polarity of the symbol of the modulating sequence α is changed at the output of the first adder, a surge of the voltage GH frequency control occurs, as a result of which the device will be knocked out of this point of stable equilibrium. Next, the quasi-coherent modulator is re-synchronized at the next nearest stable equilibrium point, which is π radian from the original equilibrium point. This process is repeated many times in accordance with a change in the polarity of the symbols of the modulating sequence α = ± 1.

Таким образом в предложенном устройстве осуществляется первоначальная синхронизация подстраиваемого генератора и бинарная манипуляция фазы его колебания: 0 или π радиан относительно фазы генератора эталонного колебания.Thus, in the proposed device, the initial synchronization of the tunable generator and binary manipulation of the phase of its oscillation is carried out: 0 or π radian relative to the phase of the generator of the reference oscillation.

Claims (2)

1. Квазикогерентный модулятор сигналов бинарной фазовой манипуляции, содержащий эталонный генератор, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, первый сумматор, подстраиваемый генератор, выход которого также является выходом устройства, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом эталонного генератора, и коммутатор полярности, отличающийся тем, что с целью комплексного (одновременного) улучшения основных параметров квазикогерентного модулятора, а именно: расширения полос захвата и удержания синхронного режима работы, сокращения времени вхождения в синхронный режим работы, повышения точности и стабильности установа дискретов манипулируемой фазы при наличии дестабилизирующих факторов, воздействующих на коэффициент петлевого усиления устройства, в устройство введены последовательно соединенные фазовращатель на π/2, вход которого соединен с выходом подстраиваемого генератора, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом эталонного генератора, второй компаратор напряжений, второй вход которого соединен с общей шиной, формирователь импульсов и линия временной задержки, выход которой соединен со счетным входом реверсивного счетчика, а также введены последовательно включенные первый компаратор напряжений, первый вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а второй вход подключен к общей шине, логическая схема «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», второй вход которой соединен с выходом второго компаратора напряжений, а выход подключен к управляющему полярностью счета входу реверсивного счетчика, а также введены последовательно включенные блок установки и стабилизации петлевого усиления (БУСПУ), первый перемножитель сигналов, второй вход которого подключен к выходу коммутатора полярности сигнала, а выход, кроме того, подключен ко второму входу первого сумматора, и интегратор, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, а также введены последовательно соединенные первый масштабирующий делитель напряжения, на вход которого подается опорное напряжение цифроаналогового преобразователя, и второй перемножитель сигналов, выход которого подключен к четвертому входу первого сумматора и на второй вход которого поступает модулирующая фазу выходного сигнала устройства бинарная последовательность символов, равных по значению плюс или минус единица.1. A quasi-coherent binary phase-shift signal modulator comprising a reference oscillator, as well as a series-connected reverse counter, a digital-to-analog converter, a first adder, an adjustable oscillator, the output of which is also an output of the device, a first phase detector, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and polarity switch, characterized in that in order to comprehensively (simultaneously) improve the basic parameters of the quasi-coherent modulator, namely: capture and hold bands of the synchronous operation mode, reducing the time of entering the synchronous operation mode, increasing the accuracy and stability of setting discretes of the manipulated phase in the presence of destabilizing factors affecting the loop gain of the device, a phase shifter connected to π / 2, the input of which is connected with the output of the adjustable generator, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the reference generator, the second voltage comparator, W The second input of which is connected to a common bus, a pulse shaper and a time delay line, the output of which is connected to a counting input of a reversible counter, and the first voltage comparator is connected in series, the first input of which is connected to the output of the first phase detector, and the second input is connected to a common bus , EXCLUSIVE OR logic circuit, the second input of which is connected to the output of the second voltage comparator, and the output is connected to the counter polarity control input of the reverse counter, and also entered sequentially connected loop gain installation and stabilization unit (BUSPU), a first signal multiplier, the second input of which is connected to the output of the signal polarity switch, and the output, in addition, is connected to the second input of the first adder, and an integrator whose output is connected to the third input of the first adder and also introduced in series connected the first scaling voltage divider, to the input of which the reference voltage of the digital-to-analog converter is supplied, and the second signal multiplier, the output to which is connected to the fourth input of the first adder and to the second input of which a binary sequence of characters equal in value to plus or minus one is supplied that modulates the phase of the device output signal. 2. Квазикогерентный модулятор по п. 1, отличающийся тем, что блок установки и стабилизации петлевого усиления (БУСПУ) содержит последовательно соединенные первый блок возведения текущего значения напряжения во вторую степень, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй сумматор, блок возведения текущего значения напряжения в ½ степень и соединенный по входу знаменателя дроби деления второй делитель напряжений, выход которого является выходом БУСПУ и второй вход которого, являющийся числителем дроби деления, подключен к выходу первого масштабирующего делителя напряжения, и, кроме того, содержит второй блок возведения текущего значения напряжения во вторую степень, вход которого соединен с выходом второго фазового детектор, а выход подключен ко второму входу второго сумматора. 2. The quasi-coherent modulator according to claim 1, characterized in that the loop gain setting and stabilization unit (BUSPU) comprises serially connected a first block for raising the current voltage value to a second degree, the input of which is connected to the output of the first phase detector, a second adder, a block for raising the current voltage values of ½ degree and a second voltage divider connected at the input of the denominator of the division fraction, the output of which is the output of the BUSPU and the second input of which is the numerator of the division fraction, sub li ne to the output of the first scaling of the voltage divider and, in addition, it comprises a second construction unit current value to a second voltage level of an input of which is connected to the second output of the phase detector and an output connected to the second input of the second adder.
RU2014140942/07A 2014-10-10 2014-10-10 Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals RU2567002C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140942/07A RU2567002C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140942/07A RU2567002C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2567002C1 true RU2567002C1 (en) 2015-10-27

Family

ID=54362457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014140942/07A RU2567002C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2567002C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234956A1 (en) * 1984-07-13 1986-05-30 Предприятие П/Я Р-6047 Discrete delay device
SU1663768A1 (en) * 1988-07-22 1991-07-15 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Phase-locked loop frequency control device
US6909331B2 (en) * 2002-08-28 2005-06-21 Qualcomm Incorporated Phase locked loop having a forward gain adaptation module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234956A1 (en) * 1984-07-13 1986-05-30 Предприятие П/Я Р-6047 Discrete delay device
SU1663768A1 (en) * 1988-07-22 1991-07-15 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Phase-locked loop frequency control device
US6909331B2 (en) * 2002-08-28 2005-06-21 Qualcomm Incorporated Phase locked loop having a forward gain adaptation module

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ШАХГИЛЬДЯН В.В. и др. Системы фазовой автоподстройки частоты, Москва, "Cвязь", 1972, гл.1.3 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9337852B2 (en) Removing deterministic phase errors from fractional-N PLLs
KR102578322B1 (en) Asynchronous clock signal generator and semiconductor device for correcting multi-phase signal using asynchronous clock signal
EP3275080B1 (en) Wideband direct modulation with two-point injection in digital phase locked loops
KR102418966B1 (en) Digital phase locked loop and driving method thereof
JP4557947B2 (en) Clock data recovery device
KR101970845B1 (en) Semiconductor device
JP2015527826A (en) Synthesizer method using variable frequency combline and frequency toggling
US20080013665A1 (en) Digital phase detector and a method for the generation of a digital phase detection signal
CN110022153B (en) Semiconductor device and method of operating semiconductor device
KR20030028816A (en) Noise-shaped digital frequency synthesis
CN102210103A (en) Frequency translation using sigma-delta modulator controlled frequency divide
US11177994B2 (en) Polar phase or frequency modulation circuit and method
RU2567002C1 (en) Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals
CN109088633B (en) Pulse generator, pulse generating method and electronic equipment
RU2581646C1 (en) Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals
RU2566813C1 (en) Quasi-coherent demodulator of binary phase-shift keyed signals
US9356767B1 (en) Hybrid analog/digital clock recovery system
RU2582331C1 (en) Quasi-coherent demodulator of quadrature phase-shift keying signals
Huque et al. An exact formula for the pull-out frequency of a 2nd-order type II phase lock loop
RU2554535C1 (en) Globally linearised synchronisation system
EP2818946A1 (en) Low quantization noise time-to-digital conversion
US20160241250A1 (en) Variable clock phase generation method and system
JP2017169189A (en) Spread spectrum clock generation circuit
RU2808222C1 (en) Arbitrary waveform generator
CN110582983A (en) Phase interpolation calibration for timing recovery