RU2581646C1 - Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals - Google Patents
Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581646C1 RU2581646C1 RU2014140941/07A RU2014140941A RU2581646C1 RU 2581646 C1 RU2581646 C1 RU 2581646C1 RU 2014140941/07 A RU2014140941/07 A RU 2014140941/07A RU 2014140941 A RU2014140941 A RU 2014140941A RU 2581646 C1 RU2581646 C1 RU 2581646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- phase
- adder
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
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 двукратной фазовой телеграфии (авторское свидетельство СССР SU 1390811 A1 «Модулятор сигналов двукратной 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 19 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 опорного генератора (ОГ) 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 работы 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. После завершения процедур настройки частоты и фазы устройство переходит в режим синхронной работы.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a signal modulator of double phase telegraphy (USSR author's certificate SU 1390811 A1 “Modulator of signals of double phase telegraphy”, 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 (prototype block 19) with an adjustable oscillator frequency. 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 (OG) 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 higher bits of the reversible counter determine the frequency band of the synchronous operation 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. After completing the procedures for setting the frequency and phase, the device enters synchronous operation mode.
В режиме синхронной работы первая логическая схема «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (блок 9 прототипа) управляет коммутатором сигнала (блок 8 прототипа), подключая на его выход выходной сигнал первого коммутатора полярности (блок 6 прототипа) при совпадении логических сигналах на своих входах, либо выходной сигнал второго коммутатора полярности (блок 7 прототипа) в противном случае. В результате напряжение на выходе коммутатора сигналов всегда положительно, в первом и третьем квадранте фазового рассогласования между колебаниями опорного генератора и подстраиваемого генератора оно подается с выхода фазового детектора с синусоидальной дискриминационной характеристикой (блок 2 прототипа), во втором и четвертом квадрантах - с выхода фазового детектора с косинусоидальной дискриминационной характеристикой (блок 3 прототипа). Таким образом, ближайшие точки устойчивого равновесия на фазовом портрете системы будут располагаться на расстоянии π, в случаях, когда и исходное, и конечное состояния фазы модулированного сигнала принадлежат к квадрантам фазового рассогласования с четными номерами, либо когда и исходное, и конечное состояния фазы принадлежат к квадрантам с нечетными номерами. В случаях, когда происходит переход между состояниями фазы модулированного сигнала, одно из которых принадлежит к квадранту с четным номером, а другое принадлежит к квадранту с нечетным номерам, ближайшие точки устойчивого равновесия на фазовом портрете системы будут располагаться на расстоянии π/2.In synchronous operation, the first EXCLUSIVE OR logic circuit (prototype block 9) controls the signal switch (prototype block 8), connecting the output signal of the first polarity switch (prototype block 6) to its output when the logical signals at its inputs match, or the output signal the second switch polarity (
Вторая и третья логические схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (блоки 10 и 11 прототипа) вырабатывают на своих выходах логические нули при совпадении логических сигналов на их входах, либо логические единицы в ином случае. На выходе логической схемы «ИЛИ» (блок 14 прототипа) будет нулевое напряжение при наличии логических нулей на обоих ее входах, т.е. на выходах логических схем «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», либо напряжение фиксированного уровня при наличии хотя бы одной логической единицы на ее входе. После установления синхронного режима работы логические сигналы на входах каждой логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» совпадают и на выходе логической схемы «ИЛИ» напряжение равно нулю. При изменении логического уровня на любом из управляющих входов (выводы 27, 28 прототипа) устройства (или на обоих одновременно), на выходе логической схемы «ИЛИ» происходит изменение логического уровня сигнала 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 по фазе с опорным 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/2 либо на π радиан, в зависимости от комбинации установившихся на управляющих входах устройства сигналов. Этот процесс повторяется при каждой смене логического уровня на любом из управляющих входов модулятора. Таким образом осуществляется квадратурная фазовая манипуляция выходного колебания устройства.The second and third logic circuits “EXCLUSIVE OR” (
В качестве недостатка схемы прототипа можно отметить неэффективное использование разрядности ЦАП. Младшие разряды ЦАП предназначены для установки дискретных (ненулевых) уровней манипулируемой 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 discrete (non-zero) levels of the manipulated phase of the output oscillator of the modulator. 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 фазы снижается при наличии дестабилизирующих факторов, воздействующих на коэффициент петлевого усиления устройства, таких как паразитные изменения амплитуд колебаний опорного и подстраиваемого генераторов или изменение коэффициентов передач фазовых детекторов (ФД), что характерно при использовании устройства на повышенных рабочих частотах.In addition, with this device, the accuracy and stability of setting the discrete values of the manipulated phase 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 adjustable generators or a change in the transmission coefficients of phase detectors (PD), which is typical for using the device at increased operating frequencies.
Предлагаемая схема квазикогерентного модулятора сигналов квадратурной фазовой манипуляции обладает следующими достоинствами:The proposed scheme of a quasicoherent modulator of signals of quadrature phase shift keying 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 выходах 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 PD outputs and, correspondingly, 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 производится 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 is installed and stabilized using the installation and stabilization unit of the loopback amplifier BUSPU.
Квазикогерентный модулятор сигналов квадратурной фазовой манипуляции 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 (ЦАП) 12, первый сумматор 13, коммутатор 14 полярности сигнала, первый перемножитель сигналов 15, интегратор 16, первый масштабирующий делитель напряжения 17, второй сумматор 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, третий сумматор 22, блок возведения текущего значения напряжения в ½ степень 23 и второй делитель напряжений 24, а также содержит блок 25 управления манипуляцией (БУМ), включающий в себя второй, третий, четвертый и пятый перемножители сигналов 26, 27, 28 и 29.The quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals contains a
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 (ЭГ), 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 (EG), ω 0 - the oscillation frequency of the
Выходной сигнал второго фазового детектора 4 показан на фиг. 2а, 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 импульсного 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
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
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, второй сумматор 18, интегратор 16 и первый сумматор 13 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
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
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
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, 12 и 13) 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 удержания синхронного режима работы устройства.The formation of counting pulses for the 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
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
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 третьего сумматора 22. Сигнал с выхода третьего 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
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 ЦАП, A0 - номинальное (требуемое) значение амплитуды с выхода первого фазового детектора, kст - коэффициент коррекции значения коэффициента петлевого усиления (ст - стабилизации), e(t) - напряжение на выходе коммутатора полярности 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 — reference voltage of the DAC, A 0 - nominal (required) value of the amplitude from the output of the first phase detector, k st - correction coefficient of the loop gain (st - stabilization) coefficient, e (t) - voltage at the output of the
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, что обеспечивает корректную работу модулятора в условиях наличия изменений и флуктуации амплитуд колебаний ЭГ и ПГ или при изменении коэффициентов передачи фазовых детекторов. При этом повышается точность и стабильность установа дискретов манипулируемой фазы при наличии дестабилизирующих факторов, воздействующих на коэффициент петлевого усиления устройства.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. 2c, Fig. 3z) of the global discriminatory characteristics of the claimed device, which ensures the correct operation of the modulator in the presence of changes and fluctuations in the amplitudes of the EG and GH oscillations or when the transfer coefficients of phase detectors change . This increases the accuracy and stability of the installation of discrete manipulated phase in the presence of destabilizing factors affecting the loop gain of the device.
После завершения процесса синхронизации устройство переходит в режим синхронной работы.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 четыре положения - -π/4, π/4, 3π/4 и 5π/4 радиан в соответствии со значениями символов двух входных модулирующих последовательностей α=±1 и β=±1. Для достижения этой цели в первом сумматоре 13 предусмотрен четвертый вход, на который подается формируемая перемножителем 26 первая специальная подставка напряжения, абсолютной величиной равная A0 и манипулированная по полярности потоком символов модулирующей последовательности α=±1. Кроме того, в устройство введен второй сумматор 18, на второй вход которого подается формируемая перемножителями 28 и 29 вторая специальная подставка напряжения абсолютной величиной, равная (√2/2)A0 и манипулированная по полярности потоком символов формируемой в перемножителе 27 модулирующей последовательности γ=α·β=±1. Использование вспомогательной последовательности γ=α·β=±1 необходимо для обеспечения корректной работы модулятора на интервале значений фазовых рассогласований (π/2; 3π/2), на котором вследствие использования в структуре демодулятора коммутатора полярности происходит инверсия знака сигнала фазового рассогласования в ветви аналогового управления частотой подстраиваемого генератора.2. In the synchronous operation mode of the device, the process of manipulating the oscillation phase of the tunable generator into four positions is performed - -π / 4, π / 4, 3π / 4 and 5π / 4 radians in accordance with the symbol values of the two input modulating sequences α = ± 1 and β = ± 1. To achieve this goal, the
Таким образом в блоке управления манипуляцией (БУМ) реализуются процедуры формирования абсолютных значений и манипуляции полярности двух специальных подставок напряжений управляющих дискретными положениями фазы выходного колебания модулятора. Процесс модуляции фазы выходного колебания в предложенном устройстве проиллюстрируем с привлечением его фазового портрета, приведенного на фиг. 4.Thus, the manipulation control unit (BOOM) implements the procedures for generating absolute values and polarity manipulation of two special voltage supports controlling the discrete positions of the phase of the output oscillator of the modulator. The process of modulating the phase of the output oscillation in the proposed device is illustrated with the involvement of its phase portrait, shown in FIG. four.
В данном устройстве точки устойчивого равновесия фазового портрета (соответствующие синхронному режиму работы) располагаются с периодом π. Это обусловлено использованием в аналоговой ветви управления частотой ПГ коммутатора полярности и наличием в схеме устройства интегратора. Фазовый портрет системы при положительной и отрицательной полярности первой специальной подставки напряжения показан соответственно на фиг. 4в и фиг. 4г. Фазовый портрет системы при устранении из структуры коммутатора полярности для случаев положительной и отрицательной полярности первой специальной подставки напряжения изображен на фиг. 4а и фиг. 4б соответственно. С помощью первой специальной подставки напряжения в качестве точек устойчивого равновесия системы устанавливаются точки, соответствующие фазовым рассогласованиям между колебанием ПГ и колебанием ЭГ величиной -45°, 135° (точки A1 и A1 * на фиг. 4в) либо 45°, 225° (точки A2 и A2 * на фиг. 4г).In this device, the points of stable equilibrium of the phase portrait (corresponding to the synchronous operation mode) are located with a period of π. This is due to the use of a polarity switch in the analogue branch of the GHG frequency control and the presence of an integrator in the circuit. A phase portrait of the system with positive and negative polarity of the first special voltage stand is shown respectively in FIG. 4c and FIG. 4g The phase portrait of the system when eliminating the polarity from the switch structure for the cases of positive and negative polarity of the first special voltage stand is shown in FIG. 4a and FIG. 4b, respectively. Using the first special voltage support, points corresponding to the phase mismatches between the GHG oscillation and the EG oscillation of -45 °, 135 ° (points A 1 and A 1 * in Fig. 4c) or 45 °, 225 ° are established as points of stable equilibrium of the system (points A 2 and A 2 * in Fig. 4d).
В исходном состоянии при работе модулятора в синхронном режиме полярности символов входных модулирующих последовательностей положительны (α=1 и β=1), и соответственно первая и вторая специальные подставки напряжения также имеют положительную полярность. В качестве начального положения процесса манипуляции фазы выбирается точка устойчивого равновесия A1, соответствующая введенному ранее фазовому рассогласованию, равному минус 45°. Точка A1 фазового портрета устройства будет соответствовать опережению фазы колебания с выхода ПГ фазы колебания ЭГ на 45°.In the initial state, when the modulator is operating in synchronous mode, the polarity of the symbols of the input modulating sequences is positive (α = 1 and β = 1), and accordingly the first and second special voltage supports also have a positive polarity. As the initial position of the phase manipulation process, a point of stable equilibrium A 1 corresponding to the previously introduced phase mismatch equal to minus 45 ° is selected. Point A 1 of the phase portrait of the device will correspond to an advance of the oscillation phase from the PG output of the EG oscillation phase by 45 °.
Путем изменения знака первой специальной подставки напряжения, поступающей на четвертый вход первого сумматора, осуществляется манипуляция фазы выходного колебания устройства на π радиан. Она производится следующим образом: 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 (синхронный режим работы устройства временно нарушается). Далее квазикогерентный модулятор заново синхронизируется в следующей ближайшей точке устойчивого равновесия A1*, которая отстоит от исходной точки равновесия на π радиан.By changing the sign of the first special voltage stand supplied to the fourth input of the first adder, the phase of the output oscillation of the device is manipulated by π radians. It is performed as follows: 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 stable equilibrium point (the synchronous operation mode of the device is temporarily disturbed). Next, the quasi-coherent modulator is re-synchronized at the next nearest stable equilibrium point A 1 *, which is π radian from the initial equilibrium point.
Путем изменения полярности второй специальной подставки напряжения осуществляется манипуляция фазы выходного колебания устройства на π/2 радиан. При изменении полярности символа модулирующей последовательности β на выходе первого сумматора возникает бросок управляющего частотой ПГ напряжения, вследствие чего устройство также будет выбито из данной точки устойчивого равновесия. Поскольку изменилась полярность второй специальной подставки напряжения, на фазовом портрете устройства произойдет смена положения точек устойчивого равновесия, их местам размещения будут соответствовать положения точек A2 и A2* (произойдет смещение фазового портрета по оси ординат на величину √2A0). Вследствие этого квазикогерентный модулятор заново синхронизируется в ближайшей точке устойчивого равновесия A2, которая отстоит от исходной точки равновесия A1 на π/2 радиан.By changing the polarity of the second special voltage stand, the phase of the output oscillation of the device is manipulated by π / 2 radians. When the polarity of the symbol of the modulating sequence β is changed, the output of the first adder triggers a surge in the frequency GH frequency control, as a result of which the device will also be knocked out of this point of stable equilibrium. Since the polarity of the second special voltage stand has changed, the phase portrait of the device will change the position of the points of stable equilibrium, their locations will correspond to the positions of the points A 2 and A 2 * (the phase portrait will be shifted along the ordinate by √2A 0 ). As a result, the quasi-coherent modulator is re-synchronized at the nearest stable equilibrium point A 2 , which is π / 2 radians from the original equilibrium point A 1 .
Перестройка фазы выходного колебания устройства на 3π/2 происходит при одновременной смене полярности символов в обеих модулирующих последовательностях α=±1 и β=±1.The phase adjustment of the output oscillation of the device by 3π / 2 occurs with a simultaneous change in the polarity of the symbols in both modulating sequences α = ± 1 and β = ± 1.
При манипулировании полярности второй специальной подставки напряжения происходит перестройка синхронного режима работы между точками устойчивого равновесия, которые соответствуют фазе выходного колебания модулятора -45° и 45° либо 135° и 225°. При манипулировании полярности первой специальной подставки напряжения происходит переход между точками устойчивого равновесия, которые соответствуют фазовым позициям модулятора -45° и 135° либо между 45° и 225°. Этот процесс многократно повторяется в соответствии с изменением полярности символов модулирующих последовательностей α=±1 и β=±1.When manipulating the polarity of the second special voltage stand, the synchronous operation between the points of stable equilibrium occurs, which correspond to the phase of the output oscillation of the modulator -45 ° and 45 ° or 135 ° and 225 °. When manipulating the polarity of the first special voltage stand, a transition occurs between the points of stable equilibrium, which correspond to the phase positions of the modulator -45 ° and 135 ° or between 45 ° and 225 °. This process is repeated many times in accordance with a change in the polarity of the symbols of the modulating sequences α = ± 1 and β = ± 1.
Таким образом, в предложенном устройстве осуществляется первоначальная синхронизация подстраиваемого генератора и квадратурная манипуляция фазы его колебания по значениям: -π/4, π/4, 3π/4 и 5π/4 радиан относительно фазы колебания эталонного генератора.Thus, in the proposed device, the initial synchronization of the tunable generator and the quadrature manipulation of the phase of its oscillations are carried out according to the values: -π / 4, π / 4, 3π / 4 and 5π / 4 radians relative to the phase of the oscillation of the reference generator.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140941/07A RU2581646C1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140941/07A RU2581646C1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2581646C1 true RU2581646C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014140941/07A RU2581646C1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581646C1 (en) |
Citations (3)
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 |
-
2014
- 2014-10-10 RU RU2014140941/07A patent/RU2581646C1/en active
Patent Citations (3)
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)
Title |
---|
ШАХГИЛЬДЯН В.В. и др Системы фазовой автоподстройки частоты, Москва,"Связь", 1972, гл.1,3. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3275080B1 (en) | Wideband direct modulation with two-point injection in digital phase locked loops | |
US10566961B2 (en) | Asynchronous clock signal generator and semiconductor device for correcting multi-phase signals using asynchronous clock signal | |
US8634509B2 (en) | Synchronized clock phase interpolator | |
KR102418966B1 (en) | Digital phase locked loop and driving method thereof | |
KR101970845B1 (en) | Semiconductor device | |
KR100923692B1 (en) | A digital phase detector and a method for the generation of a digital phase detection signal | |
EP3790188B1 (en) | Polar phase or frequency modulation circuit and method | |
JP4686637B2 (en) | Jitter generating apparatus, device test system using the same, and jitter generating method | |
CN109088633B (en) | Pulse generator, pulse generating method and electronic equipment | |
RU2581646C1 (en) | Quasi-coherent modulator of quadrature phase-shift keying signals | |
RU2567002C1 (en) | Quasi-coherent modulator of binary phase-shift keyed signals | |
RU2582331C1 (en) | Quasi-coherent demodulator of quadrature phase-shift keying signals | |
RU2566813C1 (en) | Quasi-coherent demodulator of binary phase-shift keyed signals | |
JPH0620197B2 (en) | Variable speed clock recovery circuit | |
RU2554535C1 (en) | Globally linearised synchronisation system | |
Huque et al. | An exact formula for the pull-out frequency of a 2nd-order type II phase lock loop | |
JPWO2010004755A1 (en) | Test apparatus and test method | |
RU92272U1 (en) | DIGITAL SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM | |
RU165173U1 (en) | DEVICE FOR FORMING SIGNALS WITH FOUR-POSITION SQUARE MANIPULATION | |
GB2410407A (en) | Digital FSK transmitter containing a quadrature modulator | |
RU2808222C1 (en) | Arbitrary waveform generator | |
CN110582983A (en) | Phase interpolation calibration for timing recovery | |
RU2794104C1 (en) | Digital oscillator of variable frequency | |
Sefraoui et al. | Adaptive Locking Range of the Software Phase-Locked Loop (SPLL) | |
RU2601136C1 (en) | Multifunctional device for generation of telemetry radio signals with angular modulation for transmitting analogue-digital or digital information |