RU2694479C1 - Frequency manipulator with minimum frequency shift - Google Patents
Frequency manipulator with minimum frequency shift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694479C1 RU2694479C1 RU2018127685A RU2018127685A RU2694479C1 RU 2694479 C1 RU2694479 C1 RU 2694479C1 RU 2018127685 A RU2018127685 A RU 2018127685A RU 2018127685 A RU2018127685 A RU 2018127685A RU 2694479 C1 RU2694479 C1 RU 2694479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- frequency
- parallel
- switch
- adc
- Prior art date
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03C—MODULATION
- H03C3/00—Angle modulation
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи цифровых сигналов железнодорожной радиосвязи, а именно, к частотным манипуляторам с минимальным частотным сдвигом.The invention relates to the field of transmission of digital signals of railway radio communications, namely, to frequency manipulators with a minimum frequency shift.
Уровень техникиThe level of technology
Известны частотные манипуляторы с минимальным частотным сдвигом, описанные в источниках, например в:Known frequency manipulators with a minimum frequency shift, described in the sources, for example in:
1. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. - М.: Радио и связь, 2002. - С. 110-113.1. Makoveeva M.M., Shinakov Yu.S. Communication systems with mobile objects. - M .: Radio and communication, 2002. - p. 110-113.
2. Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте / Под ред. Горелова Г.В. - М.: ГОИ, 2013. - С. 141-147.2. Theory of signal transmission in railway transport / Ed. Gorelova G.V. - M .: GOI, 2013. - P. 141-147.
3. Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1988.3. Banquet V.L., Dorofeev V.M. Digital methods in satellite communications. - M .: Radio and communication, 1988.
По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках описаны аналоги изобретения.The technical essence of the closest to the invention is the device described in the first source, which for this reason is taken as its prototype. In other sources described analogues of the invention.
Прототип формирует частотно-манипулированное колебание (ЧМн) с минимальным частотным сдвигом (МЧС) вида uчм(t)=Umсos[ω0t+γ(t)πt/2T], (1)The prototype generates a frequency-manipulated oscillation (FM n ) with a minimum frequency shift (MES) of the form u hm (t) = U m cos [ω 0 t + γ (t) πt / 2T], (1)
где γ(t)=±1, а Т - длительность элементарной посылки цифрового сигнала (ЦС)}, но формирует исходя из развернутого этого выражения: uчм(t)=Um{cosω0t cos[γ(t)πt/2T] - sinω0t sin[γ(t)πt/2T]}.Это значит, что прототип состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), на выходе которого однополярный ЦС параллельного кода, разделителя этого кода на четные и нечетные составляющие, двух расширителей в 2 раза длительностей элементарных посылок Т этих составляющих ЦС, преобразователя однополярного (+1,0) ЦС в двухполярный (+1,-1), формирователя cos[γ(t)7πt/2T] и sin[γ(t)7πt/2T], генератора колебания несущей частоты uг(t)=Uгcosω0t, фазовращателя на 90° этого колебания, перемножителя сигналов cos[γ(t)πt/2T] и uг(t), пере -множителя сигналов sin[γ(t)πt/2T)] и u∧ г(t)=Uгsinω0t, сумматора этих перемноженных сигналов, на выходе которого имеет место колебание (1).where γ (t) = ± 1, and T is the duration of the elementary sending of a digital signal (CS)}, but forms based on the expanded this expression: u fm (t) = U m {cos 0 t cos [γ (t) πt / 2T] - sinω 0 t sin [γ (t) πt / 2T]}. This means that the prototype consists of an analog-to-digital converter (ADC), the output of which is a unipolar CA of a parallel code, the separator of this code into even and odd components, two
Основным недостатком прототипа является сложность его схемы, что снижает его надежность и повышает его стоимость.The main disadvantage of the prototype is the complexity of its scheme, which reduces its reliability and increases its cost.
Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION
Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков за счет введения новых элементов, число которых значительно меньше исключенных элементов прототипа и которые значительно проще их. Изобретение упрощает схему манипулятора, повышает ее надежность и снижает ее стоимость.The technical result of the invention is to eliminate these drawbacks due to the introduction of new elements, the number of which is much smaller than the excluded elements of the prototype and which are much simpler than them. The invention simplifies the circuit of the manipulator, increases its reliability and reduces its cost.
Сущность изобретения состоит в том, что в частотный манипулятор с минимальным частотным сдвигом, состоящий из АЦП с двухполярным цифровым сигналом (ЦС) и автогенератора гармонических колебаний несущей частоты, дополнительно введены два однополупериодных выпрямителя, фазоинвертор ФИ, индуктивность L, конденсатор С, коммутатор К с нормально разомкнутыми контактами, причем через первый его контакт подключена индуктивность L параллельно контуру автогенератора для увеличения частоты автоколебаний, а через второй контакт этого коммутатора подключена емкость С параллельно этому же колебательному контуру для уменьшения частоты автоколебаний; выход АЦП подключен к управляющему входу первого контакта через первый однополупериодный выпрямитель, включенный в прямом направлении для выделения положительного импульса ЦС, который замыкает первый контакт, и этот же выход АЦП подключен параллельно к управляющему входу второго контакта коммутатора через последовательно включенные второй однополупериодный выпрямитель обратного направления, выделяющий отрицательный импульс ЦС, и фазоинвертор, преобразующий этот импульс в положительный для замыкания второго контакта коммутатора, при котором подключается емкость С параллельно колебательному контуру автогенератора и размыкается первый его контакт.The essence of the invention is that a frequency manipulator with a minimum frequency shift, consisting of an ADC with a bipolar digital signal (CS) and a self-oscillator of harmonic oscillations of the carrier frequency, is additionally introduced two half-wave FI, inductance L, capacitor C, switch K with normally open contacts, with the inductance L connected through the first of its contact parallel to the circuit of the oscillator to increase the frequency of self-oscillations, and through the second contact of this switch capacitance C is connected in parallel with the same oscillatory circuit to reduce the frequency of self-oscillations; the output of the ADC is connected to the control input of the first contact through the first half-wave rectifier connected in the forward direction to highlight the positive impulse of the CS, which closes the first contact, and the same output of the ADC is connected in parallel to the control input of the second contact of the switch through the sequentially connected second half-wave rectifier of the reverse direction, highlighting the negative impulse of the CA, and the phase inverter, which converts this impulse into a positive one for closing the second contact of the switch, When the capacitance C which is connected in parallel oscillatory circuit the first oscillator and opens its contact.
Существенным отличием изобретения является формирование частотно-манипулированного колебания (ЧМн) не через составляющие непрерывной фазовой модуляции (ФМ), как в прототипе, а непосредственно с помощью введенных элементов, подключающих непосредственно параллельно колебательному контуру автогенератора колебания несущей частоты со0 или индуктивность L для увеличения частоты на π/2Т, или емкость С для уменьшения частоты на эту же величину, что существенно упрощает и удешевляет манипулятор ЧМн и увеличивает его надежность.A significant difference of the invention is the formation of a frequency-manipulated oscillation (FMN) not through the components of continuous phase modulation (FM), as in the prototype, but directly using input elements that connect the carrier oscillations with 0 or the inductance L to increase the frequency directly in parallel with the oscillatory circuit of the oscillator. by π / 2Т, or capacitance C to reduce the frequency by the same amount, which greatly simplifies and reduces the cost of the FMN manipulator and increases its reliability.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 изображены временные диаграммы, поясняющие структуру сигнала с частотной манипуляцией (ЧМн) и минимальным частотным сдвигом (МЧС), на котором изображены сверху вниз знакопеременный манипулирующий ЦС b(t), соответствующее ему частотно-манипулированное колебание u(t) и фазовый сдвиг Acp(t).FIG. Figure 1 shows timing diagrams explaining the structure of a signal with frequency shift keying (FMN) and minimum frequency shift (MChS), in which the alternating manipulating CA b (t), the corresponding frequency manipulated oscillation u (t) and phase shift Acp ( t).
На Фиг. 2 представлена предлагаемая схема манипулятора с МЧС.FIG. 2 shows the proposed scheme of the manipulator with the MES.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Схема состоит из АЦП с знакопеременным ЦС, транзисторного автогенератора колебания несущей частоты, введенных индуктивности L, емкости С, коммутатора К с нормально разомкнутыми контактами, двух однополупериодных диодных выпрямителей, фазоинвертора. Введенные элементы обведены пунктирной линией.The scheme consists of an ADC with alternating CA, transistor oscillator carrier frequency, entered inductance L, capacitance C, switch K with normally open contacts, two half-wave diode rectifiers, phase inverter. Items entered are circled in dotted lines.
Работа схемы описывается формулой (1) и происходит следующим образом.The operation of the circuit is described by the formula (1) and is as follows.
Пока с блока АЦП не поступает ЦС (γ(0=0) контакты коммутатора К остаются разомкнутыми и автогенератор формирует колебание u(t)=Umcosω0t на резонансной частоте своего колебательного контура, состоящего из параллельно включенных катушки индуктивности Lк и конденсатора емкости Ск, т.е. автогенератор работает на круговой частоте ω0 =l/(LкCк)0,5 (2). Первая элементарная посылка длительности Т с АЦП (фиг. 1), являющаяся положительной, проходит через первый однополупериодный выпрямитель, включенный в прямом направлении, и поступает на управляющий вход контакта 1,2 коммутатора К непосредственно, отчего этот контакт замыкается и к колебательному контуру автогенератора параллельно подключается индуктивность L. От этого суммарная индуктивность контура уменьшается и становится равной Lк∑=LкL/(Lк+L), а частота колебаний автогенератора увеличивается согласно формуле (2) на величину +Δ ωL, которая сохраняется на длительность Т данной элементарной посылки. По определению фаза ϕ(t)=∫(ω0+ΔωL)dt=ω0t+ΔωLt тоже увеличивается на величину Δϕ(t)=+ ΔtωLt, которая является фазовым сдвигом и представляет собой прямую линию относительно времени t. Чтобы этот фазовый сдвиг был равен π/2 в конце посылки длительности Т, как в прототипе, надо положить +ΔωL=π/2Т. В этом случае можно определить численное значение индуктивности L следующим образом.While the ADC unit does not receive a CA (γ (0 = 0), the switches of the switch K remain open and the oscillator generates an oscillation u (t) = U m cosω 0 t at the resonant frequency of its oscillating circuit, consisting of parallel-connected inductors L к and a capacitor capacitance C to , i.e. the auto-generator operates at a circular frequency ω 0 = l / (L to C to ) 0.5 (2). The first elementary premise of the duration T c ADC (Fig. 1), which is positive, passes through the first full-wave rectifier, included in the forward direction, and is fed to the control input contact 1.2 of the switch K directly, why this contact closes and the inductance L is connected in parallel to the oscillator circuit of the oscillator. From this, the total inductance of the circuit decreases and becomes equal to L к∑ = L to L / (L to + L), and the oscillation frequency according to formula (2), it increases by + Δ ω L , which is maintained for the duration T of this elementary parcel. By definition, the phase ϕ (t) = ∫ (ω 0 + Δω L ) dt = ω 0 t + Δω L t also increases by value Δφ (t) = + Δtω L t, which is a phase-shift is to Second straight line with respect to time t. In order for this phase shift to be π / 2 at the end of the premise of the duration T, as in the prototype, we must set + Δω L = π / 2Т. In this case, you can determine the numerical value of the inductance L as follows.
Приращение частоты ΔωL=1/(Lк∑Cк)0,5 - 1/(LKCK)0,5=π/2Т. Обозначив известную часть этого выражения через А=1/(LкСK)0,5+π/2Т, получимThe frequency increment Δω L = 1 / (L к L C к ) 0.5 - 1 / (L K C K ) 0.5 = π / 2Т. Denoting the known part of this expression as A = 1 / (L to C K ) 0.5 + π / 2T, we get
L=LK/(A2LKCK-1).L = L K / (A 2 L K C K -1).
Согласно фиг.1 вслед за положительной элементарной посылкой длительности Т поступает такая же посылка, но отрицательная, которая проходит последовательно второй однополупериодный диодный выпрямитель, включенный в обратном направлении, и фазоинвертор ФИ, преобразующий отрицательную элементарную посылку в положительнуюAccording to figure 1, following a positive elementary sending of duration T, the same package arrives, but negative, which passes successively a second half-wave diode rectifier connected in the opposite direction, and a phase inverter FI converting a negative elementary package into a positive one.
Последняя поступает на управляющий вход контакта 3,4 коммутатора К, отчего этот контакт замыкается и конденсатор С подключается параллельно колебательному контуру автогенератора, а индуктивность L при этом отключается от него. От этого емкость контура автогенератора Ск увеличивается на величину С и становится равной СK∑=СK+С, а частота автоколебаний уменьшается согласно формуле (2) на величину Δωс. По аналогии с L значение ΔωC=1/(LKСk)0,5 - 1/(LKCK∑)0,5=π/2Т. Обозначив известную часть этого выражения через В, находим значение С=1/В2LK - СK. По аналогии с L фазовый сдвиг ΔϕC=- π/2Т продолжает оставаться непрерывным, но под углом к ΔϕL (фиг. 1).The latter arrives at the control input of contact 3.4 of switch K, which causes this contact to close and capacitor C is connected in parallel to the oscillator circuit of the oscillator, and inductance L is disconnected from it. From this, the capacity of the circuit of the autogenerator Ctoincreases by C and becomes equal to CK∑= CK+ C, and the frequency of self-oscillations is reduced according to the formula (2) by the amount Δωwith. By analogy with L, the value of ΔωC= 1 / (LKWITHk)0.5 - 1 / (LKCK∑)0.5= π / 2Т. Denoting the known part of this expression by B, we find the value C = 1 / B2LK - WITHK. By analogy with L, the phase shift ΔϕC= - π / 2Т continues to be continuous, but at an angle to ΔϕL (Fig. 1).
Непрерывность фазового сдвига обеспечивает минимальную полосу частот ЧМ колебания, что характеризуется индексом ЧМ m=Δωд/Ω, где девиация частоты Δωд=π/2Т, a Ω=2π/2T, в результате чего m=0,5, что меньше m=0,8 для аналоговой узкополосной ЧМ поездной радиосвязи.The continuity of the phase shift provides the minimum frequency band of the FM oscillation, which is characterized by the FM index m = Δω d / Ω, where the frequency deviation Δω d = π / 2Т, a Ω = 2π / 2T, resulting in m = 0.5, which is less than m = 0.8 for analogue narrowband FM train radio.
Так как контакт коммутатора не замыкается при отрицательном импульсе на его управляющем входе, то можно исключить из схемы однополупериодный выпрямитель, включенный в прямом направлении, а выход АЦП соединить непосредственно с управляющим входом контакта L, что еще больше упростит схему манипулятора.Since the switch contact does not close with a negative pulse at its control input, it is possible to exclude a half-wave rectifier connected in the forward direction from the circuit, and connect the ADC output directly to the control input of contact L, which will further simplify the manipulator circuit.
Технико-экономическим эффектом изобретения является упрощение схемы частотного манипулятора, что повышает его надежность и снижает ее стоимость.Technical and economic effect of the invention is to simplify the circuit of the frequency manipulator, which increases its reliability and reduces its cost.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127685A RU2694479C1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Frequency manipulator with minimum frequency shift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127685A RU2694479C1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Frequency manipulator with minimum frequency shift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694479C1 true RU2694479C1 (en) | 2019-07-15 |
Family
ID=67309310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127685A RU2694479C1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Frequency manipulator with minimum frequency shift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694479C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1246400A1 (en) * | 1984-03-27 | 1986-07-23 | Предприятие П/Я А-3650 | Demodulator of signals keyed by minimum frequency shift with error correction |
RU2101848C1 (en) * | 1992-09-10 | 1998-01-10 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Signal modulator |
RU2002121170A (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-20 | Федеральное государственное унитарное предпри тие Омский научно-исследовательский институт приборостроени | Low-Frequency Modulator |
RU77732U1 (en) * | 2008-05-23 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | 180 ° C PHASE MANIPULATOR MINIMIZING THE SIGNAL SPECTRUM WIDTH AT ITS OUTPUT |
RU2363092C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Signal modulator with minimal frequency offset |
RU92584U1 (en) * | 2009-10-01 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | DIGITAL SIGNALS FORMER WITH MINIMUM FREQUENCY SHIFT |
RU107429U1 (en) * | 2010-11-26 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" | FREQUENCY MODULATION SIGNAL FORMER |
-
2018
- 2018-07-27 RU RU2018127685A patent/RU2694479C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1246400A1 (en) * | 1984-03-27 | 1986-07-23 | Предприятие П/Я А-3650 | Demodulator of signals keyed by minimum frequency shift with error correction |
RU2101848C1 (en) * | 1992-09-10 | 1998-01-10 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Signal modulator |
RU2002121170A (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-20 | Федеральное государственное унитарное предпри тие Омский научно-исследовательский институт приборостроени | Low-Frequency Modulator |
RU2363092C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Signal modulator with minimal frequency offset |
RU77732U1 (en) * | 2008-05-23 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | 180 ° C PHASE MANIPULATOR MINIMIZING THE SIGNAL SPECTRUM WIDTH AT ITS OUTPUT |
RU92584U1 (en) * | 2009-10-01 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | DIGITAL SIGNALS FORMER WITH MINIMUM FREQUENCY SHIFT |
RU107429U1 (en) * | 2010-11-26 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" | FREQUENCY MODULATION SIGNAL FORMER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5737201A (en) | Electronic device for electrical energy conversion between a voltage source and a current source by means of controllable switching cells | |
US3737778A (en) | Device for the transmission of synchronous pulse signals | |
CN114006547B (en) | Voltage conversion circuit and charging equipment | |
WO1993011600A1 (en) | Vscf system with reduced dc link ripple | |
RU2694479C1 (en) | Frequency manipulator with minimum frequency shift | |
US3109143A (en) | Synchronous demodulator for radiotelegraph signals with phase lock for local oscillator during both mark and space | |
RU2431919C1 (en) | Correlation receiver of noise-like signals | |
US3456196A (en) | Digital automatic frequency control system | |
US2666181A (en) | Phase modulation system | |
US3430143A (en) | Communications system wherein information is represented by the phase difference between adjacent tones | |
US4310829A (en) | Transmitting device for communications equipment for generating a signal to be superimposed on an AC power supply network | |
US9014297B2 (en) | Data and/or command signal transmission device with antenna arrangements | |
US3265813A (en) | Phase shift keying communication system | |
US3646446A (en) | Binary information receiver for detecting a phase modulated carrier signal | |
US3492576A (en) | Differential phase modulated communication system | |
US2361606A (en) | Frequency modulation divider | |
GB1041193A (en) | Improvements in or relating to receivers for suppressed-carrier single-sideband transmissions of binary-pulse signals | |
RU77732U1 (en) | 180 ° C PHASE MANIPULATOR MINIMIZING THE SIGNAL SPECTRUM WIDTH AT ITS OUTPUT | |
RU2383991C2 (en) | Digital phase-locked loop system (versions) | |
US4031471A (en) | Automatic frequency control circuit | |
US3502989A (en) | Receiver employing correlation techniques | |
RU2449462C1 (en) | Synthesizer of frequency-modulated signals | |
US2456961A (en) | Saw-tooth wave generator | |
US3611142A (en) | Communication system with adaptive receiver | |
SU1096761A1 (en) | Receiver of phase-shift keyed signals with single side band |