RU56031U1

RU56031U1 - Фазовый модулятор

Info

Publication number: RU56031U1
Application number: RU2006108218/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Кулигин; Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Original assignee: Михаил Николаевич Кулигин; Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Предлагаемое устройство предназначено для использования в радиотехнических установках, в частности в технике преобразования частоты. Фазовой модулятор, содержит последовательно включенные амплитудный модулятор, сумматор и задающий генератор, дополнительно введеные последовательно включенные первый амплитудный ограничитель, вход которого подключен к задающему генератору, и интегрирующее устройство высокого порядка, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход первого амплитудного ограничителя соединен со вторым входом амплитудного модулятора, выходом устройства является выход второго дополнительного амплитудного ограничителя, вход которого соединен с выходом сумматора, а входом устройства является первый вход амплитудного модулятора. Полезная модель позволяет упростить схемы, повысить линейность модуляционной характеристики, а так же упростить обеспечение этой линейности. 3 ил.

Description

Предлагаемый фазовый модулятор предназначен для использования в радиотехнических установках, в частности в технике преобразования частоты.

Известно устройство для фазовой модуляции [1], которое содержит последовательно включенные балансный модулятор, фазовращатель и сумматор, один из входов которого соединен с выходом задающего генератора.

Недостатком этого устройства, на принципе действия которого основано большинство устройств получения фазовой модуляции из амплитудной, является нелинейность модуляционной характеристики, а именно фазовый угол определяется функцией арктангенса. Большинство последующих предложенных устройств имело целью повышение линейности путем коррекции с помощью нелинейных цепей в прямых и обратных связях.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является устройство [2], содержащее задающий генератор, дифференцирующую цепь и ограничитель импульсов, которые совместно формируют короткие импульсы запуска генератора пилообразных импульсов, поступающих на импульсный модулятор. На него же подается модулирующее напряжение и смещение. Импульсный модулятор выполняет функции сумматора, компаратора и формирователя коротких. импульсов, положение которых во времени определяется величиной модулирующего сигнала, а любая спектральная компонента имеет фазовый сдвиг, пропорциональный частоте и изменение положения импульсов во времени, Недостатком этого устройства являются сложность устройства в целом, сложность обеспечения линейности пилы при коммутации зарядных конденсаторов, сложность обеспечения стабильности уровней компарирования, необходимость дополнительной фильтрации для выделения (формирования) сигнала с фазовой модуляцией.

Цель предложенной полезной модели - упрощение устройства, повышение линейности модуляции и непосредственное формирование сигнала с фазовой модуляцией.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовой модулятор, содержащий последовательно включенные амплитудный модулятор и сумматор и задающий генератор, дополнительно введены последовательно включенные первый амплитудный ограничитель, вход которого подключен к задающему генератору, и интегрирующее устройство высокого порядка, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход первого амплитудного ограничителя соединен со вторым входом амплитудного модулятора, выходом устройства является выход второго дополнительного амплитудного ограничителя, вход которого соединен с выходом сумматора, а входом устройства является

первый вход амплитудного модулятора.

Существенными отличительными признаками предлагаемого устройства являются следующие:

- использование в нем первого амплитудного ограничителя, чем достигаются простота схемной реализации амплитудного модулятора (обычный электронный ключ) и получение амплитудно-модулированного сигнала с несущей прямоугольной формы;

- использование интегрирующего устройства высокого (2-го и выше) порядка [3, 4] с целью формирования сигнала треугольной формы с повышенной линейностью нарастания, а именно прямоугольная несущая и линейно изменяющийся сигнал треугольной формы обеспечивают при суммировании сигналов линейное изменение временных сдвигов;

- использование второго амплитудного ограничителя позволяет получить непосредственное формирование сигнала с фазовой модуляцией на выходе устройства;

- устройство не содержит коммутируемых энергоемких элементов (конденсаторов) сравнительно с прототипом, что увеличивает интервал линейности преобразования за период и упрощает обеспечение этой линейности.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит амплитудный модулятор 1, сумматор 2, задающий генератор 3, первый амплитудный ограничитель 4, интегрирующее устройство 5 и второй амплитудный ограничитель 6.

Входом устройства является первый вход амплитудного модулятора 1, а выходом - выход второго амплитудного ограничителя 6. Гармонический сигнал задающего генератора 3 преобразуется первым амплитудным ограничителем 4 в сигнале прямоугольной формы, который подается на второй вход амплитудного модулятора 1, где происходит его перемножение с входным сигналом, подаваемым на первый вход амплитудного модулятора. Входной сигнал в общем случае содержит как переменную, так и постоянную составляющую (смещение).

Полученный таким образом амплитудно-модулированный сигнал с несущей прямоугольной формы с амплитудного модулятора 1 поступает на первый вход сумматора 2. На второй вход этого сумматора подается сигнал треугольной формы, сдвинутый на четверть периода относительно сигнала на первом входе. Для формирования и сдвига сигнала треугольной формы используется интегрирующее устройство 5. На выходе сумматора 2 возникает сигнал суммы амплитудно-модулированного сигнала с прямоугольной несущей и сигнала треугольной формы. Сигнал этой суммы запаздывает по времени при прохождении нулевого уровня относительно сигнала прямоугольной формы с выхода ограничителя 4. С выхода сумматора 2 сигнал поступает на вход второго амплитудного ограничителя 6, на выходе которого формируется фазомодулированный сигнал прямоугольной формы (со спектральными компонентами также модулированными по фазе).

На фиг.2 приведены формы сигналов на входах и выходах фазового

модулятора:

2а - сигнал на входе устройства, содержащий постоянную составляющую (смещение) Uo и линейно изменяющийся сигнал с периодом Т_С и амплитудой Uc≤Uo

2б - модулирующий сигнал прямоугольной формы на выходе первого амплитудного ограничителя 4 и втором входе модулятора 1 с периодом Т_П;

2в - амплитудно-модулированный сигнал U_AM с несущей прямоугольной формы на выходе амплитудного модулятора 1;

2г - сигнал треугольной формы с амплитудой U_П≥U_O+U_C на выходе интегрирующего устройства 5;

2д - сигнал на выходе сумматора 2, равный сумме сигналов фиг.2в и 2г, U_Σ=U_AM+U_П он приобретает временное запаздывание Δt в зависимости от U_С сравнительно с сигналом фиг.2в по оси нулевого уровня;

2е - сформированный сигнал прямоугольной формы с фазовой модуляцией на выходе второго амплитудного ограничителя 6 (пунктиром для наглядности, изображен сигнал постоянного сдвига для случая U_C=0, его амплитуда условно увеличена). Как следует из фиг.2 максимальный фазовый сдвиг по первой гармонике выходного сигнала достигает величин , в зависимости от присутствия смещения U_O.

Временные сдвиги и , как следует из диаграмм фиг.2, прямо пропорциональны величине сигнала. Более точно временные сдвиги определяются выражениями:

Величина .

Первое выражение справедливо для положительных полуволн амплитудно-модулированного сигнала, находящихся в фазе со спадающей полуволной сигнала треугольной формы, причем .

Второе выражение справедливо для отрицательных полуволн амплитудно-модулированного напряжения.

Для случая в приведенных выражениях необходимо сменить знаки на обратные перед отношениями . Такую же замену знаков необходимо провести при изменении фазы амплитудно-

модулированного сигнала на обратную.

Линейная зависимость временных сдвигов от величины сигнала при Т_П≪Т_C обеспечивает линейность фазовых сдвигов спектральных компонент сигнала и непосредственное формирование сигнала с фазовой модуляцией на выходе устройства.

На фиг.3 приведен пример конкретного выполнения устройства. Амплитудный модулятор 1 представляет собой транзисторный ключ с последующей развязкой. Сумматор 2 - обычная резистивная схема сумматора на операционном усилителе.

Сигнал с кварцевого задающего генератора 3 и выходной сигнал сумматора поступают, соответственно, на аплитудные ограничители 4 и 6 на операционных усилителях с защитой по входу. Интегрирующее устройство 5 выполнено с использованием двойного интегрирования и суммирования с целью повышения линейности треугольного напряжения 3, 4. Такое же интегрирование используется в предусилителе на операционном усилителе А1 с целью обеспечения формирования частотно-модулированного сигнала на выходе ограничителя 6.

Использование предлагаемого устройства позволяет упростить схемы формирования сигнала с фазовой модуляцией, повысить линейность модуляционной характеристики и непосредственно сформировать сигнал с фазовой модуляцией на выходе устройства - приведенные преимущества и определяют технико-экономический эффект предлагаемого модулятора.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Картьяну Г. Частотная модуляция. Изд. Академии Румынской народной республики, 1961.

2. Артым А.Д. Теория и методы частотной модуляции. М.-Л., Госэнергоиздат, 1961.

3. А.с. 1195362 СССР. - №3699542/24; Заявл. 07.02.84; Опубл., Бюл. №23, 1986.

4. А.с. 1239731 СССР. - №3732307/24-24; Заявл. 23.04.84; Опубл., Бюл. №23, 1986.

Claims

Фазовой модулятор, содержащий последовательно включенные амплитудный модулятор, сумматор и задающий генератор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно включенные первый амплитудный ограничитель, вход которого подключен к задающему генератору, и интегрирующее устройство высокого порядка, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход первого амплитудного ограничителя соединен со вторым входом амплитудного модулятора, выходом устройства является выход второго дополнительного амплитудного ограничителя, вход которого соединен с выходом сумматора, а входом устройства является первый вход амплитудного модулятора.