RU77732U1

RU77732U1 - Фазовый манипулятор на 180°c, минимизирующий ширину спектра сигнала на своем выходе

Info

Publication number: RU77732U1
Application number: RU2008120300/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Волков; Георгий Владимирович Горелов; Алексей Владимирович Воривошин
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2008-10-27

Abstract

Предложенный манипулятор отличается от известного (перемножителя сигналов) тем, что в него введены дополнительные элементы, совмещающие нули цифрового сигнала с нулями колебаний несущей частоты, число периодов которых в элементе цифрового сигнала равно целому числу. В этом случае ширина спектра ФМ сигнала минимальна, которой соответствует 98% энергии радиоимпульса в полосе главного лепестка его частотной характеристики.

Description

Полезная модель относится к области передачи радиосигналов с фазовой манипуляцией (ФМ_н) на 180°.

Известны фазовые манипуляторы на 180°, описанные в литературе, например в:

1) Горелов Г.В., Волков А.А., Шелухин В.И., Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1994.

2) Маковеева М.М., Шинаков Ю.С., Системы связи с подвижными объектами. - М., Радио и связь, 2002. - С.92-94.

3) Феер К., Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра / Пер. с англ. Под ред. В.И.Журавлева.. - М.: Радио и связь, 2000.

Под технической сущности наиболее близким к полезной модели (ПМ) является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за ее прототип. В остальных источниках описаны аналоги ПМ.

Прототип состоит из перемножителя цифрового (дискретного) знако - переменного (информационного) сигнала и колебания несущей (высокой) частоты u_н(t)=U_нsin(ω₀t+φ). Каждый элемент выходного, ФМ_н - сигнала представляет собою отрезок гармонического колебания длительностью τ. т.е u_н(t)=U_нcosφsinω₀t+U_нsinφcosω₀t при 0≤t≤τ и u_н(t)=0 при t<0 и t>τ. Спектр косинусоидальной составляющей cosω₀t шире спектра соответствующей синусоидальной составляющей в раз, что не позволяет иметь минимальную ширину спектра.

Основным недостатком прототипа является относительно широкая полоса частот ФМн на 180° сигнала, что снижает частотную эффективность систем передачи информации с указанным видом манипуляции.

Техническим результатом ПМ является минимизация ширины спектра сигнала с ФМн на 180° за счет исключения его косинусоидальной составляющей. Это повышает частотную эффективность системы и минимизирует помехи соседним каналом.

Сущность ПМ состоит в том, что в фазовом манипуляторе на 180°, состоящим из перемножителя сигналов, генератора колебаний несущей частоты, подключенного к одному входу перемножителя, источника знакопеременного цифрового сигнала, подключенного ко второму входу перемножителя, введены

диффиринцирующая цепь, два однополупериодных выпрямителя с активной нагрузкой, аналоговый фазоинвертор, две схемы совпадения, RS - триггер, блок не пропускающий постоянную составляющую сигнала, причем, источник цифрового сигнала подключен к S - входу RS - триггера через первый выпрямитель, пропускающий на свой выход положительные значения сигнала и через первую схему совпадения, и к R - входу этого триггера через второй выпрямитель, пропускающий на свой выход отрицательные значения цифрового сигнала, аналоговый фазоинвертор, вторую схему совпадения; ко вторым входам обеих схем совпадения подключен генератор колебаний несущей частоты через диффиринцирующую цепочку; прямой выход RS - триггера подключен ко второму входу перемножителя через блок, не пропускающий постоянную составляющую.

Полезная модель иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема фазового манипулятора на 180° колебаний несущей частоты, минимизирующего ширину его спектра, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

На фиг.1 обозначено:

1 - источник цифрового знакопеременного сигнала;

2, 3 - однополупериодные выпрямители с активной нагрузкой;

4 - фазоинвертор;

5, 6 - схема совпадений (схемы И);

7 - RS - триггер;

8 - блок, исключающий постоянную составляющую;

9 - диффиринцирующая цепь;

10 - перемножитель сигналов;

11 - генератор колебаний несущей частоты.

Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Работа схемы происходит следующим образом.

Манипулирующий знакопеременный цифровой сигнал с блока 1 (фиг.1) поступает на один вход схемы совпадений 5 через однополупериодный выпрямитель 2 с активной нагрузкой, пропускающий на свой выход только положительную часть сигнала. (фиг.1, U₁ и U₂). Этот же знакопеременный сигнал с блока 1 поступает также на один вход такой же схемы совпадений 6 через последовательно включенные второй аналогичный выпрямитель 3 и аналоговый фазоинвертор 4. Выпрямитель 3 пропускает на свой выход только отрицательную часть сигнала, которую фазоинвертор 4 преобразует в положительную. На вторые входы схем совпадений 5 и 6 подается колебание несущей частоты с генератора 11 (фиг.2, U₁₁) через дифференцирующую цепь 9. На выходе блока 9 имеют место короткие разнополярные импульсы, как показано на фиг.2. Схемы 5 и 6 не реагируют на отрицательные импульсы,

воспринимая их как нули. Выпрямители 2, 3 и схемы совпадений 5, 6 работают попеременно. Положительные короткие импульсы (фиг.2), начиная со второго, представляют собой целое число периодов несущей.

Пусть первый видеоимпульс цифрового сигнала будет положительным, за которым следует отрицательный, как показано на фиг.2, а колебание несущей частоты будет не синусоидальным, а косинусоидальным. В этом случае нули первого видеоимпульса и колебания несущей частоты не совпадают между собой. Первый нуль несущей, соответствующий первому положительному импульсу на выходе диф. цепи (фиг.2), сдвинут на четверть своего периода в сторону отставания относительно нуля видеоимпульса на входе только схемы 5. Так как на вторых входах схем 5 и 6 разнополярные импульсы присутствуют постоянно, то на выходе схемы 5 появится первый короткий положительный импульс, от которого RS - триггер 7 станет в положение «1». Последующие короткие импульсы на выходе блока 5 не могут переключить этот триггер. Когда же первый положительный видео импульс закончится и появится отрицательный импульс, то короткий положительный импульс с выхода схемы 6 поступит на R - вход триггера, отчего он сбросится в «0». Так на выходе блока 7 будет сформирован первый видеоимпульс цифрового сигнала, который сдвинут по времени на четверть периода колебания несущей частоты в сторону отставания. Аналогично сдвигается на четверть периода в сторону отставания следующий положительный импульс. Теперь нули видеоимпульсов на выходе триггера 7 и нули колебания несущей частоты совпадают между собой точно, то есть колебание несущей частоты стало синусоидальным с нулевой начальной фазой. Положительные видеоимпульсы с прямого выхода триггера 7 поступают на один вход пере6множителя 10 через блок 8, где они теряют постоянную составляющую, преобразуясь в двуполярные видеоимпульсы. В блоке 10 эти двуполярные видеоимпульсы перемножаются с синусоидальным колебанием несущей частоты, отчего на выходе имеет место фазоманипулированное на 180° колебание несущей частоты. Причем, скачки фазы на 180° происходят точно в нулях синусоидального колебания несущей частоты, число его периодов в радиоимпульсе - целое, что и минимизирует ширину спектра сигнала с ФМн на 180°.

Технико - экономическим эффектом ПМ является наличие минимально возможной ширины спектра сигнала с ФМн на 180°; в полосе частот Δf=2/τ содержится 98% энергии радиоимпульса при синусоидальной несущей, что больше на 10%, чем при косинусоидальной несущей. При этом уменьшается мешающее действие соседним каналам.

Claims

Фазовый манипулятор на 180°, минимизирующий ширину спектра сигнала на своем выходе, состоящий из перемножителя сигналов, источника цифрового знакопеременного (информационного) сигнала, подключенного к одному входу перемножителя, и генератора колебания несущей частоты, подключенного ко второму его входу, отличающийся тем, что в него дополнительно введены дифференцирующая цепь, два однополупериодных выпрямителя с активной нагрузкой, аналоговый фазоинвертор, две схемы совпадения, RS-триггер, блок, не пропускающий постоянную составляющую сигнала, причем источник знакопеременного цифрового сигнала подключен к S-входу RS-триггера через последовательно включенные первый выпрямитель, пропускающий на свой выход только положительную часть цифрового сигнала, первую схему совпадения и к R-входу этого триггера через последовательно включенные второй выпрямитель, пропускающий на свой выход только отрицательную часть цифрового сигнала, аналоговый фазоинвертор, вторую схему совпадения, ко вторым входам обеих схем совпадения подключен генератор колебания несущей частоты через дифференцирующую цепь, а прямой выход RS-триггера подключен к первому входу перемножителя через блок, не пропускающий постоянную составляющую сигнала.