RU8184U1

RU8184U1 - PHASE MODULATOR

Info

Publication number: RU8184U1
Application number: RU98100996/20U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Шерстюков
Original assignee: Сергей Анатольевич Шерстюков
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1998-10-16

Abstract

Фазовый модулятор, содержащий последовательно соединенные источник модулируемых сигналов, второй балансный модулятор и первый сумматор, последовательно соединенные фазовращатель на π/2 и первый балансный модулятор, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, при этом вход фазовращателя на π/2 соединен с выходом источника модулируемого сигнала, последовательно соединенные первый перемножитель сигналов и первый аттенюатор, последовательно соединенные второй перемножитель сигналов и второй аттенюатор, источник модулирующих сигналов, второй сумматор, выход которого соединен со вторым входом первого балансного модулятора, третий сумматор, выход которого соединен со вторым входом второго балансного модулятора, отличающийся тем, что в него введены пиковый детектор между выходом источника модулирующих сигналов и первым входом второго сумматора, последовательно соединенные регулируемый аттенюатор-усилитель, третий перемножитель сигналов и третий аттенюатор, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные четвертый перемножитель сигналов и четвертый аттенюатор, выход которого соединен с третьим входом третьего сумматора, первый инвертор между выходом первого аттенюатора и вторым входом второго сумматора, второй инвертор между выходом второго аттенюатора и вторым входом третьего сумматора, при этом выход регулируемого аттенюатора-усилителя соединен с первым входом третьего сумматора и первыми входами первого, второго, третьего и четвертого перемножителей сигналов, а выход первого перемножителя сигналов соединен со вторым входом второго перA phase modulator containing a series-connected source of modulated signals, a second balanced modulator and a first adder, a phase shifter connected to π / 2 and a first balanced modulator, the output of which is connected to the second input of the first adder, while the input of the phase shifter to π / 2 is connected to the source output a modulated signal, the first signal multiplier and the first attenuator connected in series, the second signal multiplier and the second attenuator connected in series, the source modulator signal, the second adder, the output of which is connected to the second input of the first balanced modulator, the third adder, the output of which is connected to the second input of the second balanced modulator, characterized in that a peak detector is inserted between the output of the modulating signal source and the first input of the second adder, in series connected adjustable attenuator-amplifier, a third signal multiplier and a third attenuator, the output of which is connected to the third input of the second adder, connected in series to four the fourth signal multiplier and the fourth attenuator, the output of which is connected to the third input of the third adder, the first inverter between the output of the first attenuator and the second input of the second adder, the second inverter between the output of the second attenuator and the second input of the third adder, while the output of the adjustable attenuator-amplifier is connected to the first the input of the third adder and the first inputs of the first, second, third and fourth signal multipliers, and the output of the first signal multiplier is connected to the second input of the second

Description

ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОРPHASE MODULATOR

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиопередающих устройствах и контрольно-измерительной технике для получения фазомодулированных сигналов.The utility model relates to radio engineering and can be used in radio transmitting devices and instrumentation to obtain phase-modulated signals.

Известен фазовый модулятор с преобразованием амплитудной модуляции в фазовую, содержащий последовательно соединённые источник модулируемого сигнала, первый фазовращатель, первый амплитудный модулятор и сумматор, последовательно соединённые источник модулирующего сигнала и фазовращатель, а также второй амплитудный модулятор, один вход которого соединён с выходом источника модулируемого сигнала, а выход подключен ко второму входу сумматора, при этом второй вход второго амплитудного модулятора соединён с выходом источника модулирующего сигнала, выход второго фазовращателя подключен ко второму входу первого амплитудного модулятора (см. Верещагин Е.М., Никитенко Ю.Г. Частотная и фазовая модуляция в технике связи. М.: Связь, 1974, с. 127). Однако выходной сигнал имеет относительно большой уровень паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) и фазовая характеристика устройства сзгацественно нелинейная.Known phase modulator with the conversion of amplitude modulation to phase, containing a series-connected source of a modulated signal, a first phase shifter, a first amplitude modulator and an adder, a series-connected source of a modulating signal and a phase shifter, as well as a second amplitude modulator, one input of which is connected to the output of the modulated signal source, and the output is connected to the second input of the adder, while the second input of the second amplitude modulator is connected to the output of the source modulating its signal output of the second phase shifter connected to the second input of the first amplitude modulator (see. Vereshchagin EM, Nikitenko YG frequency and phase modulation due to the art. M .: Communication, 1974, p. 127). However, the output signal has a relatively large level of spurious amplitude modulation (PAM) and the phase characteristic of the device is clearly nonlinear.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазовый модулятор (см. а.с. СССР №1578801, Н 03 С 3/38, 1990), в котором для получения фазомодулированного сигнала с малыми искажениями из входного модулируемого сигнала с помощью фазовращателя на 7i/2 формируются два квадратурных сигнала, которые поступают соответственно на первые входы первого балансного модулятора и второго балансного модулятора. При этом от источника модулирующего сигнала с помощью последовательно соединённых первого перемножителя сигналов, первого регулируемого аттенюатора и второго сумматора формируется один канал прохождения модулирующего сигнала, который поступает на второй вход первого балансного модулятора, а с помощью последовательно соединённых второго перемножителя сигналов, второго регулируемого аттенюатора и третьего сумматора формируется второй канал прохождения модулирующего сигнала, который поступает на второй вход второго балансного модулятора. В результате линейного суммирования сигналов с выхода первого балансного модулятора и с выхода второго балансного модулятора формируется на выходе первого сумматора фазомодулированный сигнал с малым уровнем паразитной амплитудной модуляции и малыми нелинейными искажениями.The closest in technical essence to the proposed one is a phase modulator (see AS USSR No. 1578801, Н 03 С 3/38, 1990), in which to obtain a phase-modulated signal with small distortions from the input modulated signal using a phase shifter at 7i / 2, two quadrature signals are generated, which respectively arrive at the first inputs of the first balanced modulator and the second balanced modulator. In this case, from the source of the modulating signal using a series-connected first signal multiplier, the first adjustable attenuator and the second adder, one channel of the modulating signal is formed, which is fed to the second input of the first balanced modulator, and using the second signal multiplier, the second adjustable attenuator and the third one in series the adder forms the second channel of the modulating signal, which is fed to the second input of the second balanced mode insulator. As a result of linear summation of the signals from the output of the first balanced modulator and from the output of the second balanced modulator, a phase-modulated signal with a low level of spurious amplitude modulation and small non-linear distortions is formed at the output of the first adder.

Однако максимально возможный индекс модуляции в этом устройстве не может быть больше 1, что ограничивает его применение в ряде радиотехнических устройств.However, the maximum possible modulation index in this device cannot be greater than 1, which limits its use in a number of radio devices.

Н 03 с 3/38 H 03 s 3/38

ЦИИ от о до 71.CII from about to 71.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовый модулятор, содержащий последовательно соединённые источник модулируемого сигнала, второй балансный модулятор и первый сумматор, последовательно соединённые фазовращатель на 7с/2 и первый балансный модулятор, выход которого соединён со вторым входом первого сумматора, при этом вход фазовращателя на 7t/2 соединён с выходом источника модулируемого сигнала, последовательно соединённые первый перемножитель сигналов и первый аттенюатор, последовательно соединённые второй перемножитель сигналов и второй аттенюатор, источник модулирующих сигналов, второй сумматор, выход которого соединён со вторым входом первого балансного модулятора, третий сумматор, выход которого соединён со вторым входом второго балансного модулятора, введены пиковый детектор между выходом источника модулирующих сигналов и первым входом второго сумматора, последовательно соединённые регулируемый аттенюатор-усилитель, третий перемножитель сигналов и третий аттенюатор, выход которого соединён с третьим входом второго сумматора, последовательно соединённые четвёртый перемножитель сигналов и четвёртый аттенюатор, выход которого соединён с третьим входом третьего сумматора, первый инвертор между выходом первого аттенюатора и вторым входом второго сумматора, второй инвертор между выходом второго аттенюатора и вторым входом третьего сумматора. При этом выход регулируемого аттенюатораусилителя соединён с первым входом третьего сумматора и первыми входами первого, второго, третьего и четвёртого перемножителей сигналов, а выход первого перемножителя сигналов соединён со вторым входом второго перемножителя сигналов, выход второго перемножителя сигналов соединён со вторым входом третьего перемножителя сигналов, выход третьего перемножителя сигналов соединён со вторым входом четвёртого перемножителя сигналов. Выходом устройства является выход первого сумматора.This goal is achieved in that in a phase modulator containing a serially connected source of a modulated signal, a second balanced modulator and a first adder, a phase shifter connected in series at 7s / 2 and a first balanced modulator, the output of which is connected to the second input of the first adder, while the input of the phase shifter to 7t / 2 is connected to the output of the modulated signal source, the first signal multiplier and the first attenuator connected in series, the second signal multiplier connected in series the second attenuator, the source of the modulating signals, the second adder, the output of which is connected to the second input of the first balanced modulator, the third adder, the output of which is connected to the second input of the second balanced modulator, a peak detector is introduced between the output of the source of modulating signals and the first input of the second adder, in series connected adjustable attenuator-amplifier, the third signal multiplier and the third attenuator, the output of which is connected to the third input of the second adder, in series the fourth signal multiplier and the fourth attenuator, the output of which is connected to the third input of the third adder, the first inverter between the output of the first attenuator and the second input of the second adder, the second inverter between the output of the second attenuator and the second input of the third adder. The output of the adjustable attenuator amplifier is connected to the first input of the third adder and the first inputs of the first, second, third and fourth signal multipliers, and the output of the first signal multiplier is connected to the second input of the second signal multiplier, the output of the second signal multiplier is connected to the second input of the third signal multiplier, output the third signal multiplier is connected to the second input of the fourth signal multiplier. The output of the device is the output of the first adder.

Характерным здесь является то, что с помощью введённых новых элементов, объединённых соответствующими связями с остальными узлами схемы, происходит не только расышрение диапазона возможных значений получения индекса модуляции от О до я, но и возможность точной установки заданного значения индекса модуляции, т.к. заданный индекс модуляции m (О m 7i) в этом устройстве равен коэффициенту передачи регулируемого аттенюатора-усилителя.Characteristic here is that with the help of the introduced new elements, combined by appropriate links with the other nodes of the circuit, not only does the range of possible values for obtaining the modulation index from O to Z be expanded, but also the ability to accurately set the specified value of the modulation index, as the specified modulation index m (O m 7i) in this device is equal to the gain of the adjustable attenuator-amplifier.

Заявителю не известны решения со сходными признаками и с аналогичными свойствами. Следовательно, можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.The applicant is not aware of solutions with similar features and with similar properties. Therefore, we can conclude that the proposed technical solution has significant differences.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого фазового модулятора.The drawing shows a block diagram of the proposed phase modulator.

вый сумматор СУМ 3, последовательно соединённые фазовращатель на л/2 ФВ 4 и первый балансный модул51тор БМ 5, выход которого соединён со вторым входом первого сумматора СУМ 3, а вход ФВ 4 соединён с выходом источника модулируемого сигнала 1, последовательно соединённые первый перемножитель сигналов ПС 6 и первый аттенюатор AT 7, последовательно соединённые второй перемножитель сигналов ПС 8 и второй аттенюатор AT 9, источник модулирующих сигналов 10, второй сумматор СУМ 11, выход которого соединён со вторым входом первого балансного модулятора БМ 5, третий сумматор СУМ 12, выход которого соединён со вторым входом второго балансного модулятора БМ 2, пиковый детектор ПД 13, включенный между выходом источника модулирующих сигналов 10 и первым входом второго сумматора СУМ 11, последовательно соединённые регулируемый аттенюатор-усилитель РАУ 14, третий перемножитель сигналов ПС 15 и третий аттенюатор AT 16, выход которого соединён с третьим входом второго сумматора СУМ 11, последовательно соединённые четвёртый перемножитель сигналов ПС 17 и четвёртый атгенюатор AT 18, выход которого соединён с третьим входом третьего сумматора СУМ 12, первый инвертор ИНВ 19 между выходом AT 7 и вторым входом СУМ 11, второй инвертор ИНВ 20 между выходом второго AT 9 и вторым входом третьего СУМ 12. При этом выход регулируемого аттеьпоатора-усилителя РАУ 14 соединён с первым входом третьего СУМ 12 и первыми входами первого ПС 6, второго ПС 8, третьего ПС 15 и четвёртого ПС 17 перемножителей сигналов, а выход первого ПС 6 соединён со вторым входом второго ПС 8, выход второго ПС 8 соединён со вторым входом третьего ПС 15, выход третьего ПС 15 соединён со вторым входом четвёртого ПС 17. Выходом устройства является выход первого сумматора СУМ 3.the sum adder SUM 3, the phase shifter in series with l / 2 ФВ 4 and the first balanced modulator51 BM 5, the output of which is connected to the second input of the first adder SUM 3, and the ФВ 4 input is connected to the output of the modulated signal source 1, the first PS signal multiplier is connected in series 6 and the first attenuator AT 7, serially connected the second multiplier of the signals PS 8 and the second attenuator AT 9, the source of modulating signals 10, the second adder SUM 11, the output of which is connected to the second input of the first balanced modulator BM 5, the third adder SUM 12, the output of which is connected to the second input of the second balanced modulator BM 2, a peak detector PD 13, connected between the output of the source of modulating signals 10 and the first input of the second adder SUM 11, series-connected adjustable attenuator-amplifier RAU 14, the third multiplier PS signals 15 and the third attenuator AT 16, the output of which is connected to the third input of the second adder SUM 11, the fourth multiplier of signals PS 17 and the fourth attenuator AT 18, the output of which is connected to the third, are connected in series the input of the third adder SUM 12, the first INV 19 inverter between the AT 7 output and the second SUM 11 input, the second INV 20 inverter between the second AT 9 output and the second input of the third SUM 12. The output of the adjustable amplifier-amplifier RAU 14 is connected to the first input the third SMS 12 and the first inputs of the first MS 6, the second MS 8, the third MS 15 and the fourth MS 17 signal multipliers, and the output of the first MS 6 is connected to the second input of the second MS 8, the output of the second MS 8 is connected to the second input of the third MS 15, the output the third PS 15 is connected to the second input of the fourth PS 17. The output device is the output of the first adder SUM 3.

Фазовый модулятор работает следующим образом. Сформированное в источнике 1 модулируемых сигналов напряжение Uo -Ао SINcoot поступает одновременно на второй балансный модулятор БМ 2 и фазовращатель ФВ 3. На выходе фазовращателя ФВ 3 в результате фазового сдвига исходного напряжения на п12 получается сигнал Ui AoCOSoot. Модулирующее напряжение U2 AMSINfit, формируемое в источнике 10 модулирующих сигналов, поступает одновременно на вход пикового детектора ПД 13 и на вход регулируемого аттенюатора-усилителя РАУ 14. На выходе ПД 13 получается постоянное нормированное напряжение, равное , а на выходе РАУ 14 формируется напряжение Up mSINQt, где m равен коэффициенту передачи РАУ 14 и может принимать значения .Иначе говоря, коэффициент передачи РАУ 14 численно равен заданному значению индекса модуляции. Модулирующий сигнал с выхода РАУ 14 проходит первый перемножитель ПС6, первый аттенюатор АТ7 с коэффициентом передачи 1/2 и первый инвертор ИНВ 19,поступает на второй вход второго сумматора СУМ11 и имеет вид:-1/2 т 8Ш 1. Тот же модулирующий сигнал с выхода РАУ 14, пройдя третий перемножитель сигналов ПС 15 и третий аттенюатор AT 16 с коэффициентом передачи 1/4 поступает на третий вход второго сумматора СУ МП и имеет вид: 1/4 т SINQt. В результате на выходе второго сумматора СУМ 11 формируется сигнал: 1-1/2 т SI№Qt + 1/4 m SINQt, который при с точностью, близкой к 100% можно считать равным COS(mSINnt). Модулирующий сигнал с выхода РАУ 14 проходит второй перемножитель ПС 8, второй аттенюатор AT 9 с коэффициентом передачи 1/31, второй инвертор ИНВ 20, поступает на второй вход третьего сумматора СУМ 12 и имеет вид: -1/3 ш SINQt. Одновременно модулирующий сигнал mSINQt с выхода РАУ 14 проходит четвёртый перемножитель ПС 17, четвёртый аттенюатор AT 18 с коэффициентом передачи 1/5, поступает на третий вход третьего сумматора СУМ 12 и имеет вид: 1/5 т . В результате на выходе третьего сумматора СУМ 12 формируется сигнал: m SINQt - 1/3 m + 1/5 m SDSTQt, который при с точностью, близкой к 100% можно считать равным SIN(mSINQt). С выхода второго сумматора СУМ 11 сигнал COS(mSrNfQt) поступает на второй вход первого балансного модулятора БМ 5, на первый вход которого с выхода ФВ 4 приходит сигнал AoCOScoot. В результате перемножения этих сигналов на выходе БМ 5 формируется напряжение AoCOS()COSG)ot, которое поступает на первый вход первого сумматора СУМ 3. Одновременно с выхода третьего СУМ 12 сигнал SIN(mSINfit) поступает на второй вход второго балансного модулятора БМ 2, на первый вход которого с выхода источника модулируемого сигнала поступает напряжение Uo - АО SINcoot. В результате на выходе второго балансного модулятора БМ 2 формируется напряжение -Ао SIN(mSINQt)SINcf)ot, которое поступает на второй вход первого сумматора СУМ 3. В результате линейного суммирования сигналов с выходов БМ 5 и БМ 2 на выходе СУМ 3 формируется напряжение UcyM3 AoCOS(mSINQt)COS(ot- AoSIN(mSINQt)SIN(Dot AoCOS(a)ot+mSINQt).The phase modulator operates as follows. The voltage Uo -Ao SINcoot formed in the source 1 of the modulated signals is fed simultaneously to the second balanced modulator BM 2 and the phase shifter ФВ 3. At the output of the phase shifter ФВ 3, the signal Ui AoCOSoot is obtained as a result of the phase shift of the initial voltage by p12. The modulating voltage U2 AMSINfit, generated in the source 10 of the modulating signals, is fed simultaneously to the input of the peak detector PD 13 and to the input of the adjustable attenuator-amplifier RAU 14. At the output of the PD 13, a constant normalized voltage is obtained equal to, and the voltage Up mSINQt is formed at the output of the RAU 14 , where m is equal to the transmission coefficient of the RAU 14 and can take values. In other words, the transmission coefficient of the RAU 14 is numerically equal to the specified value of the modulation index. The modulating signal from the output of the RAU 14 passes the first PS6 multiplier, the first AT7 attenuator with a transmission coefficient 1/2 and the first INV 19 inverter, goes to the second input of the second SUM11 adder and has the form: -1/2 t 8Sh 1. The same modulating signal with the output of RAU 14, having passed the third PS 15 signal multiplier and the third attenuator AT 16 with a transmission coefficient of 1/4, it goes to the third input of the second adder of the MP MP and has the form: 1/4 t SINQt. As a result, at the output of the second adder SUM 11, a signal is generated: 1-1 / 2 t SI№Qt + 1/4 m SINQt, which with an accuracy close to 100% can be considered equal to COS (mSINnt). The modulating signal from the output of the RAU 14 passes the second multiplier PS 8, the second attenuator AT 9 with a transmission coefficient of 1/31, the second inverter INV 20, is fed to the second input of the third adder SUM 12 and has the form: -1/3 w SINQt. At the same time, the modulating signal mSINQt from the output of the RAU 14 passes the fourth multiplier of PS 17, the fourth attenuator AT 18 with a transmission coefficient of 1/5, is fed to the third input of the third adder SUM 12 and has the form: 1/5 t. As a result, a signal is generated at the output of the third adder SUM 12: m SINQt - 1/3 m + 1/5 m SDSTQt, which with an accuracy close to 100% can be considered equal to SIN (mSINQt). From the output of the second adder SUM 11, the COS signal (mSrNfQt) is fed to the second input of the first balanced modulator BM 5, the first input of which comes from the output of the PV 4 signal AoCOScoot. As a result of multiplying these signals at the output of BM 5, the voltage AoCOS () COSG) ot is formed, which is fed to the first input of the first adder SUM 3. Simultaneously with the output of the third SUM 12, the signal SIN (mSINfit) is fed to the second input of the second balanced modulator BM 2 the first input of which the voltage Uo is supplied by the output of the modulated signal source is SINcoot SA As a result, the voltage -Ao SIN (mSINQt) SINcf) ot is generated at the output of the second balanced modulator BM 2, which is fed to the second input of the first adder SUM 3. As a result of the linear summation of the signals from the outputs of BM 5 and BM 2, the voltage UcyM3 is generated at the output of SUM 3 AoCOS (mSINQt) COS (ot- AoSIN (mSINQt) SIN (Dot AoCOS (a) ot + mSINQt).

Это напряжение полностью соответствует фазомодулированному сигналу с индексом модуляции т, который может принимать значения .This voltage fully corresponds to the phase-modulated signal with a modulation index m, which can take values.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого фазового модулятора является то, что основные вводимые блоки построены на серийных микросхемах: балансные модуляторы - на микросхемах типа 174ПС1, инвертор - на операционном усилителе 140УД20. Сумматоры и аттенюаторы можно выполнить пассивными, на резисторах. В качестве перемножитеяей можно использовать прецизионный перемножитель на микросхеме К525ПСЗ. Пиковый детектор представляет собой диодный амплитудный детектор с большой постоянной времени.The proof of the feasibility of the proposed phase modulator is that the main input units are built on serial microcircuits: balanced modulators - on microcircuits of type 174PS1, inverter - on an operational amplifier 140UD20. Adders and attenuators can be made passive, on resistors. As a multiplier, you can use a precision multiplier on a K525PSZ microcircuit. The peak detector is a diode amplitude detector with a large time constant.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет получить неискажённый фазомодулированный сигнал при заданном индексе модуляции m в пределах от О до я, что расширяет функциональные возможности устройства. Thus, the application of the proposed device allows to obtain an undistorted phase-modulated signal at a given modulation index m in the range from O to Z, which extends the functionality of the device.

Claims

A phase modulator containing a series-connected source of modulated signals, a second balanced modulator and a first adder, a phase shifter connected to π / 2 and a first balanced modulator, the output of which is connected to the second input of the first adder, while the input of the phase shifter to π / 2 is connected to the source output a modulated signal, the first signal multiplier and the first attenuator connected in series, the second signal multiplier and the second attenuator connected in series, the source modulator signal, the second adder, the output of which is connected to the second input of the first balanced modulator, the third adder, the output of which is connected to the second input of the second balanced modulator, characterized in that a peak detector is inserted between the output of the modulating signal source and the first input of the second adder, in series connected adjustable attenuator-amplifier, a third signal multiplier and a third attenuator, the output of which is connected to the third input of the second adder, connected in series to four the fourth signal multiplier and the fourth attenuator, the output of which is connected to the third input of the third adder, the first inverter between the output of the first attenuator and the second input of the second adder, the second inverter between the output of the second attenuator and the second input of the third adder, while the output of the adjustable attenuator-amplifier is connected to the first the input of the third adder and the first inputs of the first, second, third and fourth signal multipliers, and the output of the first signal multiplier is connected to the second input of the second signal multiplier, the output of the second signal multiplier is connected to the second input of the third signal multiplier, the output of the third signal multiplier is connected to the second input of the fourth signal multiplier.