ПЕРЕДАТЧИК ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области радиопередающих устройств
Известны передатчики шумоподобных сигналов (ШПС), описанные в различных источниках, например в:
1. Варакин Л.Е. Системы связи с ШПС. - М.: Радио и связь, 1985
2. ШПС в системах передачи информации / Под ред. В.Б.Пестрякова - М.: Сов. Радио, 1973
3. Патент РФ №2259632. Способ деления полосы частот передаваемого сигнала и устройство для его осуществления / А.А.Волков. Приоритет от 24.03.04.
По технической сущности наиболее близким к полезной модели является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип.
Прототип-передатчик ШПС состоит из последовательно включенных источника информации, перемножителя сигналов, балансного модулятора, усилителя, а также генератора ШПС-переносчика, подключенного своим выходом ко второму входу перемножителя, и генератора колебания несущей частоты, подключенного ко второму входу балансного модулятора, синхронизатора, через который соединен источник информации с генератором ШПС.
Основным недостатком прототипа является неэффективное использование выделенной полосы частот, не позволяющее максимизировать базу ШПС без уменьшения скорости передачи информации и тем самым максимизировать основные достоинства ШПС:
1. помехоустойчивость и помехозащищенность передаваемой информации;
2. скрытность передачи;
3. точность измерения параметров движения объекта;
4. минимизация влияния электромагнитного поля на организм человека и др.
Техническим результатом полезной модели является увеличение в 2 раза базы ШПС в заданной полосе частот без уменьшения скорости передачи цифровой информации и соответствующее повышение указанных выше показателей.
0
Сущность полезной модели состоит в использовании в передатчике разработанного формирователя однополосного ШПС вместо двухполосного (балансного) модулятора. Теперь в заданной полосе F располагаются не две, а одна боковая полоса частот F ШПС, ширина которой может быть увеличена в 2 раза и, следовательно, увеличена в 2 раза база ШПС B=FT, где Т - длительность элементарной посылки цифрового (модулирующего) сигнала.
Реализован такой формирователь путем добавления второго балансного модулятора, фазовращателя на 90° колебания несущей частоты, двух фазоинверторов, двух делителей фазы ШПС в 2 раза, сумматора.
Существенным отличием полезной модели является совокупность введенных элементов и их связей, т.к. только они позволяют обеспечить увеличение в 2 раза базы ШПС и указанных выше показателей.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг1 представлена структурная схема передатчика, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.
Передатчик состоит из источника информации (цифровой) 1, синхронизатора 2, перемножителя сигналов 3, генератора ШПС-переносчика (поднесущей) 4, фильтра информационного ШПС 5, фазоинверторов 6, 14; делителей 7, 8 фазы ШПС на 2, балансных модуляторов 9, 12, генератора колебания половинной несущей частоты 10, фазовращателя на 90° несущей 11, сумматора 13, удвоителя частоты 15, усилителя 16.
Введенные элементы обведены пунктирной линией. Блоки 5-13 представляют собой формирователь однополосного ШПС фазокомпенсационным методом.
Работа схемы происходит следующим образом.
0
н
п1
н
n1
1
На вход блока 1 подается аналоговый (речевой) сигнал, который преобразуется в нем в знакопеременный цифровой сигнал (ЦС) с элементарной посылкой длительности Т, как показано на фиг.2. Этот ЦС поступает на информационный вход перемножителя 3, на второй вход которого подается ШПС-переносчик (поднесущая) тоже прямоугольной формы с блока 4, как показано на фиг.2. Начало кодограммы ШПС точно совпадает с началом элементарной посылки цифрового сигнала, что обеспечивает синхронизатор 2. Длительность элементарной посылки ШПС τ≪Т. Поскольку цифровой сигнал - знакопеременный, то на выходе перемножителя 3 будет иметь место фазоманипулированное (ФМ) на 180° колебание u(t) (фиг.2) поднесущей цифровым сигналом. Это ФМ колебание представляет собой информационный ШПС u=(t)=Ucos[ωt+γ(t)Δφ], где γ(t)=±1 - закон изменения знака цифрового сигнала, а Δφ=90°.
0
0
В результате перемножения цифровой сигнал имеет элементарную посылку тоже равную τ, отчего его полоса увеличивается в Т/τ=TF=B раз, где В - база ШПС. Видно, что В≫1.
Чтобы не удваивать эту полосу и вместе с тем увеличить базу ШПС в 2 раза предлагается переносить информационный ШПС на рабочую частоту передатчика путем однополосной амплитудной модуляции (ОБП AM) вместо двухполосной (балансной), используемой в прототипе.
Формирование ОБП AM необходимо осуществлять фазокомпенсационным методом. С выхода перемножителя 3 ШПС проходит фильтр 5, где преобразуется его прямоугольная форма в квазигармоническую
10
10
0
и поступает на информационный вход делителя 7. Такой метод фазового сдвига на 90° ШПС является единственно возможным ввиду наличия синхронизатора 2. С выхода блока 7 поступает на информационный вход балансного модулятора 9, а с выхода блока 8 - на информационный вход балансного модулятора 12. С генератора 10 колебание половинной несущей частоты u(t)=Ucos0.5ωt поступает на второй вход балансного модулятора 9 непосредственно и на второй вход балансного модулятора 12 - через фазовращатель на 90° 11. На выходе блоков 9, 12 имеем напряжения:
9
7
10
7
1
1
10
0
u(t)=u(t)u(t)=Ucos0.5[ωt+γ(t)Δφ]Ucos0.5ωt=
7
10
0
1
0
1
0,5UU{cos0.5[(ω+ω)t+γ(t)Δφ]+cos0.5[(ω-ω)t-γ(t)Δφ]}
12
8
11
8
11
0
u(t)=u(t)u(t)=Ucos0.5[ωt+γ(t)Δφ+180°]Ucos0.5(ω+90°)=
8
11
0
1
0
1
0,5UU{-cos0.5[(ω+ω)t+γ(t)Δφ]+cos0.5[(ω-ω)t-γ(t)Δ(φ]}
7
8
10
11
Причем, U=U, U=U.
9
12
9
12
Колебание u(t) поступает на один вход сумматора 13 непосредственно, а u(t) - на второй вход сумматора непосредственно или через фазоинвертор 14. При непосредственном подключении u(t) и u(t) к блоку 13 имеем половинную нижнюю боковую полосу (НБП):
13
9
12
7
10
0
1
u(t)=u(t)+u(t)=UUcos0.5[(ω-ω)t-γ(t)Δφ]
12
А при подключении u(t) через фазоинвертор 14 значение
13
9
12
7
10
0
1
u(t)=u(t)-u(t)=UUcos0.5[(ω+ω)t+γ(t)Δφ] - половинная верняя боковая полоса частот (ВБП). В обоих случаях (НБП и ВБП) полоса частот однополосного сигнала равна половине полосы частот информационного ШПС на поднесущей, чем и достигается поставленная цель.
С выхода сумматора 13 сигнал удваивается по частоте в блоке 15, после чего усиливается в блоке 16 и излучается антенной А. При удвоении частоты Δφ изменяется с 45° на 90°, обеспечивая тем самым наибольшую помехоустойчивость связи.
н
н
н
Отметим, что поскольку модулирующий сигнал - знакопеременный цифровой, то имеет место однополосная модуляция не амплитудная, а фазовая - ОБП ФМ на 180°. В заданной полосе частот передатчика, используя ОБП ФМ вместо ДБП ФМ, можно увеличить в 2 раза базу ШПС B=TF и тем самым увеличить соответствующие названные показатели. Этим определяется технико-экономический эффект полезной модели.