СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ С НУЛЕВЫМИ БОКОВЫМИ ПОЛОСАМИ
METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNALS WITH ZERO SIDE BANDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области связи и в целом к передаче радиосигналов и, в частности, к передаче радиосигналов с минимизацией боковых полос.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Считается, что известные модуляционные устройства и процессы модуляции содержат всю информацию в боковых полосах и требуют конечной полосы пропускания, пропорциональной самой высокой частоте сигнала. Этот метод универсально применим к амплитудной модуляции, частотной модуляции, фазовой модуляции, AT манипуляции, причем для множества сочетаний этих процессов требуются боковые полосы для передачи информации. Во всех известных процессах модуляции требуется более широкая полоса пропускания модулированной несущей, пропорциональная наиболее высокой частоте модулирующего сигнала и наиболее высокой скорости передачи данных. Несущая радиочастота представляет собой электромагнитную волну с характеристикой, которая может быть получена изменением известного опорного сигнала в соответствии с модулирующим сигналом. Модулятор представляет собой устройство, в котором несущий и модулирующий сигналы объединяются для изменения параметров сигнала несущей частоты с получением модулированной несущей.
Известно, что процесс модуляции непрерывно изменяет одну или более характеристик синусоидальной несущей волны, таких как амплитуда, фаза, частота и другие по отдельности или в сочетаниях. Такие процессы неизменно производят интермодуляционные составляющие в виде боковых полос в модулированном выходе несущей волны, причем указанные боковые полосы, как полагают, несут всю сигнальную информацию. Эти боковые полосы изменяются по амплитуде и своей ширине в зависимости от различных факторов, включая тип модуляции, тип и качество сигнала, факторы надежности, несущую частоту, ширину полосы модулирующего сигнала и другие.
В уровне техники боковые полосы обычно расположены с обеих сторон несущей и называются верхней боковой полосой и нижней боковой полосой, которые переносят всю информацию. Некоторые системы модуляции передают несущую с одной боковой полосой, подавленной полностью или частично, для экономии полосы частот передачи.
Модулятор, обрабатывающий более одной несущей волны, предназначен для передачи большого объема данных и широкополосных сигналов. Модулирующий сигнал может быть цифровым и/или аналоговым, таким как голос, изображение, текст, данные с широким разнообразием необработанной информации, кодированные, мультиплексированные, сжатые, шифрованные или обработанные данные. Процесс модуляции и устройства для модуляции уровня техники всегда предполагают связанные с ними процесс демодуляции и устройство, называемое демодулятором. Демодуляция представляет собой процесс извлечения исходной информации из модулированной несущей волны. Действие демодулятора и процесса демодуляции всегда точно дополняет процесс модуляции, разделяя информацию и несущую волну, причем демодуляторы должны иметь декодер, демультиплексор и другие устройства, осуществляющие декомпрессию, дешифрование и другие процессы для точного восстановления информации в исходном виде.
В уровне техники процессы всех известных типов модуляции потребляют спектр в боковых полосах, ширина которого соответствует наибольшей частоте модулирующего сигнала, делая доступными только ограниченные количества частот для передачи информации с использованием звуковых волн. Такая доступность ограниченного количества частот привела к тому, что регулирующие органы стали регламентировать этот ресурс. Регламентация также обеспечивает неконфликтное и справедливое использование этого ограниченного ресурса. Спрос в отношении количества частот модуляции, доступных для коммерческого и общественного использования, намного превышает предложение, поэтому некоторым заявителям отказывают.
Ввиду вышеизложенных фактов, в уровне техники существует потребность в более эффективном использовании имеющегося спектра для передачи максимальной информации при одновременном потреблении минимальной ширины полосы спектра для каждого радиочастотного модулирующего сигнала. Необходимость совершенствования процесса экономии ширины полосы спектра с использованием различных типов модуляции в различных режимах работы системы радиочастотной связи является очень острой.
ЗАДАЧА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является получение модулированной синусоидальной несущей с нулевыми боковыми полосами для передачи сигналов и использование непосредственно синусоидальной несущей частоты для переноса информации.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы использовать непосредственно несущую частоту в качестве носителя всей информации для снижения требуемой полосы пропускания системы связи до нуля.
Еще одной задачей настоящего изобретения является полное удаление всех боковых полос, образующихся в процессе модуляции, до нуля и придание высокой спектральной эффективности процессу модуляции.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже настоящее изобретение описано на примере различных вариантов реализации. Однако настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах и не должно толковаться как ограниченное конкретным вариантом реализации, изложенным в настоящем документе.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусмотрен способ передачи сигналов с использованием только несущей частоты с нулевыми боковыми полосами. Способ включает этапы приема одного или более модулирующих сигналов, выбранных из группы, содержащей один или более цифровых сигналов, один или более аналоговых сигналов и их сочетания, генерации одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, включая один или более волновых циклов, имеющих заданные один или более параметров, определенных в одной или более точках пересечения нулевого напряжения для полного синусоидального волнового цикла в соответствии с одним или более значениями одного или более модулирующих сигналов.
Один или более модулированных синусоидальных волновых циклов с нулевыми боковыми полосами, генерируемых способом согласно настоящему изобретению, выбирают из группы, включающей один или более синусоидальных волновых циклов, один или более циклов нулевого напряжения, один или более опорных циклов и их сочетание.
Один или более волновых циклов получается, если каждый цикл одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами сгенерированы так, что начинаются только в одной или более точках пересечения нулевого напряжения и заканчиваются только в последующих одной или более точках пересечения нулевого напряжения после заданного периода по завершении полного цикла с параметрами синусоидальной волны.
Один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами заданы с возможностью изменения только в точке пересечения нулевого напряжения в начале указанного цикла пропорционально одному или более значениям одного или более модулирующих сигналов только после завершения каждого цикла из одного или более волновых циклов, определенных в каждой из одной или более точек пересечения нулевого напряжения.
Один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами представляют собой одно или более значений модулирующего сигнала.
Каждый цикл одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с генерируемыми нулевыми боковыми полосами выполнен с возможностью сохранения параметров чистой синусоидальной волны. Действие модулирующего сигнала применяют к каждому полному циклу несущей синусоидальной волны только в точке пересечения нулевого напряжения в начале каждого цикла синусоидальной волны и для всего цикла синусоидальной волны в цикле путем циклического процесса без генерирования, таким образом, любых боковых полос.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более циклов генерируемой несущей синусоидальной волны выбирают из группы, включающей полуволновые циклы, полные волновые циклы, циклы нулевого напряжения и их сочетание. Свойство этих генерируемых циклов включает в себя чистую синусоидальную волновую функцию для каждого цикла.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более циклов нулевого напряжения представляют собой один или более циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, имеющими признаки, выбранные из группы, включающей нулевую амплитуду, заданный фазовый угол, заданную частоту, заданный период времени и их сочетание.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более циклов нулевого напряжения размещены между одним или более циклами синусоидальной волны.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения одна или более точек пересечения нулевого напряжения являются точками, в которых фазовый угол для каждой из одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами равен нулю или целому числу, кратному π.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения одна или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами сгенерированы с возможностью перемещения на заданное расстояние с использованием проводников, излучаемых волн и оптических сред. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами выбирают из группы, содержащей одну или более заданных амплитуд, одну или более заданных частот, один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетание.
Параметр изменяемой амплитуды (AM)
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения одним или более параметрами каждого цикла из одного или более волновых циклов, генерируемых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, являются одна или более заданных амплитуд в сочетании с постоянной частотой и постоянным фазовым углом. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения каждый цикл из одного или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеет изменяемые амплитуды, которые обеспечивают амплитудную модуляцию без боковых полос согласно настоящему изобретению.
Параметр изменяемой частоты (FM)
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения одним или более параметрами каждого из одного или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами являются одна или более заданные частоты в сочетании с постоянной амплитудой и постоянным фазовым углом.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения каждый из одного или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеет изменяемые частоты, обеспечивающие частотную модуляцию без боковых полос согласно настоящему изобретению.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения модулированная синусоидальная несущая волна с нулевыми боковыми полосами также содержит этап переноса сигналов более высокой частоты, чем одна или более заданных частот модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами.
Параметр изменяемой фазы
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами выбирают из группы, содержащей один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетание с сохранением постоянной амплитуды и постоянной частоты.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют изменяемые фазовые углы, обеспечивающие возможность фазовой модуляции без боковых полос согласно настоящему изобретению.
Изменяемые амплитуда, фаза и частота (AM, РМ, FM) и их сочетание
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более волновых циклов одной или более генерируемых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют изменяемые фазовые углы, изменяемую частоту, изменяемый фазовый угол, изменяемый период времени и их сочетание, пропорциональные значению одного или более модулирующих сигналов, обеспечивающие возможность модуляций различных типов без боковых полос согласно настоящему изобретению.
Один или более волновых циклов выбирают из группы, включающей один или более синусоидальных циклов, один или более полуволновых циклов, один или более циклов нулевого напряжения, один или более опорных циклов и их сочетание.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более циклов нулевого напряжения представляют собой один или более циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, имеющих признаки, выбранные из группы, включающей нулевую амплитуду, заданный фазовый угол, заданную частоту, заданный период времени и их сочетание.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрены способ и система для приема сигнала. Способ включает этапы: приема одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами с выбором частоты, их оптимизации с усилением для удовлетворения требования нулевой полосы пропускания, их обработки настраиваемыми усилителями, гетеродинного процесса, генерирующего верхнюю и нижнюю промежуточные частоты (ПЧ), и других процессов для эффективного восстановления сигнала из них и обеспечения одного или более выходных сигналов, полученных непосредственно из несущей частоты без необходимости использования боковых полос.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения оптимизация одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами включает стабилизацию принятых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, фильтрацию стабилизированных одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и устранение шума и помех из одной или более интерферирующих синусоидальных несущих волн.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обработка также включает этап преобразования одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в один или более импульсов.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обработка одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами также включает анализ одного или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в точках пересечения нулевого напряжения и между ними для определения значения одного или более параметров каждого цикла одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения один или более восстановленных сигналов также обрабатывают/декодируют для получения одного или более модулирующих сигналов с получением одного или более заданных выходов, содержащих один или более цифровых сигналов, один или более аналоговых сигналов и их сочетаний.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения этапы восстановления сигналов из одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, имеющих один или более заданных параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов в принятых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, выбирают из группы, содержащей одну или более заданных амплитуд, одну или более заданных частот, один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетания.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения этапы восстановления сигналов из одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, имеющих один или более заданных параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов принятых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, выбранных из группы, содержащей одну или более изменяемых амплитуд, одну или более изменяемых частот, один или более изменяемых фазовых углов, один или более изменяемых периодов времени и их сочетания.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения одна или более принятых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов в генерируемых/принимаемых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, являющихся одной или более заданными амплитудами при постоянной частоте и постоянном фазовом угле.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения одна или более принятых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов в принятых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, являющихся одной или более заданными частотами при постоянной амплитуде и постоянном фазовом угле.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения одна или более принятых модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов в принятых одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, являющихся одним или более заданными фазовыми углами при постоянной амплитуде и постоянной частоте.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрена система для приема модулированных сигналов, содержащая: входной каскад, выполненный с возможностью выбора одной или более частот несущей волны и приема и усиления одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, стабилизирующий модуль, выполненный с возможностью фильтрации и оптимизации усиления и ширины полосы одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Обрабатывающий модуль выполнен с возможностью обработки указанных модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами с использованием гетеродина и других процессов для устранения шума и помех. Модуль восстановления выполнен с возможностью обнаружения и восстановления данных/сигнала из одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и обработки восстановленного сигнала для подачи в выходное задающее устройство, выполненное с возможностью обеспечения выходного сигнала, содержащего один или более цифровых сигналов, один или более аналоговых сигналов и их сочетания.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий модуль также выполнен с возможностью преобразования одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в один или более импульсов.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий модуль выполнен с возможностью обработки одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, также включая анализ одного или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в точках пересечения нулевого напряжения и между последовательными точками пересечения нулевого напряжения для определения значения одного или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения одна или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами имеют один или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, выбранные из группы, содержащей одну или более заданных амплитуд, одну или более заданных частот, один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетание.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для реализации функциональных средств, сформулированных в пп. 1-78 приложенной формулы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Таким образом, пониманию описанных выше особенностей настоящего изобретения в деталях, более конкретных по сравнения с описанием настоящего изобретения, кратко изложенным выше, могут способствовать ссылки на варианты реализации, некоторые из которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. Однако следует отметить, что сопроводительные чертежи иллюстрируют только типичные варианты реализации настоящего изобретения и потому не должны рассматриваться как ограничение объема его охраны, и настоящее изобретение может быть осуществлено в других столь же эффективных вариантах реализации.
Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при ознакомлении со следующим ниже кратким описанием сопроводительных чертежей, на которых подобные ссылочные номера обозначают подобные элементы на всех видах, на которых:
На ФИГ. 1 показана система для приема модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами, параметры которой выбраны из группы заданных амплитуд, заданных частот, заданных фаз и их сочетаний, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 2 показана система для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами с заданной амплитудой, заданной частотой, заданной фазой и их сочетаниями и ее преобразования в сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 3 показана система для приема цифрового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами, имеющей заданный амплитудный параметр, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 4 показан модуль приема цифрового сигнала для приема цифровых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 5 показан цифровой модуль несущей волны для генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе цифрового модулирующего сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 6 показана генерация результирующей волновой формы волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 7 показана система для приема аналогового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 8 показан модуль приема аналоговых сигналов для приема аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 9 показан аналоговый модуль несущей волны, генерирующий модулированную синусоидальную несущую волну с нулевыми боковыми полосами на основе аналогового модулирующего сигнала, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 10 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в цифровые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 11 показана результирующая волновая форма принимаемой модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 12 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным амплитудным параметром;
На ФИГ. 13 показана система для приема цифрового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 14 показан модуль приема цифрового сигнала для приема цифровых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 15 показан цифровой модуль несущей волны для генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе цифрового модулирующего сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 16 показана генерация результирующей волновой формы волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 17 показана система для приема аналогового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 18 показан модуль приема аналоговых сигналов для приема аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 19 показан аналоговый модуль несущей волны, генерирующий модулированную синусоидальную несущую волну с нулевыми боковыми полосами на основе аналогового модулирующего сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 20 показана генерация результирующей волновой формы волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром. В данном случае аналоговый сигнал показан ступенчатым для удобства понимания;
На ФИГ. 21 показана генерация результирующей формы волны со вставкой нулевых циклов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром. В данном случае аналоговый сигнал показан ступенчатым для удобства понимания;
На ФИГ. 22 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в цифровые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 23 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным частотным параметром;
На ФИГ. 24 показана система для приема цифрового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 25 показан модуль приема цифрового сигнала для приема цифровых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 26 показан цифровой модуль несущей волны для генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе цифрового модулирующего сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 27 показана генерация результирующей формы волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром. Первый синусоидальный цикл несущей является эталонным циклом, а последующие обозначенные пунктиром циклы показывают данные в виде сдвига фазы при пересечении нулевого значения цикла;
На ФИГ. 28 показана система для приема аналогового модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами на основе аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 29 показан модуль приема аналоговых сигналов для приема аналоговых модулирующих сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 30 показан аналоговый модуль несущей волны, генерирующий модулированную синусоидальную несущую волну с нулевыми боковыми полосами на основе аналогового модулирующего сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 31 показана генерация результирующей волновой формы волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 32 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в цифровые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 33 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для ее преобразования в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданным фазовым параметром;
На ФИГ. 34 показано расположение устройств внутри системы для генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданными фазой, частотой, амплитудой, периодом времени и сочетанием этих параметров;
На ФИГ. 35 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданными фазой, частотой, амплитудой, периодом времени и сочетанием этих параметров;
На ФИГ. 36 показан способ приема модулирующего сигнала и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданными фазой, частотой, амплитудой, периодом времени и сочетанием этих параметров;
На ФИГ. 37 показан способ приема модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами для преобразования ее в сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения с заданными фазой, частотой, амплитудой и сочетанием этих параметров;
На ФИГ. 38 показана общая диаграмма, изображающая, что пиковым детектором AM используется только пиковое значение цикла несущей.
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ РАБОТА ИЗОБРЕТЕНИЯ (ФИГ. 6 и11)
Приведенная на ФИГ. 38 общая диаграмма показывает, что пиковым детектором AM используется только пиковое значение цикла несущей. На ФИГ. 38 показан схематически реализованный пиковый детектор для получения модулированного и детектированного сигнала. На ФИГ. 38 используется отношение частот 10 к одному, а цикл несущей составляет 10 циклов в течение одного цикла сигнала. Волновая форма детектированного сигнала показывает положительные выбросы, достигающие пикового уровня модулированных циклов несущей, а затем немного спадающие. На ФИГ. 38 изображен фильтр преднамеренно низкого качества для показа спада детектируемого сигнала и пиков, возрастающих до следующего пика несущей. Эта диаграмма показывает, что детектор воспринимает только пиковое значение огибающей циклов несущей, а остальная часть синусоидального цикла модулированной несущей не вносит никакого значения в выходной сигнал.
Приведенный выше пример показывает, что каждый цикл несущей несет пиковое значение своей амплитуды, которое можно рассматривать как значение выборки модулирующего сигнала. Этот пример показывает, что пиковое значение каждого цикла синусоидальной несущей волны действует в качестве значения выборки модулирующего сигнала, и для воспроизведения исходного сигнала необходимо только пиковое значение каждого цикла несущей, пока несущая частота достаточно выше. Для всех практических целей необходимо использовать улучшенный соответствующий фильтр.
С учетом приведенного выше примера, последующее подробное объяснение форм сигналов, показанных на ФИГ. 6 и 11 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, поможет специалистам в данной области техники понять работу изобретения. Заставляя каждый полный цикл синусоидальной волны следовать чистой синусоидальной волновой функции и определяя вектор амплитуды в начале синусоидального цикла в точке пересечения нулевого напряжения, он может нести большой объем информации или данных непосредственно на несущей частоте без создания каких-либо боковых полос.
Следующее подробное объяснение волновых форм, показанных на ФИГ. 6 и 11, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения поможет специалистам в данной области техники понять работу настоящего изобретения. Заявлено, что если каждый полный синусоидальный цикл несущей следует чистой синусоидальной волновой функции, и если вектор амплитуды для полного синусоидального цикла определен в начале указанного синусоидального цикла в точке пересечения нулевого напряжения, указанный полный синусоидальный цикл несущей может нести большое количество информации или данных непосредственно в несущей частоте без генерации каких-либо боковых полос.
В варианте реализации, показанном на ФИГ. 6, используются цифровые аудиосигналы формата AES3, и понимание формата AES3 цифрового сигнала может помочь специалистам в данной области техники понять принцип настоящего изобретения. Форматом AES3 является 24-битный несжатый цифровой стереофонический аудиоформат, позволяющий кодировать синхроимпульсы и данные вместе путем использования кода с представлением единицы двойным изменением фазы (ВМС). Такое кодирование не зависит от полярности, и каждый переход уровня "от 0 к 1" или "от 1 к 0" представляет собой «логическую 1», а устойчивое состояние на высоком или низком уровне представляет "логический 0". Более подробную информацию о формате AES3 можно найти на официальном сайте AES или по адресу "https://en.wikipedia.org>wiki>AES3".
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в процессе передачи генерируют один чистый синусоидальный цикл на несущей частоте, начинающийся в точке пересечения нулевого напряжения и заканчивающийся в другой точке пересечения нулевого напряжения для каждого перехода. Между переходами генерируют циклы нулевого напряжения, которые не представляют никакого перехода в модулирующем сигнале. Или, иными словами, либо генерируют чистый синусоидальный цикл, либо ничего не генерируют (цикл нулевого напряжения), что гарантирует отсутствие боковых полос.
Форма сигнала AES3 показана на ФИГ. 6А2 с его битовой синхронизацией, показанной только для справки на ФИГ. 6А1. Фактическое значение данных отмечено на ФИГ. 6А3, что совпадает с переходами. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения этапы преобразования каждого перехода во входном сигнале в один цикл чистой синусоидальной волны от 0° до 360°, начинающийся в точке пересечения нулевого напряжения и заканчивающийся в последующей точке пересечения нулевого напряжения на несущей частоте, показаны на ФИГ. 6А4 - ФИГ. 6А8.
Волновая форма переднего фронта данных, извлеченных из сигнала AES, показана на ФИГ. 6А4. Для справки на ФИГ. 6А5 показана тактовая частота несущей, которая предоставляет информацию о синхронизации для генерации одного стробирующего импульса цикла, соответствующего каждому переходу, как показано на ФИГ. 6А6. Этот импульс, показанный на ФИГ. 6А7, используется далее для генерации цикла прямоугольной волны с центром на нулевом уровне, имеющего половину положительного и половину отрицательного цикла, как показано на ФИГ. 5. Затем этот волновой цикл с центром на нулевом уровне пропускают через фильтр несущих частот для генерации одного чистого синусоидального волнового цикла. На ФИГ. 6А8 показана модулированная синусоидальная несущая волна с нулевыми боковыми полосами. Выходной цикл синусоидальной волны (чистая синусоидальная волна), показанный на ФИГ. 6А8, представляет собой изобретательский шаг, состоящий в запуске несущего синусоидального цикла в точке пересечения нулевого напряжения и заканчивании указанного несущего цикла в точке пересечения нулевого напряжения только после завершения одного цикла чистой синусоидальной волны от 0° до 360° на несущей частоте. Амплитуда синусоидального цикла определяется и изменяется только в начале синусоидального цикла в точке пересечения нулевого напряжения. В остальное время используются "циклы нулевого напряжения" согласно одному варианту реализации.
Таким образом, генерируемая волновая форма (ФИГ. 6А9) аналогична "амплитудно-модулированной волновой форме" только с двумя значениями амплитуды, одно из которых является амплитудой генерируемого синусоидального цикла, представляющего переход, а другое является циклом нулевого напряжения с нулевой амплитудой. Генерируемые таким образом синусоидальные циклы выполнены с возможностью генерирования только чистых несущих синусоидальных циклов с нулевыми боковыми полосами. Несущественно, если цикл синусоидальной волны начинается с противоположной полярности, поскольку указанный цикл является полным циклом синусоидальной волны на несущей частоте, как заявлено в приложенной формуле. Эти метод/система согласно настоящему изобретению генерируют только модулированные синусоидальные несущие циклы и не генерируют никаких боковых полос, как показано на ФИГ. 6А9, вследствие чего всю сигнальную информацию несет непосредственно несущая частота, снижая требования к ширине полосы сигнала до нуля.
Ключевой изобретательский шаг состоит в том, что каждый индивидуальный несущий цикл с его одним или более заданными параметрами, пропорциональными модулирующему сигналу, должен начинаться в стартовой точке пересечения нулевого напряжения цикла и заканчиваться в последующей точке пересечения нулевого напряжения по завершении одного цикла чистой синусоидальной волны в поцикловом процессе генерирования. Модулирующие сигналы могут изменять параметр цикла синусоидальной несущей волны только в точке пересечения нулевого напряжения начала цикла для каждого полного цикла синусоидальной несущей волны. Генерирование каждого цикла синусоидальной волны может начинаться только с его параметров, заданных в начале каждого цикла, причем после запуска генерирования цикла синусоидальной волны его параметр не может быть изменен модулирующим сигналом во время цикла. В этапах способа согласно настоящему изобретению циклы нулевого напряжения являются действительными циклами.
Система передачи согласно настоящему изобретению не имеет каких-либо боковых полос, и, таким образом, она не нуждается в какой-либо полосе пропускания канала, так как ее собственная максимальная пропускная способность при переносе широкополосных сигналов намного выше. Максимальная пропускная способность указанной системы передачи при переносе широкополосных сигналов также пропорциональна несущей частоте.
Пропускная способность системы передачи с модулирующим сигналом согласно настоящему изобретению для достоверного приема может быть получена из теоремы Найквиста. Теорема Найквиста о выборке утверждает, что волновая форма аналогового сигнала может быть однозначно восстановлена без ошибки из выборок, взятых в равных временных интервалах. Частота дискретизации должна быть больше или равна двойной частоте самой высокой частотной составляющей в аналоговом сигнале.
На ФИГ. 11 показаны волновые формы системы для приема, которые дополняют волновые формы на ФИГ. 6 и показывают способ восстановления исходного модулирующего сигнала из модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Работа системы для приема подобна работе обычного приемника в отношении таких каскадов, как ВЧ-тракт, АРУ и связанный с ними гетеродинный процесс, но отличается своей оптимизацией для "модулированного несущего сигнала без боковых полос". В способе согласно настоящему изобретению требуемая ширина полосы пропускания на всех указанных этапах может быть узкой, насколько это возможно практически, чтобы пропускать только чистую несущую частоту, и может зависеть от случая применения.
В приемнике согласно одному варианту реализации настоящего изобретения амплитуда каждого принимаемого синусоидального цикла несущей волны (ФИГ. 11-2) несет 1 бит данных, представляя переход в исходном модулирующем сигнале. Этот одноразрядный сигнал восстанавливают путем ограничения по максимуму и минимуму выбранных, отфильтрованных, усиленных модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и генерации логического импульса, представляющего переход. Этот прямоугольный импульс используют в счетном триггере для получения оригинальной волновой формы AES3, показанной на ФИГ. 11-7.
ОБЩАЯ ПРАКТИКА ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Несмотря на то, что настоящее изобретение, относящееся к передаче широкополосных сигналов с использованием непосредственно чистой несущей частоты без необходимости использования боковых полос, описано в настоящем документе с использованием в качестве примера вариантов реализации и сопроводительных чертежей, специалисты в данной области признают, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами реализации, показанными на чертеже или чертежах, и не предназначено для представления масштаба различных компонентов. Кроме того, некоторые компоненты, которые могут составлять часть изобретения, могут быть не проиллюстрированы на определенных чертежах для удобства иллюстрации, и такие пропуски никоим образом не ограничивают описанные варианты реализации. Следует понимать, что чертежи и их подробное описание не предназначены для ограничения изобретения конкретной раскрытой формой, а, напротив, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в объем охраны настоящего изобретения, определенный в приложенной формуле. В настоящем описании слово "может" употребляется в разрешительном смысле (т.е. в значении наличия возможности), а не в обязательном смысле (т.е. в значении долженствования). Кроме того, формы единственного и множественного числа ("а" или "an") означают "по меньшей мере один", а слово "множество" означает "один или более", если не указано иное. Кроме того, терминология и фразеология, используемые в настоящем документе, используются исключительно в описательных целях и не должны толковаться как ограничение объема охраны. Такие формулировки, как "включающий", "содержащий ", "имеющий", "вмещающий" или "задействующий" и их варианты, предназначены для обозначения широкого охвата предметов, перечисленных далее, эквивалентов и дополнительных предметов, не перечисленных и не предназначенных для исключения других добавок, компонентов, целых чисел или этапов. Аналогичным образом, термин "содержащий" считается синонимом терминов "включающий" или "вмещающий" для применимых правовых целей. Любое обсуждение документов, действий, материалов, устройств, изделий и тому подобного включено в настоящее описание исключительно с целью обеспечения контекста для настоящего изобретения. Не предполагается и не представляется, что какой-либо предмет или все эти предметы являются частью базы уровня техники или являются общими знаниями в области, относящейся к настоящему изобретению.
В этом раскрытии всякий раз, когда композиции или элементу, или группе элементов предшествует переходная фраза "содержащий", следует понимать, что также рассматривается та же композиция, элемент или группа элементов с переходными фразами "состоящий из", "состоящий", "выбранный из группы, состоящей из", "включающий" или "является", предшествующими указанию композиции, элемента или группы элементов, и наоборот.
Настоящее изобретение описано далее на примере различных вариантов реализации со ссылкой на сопроводительный чертеж, причем ссылочные номера, используемые в сопроводительном чертеже, соответствуют подобным элементам во всем описании. Однако настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах и не должно толковаться как ограниченное вариантом реализации, изложенным в настоящем документе. Скорее, вариант реализации предусмотрен таким образом, что настоящее раскрытие является всесторонним и исчерпывающим и полностью передает объем охраны настоящего изобретения специалистам в данной области. В следующем подробном описании приведены числовые значения и диапазоны для различных аспектов описанных вариантов реализации. Эти значения и диапазоны должны рассматриваться только в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема охраны, определенного в формуле. Кроме того, ряд материалов идентифицирован как пригодные для различных аспектов реализации. Эти материалы должны рассматриваться как приведенные в качестве примера и не предназначены для ограничения объема охраны настоящего изобретения.
Описанные варианты реализации рассматриваются как аппаратные устройства, но некоторые или все варианты реализации могут быть реализованы в виде встроенных и/или программных модулей.
Система передачи может включать в себя один или более модулей, которые могут быть выбраны из следующих помимо прочего: кодер, декодер, шифрователь, процессор цифровых сигналов (DSP), уплотнитель, эквалайзер, корректор искажений, ограничитель амплитуды, компрессор, мультиплексор, повышающий/понижающий преобразователи частоты, синхронизатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС, FPGA), делитель, устройство выборки и хранения, умножитель, делитель, устройство задержки, компенсаторы, объединяющее устройство, делитель, цифровой синтезатор с прямым синтезом частот (DDS), модуль памяти, генератор сигналов произвольной формы, коммутатор, фильтр, синтезатор частот, функциональный генератор, модулятор, демодулятор, детектор, интерполятор, устройство для обработки конечных импульсных характеристик, интегратор, осциллятор, умножитель, дискриминатор, схема фазовой автоподстройки, устройство прямой коррекции, устройство предварительной коррекции, программно-определяемое радиоустройство (SDR), реконструктор сигнала и другие устройства, соответствующие конкретному варианту реализации.
В качества примера
9
6
Заданный диапазон частот включает помимо прочего частотные полосы ELF, VLF, LF, MF, HF, VHF, UHF, SHF, EHF (от 3 Гц до 3000 ГГц). Амплитудный диапазон должен включать помимо прочего от 0 Вольт до 1×10 Вольт. Диапазон фаз должен включать помимо прочего фазовый угол от 0 до nπ. Диапазон временных периодов должен включать помимо прочего от 0 секунд до 1×10 секунд.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ВСЕХ ЗАЯВЛЕННЫХ СИСТЕМ
На ФИГ. 1 показана система (100) передачи, предназначенная для приема модулирующих сигналов (102) и генерации модулированных синусоидальных несущих волн (112) с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, причем один или более модулирующих сигналов (102) могут быть выбраны из группы, включающей помимо прочего один или более аналоговых сигналов, один или более цифровых сигналов и их сочетание. Один или более модулирующих сигналов (102) принимаются приемным модулем (120). Приемный модуль (120) может быть помимо прочего модулем для приема цифрового сигнала или модулем для приема аналогового сигнала, или их сочетанием. Приемный модуль (120) может быть соединен с модулем (140) несущей волны. Модуль (140) несущей волны может быть помимо прочего цифровым модулем несущей волны или аналоговым модулем несущей волны, или их сочетанием. Модуль (140) несущей волны выполнен с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн (112) с нулевыми боковыми полосами. Модулированные синусоидальные несущие волны (112) с нулевыми боковыми полосами могут включать помимо прочего один или более волновых циклов (106), имеющих свои один или более параметров, выбранных из группы, включающей амплитуду, частоту, фазу, период времени и их сочетания, определенных для полного цикла (104) в точке пересечения нулевого напряжения в начале каждого синусоидального цикла. Один или более волновых циклов (106) могут быть выбраны из группы, включающей помимо прочего один или более синусоидальных циклов (107) и один или более циклов (110) нулевого напряжения. Один или более синусоидальных циклов (106) могут быть помимо прочего полуволновыми циклами (108) или полноволновыми циклами (107). Один или более синусоидальных циклов (106) имеют свои один или более параметров, определенных в точке пересечения нулевого напряжения, в начале каждого синусоидального цикла и сконфигурированы так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваться ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения по завершении цикла (106). Один или более циклов (110) нулевого напряжения могут иметь признаки, выбранные из группы, включающей помимо прочего нулевую амплитуду, заданный фазовый угол, заданную частоту, заданный период времени и их сочетание.
На ФИГ. 2. показана приемная система (1150) для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и их преобразования в сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Приемная система содержит входной каскад (1152), оптимизированный для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и обеспечивающий резонансное радиочастотное усиление. Входной каскад (1152) соединен со стабилизирующим модулем (1154), выполненным с обеспечением возможности стабильного усиления и выбора частоты с гетеродинным процессом или без него. Стабилизирующий модуль (1154) соединен с обрабатывающим модулем (1156), выполненным с обеспечением возможности дополнительного выбора частоты, регулировки усиления и других параметров управления, оптимизированных для выбора несущих частот. Обрабатывающий модуль (1156) также соединен с модулем (1158) восстановления сигнала, выполненным с возможностью обнаружения сигналов в каждом цикле по отдельности и группами из модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Модуль (1158) восстановления соединен с выходным задающим устройством (1160) для формирования одного или более выходных сигналов.
Система (1150) может включать в себя один или более модулей, которые могут быть выбраны помимо прочего из следующих устройств: кодер, декодер, дешифрователь, процессор цифровых сигналов (DSP), устройство для разуплотнения, устройство для быстрого преобразования Фурье (FFT), деэквалайзер, рекорректор искажений, разграничитель, декомпрессор, демультиплексор,
повышающий/понижающий преобразователи частоты, синхронизатор, АЦП, ЦАП, умножитель, делитель, устройство задержки, компенсаторы, объединяющее устройство, модуль памяти, генератор сигналов произвольной формы, ФАПЧ, коммутатор, фильтр, синтезатор частоты, демодулятор, дискриминатор, интерполятор, устройство для обработки конечных импульсных характеристик, дезинтегратор, осциллятор-реконструктор сигналов, детектор, программно-определяемое радиоустройство (SDR) и другие устройства в соответствии с конкретным вариантом реализации.
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ВСЕХ ЗАЯВЛЕННЫХ СПОСОБОВ
На ФИГ. 36 показан способ (1000) передачи, включающий прием модулирующего сигнала и генерацию модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами, в соответствии с одном вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ (1000) начинается на этапе 1020, на котором приемный модуль (120) принимает один или более модулирующих сигналов (102). На этапе 1020 один или более модулирующих сигналов (102) могут быть выбраны из группы, содержащей один или более аналоговых сигналов, один или более цифровых сигналов и их сочетание. Один или более модулирующих сигналов (102) могут иметь признаки, выбранные из группы, включающей одну или более амплитуд, одну или более частот, один или более периодов времени, один или более фазовых углов, один или более периодов времени и их сочетания. Приемный модуль (120) может быть помимо прочего модулем (120) для приема цифрового сигнала или модулем (120) для приема аналогового сигнала, или их сочетанием.
На этапе 1040 модулированная синусоидальная несущая волна (112) с нулевыми боковыми полосами генерируется модулем (140) несущей волны. Генерируемая модулированная синусоидальная несущая волна (112) с нулевыми боковыми полосами включает в себя один или более волновых циклов (106), которые имеют заданные один или более параметров, определяемых при запуске цикла для каждого полного синусоидального цикла, в одной или более точках пересечения нулевого напряжения в соответствии с одним или более значениями одного или более модулирующих сигналов (102).
Указанные один или более генерируемых волновых циклов (106) сгенерированы так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваясь ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения, завершая каждый цикл с постоянными параметрами синусоидальной волны в циклическом процессе. Одно или более параметров каждого из одного или более волновых циклов (104) одной или более модулированных синусоидальных несущих волн (112) с нулевыми боковыми полосами могут быть помимо прочего выбраны из группы, включающей одну или более заданных амплитуд, одну или более заданных частот, один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетание. Модуль (140) несущей волны может быть помимо прочего цифровым модулем (140) несущей волны или аналоговым модулем (340) несущей волны, или их сочетанием.
СПОСОБ ПРИЕМА С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 37 показан способ 1100 приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами для преобразования их в модулирующие сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 1100 представляет собой процесс, в котором модулированные синусоидальные несущие волны с нулевыми боковыми полосами, создаваемые модулем несущей волны, принимаются системой для их преобразования в сигналы. Способ 1100 начинается на этапе 1102, на котором модулированные синусоидальные несущие волны с нулевыми боковыми полосами принимаются и избирательно усиливаются входным каскадом (1152). Входной каскад (1152) выполнен и оптимизирован с возможностью приема одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, и осуществляет прием, усиление, выбор частоты одной или более несущих волн и задействование стабилизирующего модуля (1154). На этапе 1104 стабилизирующий модуль (1154) осуществляет оптимизацию одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, которая может включать помимо прочего их стабилизацию, входное усиление, фильтрацию и основное усиление, а также устранение шума и помех из одной или более интерферирующих синусоидальных несущих волн. Оптимизированные модулированные синусоидальные несущие волны с нулевыми боковыми полосами могут быть приняты обрабатывающим модулем (1156). На этапе 1106 одна или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами могут быть приняты обрабатывающим модулем (1156), который выполняет обработку с усилением и фильтрацией, включая регулировку и оптимизацию усиления, а также может генерировать верхнюю или нижнюю промежуточные частоты с использованием гетеродинного процесса.
При этом обрабатывающий модуль (1156) также может быть выполнен с возможностью преобразования одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в один или более импульсов.
Обрабатывающий модуль (1156) также выполнен с возможностью обработки одной или более модулированных синусоидальных несущих волн, которая также включает в себя анализ одного или более параметров каждого цикла из одного или более волновых циклов (106) между точками пересечения нулевого напряжения для определения значения одного или более параметров каждого из одного или более волновых циклов (106). Одна или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами после их обработки обрабатывающим модулем (1156) принимаются модулем (1158) восстановления, который восстанавливает из них модулирующие сигналы. Затем сигналы, восстановленные из одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами принимаются выходным задающим устройством (1160). На этапе 1110 один или более выходных аналоговых или цифровых сигналов выдаются выходным задающим устройством (1160) для получения одного или более выходных сигналов.
ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения модулирующие сигналы являются цифровыми модулирующими сигналами (202). На ФИГ. 3 показана система (200), предназначенная для приема цифровых модулирующих сигналов и генерации модулированных синусоидальных несущих волн (212) с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения путем управления амплитудным параметром циклов (104) несущих волн с использованием одного или более цифровых модулирующих сигналов, принимаемых модулем (220) приема цифровых сигналов. Модуль (220) приема цифрового сигнала соединен с цифровым модулем (240) несущей волны. Цифровой модуль (240) несущей волны выполнен с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн (212) с нулевыми боковыми полосами. Модулированные синусоидальные несущие волны (212) с нулевыми боковыми полосами могут включать помимо прочего один или более волновых циклов (104). Один или более волновых циклов (104) могут быть помимо прочего одним или более чистыми синусоидальными циклами (106) или одним или более циклами (110) нулевого напряжения. Один или более волновых циклов (104) могут быть помимо прочего полуволновыми циклами (108) или полноволновыми циклами (107). Один или более параметров каждого синусоидального цикла (106) определяются только в начальной точке пересечения нулевого напряжения, и один или более волновых циклов (106) выполнены так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения модуль (220) приема цифрового сигнала выполнен с возможностью приема одного или более цифровых аудиосигналов AES3 в качестве модулирующих сигналов. На ФИГ. 4 показан модуль (220) приема цифрового сигнала, который включает в себя помимо прочего цифровой приемник (222), детектор (224) фронта импульса и граничный процессор (226). Цифровой приемник (222) принимает один или более цифровых модулирующих сигналов. Цифровой приемник (222) соединен с детектором (224) фронта импульса, который преобразует положительные величины и отрицательные величины входного сигнала в короткие импульсы, как показано на ФИГ. 6. Детектор (224) фронта импульса также соединен с граничным процессором (226).
На ФИГ. 5 показан цифровой модуль (240) несущей волны. Цифровой модуль (240) несущей волны содержит ждущий генератор (242) циклов от 0° до 360°, который получает от граничного процессора (226) информацию о переходе, показанную в виде волны на ФИГ.6. Ждущий генератор (242) циклов от 0° до 360° соединен с генератором (244) опорного сигнала для получения информации о синхронизации. Ждущий генератор (242) циклов от 0° до 360° также соединен с генератором (246) прямоугольных волн, центрированных на нулевом уровне, для обеспечения запуска несущего цикла в точке пересечения нулевого напряжения. Генератор (246) прямоугольных волн, центрированных на нулевом уровне, соединен с преобразователем (248) прямоугольных волн в синусоидальные, который генерирует модулированную синусоидальную несущую волну с нулевыми боковыми полосами. Преобразователь (248) прямоугольных волн в синусоидальные соединен с фильтром (249), пропускающим только несущую. На ФИГ. 6А показаны типичные волновые формы для данного варианта реализации.
АНАЛОГОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 7 показана система для приема аналогового модулирующего сигнала (302) и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система (300) с управлением амплитудным параметром несущих волн выполняет определение вектора амплитуды каждого синусоидального цикла в начальной точке пересечения нулевого напряжения синусоидального цикла (106) в соответствии с одним или более параметрами одного или более аналоговых модулирующих сигналов. Модуль для приема аналогового сигнала соединен с аналоговым модулем (340) несущей волны, выполненным с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Модулированные синусоидальные несущие волны (212) с нулевыми боковыми полосами могут включать помимо прочего один или более волновых циклов (106), один или более циклов (110) нулевого напряжения, один или более полуволновых циклов (108) или полных волновых циклов (107). Один или более синусоидальных циклов (106) выполнены так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения. Один или более циклов (110) нулевого напряжения могут иметь признаки, выбранные из группы, включающей помимо прочего нулевую амплитуду, заданный фазовый угол, заданную частоту, заданный период времени и их сочетание.
На ФИГ. 8 показан модуль (320) приема аналогового сигнала в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, содержащий опорный генератор (328), соединенный с детектором (326) пересечения нулевого напряжения несущей. Детектор (326) пересечения нулевого напряжения несущей соединен с тактовым генератором (324) выборки, соединенным с устройством (322) выборки и хранения, которое осуществляет выборку модулирующего сигнала в точке пересечения нулевого напряжения несущей частоты.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения модуль (320) приема аналогового сигнала также соединен с аналоговым модулем (340) несущей волны через устройство (322) выборки и хранения. На ФИГ. 9 показан аналоговый модуль (340) несущей волны. Аналоговый модуль (340) несущей волны содержит регулятор (342) амплитуды. Регулятор (342) амплитуды может быть подключен к цифровому синтезатору (344) с прямым синтезом частот. Один или более волновых циклов, генерируемых цифровым синтезатором (344) с прямым синтезом частот, имеют свои один или более параметров, определяемых модулем управления в точке пересечения нулевого напряжения, в начале каждого синусоидального цикла и сгенерированы так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, по завершении полного цикла. Цифровой синтезатор (344) с прямым синтезом частот также соединен с опорным генератором (328). Цифровой синтезатор (344) с прямым синтезом частот также соединен с фильтром (346), пропускающим только несущую. Выход фильтра несущих частот содержит модулированные синусоидальные несущие волны с нулевыми боковыми полосами.
ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 10 показано расположение устройств внутри системы для приема модулированных синусоидальных несущих волн (212) с нулевыми боковыми полосами, генерируемых с заданной амплитудой, и их преобразования в цифровые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система (1250) содержит входной каскад (1252). Входной каскад (1252) содержит помимо прочего узкополосный входной каскад (1252) и полосовой фильтр, оптимизированный для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Входной каскад (1252) может быть соединен со стабилизирующим модулем (1254), содержащим помимо прочего интерфейс выбора частоты, осциллятор и смесительный каскад. Стабилизирующий модуль (1254) соединен с обрабатывающим модулем (1256). Обрабатывающий модуль (1256) содержит помимо прочего резонансный ВЧ-усилитель, резонансный ПЧ-усилитель, ограничитель нулевого уровня по максимуму и минимуму/формирователь тактовых импульсов, усилитель с АРУ, регулятор усиления и детектор. Обрабатывающий модуль (1256) соединен с модулем (1258) восстановления. Модуль (1258) восстановления включает в себя помимо прочего триггерную защелку/устройство для восстановления формата данных и устройство для удаления дрожания. Модуль (1258) восстановления соединен с выходным задающим устройством (1260).
На ФИГ. 11 показаны волновые формы во время преобразования принятых модулированных синусоидальных несущих волн (212) с нулевыми боковыми полосами в цифровой сигнал.
АНАЛОГОВЫЙ ПРИЕМНИК С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 12 показано расположение устройств внутри приемной системы (1350), оптимизированной для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами (212) с заданным параметром амплитуды и их преобразования в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система содержит входной каскад (1352), содержащий помимо прочего узкополосный входной каскад (1352) и полосовой фильтр, оптимизированный для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Входной каскад (1352) соединен со стабилизирующим модулем (1354). Стабилизирующий модуль (1354) содержит помимо прочего резонансный ВЧ-усилитель, интерфейс выбора частоты, генератор и смеситель, соединенный с обрабатывающим модулем (1356). Обрабатывающий модуль (1356) содержит помимо прочего резонансный ВЧ-усилитель и широкополосный АМ-детектор, оптимизированный для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Обрабатывающий модуль (1356) соединен с модулем (1358) восстановления. Модуль (1358) восстановления включает в себя помимо прочего фильтр огибающей и фильтр коррекции сигнала, а также многоканальный декодер основной полосы, оптимизированный для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами. Модуль (1358) восстановления подключен к выходному задающему устройству (1360).
ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Отличие способа и системы с частотной модуляцией согласно настоящему изобретению, в которых частота является изменяемым параметром, от способа и системы с амплитудной модуляцией, в которых, как описано выше, изменяемым параметром является амплитуда, заключается в том, что при каждом запуске нового цикла несущей синусоидальной волны ее частота ступенчато изменяется до заданной несущей частоты с сохранением синусоидальной функции для каждого нового цикла частоты. Поскольку несущие частоты заранее определены в пределах выделенного диапазона в зависимости от случая применения, боковые полосы не генерируются. В вариантах осуществления настоящего изобретения с частотой в качестве изменяемого параметра частота каждого цикла ступенчато изменяется от одной частоты к следующей частоте с сохранением точного следования каждого полного волнового цикла синусоидальной функции.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения модулирующие сигналы представляют собой цифровые модулирующие сигналы (402). На ФИГ. 13 показана система для приема цифровых модулирующих сигналов (402) и генерации модулированной синусоидальной несущей волны (412) с нулевыми боковыми полосами путем управления частотным параметром циклов (106) несущей волны. Один или более цифровых модулирующих сигналов (402), принятых модулем приема цифровых сигналов (420), подают в цифровой модуль (440) несущей волны. Цифровой модуль (440) несущей волны выполнен с возможностью генерации модулированной синусоидальной несущей волны (412) с нулевыми боковыми полосами, которая может включать помимо прочего один или более волновых циклов (106), одним или более циклов (110) нулевого напряжения, один или более полуволновых циклов (108) или полноволновых циклов (107). Один или более параметров каждого синусоидального цикла (106) определяют в начальной точке пересечения нулевого напряжения, и один или более синусоидальных циклов (106) выполнены таким образом, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, после завершения полного синусоидального цикла.
На ФИГ. 14 показан модуль (420) приема цифрового сигнала для приема цифровых модулирующих сигналов (402), содержащий помимо прочего цифровой приемник (422), детектор (424) фронта импульса и граничный процессор (426). Цифровой приемник (422) принимает один или более цифровых модулирующих сигналов (402) и соединен с детектором (424) фронта импульса, который также соединен с граничным процессором (426).
На ФИГ. 15 показан цифровой модуль (440) несущей волны, состоящий из синхронизатора (442) точек пересечения нулевого напряжения, пошагового процессора (448) и генератора (446) ступенчато изменяемой несущей, получающего информацию от пошагового процессора (448). Пошаговый процессор (448) также соединен с генератором (446) ступенчато изменяемой несущей, выполненным с возможностью генерации заранее определенных циклов несущей частоты, начиная каждый цикл только в точке пересечения нулевого напряжения и заканчивая его в последующей точке пересечения нулевого напряжения. Синхронизатор (442) точек пересечения нулевого напряжения также соединен с детектором (444) пересечения нулевого напряжения несущей, который также соединен с генератором (446) ступенчато изменяемой несущей. Генератор (446) ступенчато изменяемой несущей также соединен с фильтром (449), пропускающим только несущую.
На ФИГ. 16 показана форма волны, генерируемой вышеуказанной системой.
АНАЛОГОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 17 показана система для приема одного или более аналоговых модулирующих сигналов (502) и генерации модулированных синусоидальных несущих волн (412) с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Система использует один или более аналоговых модулирующих сигналов (502) для генерирования модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами путем управления частотным параметром циклов (106) несущих волн, сохраняя амплитуду и фазу постоянными. Модуль (520) приема аналогового сигнала соединен с аналоговым модулем (540) несущей волны, выполненным с возможностью генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами. Модулированные синусоидальные несущие волны (112) с нулевыми боковыми полосами могут включать помимо прочего один или более волновых циклов (104) или один или более циклов (110) нулевого напряжения, или полуволновые циклы (108), или полные волновые циклы (107). Один или более параметров каждого синусоидального цикла (106) определяются в начальной точке пересечения нулевого напряжения и заданы таким образом, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваться ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваться ею, после завершения полного цикла синусоидальной волны.
На ФИГ. 18 показан модуль (520) приема аналогового сигнала, содержащий модуль входного сигнала, соединенного с устройством (528) выборки и хранения, которое также соединено с детектором (524) пересечения нулевого напряжения несущей. Детектор (524) пересечения нулевого напряжения несущей соединен с опорным генератором (526) несущей, который также соединен с цифровым (530) синтезатором с прямым синтезом частот, выполненным с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами.
На ФИГ. 19 показан аналоговый модуль (540) несущей волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Аналоговый модуль (540) несущей волны содержит ступенчатый регулятор (542) частоты, связанный с цифровым синтезатором (544) с прямым синтезом частот. Цифровой синтезатор (544) с прямым синтезом частот соединен с опорным генератором (548). Цифровой синтезатор (544) с прямым синтезом частот также соединен с фильтром (546) пропускания только несущей. Результирующие генерируемые модулированные синусоидальные несущие волны (412) с нулевыми боковыми полосами без циклов нулевого напряжения показаны на ФИГ. 20, а на ФИГ. 21 показан выходной сигал, полученный с использованием циклов нулевого напряжения.
ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК (СИСТЕМА) С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 22 показано расположение устройств внутри приемной системы для приема модулированных синусоидальных несущих волн (412) с нулевыми боковыми полосами с регулированием частотных параметров для восстановления цифровых сигналов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Приемная система содержит входной каскад (1452), содержащий помимо прочего узкополосный входной каскад (1452) и полосовой фильтр. Входной каскад (1452) соединен со стабилизирующим модулем (1454), содержащим помимо прочего интерфейс выбора частоты, генератор и смеситель. Стабилизирующий модуль (1454) соединен с обрабатывающим модулем (1456), содержащим помимо прочего резонансный ПЧ-усилитель, широкополосный частотный дискриминатор/детектор, усилитель с АРУ и регулятор усиления. Обрабатывающий модуль (1456) соединен с модулем (1458) восстановления, который обнаруживает широкополосные модулирующие сигналы. Модуль (1458) восстановления содержит помимо прочего устройство восстановления тактовых импульсов, преобразователь формата данных и устройство для удаления дрожания, а также может включать в себя обрабатывающее устройство для декодирования многоканальных цифровых сигналов и может быть соединен с выходным задающим устройством (1460).
АНАЛОГОВЫЙ ПРИЕМНИК (СИСТЕМА) С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 23 показано расположение устройств внутри приемной системы для приема модулированных синусоидальных несущих волн (412) с нулевыми боковыми полосами с регулированием частотных параметров для и их преобразования в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система содержит входной каскад (1552), состоящий помимо прочего из узкополосного входного каскада (1552) и полосового фильтра. Входной каскад (1552) соединен со стабилизирующим модулем (1554), содержащим помимо прочего интерфейс выбора частоты, генератор и смеситель. Стабилизирующий модуль (1554) соединен с обрабатывающим модулем (1556), состоящим помимо прочего из резонансного ВЧ-усилителя и широкополосного частотного детектора. Обрабатывающий модуль (1556) соединен с модулем (1558) восстановления, содержащим помимо прочего фильтр огибающей и фильтр коррекции сигнала, а также устройство для многоканального декодирования основной полосы. Модуль (1558) восстановления соединен с выходным задающим устройством (1560).
Изобретение действует следующим образом: Фазовая модуляция
На ФИГ. 24 показана система (600) для приема одного или более цифровых модулирующих сигналов (602) и генерирования модулированных синусоидальных несущих волн (612) с нулевыми боковыми полосами путем управления фазовыми параметрами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль (620) приема цифрового сигнала соединен с цифровым модулем (640) несущей волны, выполненным с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн (612) с нулевыми боковыми полосами. Модулированные синусоидальные несущие волны (612) с нулевыми боковыми полосами могут включать помимо прочего один или более циклов (106) синусоидальной волны, один или более циклов (110) нулевого напряжения или один или более опорных циклов. Один или более циклов (106) синусоидальной волны могут быть помимо прочего полуволновыми циклами (108) или полноволновыми циклами (107).
Все генерируемые синусоидальные циклы начинаются и заканчиваются в соответствующих точках пересечения нулевого напряжения, и каждый генерируемый цикл обладает свойствами чистой синусоидальной волны.
ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР (СИСТЕМА) С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 25 показан модуль (620) приема цифрового сигнала, выполненный с возможностью приема одного или более цифровых модулирующих сигналов (602), в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Цифровой приемник (622) соединен с генератором (624) байтов данных, также соединенным с генератором (626) несущей и тактовых импульсов. Генератор (626) несущей и тактовых импульсов соединен с опорным генератором (628). Генератор (624) байтов данных также соединен с преобразователем (630) данных в фазу.
На ФИГ. 26 показан цифровой модуль (640) несущей волны в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Цифровой модуль несущей волны содержит генератор (642) циклов от 0° до 360°, несущих данные, соединенный с генератором (647) прямоугольных волн, центрированных относительно нулевого уровня. Генератор (647) прямоугольных волн, центрированных относительно нулевого уровня, соединен с преобразователем (648) прямоугольных волн в синусоидальные, который соединен с фильтром (649), пропускающим только несущую. Генератор (642) циклов от 0° до 360°, несущих данные, также соединен с генератором (644) несущей и тактовых импульсов, который также соединен с опорным генератором (646) циклов от 0° до 360°. Опорный генератор (646) циклов от 0° до 360° также соединен с генератором (647) прямоугольных волн, центрированных относительно нулевого уровня. На ФИГ. 27 показаны значимые волновые формы, иллюстрирующие генерацию фазово-модулированных синусоидальных несущих волн (612) с нулевыми боковыми полосами.
АНАЛОГОВЫЙ ГЕНЕРАТОР (СИСТЕМА) С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 28 показана система (700) приема аналоговых модулирующих сигналов (702) и управления фазовыми параметрами для генерации модулированных синусоидальных несущих волн (612) в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Один или более аналоговых модулирующих сигналов (702), принятых модулем (720) приема аналоговых сигналов, соединены с аналоговым модулем (740) несущей волны, выполненным с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн (612), которые могут включать помимо прочего один или более волновых циклов (106) или один или более циклов (110) нулевого напряжения, или один или более опорных циклов, или один или более полуволновых циклов (108) или полных волновых циклов (107). Все генерируемые синусоидальные циклы начинаются и заканчиваются в соответствующих точках пересечения нулевого напряжения, и каждый генерируемый цикл обладает свойствами чистой синусоидальной волны.
На ФИГ. 29 показан модуль (720) приема аналоговых сигналов, выполненный с возможностью приема одного или более аналоговых модулирующих сигналов (702), в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль (720) приема аналогового сигнала содержит помимо прочего аналого-цифровой преобразователь (722), генератор (724) байтов данных, опорный генератор (728), преобразователь (730) данных в фазу и генератор (726) несущей и тактовых импульсов. Аналоговый приемник соединен с генератором (724) байтов данных, который также соединен с генератором (726) несущей и тактовых импульсов и опорным генератором (728). Генератор (724) байтов данных также соединен с преобразователем (730) данных в фазу.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения модуль (720) приема аналогового сигнала также соединен с аналоговым модулем (740) несущей волны через преобразователь (730) данных в фазу. На ФИГ. 30 показан аналоговый модуль (740) несущей волны, состоящий из генератора (742) циклов от 0° до 360°, несущих данные, с заданной фазой. Генератор (742) циклов от 0° до 360°, несущих данные, соединен с генератором (744) прямоугольных волн, центрированных относительно нулевого уровня, который соединен с преобразователем (745) прямоугольных волн в синусоидальные и фильтром (746), пропускающим только несущую. Генератор (742) циклов от 0° до 360°, несущих данные, также соединен с тактовым генератором (748) несущей и тактовых импульсов, который также соединен с опорным генератором (747) циклов от 0° до 360°. Опорный генератор (747) циклов от 0° до 360° также соединен с генератором (744) прямоугольных волн, центрированных относительно нулевого уровня. На ФИГ. 31 показаны некоторые волновые формы, иллюстрирующие генерацию управляемых фазой синусоидальных волновых циклов (106) в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК (СИСТЕМА) С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 32 показана система приема модулированных синусоидальных несущих волн (612) с нулевыми боковыми полосами для их преобразования в цифровые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система содержит входной каскад (1652), состоящий помимо прочего из узкополосного входного каскада (1652) и полосового фильтра, соединенного со стабилизирующим модулем (1654). Стабилизирующий модуль (1654) содержит помимо прочего интерфейс выбора частоты, генератор и первый смеситель и может поддерживать гетеродинный процесс преобразования синусоидальных волн в верхнюю или нижнюю промежуточные частоты. Стабилизирующий модуль (1654) соединен с обрабатывающим модулем (1656), содержащим помимо прочего резонансный усилитель промежуточной частоты. Обрабатывающий модуль (1656) соединен с модулем (1658) восстановления, состоящим помимо прочего из устройства восстановления тактовых импульсов, широкополосного детектора промежуточной частоты, преобразователя фазы в данные и многоканального декодера основной полосы. Модуль (1658) восстановления соединен с задающим устройством (1660).
АНАЛОГОВЫЙ ПРИЕМНИК (СИСТЕМА) С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
На ФИГ. 33 показана система для приема модулированных синусоидальных несущих волн (612) с нулевыми боковыми полосами и преобразования их в аналоговые сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Система содержит входной каскад (1752), состоящий помимо прочего из узкополосного входного каскада (1752) и полосового фильтра, и соединена со стабилизирующим модулем (1754). Стабилизирующий модуль (1754) содержит помимо прочего интерфейс выбора частоты, систему АРУ, генератор и первый смеситель. Стабилизирующий модуль может поддерживать гетеродинный процесс преобразования синусоидальных волн в верхнюю или нижнюю промежуточные частоты. Стабилизирующий модуль (1754) соединен с обрабатывающим модулем (1756), содержащим помимо прочего резонансный ПЧ-усилитель. Обрабатывающий модуль (1756) соединен с модулем (1758) восстановления, содержащим помимо прочего устройство восстановления тактовых импульсов, широкополосный детектор промежуточной частоты, преобразователь фазы в напряжение и многоканальный декодер основной полосы. Модуль (1758) восстановления соединен с выходным задающим устройством (1760).
Модулятор FDM/QAM работает следующим образом: Сочетания
На ФИГ. 34 показана система (2000) для приема модулирующих сигналов и генерации модулированной синусоидальной несущей волны с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Аналоговые и цифровые модулирующие сигналы промежуточной частоты принимаются приемным модулем (120). Приемный модуль может иметь помимо прочего входные приемники, интерфейс данных, процессор данных и может включать в себя устройство АЦП и цифровой сигнальный процессор (DSP). Цифровые сигналы принимаются цифровым приемником и подаются к процессору входных данных. Процессор входных данных может включать в себя помимо прочего устройства для обработки данных для генерации частотных данных и/или амплитудных данных, и/или фазовых данных и/или временных данных или их сочетание.
Система (2000) для приема модулирующего сигнала для генерации модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения также включает в себя модуль (140) несущей волны, который может иметь опорный генератор, который может включать в себя помимо прочего внутренний прецизионный генератор или опорный генератор GPS. Этот опорный генератор приводит в действие тактовый генератор несущей частоты, который может включать в себя помимо прочего цифровой синтезатор с прямым синтезом частот, систему ФАПЧ, повышающий/понижающий преобразователь частоты. Этот тактовый генератор несущей частоты может генерировать один или более опорных тактовых импульсов для модуля генерации. Модуль генерации может включать в себя один или более модулей, выбранных помимо прочего из делителя данных о частоте, делителя данных о фазе, делителя данных об амплитуде, которые выполнены помимо прочего с возможностью управления процессорами обработки данных о частоте, фазе и амплитуде как по отдельности, так и в сочетаниях. Эти отдельные процессоры выполнены с возможностью оптимизации изменения сигналов/данных для синхронизации с точками пересечения нулевого напряжения модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами.
Обработанные данные могут быть помимо прочего приняты процессором DSP/FPGA, который выполнен с возможностью генерации данных для одного или более синусоидальных волновых циклов (106), управляющих и определяющих частотные и/или фазовые, и/или амплитудные и/или временные параметры в начальной точке пересечения нулевого напряжения одного или более синусоидальных волновых циклов (106) в соответствии с одним или более модулирующими сигналами. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения выходной сигнал DSP/FPGA содержит данные, имеющие одну или более частот, одну или более амплитуд, один или более фазовых углов и один или более нулевых циклов со всеми отдельными циклами несущей волны (104), начинающимися в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваясь ею, и заканчивающимися в точке пересечения нулевого напряжения несущих волн, но не ограничиваясь ею. Выходной сигнал DSP/FPGA помимо прочего может быть преобразован в волны, несущие аналоговый сигнал, одним или более преобразователями ЦАП. Выходной сигнал преобразователей ЦАП может проходить через фильтры, пропускающие только несущую.
Настоящее изобретение работает следующим образом: Сочетание
Приемный модуль (120), показанный на ФИГ. 34, выполнен с возможностью приема одного или более модулирующих сигналов (102), выбранных из группы, содержащей один или более аналоговых сигналов, один или более цифровых сигналов и их сочетание. Один или более модулирующих сигналов могут иметь признаки, выбранные из группы, включающей одну или более амплитуд, одну или более частот, один или более периодов времени, один или более фазовых углов и их сочетаний. Приемный модуль (120) может быть помимо прочего модулем приема цифрового сигнала или модулем приема аналогового сигнала или их сочетанием.
Модуль (140) несущей волны выполнен с возможностью генерации модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами, включающих в себя один или более волновых циклов (104), которые имеют заранее определенные один или более параметров, определенных в одной или более точках пересечения нулевого напряжения в соответствии с одним или более значениями одного или более модулирующих сигналов. Один или более генерируемых циклов (106) синусоидальной волны сгенерированы так, что начинаются в точке пересечения нулевого напряжения, но не ограничиваются ею, и заканчиваются в последующей точке пересечения нулевого напряжения, завершающей каждый цикл с постоянными параметрами синусоидальной волны. Один или более параметров каждого из одного или более волновых циклов (104) одной или более модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами могут быть помимо прочего выбраны из группы, включающей одну или более заданных амплитуд, одну или более заданных частот, один или более заданных фазовых углов, один или более заданных периодов времени и их сочетание. Модуль несущей волны может быть помимо прочего цифровым модулем несущей волны или аналоговым модулем несущей волны.
ПРИЕМНИК (СИСТЕМА): СОЧЕТАНИЕ
На ФИГ. 35 показана система (3000) для приема модулированных синусоидальных несущих волн с нулевыми боковыми полосами и их преобразования в сигналы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Оптимизированный для данного процесса входной каскад (1152) принимает модулированные синусоидальные волны с нулевыми боковыми полосами и выбирает несущую частоту. Затем выбранная несущая частота усиливается и пропускается через полосовой фильтр для повышения избирательности и силы сигнала. Входной каскад (1152) может включать в себя помимо прочего цифровой модуль выбора частоты с графическим интерфейсом или аналоговый модуль, или их сочетание. Входной модуль (1152) может включать помимо прочего малошумящий усилитель (LNA), резонансные усилители, фильтры и регулятор усиления, которые не могут быть ограничены наличием системы АРУ. Принятые входным каскадом (1152) синусоидальные волны могут быть переданы одному или более смесительным каскадам, за которыми следуют резонансные ПЧ-усилители для уменьшения помех и шума и дальнейшего усиления сигнала. Резонансный ПЧ-усилитель может включать в себя один или более детекторов, а его выход может быть соединен помимо прочего с преобразователем АЦП. Выход преобразователя АЦП может использоваться для восстановления опорных тактовых импульсов и их передачи помимо прочего к цифровому сигнальному процессору/программируемой логической интегральной схеме (ЦСП/ПЛИС, DSP/FPGA). Цифровая или аналоговая обработка сигналов может использоваться для обработки одного или более принятых сигналов, состоящих из одного или более волновых циклов (104), путем декодирования одного или более параметров, выбранных из частоты, фазы, амплитуды или времени и их сочетаний. Сигналы из ЦСП/ПЛИС также принимаются секцией восстановления данных, которая путем декодирования может извлечь данные из обрабатываемых фазовых, частотных, амплитудных и временных параметров, причем модуль (1158) восстановления данных соединен с модулем обработки данных, который может обрабатывать данные для выработки одного или более аналоговых и цифровых выходных сигналов.
Различные типы модуляции помимо перечисленных в настоящем документе могут благоприятствовать снижению существенных требований к пропускной способности системы с использованием способа согласно настоящему изобретению:
Настоящее изобретение имеет различные преимущества. Предложенные система и способ могут обеспечивать решение для передачи данных и сигналов с высокой пропускной способностью с использованием узкого канала с шириной полосы до 0 Гц. Еще одно преимущество состоит в нулевых боковых полосах, вследствие чего непосредственно несущая частота несет огромное количество данных и других сигналов, предлагая улучшенное использование частотного спектра. Иными словами, может быть передано большое количество информации с использованием ограниченного спектра вплоть до одной частоты. Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в уменьшении плотности шума для принятых несущих сигналов. Преимущество в основном зависит от использования способа для ограничения полосы пропускания принятого канала практически до величины меньше 100 Гц или 10 Гц, поскольку уменьшение полосы пропускания приемного устройства от 10 кГц до 10 Гц обеспечивает снижение уровня шума примерно на 40 дБ.
Различные изменения в описанных вариантах реализации станут очевидными для специалистов в данной области техники из описания и сопроводительных чертежей. В состав систем могут быть включены вспомогательные устройства, такие как передающие и приемные антенны. Принципы, относящиеся к различными вариантам реализации, описанным в настоящем документе, могут быть применены и к другим вариантам реализации. Таким образом, описание не должно ограничиваться вариантами реализации, представленными со ссылкой на сопроводительные чертежи, но должно обеспечивать максимально широкий охват в соответствии с принципами и новыми и изобретательскими признаками, раскрытыми или предложенными в настоящем документе. Ссылка на цифровые и аналоговые сигналы включает их сочетание, а также ссылка на один и/или более означает включение в конкретные термины дробных значений. Генерация несущих волн предполагает включение других подобных контекстуальных значений слов, таких как выработка, создание и т.п. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение должно распространяться на все другие подобные альтернативы, изменения и вариации, которые подпадают в объем охраны настоящего изобретения.
В общем случае слово "модуль", используемое в настоящем документе, относится к логике, реализованной в аппаратном виде или в виде микропрограммного обеспечения, и может включать в себя набор инструкций, написанных на языке программирования, таком как, например, Java, С или ассемблер. Одна или более инструкций в модулях могут быть встроены в микропрограммное обеспечение, например, EPROM. Следует понимать, что модули могут содержать подключенные логические блоки, такие как вентили и триггеры, и могут содержать программируемые блоки, такие как программируемые матрицы вентилей или процессоры. Модули, описанные в настоящем документе, альтернативно могут быть реализованы в виде микропрограммных и/или аппаратных модулей и могут храниться на считываемом носителе или другом запоминающем устройстве любого типа.
Кроме того, операции не обязательно должны выполняться в раскрытом порядке, несмотря на то, что указанный в некоторых примерах порядок может быть предпочтительным. Кроме того, не все функции должны быть осуществлены для достижения желаемых преимуществ раскрытых системы и способа, и поэтому не все функции являются обязательными.
Различные изменения этих вариантов реализации очевидны для специалистов в данной области техники из описания и сопроводительных чертежей. Принципы, связанные с различными вариантами реализации, описанными в настоящем документе, могут быть применены и к другим вариантам реализации. Таким образом, описание не должно ограничиваться вариантами осуществления, показанными на сопроводительных чертежах, но должно обеспечивать максимально широкий объем охраны в соответствии с принципами и новыми и изобретательскими признаками, раскрытыми или предложенными в настоящей заявке. Соответственно, предполагается, что изобретение распространяется на все другие подобные альтернативы, модификации и вариации, которые попадают в объем охраны настоящего изобретения, определенный в приложенной формуле.