ВОЗБУДИТЕЛЬ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ

Полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована в радиотехнических системах и предназначена для формирования сигналов с модуляцией FSK и PSK с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).
Известны схемы возбудителей, сделанные на основе синтезаторов прямого цифрового синтеза () В них легко реализуются разные виды модуляций FSK и PSK на выходной частоте возбудителя. Данные устройства имеют высокую скорость перестройки рабочей частоты. Но в них существуют ограничения на частоту выходного сигнала.
c
c
Согласно теореме отсчетов для полного восстановления выходного сигнала требуется, как минимум, два отсчета на период сигнала, значит максимальная частота синтезируемого сигнала будет составлять   (f- частота сигналов тактирования), а практически не более 40% от f. Доступные в настоящее время синтезаторы DDS способны генерировать сигнал на частотах до 400 МГц при тактовой частоте 1ГГц.
Известны схемы возбудителей, в которых формирование сигнала с модуляцией FSK и PSK осуществляется DDS синтезатором на частоте поднесущей, а затем происходит преобразование его на выходную частоту возбудителя, например, по свидетельству на полезную модель №30047, Н04В 7/00.
Наиболее близким к предлагаемому является возбудитель приемовозбудителя разработанный для автоматизированного комплекса средств связи системы «Панцирь-С» (. раздел:Каталог продукции, подраздел: Системы телекодовой и речевой связи комплексов ПВО), принятый за прототип.
На фиг.1 приведена схема возбудителя-прототипа, где введены следующие обозначения:
1 - формирователь модулированного сигнала на основе DDS синтезатора;
2 - преобразователь частоты;
3 - предварительный усилитель мощности;
4, 5 - канальные синтезаторы с петлей ФАПЧ;
6 - блок ВЧ ключей.
Возбудитель-прототип содержит последовательно соединенные формирователь модулированного сигнала на основе цифрового синтезатора прямого синтеза (DDS) 1, преобразователь частоты 2 и предварительный усилитель мощности 3, выход которого является выходом устройства. Кроме того, два канальных синтезатора 4 и 5, выходы которых соединены с соответствующими входами блока ВЧ ключей 6, а выход соединен со вторым входом преобразователя частоты 2. При этом третий вход блока ВЧ ключей 6 и первые входы канальных синтезаторов 4 и 5 являются управляющими. Вторые входы синтезаторов 4 и 5 являются входами для опорной частоты.
Работает возбудитель следующим образом.
По сигналам управления в DDS синтезаторе формирователя 1 происходит синтезирование модулированного сигнала на частоте поднесущей, который подается на первый вход преобразователя частоты 2, на второй вход которого при помощи блока ВЧ ключей по сигналам управления происходит поочередная коммутация выходов канальных синтезаторов 4 и 5, при этом один из синтезаторов настроен на рабочую частоту, а второй в это время находится в процессе перестройки на следующую, таким образом, осуществляется режим ППРЧ.
В возбудителе-прототипе верхняя рабочая частота определяется возможностями синтезаторов 4 и 5 с петлей ФАПЧ и превосходит максимально возможную выходную частоту DDS синтезатора, а время перестройки определяется временем переключения ВЧ ключей блока 6.
Отличие спектра сформированного модулированного сигнала от теоретического определяется несколькими факторами: соотношением частоты выходного сигнала и частоты тактирования DDS, погрешностью формирования сигнала, связанной с эффектом квантования выборочных значений НЧ квадратурных составляющих, а также помехами, связанными с гармониками и комбинационными составляющими управляющих и тактовых сигналов цифровых устройств обработки сигналов приемовозбудителя. Преобразовавшись в смесителе с комбинационными и шумовыми составляющими сигнала гетеродина, спектр выходного сигнала может значительно исказиться побочными составляющими.
Для разных видов модуляции относительные уровни внеполосных (с учетом накладываемых на них побочных) радиоизлучений не должны превышать значений, определяемых так называемой ограничительной линией или маской спектра внеполосного радиоизлучения. (Нормы государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) России 19-86 на допустимые побочные излучения.)
Недостатком возбудителя-прототипа является наличие в спектре сформированного им модулированного сигнала побочных составляющих, превышающих допустимый уровень.
Задача предлагаемой полезной модели - уменьшение искажения спектра сформированного сигнала побочными составляющими и приближение его к определяемому ограничительной линией или маской спектра.
Для решения поставленной задачи в возбудитель с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), содержащий формирователь модулированного сигнала на основе DDS синтезатора, два канальных синтезатора, выходы которых соединены с соответствующими входами блока ВЧ ключей, третий вход которого является управляющим, а его выход соединен со вторым входом преобразователя, выход которого соединен с входом предварительного усилителя мощности, выход которого является выходом устройства, при этом первые входы формирователя и канальных синтезаторов являются управляющими, а их вторые входы - входами для сигналов опорной частоты, согласно полезной модели, введены последовательно соединенные усилитель и узкополосный фильтр с полосой пропускания, согласованной со спектром сформированного сигнала, причем вход усилителя соединен с выходом формирователя, а выход полосового фильтра соединен с первым входом преобразователя частоты.
На фиг.2 приведена схема предлагаемого возбудителя, где обозначено:
1 - формирователь модулированного сигнала на основе DDS синтезатора;
2 - преобразователь частоты;
3 - предварительный усилитель мощности;
4, 5 - канальные синтезаторы с петлей ФАПЧ;
6 - блок ВЧ ключей;
7 - усилитель;
8 - узкополосный фильтр.
Предлагаемый возбудитель содержит последовательно соединенные формирователь модулированного сигнала 1, усилитель 7, узкополосный фильтр 8, преобразователь частоты 2 и предварительный усилитель мощности 3, выход которого является выходом устройства. Кроме того, первый 4 и второй 5 канальные синтезаторы с петлей ФАПЧ, выходы которых соединены с соответствующими входами блока ВЧ ключей 6, выход которого соединен со вторым входом преобразователя частоты 2. Третий вход блока ВЧ ключей 6 является входом для сигналов управления. Причем первые входы блоков 1, 4, и 5 являются входами для сигналов управления, а их вторые входы - для сигналов опорной частоты.
Работает предлагаемый возбудитель следующим образом.
Сформированный в формирователе 1 при помощи DDS синтезатора сигнал с частотой поднесущей, подается на усилитель 7, к выходу которого присоединен узкополосный фильтр 8, согласованный по ширине полосы пропускания со спектром сформированного сигнала. Таким образом, осуществляется подавление побочных гармонических и комбинационных составляющих, связанных с работой DDS синтезатора 1 и других цифровых устройств возбудителя. Затем отфильтрованный сигнал поднесущей поступает на вход преобразователя частоты 2, на второй (гетеродинный) вход которого как и в прототипе, при помощи блока ВЧ ключей 6 происходит поочередная коммутация выходов канальных синтезаторов 4 и 5, при этом один из синтезаторов настроен на рабочую частоту, а второй в это время находится в процессе перестройки на следующую.
Для сравнении энергетических спектров сигналов, сформированных возбудителем-прототипом и предлагаемым на фиг.3 приведена спектрограмма сигнала QPSK, снятая на выходе возбудителя-прототипа, на фиг.4 - спектрограмма QPSK на выходе предлагаемого возбудителя.
Параметры исходных информационных сообщений для сигналов QPSK, сформированных в обоих типах возбудителей, одинаковы. В соответствии с нормами ГКРЧ на допустимые побочные излучения для сигналов с QPSK видно невыполнение требований в точке М2 (22,95 дБ вместо 30 дБ) и в точке М3(35,89 дБ вместо 60 дБ) спектрограммы на фиг.3.
После рассмотрения спектрограммы на фиг.4 можно сделать вывод о значительном выигрыше (от 8дБ в точке М2 до 25дБ в точке М3) в подавлении побочных излучений предлагаемым возбудителем по сравнению с возбудителем-прототипом.
Источники информации.
1. Патент №30047, Н04В 7/00 «Приемовозбудитель с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты». Корольков М.А., Фридланд О.Б., Колесниченко Г.Д. (прототип).
2. Все о синтезаторах DDS. Ева Мерфи, Колм Слеттерн Перевод: Алексей Власенко, alexey.vlasenko@analog.spb.ru.  /dds.
3. , раздел: КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ,
подраздел: Системы телекодовой и речевой связи комплексов ПВО, рубрика: Атоматический комплекс средств связи системы, «Панцирь-С».
4. ГОСТ РВ52226-2004. Устройства радиопередающие. Требования к основным параметрам внеполосных и побочных излучений.
5. Нормы ГКРЧ 19-86 на допустимые побочные излучения.