ЦИФРОВОЙ ФАЗОРАЗНОСТНЫЙ МАНИПУЛЯТОР
DIGITAL PHASE-DIFFERENCE MANIPULATOR

Изобретение относится к технике радиосвязи, в частности к фазоразностным модуляторам с одно- и двукратной относительной фазовой манипуляцией для мощных передатчиков, и может быть использовано в аппаратуре передачи данных.
Известно устройство, которое используется как фазоразностный манипулятор [1. Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений. М., «Связь», 1973, с.228, рис.4.37], содержащее генератор несущей частоты, два триггера и сумматор по модулю два. Недостаток данного устройства - резкое изменение длительности полупериодов выходного сигнала в момент смены фазы колебания.
Из известных цифровых фазоразностных манипуляторов наиболее близким по технической сущности является импульсный фазоразностный манипулятор [2. Заездный А.М. и др. Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. М., «Связь», 1967, с.62, рис.2.6], содержащий генератор опорной частоты, делитель на восемь, два ключа и дешифратор. На выходе делителя колебание несущей частоты, манипулированное по фазе, представляет собой прямоугольное напряжение, поскольку деление частоты осуществляется на триггерах.
Недостаток данного устройства - также резкое изменение (от нуля до двух раз) длительности полупериодов выходного сигнала в момент смены фазы колебания. Использование данного устройства в передатчике в качестве модулятора, включенного, например, последовательно с ключевым усилителем мощности с трансформаторным выходом и колебательным контуром в нагрузке, приводит к паразитной амплитудной модуляции выходного сигнала, большим выбросам напряжения на выходных транзисторах и возможности выхода передатчика из строя.
Целью изобретения является формирование фазоразностного сигнала с одно- и двукратной относительной фазовой манипуляцией без резкого изменения длительности полупериодов выходного сигнала в момент смены фазы колебания.
Поставленная цель достигается тем, что цифровой фазоразностный манипулятор, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и делитель на восемь, дополнительно снабжен D-триггером, постоянным запоминающим устройством, двухразрядным накапливающим сумматором, формирователем импульса и регистром, причем первый и второй входы двухразрядного накапливающего сумматора являются одноименными информационными входами цифрового фазоразностного манипулятора, третий вход двухразрядного накапливающего сумматора и первый вход формирователя импульса объединены и являются третьим (тактовым) входом цифрового фазоразностного манипулятора, первые два выхода делителя на восемь соединены с соответствующими входами постоянного запоминающего устройства, третий выход делителя на восемь соединен с третьим входом постоянного запоминающего устройства и вторым входом формирователя импульса, первый и второй выходы двухразрядного накапливающего сумматора соединены с соответствующими входами регистра, первый и второй выходы регистра соединены с третьим и четвертым входами регистра и с четвертым и пятым входами постоянного запоминающего устройства соответственно, третий и четвертый выходы регистра соединены с шестым и седьмым входами постоянного запоминающего устройства соответственно, выход формирователя импульса соединен с пятым входом регистра и восьмым входом постоянного запоминающего устройства, выход постоянного запоминающего устройства соединен с первым входом D-триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход D-триггера является выходом цифрового фазоразностного манипулятора.
х
х
х+1
х
х+1
х
х+1
х
х+1
На фиг.1 приведена блок-схема цифрового фазоразностного манипулятора; на фиг.2 - блок-схема формирователя импульса; на фиг.3 - таблица истинности (в шестнадцатеричном коде) постоянного запоминающего устройства; на фиг.4 - эпюры напряжений, поясняющие работу формирователя импульса; на фиг.5 - эпюры напряжения на выходе цифрового фазоразностного манипулятора при отсутствии импульса управления, при значениях абсолютной фазы φ выходного колебания, равных 0°, 90°, 180° и 270°; на фиг.6 - эпюры напряжения на выходе цифрового фазоразностного манипулятора при смене фазы выходного колебания с фазы φ, равной 0°, на фазу φ, равную 0°, 270°, 180° или 90°; на фиг.7 - эпюры напряжения на выходе цифрового фазоразностного манипулятора при смене фазы выходного колебания с фазы φ, равной 270°, на фазу φ, равную 0°, 270°, 180° или 90°; на фиг.8 - эпюры напряжения на выходе цифрового фазоразностного манипулятора при смене фазы выходного колебания с фазы φ, равной 180°, на фазу φ, равную 0°, 270°, 180° или 90°; на фиг.9 - эпюры напряжения на выходе цифрового фазоразностного манипулятора при смене фазы выходного колебания с фазы φ, равной 90°, на фазу φ, равную 0°, 270°, 180° или 90°.
Цифровой фазоразностный манипулятор содержит последовательно соединенные генератор 1 опорной частоты и делитель 2 на восемь, D-триггер 3, постоянное запоминающие устройство 4, двухразрядный накапливающий сумматор 5, формирователь 6 импульса и регистр 7, причем первый и второй входы двухразрядного накапливающего сумматора 5 являются одноименными информационными входами цифрового фазоразностного манипулятора, третий вход двухразрядного накапливающего сумматора 5 и первый вход формирователя 6 импульса объединены и являются третьим (тактовым) входом цифрового фазоразностного манипулятора, первые два выхода делителя 2 на восемь соединены с соответствующими входами постоянного запоминающего устройства 4, третий выход делителя 2 на восемь соединен с третьим входом постоянного запоминающего устройства 4 и вторым входом формирователя 6 импульса, первый и второй выходы двухразрядного накапливающего сумматора 5 соединены с соответствующими входами регистра 7, первый и второй выходы регистра 7 соединены с третьим и четвертым входами регистра 7 и с четвертым и пятым входами постоянного запоминающего устройства 4 соответственно, третий и четвертый выходы регистра 7 соединены с шестым и седьмым входами постоянного запоминающего устройства 4 соответственно, выход формирователя 6 импульса соединен с пятым входом регистра 7 и восьмым входом постоянного запоминающего устройства 4, выход постоянного запоминающего устройства 4 соединен с первым входом D-триггера 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 опорной частоты, а выход D-триггера 3 является выходом цифрового фазоразностного манипулятора.
Формирователь 6 импульса (см. фиг.2) содержит последовательный регистр 8, инвертор 9 и схему 10 совпадения, выход которой является выходом формирователя 6 импульса, первый и второй входы (вход данных и тактовый вход соответственно) последовательного регистра 8 являются одноименными входами формирователя 6 импульса, первый выход последовательного регистра 8 соединен с первым входом схемы 10 совпадения, второй выход последовательного регистра 8 соединен с входом инвертора 9, выход которого соединен с вторым входом схемы 10 совпадения.
Цифровой фазоразностный манипулятор работает следующим образом.
Рассмотрим работу цифрового фазоразностного манипулятора на примере работы в режиме двукратной относительной фазовой манипуляции.
Сигнал 8Fo с выхода генератора 1 опорной частоты поступает на счетный вход делителя 2 на восемь и на счетный вход D-триггера 3. Поделенные сигналы 4Fo, 2Fo и Fo с выхода делителя 2 на восемь постоянно поступают соответственно на первый, второй и третий входы постоянного запоминающего устройства 4, причем первый вход является младшим разрядом.
Информация о приращении фазы выходного сигнала (код 11 соответствует сдвигу фазы на +90°, код 10 - сдвигу фазы на +180°, код 01 - сдвигу фазы на +270°, код 00 - сдвигу фазы на +0°), поступающая на вход двухразрядного накапливающего сумматора 5, складывается в накапливающем сумматоре 5 с его выходной и по заднему фронту тактового сигнала Ft переписывается на выход накапливающего сумматора 5. Таким образом, на выходе накапливающего сумматора 5 получается двухразрядный двоичный код абсолютной фазы выходного сигнала: 00 - пропорциональный 0°, 01 - пропорциональный 270°, 10 - пропорциональный 180° или 11 - пропорциональный 90°.
С приходом переднего фронта тактового сигнала Ft на выходе формирователя 6 импульса по сигналу Fo формируется сигнал Упр, длительность которого равна периоду сигнала Fo, а его положение "привязано" к переднему фронту Fo (см. фиг.2, фиг.4). По переднему же фронту сигнала Упр двухразрядный код абсолютной фазы текущей информационной посылки с выхода накапливающего сумматора 5 записывается на первый и второй выходы регистра 7, а код абсолютной фазы предыдущей информационной посылки переписывается на третий и четвертый выходы регистра 7 соответственно. Во время действия сигнала Упр на выходе постоянного запоминающего устройства 4 формируется сигнал с постепенным (без резких изменений длительности импульса) изменением фазы в соответствии с кодами фаз предыдущей и текущей информационных посылок. Сигнал с выхода постоянного запоминающего устройства 4 поступает через D-триггер 3, со сдвигом на один период сигнала 8Fo, на выход цифрового фазоразностного манипулятора (см. фиг.3, фиг.6…9). При этом выходной сигнал Fc сформирован таким образом, чтобы во время смены фазы скважность оставалась равной двум, а длительность полупериодов отличалась от номинального значения не более чем на четверть.
После окончания сигнала Упр, когда переход на текущую фазу завершен, на выходе устройства формируется сигнал Fc с абсолютной фазой 0°, 90°, 180° или 270° в соответствии с записанным на первом и втором выходах регистра 7 кодом (00, 11, 10 или 01 соответственно) текущей абсолютной фазы выходного сигнала (см. фиг.3, фиг.5).
Работа цифрового фазоразностного манипулятора в режиме однократной относительной фазовой манипуляции отличается от работы в режиме двукратной относительной фазовой манипуляции только тем, что на первый (младший) вход накапливающего сумматора 5 постоянно подается логический ноль. При этом фаза выходного сигнала Fc имеет всегда два значения: 0°, 180° или 90°, 270° в зависимости от начального состояния первого (младшего) выхода накапливающего сумматора 5.
Таким образом, использование данного устройства в передатчике в качестве модулятора, включенного, например, последовательно с ключевым усилителем мощности с трансформаторным выходом и колебательным контуром в нагрузке, позволит (за счет формирования сигнала без резкого изменения длительности полупериодов выходного сигнала в момент смены фазы колебания) значительно уменьшить паразитную амплитудную и фазовую модуляцию выходного сигнала, выбросы напряжения на выходных транзисторах и исключить возможность выхода передатчика из строя.
Источники информации
1. Шляпоберский В. И. Основы техники передачи дискретных сообщений. М., «Связь», 1973, с.228, рис.4.37.
2. Заездный А.М. и др. Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. М., «Связь», 1967, с.62, рис.2.6.