ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННОГО УЗКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА

Полезная модель относится к области цифровых систем связи, работающих со сложными сигналами, и предназначена для формирования сигнала с манипуляцией по фазе и передачей команды управления на двух частотных каналах в аппаратуре управления различного назначения.
Сложные сигналы, например, с одновременной манипуляцией по фазе и частоте используются в широкополосных системах связи, когда к аппаратуре предъявляются требования по обеспечению высокой помехоустойчивости, помехозащищенности и скрытности работы. Поскольку сигнал с двойной манипуляцией включает в себя фазоманипулированный (ФМ) и частотно-манипулированный (ЧМ) сигналы, то передатчик должен содержать соответствующие блоки формирования этих сигналов, что определяет сложность технической реализации аппаратуры.
При работе узкополосными сигналами широкое применение находят сигналы с частотной манипуляцией, которые уступают сигналам с фазовой манипуляцией по помехоустойчивости и рациональности использования частотного диапазона. Работа сигналами с фазовой манипуляцией предполагает реализацию высокой стабильности частоты передатчика, что достигается использованием высокостабильных кварцевых генераторов. Работа ФМ сигналами, при управлении несколькими объектами с частотным разделением каналов, требует использования нескольких кварцевых генераторов на каждую частоту или синтезатора частот, что связано с усложнением аппаратуры и возрастанием энергопотребления.
Недостатками схемы формирования ФМ-ЧМ сигнала, применительно к узкополосным сигналам, является сложность технической реализации, наличие синтезатора частот или двух кварцевых генераторов при работе на двух фиксированных частотах.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа структурная схема передатчика цифровой системы связи с фазо-частотноманипулированными широкополосными сигналами, включающая источник информации (ИИ), выход которого соединен со входом кодера (К), второй вход которого соединен с выходом синхронизатора (С), выход кодера соединен со входом фазового модулятора (ФМ), второй вход фазового модулятора соединен с выходом генератора фазоманипулированного сигнала (ГФМ), вход которого соединен с выходом синхронизатора (С), выход фазового манипулятора соединен со входом модулятора (Мод1), второй вход которого соединен с выходом частотного модулятора (ЧМ), первый вход частотного модулятора соединен с первым выходом генератора сетки частот (ГСЧ), а второй вход частотного модулятора соединен с выходом генератора частотно манипулированного сигнала (ГЧМ), входы генератора сетки частот (ГСЧ) и генератора частотно-манипулированного сигнала (ГЧМ) соединены с выходом синхронизатора (С), второй выход генератора сетки частот (ГСЧ) соединен со входом генератора несущей частоты (ГНЧ), а его выход соединен с первым входом модулятора (Мод2), второй вход которого соединен с выходом модулятора (Мод1), выход модулятора (Мод2) соединен со входом усилителя мощности (УМ) выход которого является выходом структурной схемы передатчика (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985 г. с.20).
Наиболее существенным недостатком данной схемы является сложность технической реализации двойной манипуляции сигнала по фазе и частоте, применительно к использованию в аппаратуре, работающей узкополосными сигналами с несколькими абонентами, где предъявляются жесткие требования к массо-габаритным показателям и энергопотреблению.
Техническим результатом полезной модели является упрощение технической реализации тракта формирования высокостабильного ФМ сигнала, наличие двух частотных каналов при использовании одного кварцевого
генератора, рациональное использование частотного ресурса при работе узкополосными сигналами.
Данный технический результат достигается тем, что вместо ГСЧ, ГФМ, ГЧМ, ЧМ, Мод1 и Мод2 между выходом генератора несущей частоты ГНЧ (кварцевым генератором) и фазовым модулятором ФМ включены делитель частот (ДЧ), частота с выхода которого определяет отклонение верхней (нижней) боковой частоты от частоты несущего колебания, формирователь одной боковой частоты (ФОБЧ), сигналы с выходов ГНЧ, ДЧ и управляющий сигнал с кодера К, поступающие на схему ФОБЧ, определяют формирование сигнала в соответствии с кодом частотной манипуляции на одном из двух частотных каналов с использованием одного кварцевого генератора. Сигнал на одной из боковых частот поступает на фазовый модулятор, где в соответствии с управляющим сигналом из кодера осуществляется манипуляция сигнала по фазе на 180°.
На фиг.1 представлена схема цифрового устройства формирования фазо-частотноманипулированного узкополосного сигнала, содержащая синхронизатор 1, обеспечивающий согласованную работу кодера 2 и кварцевого генератора 3, источник информации 4, хранящий информацию об алгоритмах фазовой и частотной манипуляции сигнала в виде двоичных кодовых комбинаций в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), делитель частоты 5, коэффициент деления которого определяет значение девиации частоты ЧМ сигнала, формирователь одной боковой частоты 6, где используется фазо-компенсационный метод формирования однополосного сигнала, а фазовращатель на 180° в фазовом модуляторе 7 обеспечивает, в зависимости от коммутации сигнала с его выхода или входа под действием управляющего сигнала из кодера, фазовую манипуляцию сигнала, в усилителе 8 обеспечивается требуемое усиление сигнала по мощности.
Цифровое устройство формирования фазо-частотноманипулированного узкополосного сигнала работает следующим образом. Сигнал из источника информации 4 в виде двоичной кодовой комбинации считывается в регистры
кодера 2. В один регистр заносится информация о коде манипуляции по фазе, а во второй регистр - по частоте. Синхронизация работы кодера 2 и кварцевого генератора осуществляется синхронизатором 1. Сигнал с кварцевого генератора 3 поступает на делитель частоты 5, с выхода которого колебание с частотой девиации поступает в формирователь одной боковой частоты 6. Операции по формированию боковой частоты определяются выражением
To есть в зависимости от знака в правой части (1) будет сформирована нижняя или верхняя частота несущей (ЧМ манипуляция). Этот сигнал поступает на вход фазового модулятора 7, содержащего фазовращатель на 180° (инвертор). Коммутация сигналов с использованием ключа, управляемого из кодера, имеющих сдвиг по фазе на 180°, обеспечивает реализацию фазовой манипуляции. Усилитель мощности 8 обеспечивает требуемое усиление по мощности и согласование модулятора 7 с антенной.
При этом возможны следующие режимы работы.
Работа ФМ сигналом на верхней и нижней боковых частотах для управления различными объектами с частотным разделением каналов.
Работа ФМ сигналом на верхней и нижней боковых частотах для дублирования управления объектом с частотным разделением каналов.
Работа ФМ сигналом на одной боковой частоте для передачи информации при использовании второй боковой частоты в качестве обратного канала для получения ответа (квитанции) от абонента, что обеспечивает более рациональное использование частотного диапазона, чем при работе ЧМ сигналом.
Таким образом, предложенное устройство позволяет упростить техническую реализацию тракта формирования ФМ сигнала в передатчике, использовать только один кварцевый генератор для передачи сигнала с высокой стабильностью частоты по двум каналам, более рационально использовать частотный ресурс при работе узкополосными сигналами.