Устройство формирования сигналов двойной фазовой модуляции
DUAL PHASE MODULATION SIGNAL GENERATOR

Изобретение относится к электросвязи, а именно к цифровой радиосвязи, и может быть использовано в системах передачи сигналов с фазовой манипуляцией.
Известно «Устройство для формирования сложного фазоманипулированного сигнала» (Патент РФ №2265962, МПК: H04L 27/18, опубл. 10.12.2005 Бюл. №34).
Известное устройство содержит генератор несущего колебания, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа и с входом первого фазовращателя, выход которого соединен с сигнальным входом второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого через перемножитель соединен с выходом устройства, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вход синхронизации соединен с выходом генератора синхроимпульсов и со вторым входом синхронизатора, первый вход которого является входом сигнала информации, а выход соединен со вторым входом перемножителя, при этом, в него введены блок коммутации, М дешифраторов, М-2 ключа, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, М-2 фазовращателей, блок задержек ПСП, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора ПСП, вход синхронизации которого соединен с установочным входом блока задержек ПСП, тактовый вход генератора ПСП соединен с входом тактовых импульсов блока задержек ПСП, 2log2M прямых и инверсных выходов которого соединены с соответствующими входами блока коммутации, Mlog2M выходов которого соединены с соответствующими log2M входами каждого из М дешифраторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих М ключей, сигнальные входы третьего, … М-го ключей соединены с соответствующими выходами второго (M-1)-го фазовращателей, причем входы всех (М-1) фазовращателей объединены и соединены с выходом генератора несущего колебания.
Недостатком известного устройства является относительно высокий уровень внеполосных излучений при передаче формируемых на его основе сигналов, что обусловлено дискретным значением изменения их фазы.
Известно «Устройство формирования фазоманипулированного сигнала с плавным изменением фазы между элементарными импульсами». (Патент РФ №2631899, МПК: H04L 27/18, опубл. 29.09.2017, Бюл. №28).
Устройство содержит генератор синхроимпульсов, многоотводную линию задержки, сумматор, линию задержки на длительность, меньшую длительности элементарного импульса, генератор треугольных импульсов, высокочастотный LC-генератор, причем выход генератора соединен со входом линии задержки, выход которой подсоединен ко входу многоотводной линии задержки, третий, пятый и шестой выходы которой подсоединены соответственно к третьему, пятому и шестому входам сумматора, выход которого подсоединен ко входу генератора треугольных импульсов, подсоединенного выходом к управляющему входу, при наличии на нем постоянного напряжения смещения, высокочастотного LC-генератора, выход которого является и выходом устройства.
Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения, т.к. оно ориентировано только на формирование фазоманипулированного семиэлементным кодом Баркера сигнала.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству, является устройство, представленное в описании к патенту «Способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией (Патент РФ №2205518, МПК: H04L 27/20, опубл. 27.05.2003 Бюл. №15).
Устройство-прототип содержит источник несущего гармонического колебания (ИНГК) 1; первый 2.1 и второй 2.2 источники сообщений (ИС), первый 7.1 и второй 7.2 фазовые манипуляторы (ФМ), первый 6.1 и второй 6.2 фазовращатели (ФВ), первый 8.1 и второй 8.2 балансные модуляторы (БМ), сумматор 9, делитель частоты (ДЧ) 10, первый 11.1 и второй 11.2 синхронизаторы. Причем, выход ИНГК 1 соединен с первым входом первого 7.1 ФМ, входами первого 6.1 ФВ и ДЧ 10, а выход ДЧ 10 соединен с входом второго 6.2 ФВ, первым входом первого 11.1 синхронизатора и первым входом первого 8.1 БМ, второй вход первого 11.1 синхронизатора соединен с выходом первого 2.1 ИС, а выход первого синхронизатора 11.1 соединен со вторым входом первого 7.1 ФМ, выход которого соединен со вторым входом первого 8.1 БМ, выход которого соединен с первым входом сумматора 9, выход второго 2.2 ИС соединен с первым входом второго 11.2 синхронизатора, выход второго 6.2 ФВ соединен со вторым входом второго 11.2 синхронизатора и с первым входом второго 8.2 БМ, выход первого 6.1 ФВ соединен с первым входом второго 7.2 ФМ, второй вход которого соединен с выходом второго 11.2 синхронизатора, а выход второго 7.2 ФМ соединен со вторым входом второго 8.2 БМ, выход которого соединен со вторым входом сумматора 9.
Манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180° сдвинутыми один относительно другого на половину длительности символа манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов производят с помощью первого и второго фазовых манипуляторов. Балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90° синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и конце каждого символа, производят с помощью первого и второго балансных модуляторов. Суммируют полученные колебания с помощью сумматора.
Недостатком прототипа является громоздкая конструкция устройства.
Задачей изобретения является уменьшение массогабаритных показателей устройства.
Технический результат заключается в упрощении конструкции при сохранении возможности формирования фазоманипулированных радиосигналов с плавным изменением фазы на длительности информационной посылки.
Технический результат достигается тем, что в устройство формирования сигнала двойной фазовой модуляции, содержащее источник несущего гармонического колебания, источник сообщений, фазовращатель, введены ключевое устройство, фазовый модулятор и генератор высокочастотного колебания, причем выход источника несущего гармонического колебания подключен к первому входу ключевого устройства и входу фазовращателя, выход которого подключен ко второму входу ключевого устройства, к управляющему входу которого подключен источник сообщений, выход ключевого устройства подключен к управляющему входу фазового модулятора, к высокочастотному входу которого подключен генератор высокочастотного колебания, а выход фазового модулятора является выходом устройства.
За счет введения новых блоков и связей формируют низкочастотное колебание, фазу которого модулируют информационным дискретным сигналом, а полученным низкочастотным фазоманипулированным сигналом модулируют фазу высокочастотного колебания, что позволяет достигнуть технического результата.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства;
на фиг. 2 - эпюры напряжений;
на фиг. 3 - структурная схема устройства-прототипа и введены следующие обозначения:
1 - источник несущего гармонического колебания (ИНГК);
2 - источник сообщений (ИС);
3 - ключевое устройство (КУ);
4 - фазовый модулятор;
5 - генератор высокочастотного колебания (ГВК);
6 - фазовращатель (ФВ).
Устройство (см. фиг. 1) содержит ИНГК 1, последовательно соединенные ИС 2, КУ 3 и фазовый модулятор 4, ко второму входу которого подключен ГВК 5, выход ИНГК 1 подключен ко второму входу КУ 3 и к входу ФВ 6, выход которого подключен к третьему входу КУ 3, а выход фазового модулятора 4 является выходом устройства.
Реализация и работа блока источник несущего гармонического колебания 1, источника сообщений 2 и фазовращателя 6 рассмотрена в [1]; реализация и работа генератора высокочастотного колебания 5 рассмотрена в [2]; реализация и работа ключевого устройства 3 рассмотрена в [3]; реализация и работа фазового модулятора 4 рассмотрена в [4].
Устройство работает следующим образом:
Информационный сигнал C(t) в виде импульсной последовательности (см. фиг. 2) с выхода блока ИС 2 поступает на первый вход блока КУ 3. При этом на второй вход блока КУ 3 и на вход блока ФВ 6 с выхода блока ИНГК 1 поступает гармоническое колебание U(t) (см. фиг. 2). А на третий вход блока КУ 3 поступает с выхода блока ФВ 6 инвертированное на 180° гармоническое колебание U(t). В результате с выхода блока КУ 3 на первый вход фазового модулятора 4 поступает низкочастотный фазоманипулированный сигнал Z(t) (см. фиг. 2), а на второй вход фазового модулятора 4 с выхода блока ГВК 5 поступает высокочастотное колебание V(t) (см. фиг. 2). При этом с выхода фазового модулятора 4 выходит результирующий сигнал двойной фазовой модуляции S(t) (см. фиг. 2), с плавным изменением фазы на длительности информационной посылки.
Длительность информационной посылки определяется минимальной длительностью импульса сигнала C(t). При этом, если в качестве логической «1» выступает положительный импульс сигнала C(t), то в качестве логического «0» выступает отрицательный импульс сигнала C(t), или наоборот.
Таким образом, в заявляемом устройстве массогабаритные показатели значительно меньше, чем у прототипа, а за счет двойной фазовой модуляции сохранилась возможность формирования фазоманипулированных радиосигналов с плавным изменением фазы на длительности информационной посылки, что указывает на достижение заявляемого технического результата.
Список используемых источников
1. Патент РФ №2439819, от 24.11.2010, H04L 7/02, Опубликовано: 10.01.2012 Бюл. №1.
2. Патент РФ №2602598, от 14.09.2015, Н04К 1/02, Опубликовано: 20.11.2016 Бюл. №32.
3. Патент РФ №2550358, от 05.05.2014, H04L 27/18, Опубликовано: 10.05.2015 Бюл.№13.
4. Авторское свидетельство СССР №70171, от 18.12.1946, H03L 1/00, Опубликовано: 31.01.1948.