МОДУЛЯТОР ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО СИГНАЛА

Полезная модель относится к функциональным преобразователям сигналов и может быть использована в когерентных системах обработки комплексных сигналов для переноса на высокую частоту спектра низкочастотного комплексного сигнала, заданного парой квадратурных составляющих.
Известна система корреляционной телефонной связи, являющаяся аналогом, содержащая на передающей и приемной сторонах телеграфные и телефонные аппараты, включающие в себя модуляторы, а также трансформаторы, в первичные обмотки которых включены телефонные аппараты, а к центральным отводам вторичных обмоток этих трансформаторов по фантомной схеме подключены телеграфные аппараты, при этом на входы приемника и передатчика поступают нестабильные по напряжению сигналы (Гвозд И.И., Коваль С.А., Средства связи ракетного комплекса, МО РФ, 2013 г., С. 129-131, 400 с.).
Недостаток известной системы корреляционной телефонной связи состоит в неэффективной работе приемника и передатчика телефонного сообщения в связи с нестабильными значениями напряжений сигналов, поступающих на их входы.
Наиболее близким известным техническим решением в качестве прототипа является модулятор для комплексного сигнала, включающий балансный модулятор, первый вход которого является входом для модулируемого высокочастотного гармонического колебания, а второй является входом для вещественной составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала, также содержит второй балансный модулятор, блок вычитания и фазовращатель на 90 градусов, вход которого соединен с первым входом первого балансного модулятора, выход фазовращателя на 90 градусов соединен с первым входом второго балансного модулятора, выход первого балансного модулятора соединен с первым входом блока вычитания, выход второго балансного модулятора соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого является выходом модулятора для комплексного сигнала; второй вход второго балансного модулятора является входом для мнимой составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала (Патент 192626, 2019 г.).
Основным техническим недостатком прототипа является неэффективная работа с нестабильным значением напряжения сигнала, поступающего на вход балансного модулятора.
Технической задачей модели является уменьшение искажений модулируемого высокочастотного гармонического колебания.
Поставленная задача решается тем, что известный модулятор для комплексного сигнала, включающий балансный модулятор, второй вход которого является входом для вещественной составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала, второй балансный модулятор, блок вычитания, фазовращатель на 90 градусов, выход первого балансного модулятора соединен с первым входом блока вычитания, выход второго балансного модулятора соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого является выходом модулятора для комплексного сигнала, второй вход второго балансного модулятора является входом для мнимой составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала, дополнительно содержит два автокомпенсатора помех, на объединенный вход фазовращателя на 90 градусов и первого автокомпенсатора помех поступает модулируемое высокочастотное гармоническое колебание, выход первого автокомпенсатора помех соединен с первым входом первого балансного модулятора, вход второго автокомпенсатора помех соединен с выходом фазовращателя на 90 градусов, а выход соединен с первым входом второго балансного модулятора.
На фигуре изображена структурная схема системы для активной корреляционной защиты телефонной связи, где обозначено: 1 - балансный модулятор; 2 - второй балансный модулятор; 3 - блок вычитания; 4 - фазовращатель на 90 градусов; 5 - автокомпенсатор помех; 6 - второй автокомпенсатор помех.
В исходном положении модулируемое высокочастотное гармоническое колебание поступает на объединенные входы первого автокомпенсатора помех 5 и фазовращателя на 90 градусов 4, второй вход балансного модулятора 1 является входом для вещественной составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала, второй вход второго балансного модулятора 2 является входом для мнимой составляющей низкочастотного комплексного модулирующего сигнала, выход фазовращателя на 90 градусов 4 соединен с входом второго автокомпенсатора помех 6, выход первого балансного модулятора 1 соединен с первым входом блока вычитания 3, выход второго балансного модулятора 2 соединен со вторым входом блока вычитания 3, выход которого является выходом модулятора для комплексного сигнала, выход первого автокомпенсатора помех 5 соединен с первым входом первого балансного модулятора 1, выход второго автокомпенсатора помех 6 соединен с первым входом второго балансного модулятора 2.
Автокомпенсаторы помех 5 и 6 являются стандартными элементами (патент 1840021, 2006 г.).
Предлагаемый модулятор комплексного сигнала работает следующим образом
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
x
t
бМ1
0
t
0
0
y
t
0
бм2
0
t
0
0
0
На вход фазовращателя на 90 градусов 4 поступает высокочастотное гармоническое колебание u(t)=Ucos[ωt+φ]. В результате на его выходе вырабатывается сдвинутое по фазе на 90 градусов высокочастотное гармоническое колебание u(t)=Usin[(ωt+φ]. При одновременной подаче через автокомпенсатор помех 5 на первый вход первого балансного модулятора 1 высокочастотного гармонического колебания u(t)=Ucos[ωt+φ] и на второй вход - вещественной составляющей модулирующего низкочастотного комплексного сигнала u(t)=U(t)cos[Ω+φ(t)] на выходе первого балансного модулятора 1 вырабатывается высокочастотный сигнал вида u(t)=UU(t)cos[Ω+φ(t)]cos[ωt+φ]. Одновременно с выхода фазовращателя на 90 градусов 4 через автокомпенсатор помех 6 на первый вход второго балансного модулятора 2 подается высокочастотное гармоническое колебание u0(t)=U0sin[ω0t+φ0], а на второй вход - мнимая составляющая модулирующего низкочастотного комплексного сигнала u(t)=U(t)sin[Ω+φ(t)]. Описанная аддитивная смесь импульсных помех и протяженной помехи с неизвестной и изменяющейся интенсивностью подается на информационный вход автокомпенсатора помех 5, а именно на усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в синфазном и квадратурном каналах приема и на вход основного канала приема, одновременно на первый вход перемножителя, на второй вход которого подается напряжение с выхода сумматора. Формирование управляющего напряжения усилителя осуществляется путем временного усреднения выходного напряжения перемножителя в интеграторе. Напряжение с выхода интегратора подается на управляющий вход усилителя и изменяет его коэффициент усиления. С увеличением управляющего напряжения коэффициент усиления регулируемого усилителя увеличивается. Усиленное напряжение с выхода регулируемого усилителя в синфазном и квадратурном каналах приема, а также напряжение основного канала приема подается на входы алгебраического сумматора, в котором происходит компенсация протяженной помехи. В установившемся режиме величина управляющего напряжения в синфазном и квадратурном каналах приема должна стать пропорциональной мощности и коэффициенту корреляции напряжений в основном и синфазном (квадратурном) каналах приема. Благодаря этому уровень выходного напряжения протяженной помехи на выходе сумматора стабилизируется вне зависимости от изменений интенсивности помехи на входе автокомпенсатора. Таким образом, через автокомпенсаторы помех 5 и 6 стабилизированное модулируемое высокочастотное гармоническое колебание передается на балансные модуляторы, предназначенные для амплитудной модуляции высокочастотного гармонического колебания низкочастотным сигналом с подавлением в спектре выходного сигнала составляющей с частотой ω модулируемого высокочастотного гармонического колебания. При этом на выходе второго балансного модулятора 2 вырабатывается высокочастотный сигнал вида u(t)=UU(t)sin[Ω+φ(t)]sin[ωt+φ]. В результате вычитания в блоке вычитания 3 выходных сигналов первого балансного модулятора 1 и второго балансного модулятора 2 вырабатывается стабилизированный выходной сигнал балансного модулятора, для комплексного сигнала, который содержит лишь одну боковую спектральную область на частоте ω=ω+Ω. При этом частота Ωнизкочастотного модулирующего сигнала может изменяться в широких пределах, принимая как положительные, так и отрицательные значения.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что уменьшается воздействие помех и искажений на модулируемое высокочастотное гармоническое колебание за счет использования автокомпенсатора помех.