RU125790U1 - SHAPER DIGITAL SIGNAL OF SINGLE-BAND OSCILLATION WITH 180 ° PHASE MANIPULATION - Google Patents

Abstract

Формирователь цифровым сигналом однополосного колебания с фазовой манипуляцией на 180°, состоящий из широкополосного фазовращателя (ШФВ) на 90°, усилителя-ограничителя амплитуды сигнала, блока задержки по времени (БЗ), двух перемножителей сигналов, генератора колебания несущей частоты, фазовращателя (ФВ) на 90°, аналогового фазоинвертора, аналогового сумматора, причем к одному входу аналогового сумматора подключены последовательно блок задержки по времени, первый перемножитель сигналов, а к другому входу аналогового сумматора подключены последовательно ШФВ на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, второй перемножитель сигналов непосредственно или через аналоговый фазоинвертор; генератор колебаний несущей частоты подключен к высокочастотному (ВЧ) входу первого перемножителя сигналов непосредственно и к ВЧ входу второго перемножителя через ФВ на 90°, отличающийся темчто в него дополнительно введены источник цифрового сигнала и фильтр Гаусса, преобразующий цифровой сигнал (ЦС) в аналоговый сигнал, фильтр внеполосных гармоник, причем источник ЦС подключен к входу блока временной задержки непосредственно, и параллельно к входу ШФВ на 90° - через фильтр Гаусса; фильтр внеполосных гармоник подключен к выходу аналогового сумматора сигналов.Shaper of a single-band oscillation digital signal with 180 ° phase shift keying, consisting of a 90 ° broadband phase shifter (SHF), a signal amplitude limiter amplifier, a time delay unit (KB), two signal multipliers, a carrier frequency oscillator, a phase shifter (PV) 90 °, of an analog phase inverter, analog adder, moreover, a time delay unit, a first signal multiplier are connected in series to one input of an analog adder, and connected to another input of an analog adder The sequence SHFV 90 °, the limiting amplifier of the signal amplitude, the second multiplier signal, either directly or through an analog phase inverter; the carrier frequency oscillator is connected to the high-frequency (HF) input of the first signal multiplier directly and to the RF input of the second multiplier through 90 ° PV, characterized in that it additionally includes a digital signal source and a Gaussian filter that converts the digital signal (DS) into an analog signal, an out-of-band harmonics filter, with the source of the DS connected to the input of the time delay block directly, and in parallel to the input of the ShFV by 90 ° through a Gaussian filter; the out-of-band harmonics filter is connected to the output of the analog signal adder.

Description

Полезная модель (ПМ) относится к области формирования и передачи сигналов.A utility model (PM) relates to the field of signal generation and transmission.

Известен формирователь однополосного колебания с фазовой манипуляцией (ФМн) на 180°, который описан в источниках:Known shaper of single-band oscillation with phase shift keying (PSK) at 180 °, which is described in the sources:

1. Волков А.А. Передача речевых сигналов с помощью однополосной ФМн // Электросвязь №4/ 2012.1. Volkov A.A. The transmission of speech signals using single-band FMN // Telecommunication No. 4/2012.

2. Маковеева М.Н., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. - М.: Радио и связь, 2002. - С.117.2. Makoveeva M.N., Shinakov Yu.S. Communication systems with moving objects. - M .: Radio and communications, 2002. - P.117.

По технической сущности наиболее близким к данной ПМ является формирователь, описанный в первом источнике, который по этой причине и принимается за ее прототип.By technical nature, the closest to this PM is the shaper described in the first source, which for this reason is taken as its prototype.

Прототип ПМ состоит из источника аналогового речевого сигнала, широкополосного фазовращателя (ШФВ) на 90°, двух усилителей-ограничителей сигнала, блока задержки (БЗ), двух перемножителей сигналов, генератора несущей частоты, фазовращателя (ФВ) на 90°, фазоинвертора, сумматора, причем, к одному его входу подключены последовательно первый усилитель-ограничитель сигнала, блок задержки, первый перемножитель сигнала, а к другому входу сумматора подключены последовательно вход первого усилителя-ограничителя, ШФВ на 90°, второй усилитель-ограничитель сигнала, второй перемножитель сигналов, непосредственно или через фазоинвертор; генератор колебаний несущей частоты подключен к высокочастотному (В.Ч.) входу первого перемножителя сигналов непосредственно и к ВЧ входу второго перемножителя через ФВ на 90°.The prototype PM consists of a source of an analog speech signal, a broadband phase shifter (HFB) 90 °, two signal amplifier-limiters, a delay unit (KB), two signal multipliers, a carrier frequency generator, a phase shifter (PV) 90 °, a phase inverter, an adder, moreover, the first signal limiting amplifier, a delay unit, the first signal multiplier are connected in series to one of its inputs, and the input of the first limiter amplifier, 90 ° CW, the second limiting amplifier is connected in series to the other input of the adder spruce signal, the second multiplier signal, either directly or through a phase inverter; the carrier frequency oscillator is connected to the high-frequency (V.Ch.) input of the first signal multiplier directly and to the RF input of the second multiplier through 90 ° through the PV.

ШФВ на 90° работоспособен только при наличии аналогового сигнала на его входе, так как состоит из интегратора и дифференциатора по времени, фазоинвертора и сумматора [1], являясь широкополосным от 0 Гц до десятков кГц, но с неравномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).90 ° CWF is operational only if there is an analog signal at its input, as it consists of an integrator and a differentiator in time, a phase inverter and an adder [1], being broadband from 0 Hz to tens of kHz, but with an uneven amplitude-frequency characteristic (AFC) .

Если модулирующий сигнал цифровой (ЦС), состоящий из прямоугольных импульсов и пауз, то при его дифференцировании по времени получается положительный очень короткий импульс, соответствующий фронту импульса ЦС, и такой же отрицательный импульс, соответствующий его срезу. При интегрировании по времени прямоугольный импульс превращается в треугольный с удвоенным основанием. Суммирование выходных напряжений дифференциатора и интегратора дает треугольный импульс с двумя короткими импульсами: один в начале, а другой в середине треугольника, а фаза при этом не сдвинулась на 90°.If the modulating signal is digital (DS), consisting of rectangular pulses and pauses, then when it is differentiated by time, a very very positive pulse is obtained that corresponds to the pulse front of the CS and the same negative pulse corresponding to its slice. When integrated over time, a rectangular pulse turns into a triangular pulse with a double base. Summing the output voltages of the differentiator and integrator gives a triangular pulse with two short pulses: one at the beginning and the other in the middle of the triangle, while the phase did not move 90 °.

Основным недостатком прототипа является невозможность фазового сдвига на 90° ЦС его ШФВ на 90°, что исключает получение ОБП ФМн на 180°.The main disadvantage of the prototype is the impossibility of a phase shift of 90 ° Cs of its ShFV by 90 °, which eliminates the receipt of the OBP FMN 180 °.

Техническим результатом ПМ является обеспечение фазового сдвига на 90° ЦС данным ШФВ.The technical result of the PM is to provide a phase shift of 90 ° C to the data of the ShFV.

Сущность ПМ состоит в том, что в формирователь цифровым сигналом однополосного колебания с фазовой манипуляцией на 180°, состоящий из широкополосного фазовращателя (ШФВ) на 90°, усилителя-ограничителя амлитуды сигнала, блока задержки по времени (БЗ), двух перемножителей сигналов, генератора колебания несущей частоты, фазовращателя (ФВ) на 90°, аналогового фазоинвертора, аналогового сумматора, причем, к одному входу аналогового сумматора подключены последовательно блок задержки по времени, первый перемножитель сигнала, а к другому входу аналогового сумматора подключены последовательно ШФВ на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, второй перемножитель сигналов непосредственно или через аналоговый фазоинвертор; генератор колебаний несущей частоты подключен к высокочастотному (ВЧ) входу первого перемножителя сигналов непосредственно и к ВЧ входу второго перемножителя через ФВ на 90°, дополнительно введены источник цифрового сигнала и фильтр Гаусса, преобразующий ЦС в аналоговый сигнал, фильтр внеполосных гармоник, причем, источник ЦС подключен к входу блока временной задержки непосредственно, и параллельно к входу ШФВ на 90° - через фильтр Гаусса; фильтр внеполосных гармоник подключен к выходу аналогового сумматора сигналов.The essence of PM consists in the fact that the shaper is a digital signal with a single-band oscillation with 180 ° phase shift keying, consisting of a 90 ° broadband phase shifter (HF phase shifter), a signal amplitude limiter amplifier, a time delay unit (BS), two signal multipliers, a generator oscillations of the carrier frequency, phase shifter (PV) by 90 °, analog phase inverter, analog adder, moreover, a time delay unit, a first signal multiplier, and an analog input to another input are connected to one input of the analog adder traction SHFV adder connected in series by 90 °, the limiting amplifier of the signal amplitude, the second multiplier signal, either directly or through an analog phase inverter; a carrier frequency oscillator is connected directly to the high-frequency (HF) input of the first signal multiplier and to the HF input of the second multiplier through a 90 ° PV, a digital signal source and a Gaussian filter are added, which converts the digital signal into an analog signal, an out-of-band harmonics filter, and the digital signal source It is connected directly to the input of the time delay unit, and in parallel to the input of the ShFV 90 ° through a Gaussian filter; the out-of-band harmonics filter is connected to the output of the analog signal adder.

Существенным отличием ПМ являются введенный элементы и их связи, так как только они позволяют сформировать одну боковую полосу сигнала с ФМн на 180°.A significant difference between the PM are the introduced elements and their connections, since only they allow one to form one side band of the signal from the PSK by 180 °.

Полезная модель иллюстрируется чертежом схемы на фигуре 1, где обозначено:The utility model is illustrated by a drawing of the circuit in figure 1, where it is indicated:

1 - источник цифрового сигнала (ИЦС);1 - digital signal source (ICS);

2 - фильтр Гаусса;2 - Gaussian filter;

3 - широкополосный фазовращатель на 90° (ШФВ);3 - 90 ° broadband phase shifter (SHFV);

4 - усилитель-ограничитель амплитуды сигнала;4 - amplifier limiter of the signal amplitude;

5 - блок задержки (БЗ);5 - delay unit (BZ);

6, 9 - перемножители сигналов;6, 9 - signal multipliers;

7 - генератор колебаний несущей частоты;7 - generator oscillations of the carrier frequency;

8 - фазовращатель сигналов на 90°;8 - phase shifter of signals by 90 °;

10 - аналоговый сумматор сигналов;10 - analog signal adder;

11 - аналоговый фазоинвертор (на 180°);11 - analog bass reflex (180 °);

12 - фильтр внеполосных гармоник.12 - out-of-band harmonics filter.

Работа схемы ПМ происходит следующим образом.The operation of the PM circuit is as follows.

Цифровой знакопеременный сигнал (ЦС) с блока 1 (фиг.1) поступает на низкочастотный (Н.Ч.) вход перемножитель 6 через блок задержки по времени 5 и параллельно на вход широкополосного фазовращателя (ШФВ) на 90° 3 через фильтр Гаусса (ГФ) 2. Этот фильтр 2 выделяет из ЦС в основном его первую гармонику, то есть ГФ преобразует ЦС в аналоговый сигнал. Такое преобразование необходимо для того, чтобы можно было данный аналоговый сигнал сдвинуть по фазе на 90° путем его дифференцирования и интегрирования по времени в ШФВ 3 согласно [1]. С выхода ШФВ 3 аналоговый сигнал усиливается и глубоко ограничивается по амплитуде в блоке 4, преобразуюсь в исходный знакопеременный ЦС, но сдвинутый по фазе на угол □=90° относительно исходного знакоперемннного ЦС в блоке 6. Аналоговый сигнал как и ЦС имеет частоту следования не ниже 8 кГц, поэтому при амплитудном ограничении в блоке 4 гармоники его Н.Ч. составляющих не попадают в полосу частот ОБП ФМн. С генератора колебания несущей частоты 7 u₇(t)=Ucosωt поступает на ВЧ вход перемножителя 6 непосредственно и на ВЧ вход пермножителя 9 через ФВ на 90° 8, т.е. Т.к. сигналы на Н.Ч. входах перемножителей знакопеременны и прямоугольной форма то на выхода этих перемножителей 6 и 9 будут колебания с двухполосной ФМн на 180°, причем на выходеб сумма двух боковых полос а на выходе 9 - их разность. При сложении их в сумматоре 10 образуется нижняя боковая полоса частот (НБП), а при вычитании - верхняя боковая плоса с ФМн на 180°. Это можно показать количественно согласно [1].A digital alternating signal (DS) from block 1 (Fig. 1) is supplied to the low-frequency (N.Ch.) input of the multiplier 6 through a time delay unit 5 and in parallel to the input of the broadband phase shifter (SHF) by 90 ° 3 through a Gaussian filter ) 2. This filter 2 extracts mainly the first harmonic from the DS, that is, the HF converts the DS to an analog signal. Such a conversion is necessary so that the given analog signal can be shifted in phase by 90 ° by differentiating it and integrating with time in SHFV 3 according to [1]. From the output of ShFV 3, the analog signal is amplified and deeply limited in amplitude in block 4, converted to the initial alternating DS, but phase-shifted by an angle □ = 90 ° relative to the original alternating DS in block 6. The analog signal, like the DS, has a repetition rate 8 kHz, therefore, with an amplitude limit in block 4 of its harmonic N.Ch. components do not fall into the frequency band of the OBP FMN. From the oscillator of the carrier frequency oscillation 7 u ₇ (t) = Ucosωt it goes directly to the RF input of the multiplier 6 and directly to the RF input of the multiplier 9 through the PV 90 ° 8, i.e. Because signals to N.Ch. the inputs of the multipliers are alternating and rectangular in shape; then, at the output of these multipliers 6 and 9, there will be oscillations from the two-band PSK by 180 °, with the sum of the two side bands at the output and at the output 9 their difference. When they are added in the adder 10, a lower sideband (NFB) is formed, and when subtracted, an upper sideband with a PSK of 180 ° is formed. This can be shown quantitatively according to [1].

Технико-экономическим эффектом ПМ является сокращение полосы частот передаваемого сигнала с ФМн на 180° в 2 раза, что существенно ослабляет проблему дефицита частотного ресурса.The technical and economic effect of PM is to reduce the frequency band of the transmitted signal from the PSK by 180 ° by 2 times, which significantly weakens the problem of the shortage of the frequency resource.

Claims (1)

Формирователь цифровым сигналом однополосного колебания с фазовой манипуляцией на 180°, состоящий из широкополосного фазовращателя (ШФВ) на 90°, усилителя-ограничителя амплитуды сигнала, блока задержки по времени (БЗ), двух перемножителей сигналов, генератора колебания несущей частоты, фазовращателя (ФВ) на 90°, аналогового фазоинвертора, аналогового сумматора, причем к одному входу аналогового сумматора подключены последовательно блок задержки по времени, первый перемножитель сигналов, а к другому входу аналогового сумматора подключены последовательно ШФВ на 90°, усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, второй перемножитель сигналов непосредственно или через аналоговый фазоинвертор; генератор колебаний несущей частоты подключен к высокочастотному (ВЧ) входу первого перемножителя сигналов непосредственно и к ВЧ входу второго перемножителя через ФВ на 90°, отличающийся тем, что в него дополнительно введены источник цифрового сигнала и фильтр Гаусса, преобразующий цифровой сигнал (ЦС) в аналоговый сигнал, фильтр внеполосных гармоник, причем источник ЦС подключен к входу блока временной задержки непосредственно, и параллельно к входу ШФВ на 90° - через фильтр Гаусса; фильтр внеполосных гармоник подключен к выходу аналогового сумматора сигналов.

Shaper of a single-band oscillation digital signal with 180 ° phase shift keying, consisting of a 90 ° broadband phase shifter (SHF), a signal amplitude limiting amplifier, a time delay unit (KB), two signal multipliers, a carrier frequency oscillator, a phase shifter (PV) 90 °, an analog phase inverter, an analog adder, moreover, a time delay unit, a first signal multiplier are connected in series to one input of an analog adder, and connected to another input of an analog adder The sequence SHFV 90 °, the limiting amplifier of the signal amplitude, the second multiplier signal, either directly or through an analog phase inverter; generator of the carrier frequency oscillations is connected to a high frequency (RF) input of the first multiplier signal directly and to the RF input of the second multiplier through the PV by 90 °, characterized in that it additionally introduced digital signal source and a Gaussian filter that converts the digital signal (CA) into an analog a signal, an out-of-band harmonics filter, and the source of the DS is connected directly to the input of the time delay block, and in parallel to the input of the ShFV by 90 ° through a Gaussian filter; the out-of-band harmonics filter is connected to the output of the analog signal adder.

Images