RU2429566C1 - Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator - Google Patents
Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429566C1 RU2429566C1 RU2010125014/09A RU2010125014A RU2429566C1 RU 2429566 C1 RU2429566 C1 RU 2429566C1 RU 2010125014/09 A RU2010125014/09 A RU 2010125014/09A RU 2010125014 A RU2010125014 A RU 2010125014A RU 2429566 C1 RU2429566 C1 RU 2429566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- chaotic
- carrier frequency
- frequency
- power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится в целом к радиотехнике и, в частности, к формированию широкополосных и сверхширокополосных сверхвысокочастотных (СВЧ) хаотических сигналов.The present invention relates generally to radio engineering and, in particular, to the formation of broadband and ultra-wideband microwave (microwave) chaotic signals.
Уровень техникиState of the art
Решением FCC (Федеральная комиссия по коммуникациям, США) от 2002 года разрешено нелицензируемое использование сверхширокополосных (СШП) сигналов в беспроводных системах связи. В настоящее время разработаны соответствующие стандарты: IEEE 802.15.3а - для высокоскоростной передачи информации (в основном, между компьютерами) на расстояние 2-10 м (со скоростями 100-500 Мбит/с) и IEEE 802.15.4а для СШП беспроводных сетей датчиков (со скоростями до 250 Кбит/с). Эти стандарты рассчитаны на низкие уровни излучения.A 2002 FCC (Federal Communications Commission, USA) decision allowed the unlicensed use of ultra-wideband (UWB) signals in wireless communication systems. Currently, the relevant standards have been developed: IEEE 802.15.3a - for high-speed transmission of information (mainly between computers) over a distance of 2-10 m (with speeds of 100-500 Mbit / s) and IEEE 802.15.4a for UWB wireless sensor networks ( at speeds of up to 250 Kbps). These standards are designed for low radiation levels.
В декабре 2009 года Государственная комиссия по радиочастотам Российской Федерации утвердила условия использования СШП беспроводных устройств с малым радиусом действия в диапазоне 2,85-10,6 ГГц.In December 2009, the State Commission on Radio Frequencies of the Russian Federation approved the conditions for the use of UWB wireless devices with a short range in the range of 2.85-10.6 GHz.
Существует потребность в беспроводных решениях для передачи информации на малые расстояния, например, для связи МР3 плеера с наушниками, либо для обеспечения связи в так называемом «беспроводном умном доме и офисе».There is a need for wireless solutions for transmitting information over short distances, for example, for connecting an MP3 player with headphones, or for providing communication in the so-called “wireless smart home and office”.
Реализация указанных применений СШП сигналов связана с проблемой создания эффективных источников таких сигналов. И здесь весьма перспективным представляется использование хаотических источников (генераторов) вследствие естественного широкого спектра частот генерируемых ими сигналов.The implementation of these applications of UWB signals is associated with the problem of creating effective sources of such signals. And here it seems very promising to use chaotic sources (generators) due to the natural wide spectrum of frequencies of the signals generated by them.
В настоящее время известно, что хаотические сигналы, генерируемые нелинейными детерминированными динамическими системами (так называемый динамический хаос), обладают целым рядом свойств, способствующих применению этих сигналов для передачи информации. В частности, показана перспективность использования хаотических сигналов, генерируемых так называемыми хаотическими динамическими системами, в качестве несущих или модулируемых колебаний (Дмитриев А.С. и др. Динамический хаос как парадигма современных систем связи. // Успехи современной радиоэлектроники. 1997, №10, стр.4; Хаслер М. Достижения в области передачи информации с использованием хаоса. // Успехи современной радиоэлектроники. 1998, №11, стр.33). Предложен ряд конкретных схем передачи информации, использующих динамический хаос, в частности схема хаотической маскировки информационного сигнала (L.Коsarev, K.S.Halle, К.Eckert, L.Chua, U.Parlitz. Experimental demonstration of secure communications via chaotic synchronization // Int. J. Bifurcation and Chaos, 1992, v.2, №3, pp.709-713), схема с переключением хаотических режимов (Бельский Ю.Л., Дмитриев А.С. Передача информации с помощью детерминированного хаоса. //Радиотехника и электроника, 1993, т.38, №7, с.1310-1315, Н. Dedieu, М. Kennedy, М. Hasler. Chaos shift keying: Modulation and demodulation of a chaotic carrier using self-synchronizing Chua's circuits // IEEE Trans. Circuits and Systems, October 1993, v. CAS-40, №10, pp.634-642), схемы с нелинейным подмешиванием информационного сигнала в хаотический (Волковский А.Р., Рульков Н.В. Синхронный хаотический отклик нелинейной системы передачи информации с хаотической несущей. // Письма в ЖТФ, 1993, т.3, №3, с.71-75; A.Dmitriev, А.Panas, S.Starkov. Experiments on speech and music signals transmission using chaos // Int. Journal of Bifurcation and Chaos, 1995, v.5, №3, pp.317-376) и др. В настоящее время созданы прямохаотические системы связи, в которых хаотические колебания выступают в качестве носителя информации, генерируемого непосредственно в области частот, где происходит передача информации, например в области СВЧ (Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Максимов Н.А., Панас А.И., Старков С.О. Перспективы создания прямохаотических систем связи в радио- и СВЧ-диапазонах. // Радиотехника, 2000, №3, стр.9-19; Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи. //М.: Издательство Физико-математической литературы, 2002, 252 с.; Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Клецов А.В., Кузьмин Л.В., Лактюшкин A.M., Юркин В.Ю. Сверхширокополосная беспроводная связь и сенсорные сети. // Радиотехника и электроника, 2008, т.53, №10, с.1278-1289).It is now known that chaotic signals generated by non-linear deterministic dynamical systems (the so-called dynamic chaos) have a number of properties that facilitate the use of these signals for information transmission. In particular, the prospects of using chaotic signals generated by the so-called chaotic dynamic systems as carrier or modulated oscillations (Dmitriev A.S. et al. Dynamic chaos as a paradigm of modern communication systems. // Successes of modern radio electronics. 1997, No. 10, is shown. p.4; Hasler M. Achievements in the field of information transfer using chaos. // Successes in modern radio electronics. 1998, No. 11, p. 33). A number of specific information transfer schemes using dynamic chaos are proposed, in particular, a scheme for chaotic masking of an information signal (L. Kosarev, KSHalle, K. Eckert, L. Chua, U. Parlitz. Experimental demonstration of secure communications via chaotic synchronization // Int. J. Bifurcation and Chaos, 1992, v. 2, No. 3, pp. 709-713), a scheme with switching chaotic modes (Belsky, Yu.L., Dmitriev, A.S. Information Transmission Using Deterministic Chaos. // Radio Engineering and Electronics, 1993, vol. 38, No. 7, pp. 1310-1315, N. Dedieu, M. Kennedy, M. Hasler. Chaos shift keying: Modulation and demodulation of a chaotic carrier using self-synchronizing Chua's circuits // IEEE Trans Circuits and Systems, October 1993, v. C AS-40, No. 10, pp.634-642), schemes with non-linear mixing of an information signal into a chaotic (Volkovsky AR, Rulkov N.V. Synchronous chaotic response of a nonlinear information transmission system with a chaotic carrier. // Letters in ZhTF , 1993, v. 3, No. 3, pp. 71-75; A. Dmitriev, A. Panas, S. Starkov. Experiments on speech and music signals transmission using chaos // Int. Journal of Bifurcation and Chaos, 1995, v.5, No. 3, pp. 317-376) and others. Direct chaotic communication systems have been created in which chaotic oscillations act as a carrier of information generated directly in the frequency domain where information transfer, for example, in the microwave field (Dmitriev A.S., Kyarginsky B.E., Maksimov N.A., Panas A.I., Starkov S.O. Prospects for the creation of direct chaotic communication systems in the radio and microwave ranges. // Radio engineering, 2000, No. 3, pp. 9-19; Dmitriev A.S., Panas A.I. Dynamic chaos: new storage media for communication systems // M. : Publishing House of Physical and Mathematical Literature, 2002, 252 pp .; Dmitriev A.S., Efremova E.V., Kletsov A.V., Kuzmin L.V., Laktyushkin AM, Yurkin V.Yu. Ultra-wideband wireless communication and sensor network // Radio engineering and electronics, 2008, t.53, No. 10, p.1278-1289).
В патенте США №5923760 (публ. 13.07.1999) описано устройство формирования хаотического сигнала, в котором нелинейная динамическая система включена в петлю автоматической подстройки частоты.In US patent No. 5923760 (publ. 13.07.1999) describes a device for generating a chaotic signal in which a nonlinear dynamic system is included in the loop of automatic frequency control.
В Российском патенте №2185032 (публ. 10.07.2002) описано устройство формирования хаотических радиоимпульсов, в котором нелинейная динамическая система генерирует непрерывный хаотический сигнал, а упомянутые импульсы формируются из непрерывного хаотического сигнала с помощью модулятора на выходе системы.Russian patent No. 2185032 (published July 10, 2002) describes a device for generating chaotic radio pulses, in which a nonlinear dynamic system generates a continuous chaotic signal, and the mentioned pulses are generated from a continuous chaotic signal using a modulator at the system output.
В патенте США №7072469 (публ. 04.07.2006) описан формирователь хаотических сигналов, в котором нелинейная динамическая система также включена в петлю автоматической подстройки частоты, в которую через сумматор вводится подлежащий передаче информационный сигнал. На выходе петли имеется фильтр, с выхода которого и снимается хаотический сигнал.In US patent No. 7072469 (publ. 07/04/2006) describes a generator of chaotic signals in which a nonlinear dynamic system is also included in the loop of automatic frequency control, into which an information signal to be transmitted is input through an adder. There is a filter at the loop output, from which a chaotic signal is removed.
В статье «Неавтономный генератор хаотических радиоимпульсов» (Атанов Н.В., Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Кузьмин Л.В. // Радиотехника и электроника», 2006, т.51, №12, с.1454-1464) описан формирователь хаотических радиоимпульсов, в котором импульсы генерируются внутри нелинейной динамической системы путем воздействия периодического сигнала на активный элемент упомянутой системы.In the article “Non-Autonomous Chaotic Radio Pulse Generator” (Atanov N.V., Dmitriev A.S., Efremova E.V., Kuzmin L.V. // Radio Engineering and Electronics, 2006, v.51, No. 12, p. 1454-1464) describes a generator of chaotic radio pulses in which pulses are generated inside a nonlinear dynamic system by the action of a periodic signal on the active element of the said system.
Однако все эти документы описывают устройства и способы формирования хаотических радиоимпульсов лишь обобщенно. Построение на основе этих документов конкретного простого формирователя хаотических радиоимпульсов, пригодного для использования на малых расстояниях, весьма затруднительно.However, all these documents describe devices and methods for generating chaotic radio pulses only in a generalized manner. Building on the basis of these documents a concrete simple driver of chaotic radio pulses suitable for use at short distances is very difficult.
Во всех указанных случаях отсутствует возможность управления спектральными характеристиками хаотических радиоимпульсов. Кроме того, в последнем из указанных формирователей (Атанов Н.В., Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Кузьмин Л.В. Неавтономный генератор хаотических радиоимпульсов. // Радиотехники и электроника, 2006, т.51, №12, с.1454-1464) внутренняя модуляция приводит к возникновению режимов, затрудняющих передачу информации с высокими скоростями.In all these cases, it is not possible to control the spectral characteristics of chaotic radio pulses. In addition, in the last of these shapers (Atanov N.V., Dmitriev A.S., Efremova E.V., Kuzmin L.V. Non-autonomous generator of chaotic radio pulses. // Radio engineering and electronics, 2006, vol. 51, no. 12, p.1454-1464) internal modulation leads to the emergence of modes that impede the transmission of information at high speeds.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа и устройства формирования хаотических радиоимпульсов, которые были бы достаточно просты в конструктивном отношении и в то же время обеспечивали устойчивый режим формирования хаотических радиоимпульсов с возможностью управления их спектральными характеристиками, в том числе и на высоких скоростях передачи информации.The purpose of the present invention is to provide a method and apparatus for generating chaotic radio pulses that would be structurally simple and at the same time providing a stable mode for generating chaotic radio pulses with the ability to control their spectral characteristics, including at high information transfer rates.
Для достижения этого технического результата в первом объекте изобретения предлагается способ формирования потока хаотических радиоимпульсов, заключающийся в том, что генерируют сигнал заранее заданной опорной частоты; формируют сигнал несущей частоты с помощью управляемого генератора несущей частоты; осуществляют фазовую автоподстройку частоты (ФАПЧ) формируемого сигнала несущей частоты к частоте генерируемого сигнала опорной частоты; генерируют хаотический сигнал с заранее заданными характеристиками; модулируют сигнал несущей частоты хаотическим сигналом путем подачи этого хаотического сигнала на управляемый генератор несущей частоты; манипулируют сигнал несущей частоты, модулированный хаотическим сигналом, импульсами информационного сигнала; при этом подают на манипуляцию часть мощности сигнала с выхода управляемого генератора несущей частоты, а оставшуюся часть мощности этого сигнала используют для ФАПЧ.To achieve this technical result, a first object of the invention provides a method for generating a flow of chaotic radio pulses, which consists in generating a signal of a predetermined reference frequency; generating a carrier frequency signal using a controlled carrier frequency generator; carry out phase locked loop (PLL) of the generated carrier frequency signal to the frequency of the generated reference frequency signal; generate a chaotic signal with predetermined characteristics; modulating the carrier frequency signal with a chaotic signal by supplying this chaotic signal to a controlled carrier frequency generator; manipulate the carrier signal, modulated by a chaotic signal, pulses of the information signal; at the same time, part of the signal power from the output of the controlled carrier frequency generator is supplied for manipulation, and the remaining part of this signal power is used for the PLL.
Дополнительное отличие этого способа состоит в том, что генерирование хаотического сигнала осуществляют путем такого синтеза нелинейной динамической системы, чтобы генерируемый в ней хаотический сигнал обладал заранее заданными спектральными и статистическими характеристиками.An additional difference of this method is that the generation of a chaotic signal is carried out by such a synthesis of a nonlinear dynamic system so that the chaotic signal generated in it possesses predetermined spectral and statistical characteristics.
Еще одно дополнительное отличие способа заключается в том, что хаотический сигнал перед подачей на управляемый генератор несущей частоты могут усиливать или ограничивать по амплитуде.Another additional difference of the method is that a chaotic signal can be amplified or limited in amplitude before being fed to a controlled carrier frequency generator.
Еще одно дополнительное отличие способа заключается в том, что этот усиленный и (или) ограниченный по амплитуде хаотический сигнал могут суммировать с сигналом в петле обратной связи ФАПЧ перед подачей на управляемый генератор несущей частоты.Another additional difference of the method is that this amplified and (or) amplitude-limited chaotic signal can be summed with the signal in the PLL feedback loop before applying a carrier frequency to the controlled oscillator.
Еще одно дополнительное отличие способа заключается в том, что перед суммированием с хаотическим сигналом могут осуществлять фильтрацию сигнала в петле обратной связи ФАПЧ с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ), предназначенного для подавления высокочастотных колебаний хаотического сигнала в петле обратной связи ФАПЧ.Another additional difference of the method lies in the fact that before summing with a chaotic signal, they can filter the signal in the PLL feedback loop using a low-pass filter (LPF) designed to suppress high-frequency oscillations of the chaotic signal in the PLL feedback loop.
Еще одно дополнительное отличие способа заключается в том, что оставшуюся часть мощности сигнала с выхода управляемого генератора несущей частоты могут подавать на один вход фазового детектора, на другой вход которого подают сигнал опорной частоты, а выходной сигнал фазового детектора подвергают фильтрации с помощью ФНЧ.Another additional difference of the method is that the remaining part of the signal power from the output of the controlled carrier frequency generator can be supplied to one input of the phase detector, to the other input of which the reference frequency signal is supplied, and the output signal of the phase detector is filtered using a low-pass filter.
Еще одно дополнительное отличие способа заключается в том, что перед подачей на фазовый детектор частоту опорного сигнала могут делить на m, а частоту сигнала оставшейся части сигнала с выхода управляемого генератора несущей частоты при этом могут делить на n, где m и n являются целыми числами, которые выбирают в зависимости от требуемого значения центральной частоты сигнала несущей частоты.Another additional difference of the method is that before applying to the phase detector, the frequency of the reference signal can be divided by m, and the signal frequency of the remaining part of the signal from the output of the controlled carrier frequency generator can be divided by n, where m and n are integers, which are selected depending on the desired value of the center frequency of the carrier signal.
Для достижения того же технического результата во втором объекте изобретения предлагается формирователь хаотических радиоимпульсов, содержащий генератор опорной частоты, предназначенный для генерирования сигнала опорной частоты с заранее заданным значением частоты; нелинейную динамическую систему, предназначенную для генерирования хаотического сигнала с заранее заданными спектральными и статистическими характеристиками; петлю обратной связи фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), предназначенную для ФАПЧ сигнала несущей частоты и включающую в себя управляемый генератор несущей частоты, предназначенный для генерирования сигнала несущей частоты и модуляции этого сигнала несущей частоты хаотическим сигналом; делитель мощности, предназначенный для разделения мощности управляемого генератора несущей частоты на выходную часть мощности и оставшуюся часть мощности; фазовый детектор, предназначенный для сравнения по фазе сигнала с генератора опорной частоты и сигнала оставшейся части мощности с делителя мощности; фильтр нижних частот (ФНЧ), предназначенный для фильтрации сигнала фазового детектора для подавления высокочастотных колебаний хаотического сигнала, генерируемых петлей обратной связи ФАПЧ; сумматор, предназначенный для суммирования отфильтрованного сигнала от фазового детектора и хаотического сигнала; при этом сигнал выходной части мощности с делителя мощности предназначен для использования в качестве несущего колебания при передаче информационного сигнала.To achieve the same technical result, in a second aspect of the invention, there is provided a chaotic radio pulse generator comprising a reference frequency generator for generating a reference frequency signal with a predetermined frequency value; non-linear dynamic system designed to generate a chaotic signal with predetermined spectral and statistical characteristics; a phase locked loop (PLL) feedback loop designed for the PLL of a carrier frequency signal and including a controlled carrier frequency generator designed to generate a carrier frequency signal and modulate this carrier frequency signal with a chaotic signal; a power divider designed to separate the power of a controlled carrier frequency generator into an output part of the power and the remaining part of the power; a phase detector designed to compare in phase the signal from the reference frequency generator and the signal of the remaining power from the power divider; low-pass filter (low-pass filter), designed to filter the phase detector signal to suppress high-frequency oscillations of a chaotic signal generated by the PLL feedback loop; an adder designed to sum the filtered signal from the phase detector and the chaotic signal; the signal of the output part of the power from the power divider is intended to be used as a carrier wave during the transmission of the information signal.
Дополнительное отличие этого формирователя заключается в том, что он может содержать далее первый усилитель, предназначенный для усиления сигнала от нелинейной динамической системы перед подачей его на модуляцию сигнала несущей частоты. При этом первый усилитель может быть усилителем-ограничителем.An additional difference of this shaper is that it can further comprise a first amplifier designed to amplify a signal from a non-linear dynamic system before applying it to the modulation of the carrier frequency signal. In this case, the first amplifier may be a limiting amplifier.
Еще одно дополнительное отличие этого формирователя заключается в том, что петля обратной связи ФАПЧ может содержать второй усилитель, предназначенный для усиления сигнала от ФНЧ перед суммированием с хаотическим сигналом.Another additional difference of this shaper is that the PLL feedback loop may contain a second amplifier designed to amplify the signal from the low-pass filter before summing with a chaotic signal.
Еще одно дополнительное отличие этого формирователя заключается в том, что делитель мощности может быть асимметричным делителем мощности, причем оставшаяся часть мощности является меньшей частью.Another additional difference of this shaper is that the power divider can be an asymmetric power divider, with the remaining part of the power being the smaller part.
Еще одно дополнительное отличие этого формирователя заключается в том, что он может содержать первый делитель частоты, предназначенный для деления на m частоты сигнала опорной частоты, и второй делитель частоты, предназначенный для деления на n частоты сигнала оставшейся части мощности сигнала от управляемого генератора несущей частоты, где m и n являются целыми числами, которые выбирают в зависимости от требуемого значения центральной частоты сигнала несущей частоты, перед подачей на фазовый детектор.Another additional difference of this shaper is that it can contain a first frequency divider designed to divide by m the frequency of the reference frequency signal, and a second frequency divider designed to divide by n frequency of the signal the remaining part of the signal power from a controlled carrier frequency generator, where m and n are integers that are selected depending on the desired value of the center frequency of the carrier signal, before applying to the phase detector.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 представляет блок-схему варианта осуществления формирователя по настоящему изобретению.1 is a block diagram of an embodiment of a shaper of the present invention.
Фиг.2 иллюстрирует характерный вид сигнала с выхода нелинейной динамической системы в формирователе по фиг.1.Figure 2 illustrates a characteristic view of the signal from the output of the nonlinear dynamic system in the shaper of figure 1.
Фиг.3 иллюстрирует характерный вид сигнала на входе управляемого генератора несущей частоты в формирователе по фиг.1.Figure 3 illustrates a typical view of the signal at the input of a controlled carrier frequency generator in the shaper of figure 1.
Фиг.4 представляет характерный спектр сигнала на выходе управляемого генератора несущей частоты в формирователе по фиг.1.Figure 4 represents the characteristic spectrum of the signal at the output of a controlled carrier frequency generator in the shaper of figure 1.
Фиг.5 иллюстрирует поток хаотических радиоимпульсов на выходе формирователя по фиг.1.Figure 5 illustrates the flow of chaotic radio pulses at the output of the shaper of figure 1.
Фиг.6 представляет характерный спектр сигнала на выходе формирователя по фиг.1.Fig.6 is a characteristic spectrum of the signal at the output of the shaper of Fig.1.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг.1 представлена блок-схема возможного варианта осуществления формирователя хаотического радиосигнала по настоящему изобретению. Этот формирователь содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого через первый делитель 2 частоты подключен к первому входу фазового детектора (ФД) 3. Ко второму входу ФД 3 подключен выход второго делителя 4 частоты, вход которого соединен с первым выходом делителя 5 мощности. Вход делителя 5 мощности подключен к выходу управляемого генератора 6 несущей частоты, ко входу которого подключен выход сумматора 7. К первому входу сумматора 7 через первый усилитель 8 подключен выход нелинейной динамической системы 9.1 is a block diagram of a possible embodiment of a chaotic radio signal generator of the present invention. This driver includes a
Выход ФД 3 через последовательно соединенные фильтр 10 нижних частот (ФНЧ) и второй усилитель 11 подключен ко второму входу сумматора 7. Второй выход делителя 5 мощности соединен с первым входом коммутатора 12, на второй вход 13 которого подается информационный сигнал. Выход 14 коммутатора 12 является выходом формирователя хаотического радиосигнала, который может быть подключен к каналу связи (не показан).The output of the
ФД 3, ФНЧ 10, второй усилитель 11, сумматор 7, управляемый генератор 6 несущей частоты, делитель 5 мощности и второй делитель 4 частоты образуют петлю фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). При этом первый и второй делители 2 и 4 частоты, первый и второй усилители 8 и 11 являются необязательными («опциональными») блоками, а коммутатор 12 при необходимости может быть заменен соответствующим манипулятором или иным подходящим устройством.
Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования сигнала заранее заданной опорной частоты fo и может быть выполнен по любой подходящей схеме (например, емкостная трехточка), как это общеизвестно специалистам. Значение опорной частоты поясняется ниже.The
Управляемый генератор 6 несущей частоты может быть выполнен по традиционной схеме генератора, управляемого напряжением (ГУН), как это общеизвестно специалистам. Частота fн выходного сигнала этого управляемого генератора 6 может составлять, к примеру, единицы ГГц.The controlled
Первый делитель 2 частоты осуществляет деление опорной частоты fo генератора 1 на m, а второй делитель 4 частоты осуществляет деление несущей частоты генератора 6 fн на n. Делители 2 и 4 частоты используются для облегчения ФАПЧ. Величины m и n являются целыми числами, которые выбираются так, чтобы удовлетворялось соотношение:The
где S - чувствительность ГУН (управляемого генератора 6 несущей частоты), аn - амплитуда постоянной составляющей управляющего сигнала на входе ГУН.where S is the sensitivity of the VCO (controlled
Нелинейная динамическая система 9 предназначена для генерирования хаотического сигнала с заранее заданными спектральными и статистическими характеристиками. Она может быть выполнена, например, в виде однотранзисторного СВЧ генератора с микрополосковыми частотно-избирательными цепями в цепи обратной связи (см., например, вышеупомянутый патент РФ №2185032).Non-linear dynamic system 9 is designed to generate a chaotic signal with predetermined spectral and statistical characteristics. It can be made, for example, in the form of a single-transistor microwave generator with microstrip frequency-selective circuits in a feedback circuit (see, for example, the aforementioned RF patent No. 2185032).
Первый усилитель 8 может быть усилителем-ограничителем, хотя при достаточной величине выходного сигнала нелинейной динамической системы 9 первый усилитель 8 может отсутствовать. Второй усилитель 11 служит для доведения сигнала с выхода ФНЧ 10 до величины, необходимой для суммирования в сумматоре 7 с хаотическим сигналом.The
ФНЧ 10 имеет очень большую постоянную времени, чтобы отфильтровать все высокочастотные флюктуации хаотического сигнала, поступающего в петлю ФАПЧ, и оставить только постоянную составляющую и изменения очень низкой частоты (порядка единиц Гц) в петлевом сигнале ФАПЧ. Для этого частота среза ФНЧ 10 выбирается много меньше полосы хаотического сигнала из нелинейной динамической системы 9. Указанный постоянный (квазипостоянный) сигнал суммируется далее с постоянной составляющей хаотического сигнала и определяет центральную частоту fн генерируемого несущего сигнала на выходе ГУНа. При регулировании величины постоянной составляющей хаотического сигнала (например, с помощью усилителя 8) можно управлять центральной частотой fн, а меняя его амплитуду - управлять полосой Δfн несущего сигнала.The low-
Делитель 5 мощности может быть как симметричным, так и несимметричным, причем последнее предпочтительнее. Соотношение мощностей, подаваемых на коммутатор 12 и в петлю ФАПЧ (основная и оставшаяся части), может составлять, например, 70:30 или 80:20, предпочтительно 90:10.The
Формирователь хаотических радиоимпульсов по фиг.1 работает следующим образом.The generator of chaotic radio pulses of figure 1 works as follows.
Сигнал опорной частоты fo с генератора 1 опорной частоты поступает на первый делитель 2 частоты, с выхода которого сигнал с частотой fo/m поступает на первый вход ФД 3, на второй вход которого поступает сигнал с частотой fн/n с выхода второго делителя 4 частоты. ФД 3 фактически осуществляет перемножение поступающих на его входы сигналов. ФНЧ 10 отфильтровывает сигнал суммарной частоты и пропускает сигнал разностной частоты с выхода ФД 3. Этот усиленный при необходимости сигнал поступает на сумматор 7, где он суммируется с хаотическим сигналом из нелинейной динамической системы 9. Характерный вид хаотического сигнала показан на фиг.2. Хаотический сигнал с выхода нелинейной динамической системы 9 при необходимости усиливается и даже ограничивается по амплитуде перед подачей на сумматор 7, как пояснено выше. Сигнал с сумматора 7, примерный вид которого показан на фиг.3, подается на управляющий вход управляемого генератора 6 несущей частоты, который выдает на делитель 5 мощности сигнал несущей частоты fн, модулированный хаотическим сигналом, причем несущая частота fн получается стабильной за счет действия ФАПЧ. Спектр сигнала на выходе управляемого генератора 6 несущей частоты приведен на фиг.4.The signal of the reference frequency f o from the
Делитель 5 мощности отбирает часть выходного сигнала с управляемого генератора 6 несущей частоты для работы петли ФАПЧ и подает основную часть этого сигнала на коммутатор 12, куда поступают также информационные импульсы. В результате на выходе коммутатора 12 формируются хаотические радиоимпульсы, примерный вид которых показан на фиг.5, а спектр этих хаотических радиоимпульсов приведен на фиг.6. Сравнение спектров на фиг.4 и 6 показывает, что манипуляция сигнала несущей частоты, модулированного хаотическим сигналом, информационными импульсами практически не влияет на спектр сигнала, который остается очень широкополосным.A
Таким образом, предложены способ формирования потока хаотических радиоимпульсов и устройство (формирователь) для его реализации, обеспечивающие устойчивый режим формирования хаотических радиоимпульсов с возможностью управления их спектральными характеристиками.Thus, a method for generating a flow of chaotic radio pulses and a device (shaper) for its implementation are proposed that provide a stable mode of formation of chaotic radio pulses with the ability to control their spectral characteristics.
Claims (14)
при этом сигнал упомянутой выходной части мощности с упомянутого делителя мощности предназначен для использования в качестве несущего колебания при передаче информационного сигнала.9. A generator of chaotic radio pulses, comprising: a reference frequency generator for generating a reference frequency signal with a predetermined frequency value; non-linear dynamic system designed to generate a chaotic signal with predetermined spectral and statistical characteristics; a phase locked loop (PLL) feedback loop intended for the PLL of said carrier frequency signal and including: a controlled carrier frequency generator for generating a carrier frequency signal and modulating this carrier signal with said chaotic signal; a power divider for separating the power of said controlled carrier frequency generator into a power output and a remaining power; a phase detector for phase comparison of a signal from said reference frequency generator and a signal of said remaining power portion from said power divider; a low-pass filter (LPF) for filtering a signal of said phase detector to suppress high-frequency oscillations of a chaotic signal generated by said PLL feedback loop; an adder for summing the filtered signal from said phase detector and said chaotic signal;
wherein the signal of said power output part from said power divider is intended to be used as a carrier wave in transmitting an information signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125014/09A RU2429566C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125014/09A RU2429566C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2429566C1 true RU2429566C1 (en) | 2011-09-20 |
Family
ID=44758808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125014/09A RU2429566C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2429566C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493659C2 (en) * | 2011-12-20 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for secure transmission of information using pulse coding |
| WO2017082765A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-18 | Александр Сергеевич Дмитриев | Method and device for forming chaotic radio pulses |
-
2010
- 2010-06-18 RU RU2010125014/09A patent/RU2429566C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493659C2 (en) * | 2011-12-20 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for secure transmission of information using pulse coding |
| WO2017082765A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-18 | Александр Сергеевич Дмитриев | Method and device for forming chaotic radio pulses |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7830214B2 (en) | Adjustable chaotic signal generator using pulse modulation for ultra wideband (UWB) communications and chaotic signal generating method thereof | |
| US8044745B2 (en) | Method and apparatus for applying clock phase and frequency offset | |
| JP6310209B2 (en) | Gaussian pulse generation apparatus and method, and ultra wideband communication apparatus for generating Gaussian pulse | |
| KR20050050042A (en) | Method of transmitting with the help of chaotic signals | |
| JP4182999B2 (en) | Clock signal extraction apparatus and clock signal extraction method | |
| US20080205550A1 (en) | Method and System for Using a Phase Locked Loop for Upconversion in a Wideband Polar Transmitter | |
| RU2429566C1 (en) | Method of generating stream of random radio pulses and random radio pulse generator | |
| Volkovskii et al. | Spread spectrum communication system with chaotic frequency modulation | |
| US7308043B1 (en) | Scrambled chirp frequency jitter for feature suppression | |
| US9191190B2 (en) | Methods and apparatus for digital host-lock mode in a transceiver | |
| US7642870B2 (en) | Device and method for generating an adjustable chaotic signal | |
| CN215186731U (en) | Electronic equipment and frequency modulation circuit thereof | |
| US6448909B1 (en) | Analog continuous wavelet transform circuit | |
| Kolumban et al. | Nonlinear dynamics and chaotic behaviour of the analog phase-locked loop | |
| US20090003482A1 (en) | Broadband self adjusting quadrature signal generator and method thereof | |
| CN211239828U (en) | X-waveband 10Hz stepping low-stray-frequency source | |
| CN102545886B (en) | Gaussian frequency shift keying (GFSK) modulator, GFSK modulation method and transmitter | |
| Guo et al. | Design of PLL frequency synthesizer in frequency hopping communication system | |
| RU2320076C1 (en) | Method for composing modulated radio-signal which does not contain side spectrums and harmonics | |
| JP2007243950A (en) | Digital gaussian frequency shift keying/frequency shift keying modulation circuit and associated method | |
| RU2440668C1 (en) | Digital frequency synthesiser | |
| KR100852276B1 (en) | Adjustable chaotic signal generator and generating method thereof | |
| JP6398629B2 (en) | Generation of pseudo-random frequency signals | |
| US20080205545A1 (en) | Method and System for Using a Phase Locked Loop for Upconversion in a Wideband Crystalless Polar Transmitter | |
| RU56747U1 (en) | DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150127 |