SU1390811A1 - Modulator of double phase-shift keying signals - Google Patents

Description

(21)4110718/24-09(21) 4110718 / 24-09

(22)10.09.86(22) 09/10/86

(46) 23.04.88. Бюл. № 15(46) 04.23.88. Bul Number 15

(71)Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(71) Moscow Aviation Institute named after Sergo Ordzhonikidze

(72)В.Е.Мартиросов(72) V.E. Martirosov

(53)621.394.6 (088.8)(53) 621.394.6 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 315264, кл. Н 03 С 3/02, 1985.(56) USSR Author's Certificate No. 315264, cl. H 03 C 3/02, 1985.

(54)МОДУЛЯТОР СИГРШЮВ ДВУКРАТНОЙ ФАЗОВОЙ ТЕЛЕГРАФИИ(54) MODULATOR SIGRESHUV TWO-TIME PHASE TELEGRAPHY

(57)Изобретение относитс  к радиоэлектронике и может использоватьс  в радиосистемах локации и цифровой передачи информации. Цель изобретени  - повышение скорости модул ции, точности и стабильности установа дискретов фазы. Модул тор содержит(57) The invention relates to radio electronics and can be used in radio location and digital information transmission systems. The purpose of the invention is to increase the modulation speed, accuracy and stability of the phase sampling. The modulator contains

опорный генератор 1, два фазовых детектора 2 и 3, подстраиваемый генератор 17, фазовращатель 18. С целью повьшени  скорости модул ции, точности и стабильности установа дискретов фазы в модул тор введены два амплитудных компаратора 4,5, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1-ШИ 9 - М, два.хблока задержки 12, 13, элемент ИЛИ 14 и сумматор 16, обеспечивающие высокоскоростную манипул цию фазы подстраиваемого генератора 17. -Вве- дены также два коммутатора пол рности 6, 7, коммутатор сигналов 8 и блок 19 поиска и фиксации фазового рассогласовани , с помощью которых осуществл етс  высокоточный и стабильный установ дискретов фазы. 1 3,п. ф-лы, 1 ил. .reference generator 1, two phase detectors 2 and 3, adjustable oscillator 17, phase shifter 18. In order to increase the modulation speed, accuracy and stability of phase discrete setting, two amplitude comparators 4.5 are inserted into the modulator, three elements EXCLUSIVE 1-ШИ 9 - M, dva.hbloka delay 12, 13, the element OR 14 and the adder 16, providing high-speed manipulation phase adjustable oscillator 17. -Also, two switches polarity 6, 7, the switch signals 8 and block 19 search and fix the phase mismatch with the help of which is highly accurate and stable discrete phase SET. 1 3, p. f-ly, 1 ill. .

&&

WW

сwith

соwith

X)X)

эоeo

113113

Изобретение относитс  к радиотехнике , радиоэлектронике и может использоватьс  в радиосистемах локации и цифровой цередачи информацией.The invention relates to radio engineering, radio electronics, and can be used in radio systems for location and digital information transmission.

Цель изобретени  - повышение ско- рости модул ции, точности и стабильности установа дискретов фазы.The purpose of the invention is to increase the modulation speed, accuracy and stability of the phase discrete setting.

На чертеже изображена структурна  электрическа  схема предложенного модул тора.The drawing shows a structural electrical circuit of the proposed modulator.

Модул тор содержит опорный генератор 1, первый 2 и второй 3 фазовые детекторы, первый 4 и второй 5 амплитудные компараторы, первый 6 и второй 7 коммутаторы пол рности, коммутатор 8 сигналов, третий элемент ИСКЛЮЧА ОЩЕЕ 11ПИ 9, первый 10 и второй 11 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 5-ШИ, первый 12 и второй 13 блоки задержки,;, элемент Ш1И 14, фильтр 15 нижних частот, сумматор 16, подстраиваеьтгй генератор 17, фазовращатель 18, блок 19 поиска и фиксации фазового рассогласовани , состо щий из первого фильтра 20 нилсних частот, источника 21 опорного напр жени , амплитудного компаратора 22, генератора 23 счетных импульсов, реверсивного счетчика 24,The modulator contains a reference oscillator 1, the first 2 and second 3 phase detectors, the first 4 and second 5 amplitude comparators, the first 6 and second 7 polarity switches, the switch 8 signals, the third element EX OUT 11PI 9, the first 10 and second 11 elements EXCLUSIVE 5-CHI, first 12 and second 13 delay blocks,;, element ШИИ 14, low-pass filter 15, adder 16, tuning generator 17, phase shifter 18, block 19 for phase mismatch search and fixation, consisting of the first filter of 20 frequencies, source 21 of the reference voltage, amplitude com Parator 22, generator 23 counting pulses, reversible counter 24,

цифроаналогового преобразовател digital to analog converter

25 и второго фильтра 26 нижних часто25 and the second filter 26 bottom often

Модул тор работает следую1ци,м Образом .The modulator operates in the following way.

В начальный момент времени (при включении устройства) на выходах фазовых детекторов 2 и 3 возникают сдвинутые по фазе jia 90 напр жени  биений, обусловленные несовпадением частот колебаний опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17, Амплитудные компараторы 4 и 5 коммутаторами .6 и 7 пол рности осуществл ют выпр мление напр жений биений.At the initial moment of time (when the device is turned on), the outputs of phase detectors 2 and 3 produce beating voltage shifted in phase jia 90 due to the mismatch of the oscillation frequencies of the reference generator 1 and the adjustable oscillator 17, Amplitude comparators 4 and 5 switches. straightening of stresses is performed.

Элемент ИИШЮЧАКЩЕЕ ШШ 9 управл ет коммутатором 8 сигнала, подключа  на его выход выходной сигнал коммутатора 6 пол рности при совпадении логических сигналов на своих входах либо выходной сигнал коммутатора 7 пол рности в противном случае В результате напр жение на выходе коммутатора 8 сигналов всегда положительно , в первом и третьем квадранте фазового рассогласовани  между колебани ми опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 оно подаетс  с выхода фазового детектора 2, во втором и четвертом квадрантах- с выхода фазового детектора 3.Element EASTERN SHSh 9 controls the switch 8 signal, connecting the output signal of the switch 6 polarity to its output when the logic signals on its inputs coincide or the output signal of the switch 7 polarity otherwise As a result, the output voltage of the switch 8 signals is always positive, the first and third quadrants of the phase mismatch between the oscillations of the reference generator 1 and the adjustable oscillator 17 are fed from the output of the phase detector 2, in the second and fourth quadrants from the output of the phase detail vector 3.

д d

„ о ч „O h

00

00

5 five

5five

1212

Уровень напр жени  с выхода фильтра 20 при наличии в устройстве биений между колебани ми опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 меньше опорного напр жени  с выхода источника 21, вследствие чего реверсивный счетчик 24 включен на счет в одном направлении (режим поиска ) . На выходе блока 19 формируетс  повтор ющеес  линейно нарастающее напр жение, которое через сумматор 16 модулирует частоту подстраиваемого генератора 17. Частота напр жений биений с выходов фазовых детекторов 2 и 3 при этом линейно измен етс  ,The voltage level from the output of the filter 20 in the presence of a beat between the oscillations of the reference generator 1 and the adjustable generator 17 in the device is less than the reference voltage from the output of source 21, as a result of which the reversible counter 24 is turned on in one direction (search mode). At the output of block 19, a repetitive ramp voltage is generated, which, through adder 16, modulates the frequency of the adjustable oscillator 17. The frequency of the beat voltages from the outputs of the phase detectors 2 and 3 varies linearly,

При сближении частот опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 биени  прекрап аютс , на выходах фазовых детекторов 2 и 3 и соответственно коммутаторов 6 и 7 пол рности возникают измен ющеес  по уровню посто нные напр жени . В момент превышени  одного из этих напр жений под пороговым уровнем, задаваемым источником 21, осуществл етс  останов однонаправленного счета и реверсивного счетчика 24, прекращаетс  режим поиска и модул тор переходит в режим синхронной работы.When the frequencies of the reference oscillator 1 and the adjustable oscillator 17 are approached, the beats cease, and at the outputs of phase detectors 2 and 3 and, respectively, of polarity switches 6 and 7, constant voltages varying in level. At the moment when one of these voltages is exceeded below the threshold level set by source 21, the unidirectional counting and reversing counter 24 is stopped, the search mode is terminated and the modulator switches to synchronous operation mode.

Характерной особенностью этого режима работы в дацном устройстве  вл етс  фиксаци  фазового рассогласовани  iM g между колебани ми опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 на уровне, задаваемом с помощью опорного напр жени  с выхода источника 21. После захвата синхронного режима работы модул тор подготовлен к осуществлению манипул ции фазы выходного колебани  подстраиваемого генератора 17.A characteristic feature of this mode of operation in the remote device is the fixation of the phase mismatch iM g between the oscillations of the reference generator 1 and the adjustable oscillator 17 at the level specified by the reference voltage from the output of the source 21. After capturing the synchronous mode of operation, the modulator is ready to implement the manipulator phase output oscillations tunable generator 17.

На управл ющие входы 27 и 28 устройства подаютс  модулирующие сигналы , которые представл ют собой независимые последовательности логических уровней единиц и нулей. Элементы ИСЮПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 вырабатывают на своих выходах логические нули при совпадении логических сигналов на их входах лобо логические единицы в противном случае. На выходе элемента ИЛИ 14 будет нулевое напр жение при наличии логических нулей на обоих ее входах, т.е, на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11, либо напр жение фиксированThe control inputs 27 and 28 of the device are supplied with modulating signals, which are independent sequences of logical levels of ones and zeros. The elements SUPPOSING OR 10 and 11 produce logical zeroes at their outputs when the logical signals at their inputs coincide, logical units otherwise. At the output of the element OR 14 there will be zero voltage in the presence of logical zeros at both its inputs, i.e., at the outputs of the elements EXCLUSIVE OR 10 and 11, or the voltage is fixed

кого уровн  при наличии хот  бы одной логической единицы на ее входе. Б стационарном (равновесном) состо нии логические сигналы на входах каждого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 совпадают и на выходе элемента ИЛИ 14 напр жение равно нулю. Это свидетельствует о совпадении логических сигналов на первом 29 и втором 30 контрольных выходах и соответственно на первом 27 и втором 28 управл ющих входах устройства, что позвол ет осуществл ть контроль фазовой манипул ции колебани  подстраиваемого генератора 17 на видеосигналах с первого 29 и второго 30 контрольных выходов устройства.whose level if there is at least one logical unit at its input. In the stationary (equilibrium) state, the logical signals at the inputs of each element EXCLUSIVE OR 10 and 11 are the same, and at the output of the element OR 14 the voltage is zero. This indicates that the logical signals coincide at the first 29 and second 30 control outputs and, respectively, at the first 27 and second 28 control inputs of the device, which allows controlling the phase shift keying of the adjustable oscillator 17 on the video signals from the first 29 and second 30 control outputs devices.

При изменении логического уровн  на любом из управл юпщх входов 27, 28 устройства (или на обоих одновременно ) на выходе элемента ИЛИ 14 по вл етс  скачок напр жени , резко смещающий частоту подстраиваемого генератора 17. При этом разность фаз между колебани ми опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 начинает быстро -измен тьс  во времени, что приводит к изменению напр жений на выходах фазовых детекторов 2 и 3 в соответствии с их дискриминационными характеристиками (например,по синусоидальному и коси- нусоидальному законам). В моменты перехода этих напр жений через ноль амплитудные компараторы 4 и 5 мен ют скачком состо ни  своих логических выходов. Через интервалы времени, определ емые блоками 12 и 13, сигналы с выходов амплитудных компараторо 4 и 5 по вл ютс  на входах соответствующих элементов ИСКЛРЗЧАРДЕЕ ИЛИ 10 и 11. При одновременном совпадении логических сигналов на входах обоих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 напр жение на выходе элемента ИЛИ 14 скачком возвращаетс  к исходному состо нию, т.е. к нулевому уровню . Частота колебаний подстраиваемого генератора 17 также скачком возвращаетс  к исходному значению, равному частоте колебаний опорного генератора 1. Задержки сигналов в блоках 12 и 13 выбираютс  таким образом чтобы возвра1чение частоты подстраиваемого генератора 17 в исходное сое то ние происходило в момент времени соответстную1чий равенству напр жени  на выходе коммутатора 8 сигналаWhen the logic level changes, a voltage jump abruptly appears at any of the control inputs 27, 28 of the device (or both at the same time) at the output of the OR 14 element, sharply shifting the frequency of the adjustable oscillator 17. At the same time, the phase difference between the oscillations of the reference oscillator 1 and Adjustable generator 17 begins to rapidly change in time, which leads to a change in voltage at the outputs of phase detectors 2 and 3 in accordance with their discriminatory characteristics (for example, according to sinusoidal and cosine-sinusoidal laws). At the moments of the transition of these voltages through zero, the amplitude comparators 4 and 5 abruptly change their logical outputs. At the time intervals defined by blocks 12 and 13, the signals from the outputs of the amplitude comparator 4 and 5 appear at the inputs of the corresponding elements ELEVATOR OR 10 and 11. When the logical signals at the inputs of both elements coincide, the EXCLUSIVE OR 10 and 11 voltage at the output element OR 14 abruptly returns to its original state, i.e. to zero level. The oscillation frequency of the adjustable oscillator 17 also abruptly returns to its original value, equal to the oscillation frequency of the reference oscillator 1. The signal delays in blocks 12 and 13 are chosen so that the frequency of the adjustable oscillator 17 returns to its initial state at the moment of time corresponding to the equal output voltage switch 8 signal

00

00

5five

и опорного напр жени  с выхода источника 21.and the reference voltage from the output of the source 21.

После окончани  описанных процессов устройство оп ть находитс  в равновесном состо нии, отличающемс  от предыдущего сменой одного или обоих состо ний выходных сигналов амплитудных компараторов 4 и 5 и, следовательно , смещением фазового рассогласовани  между колебани ми опорного генератора 1 и подстраиваемого генератора 17 на угол 90°. При этом возможны четьфе положени  этого фазово- 5 го рассогласовани  - дЧ лЧ,, + i 90, (где i 0,1,2,3; &%- фазовое рассогласование обусловленное уровнем напр жени  с выхода источника 21), соответствующие четьфем возможнь1м позици м фазы подстраиваемого генератора 17 при двукратной фазовой телеграфии. After the described processes have been completed, the device is again in an equilibrium state, which differs from the previous change in one or both states of the output signals of amplitude comparators 4 and 5 and, therefore, a phase error offset between the oscillations of the reference generator 1 and the adjustable generator 17 through an angle of 90 ° . In this case, the positions of this phase mismatch are possible - dCH LCH ,, + i 90, (where i is 0,1,2,3; &% - the phase mismatch caused by the voltage level from the output of source 21), the corresponding charge is possible positions of the phase of the adjustable oscillator 17 with double phase telegraphy.

Инерционности фильтров 15 и 20 выбираютс  таким образом, чтобы за врем  переброса фазы подстраиваемого генератора 17 напр жени  на их выходах практически не изменились. Это позвол ет сохран ть в устройстве синхронный режим работы подстра The inertia of the filters 15 and 20 are chosen so that during the phase transfer time of the adjustable oscillator 17, the voltage at their outputs remains almost unchanged. This allows the device to maintain a synchronous operation mode

30thirty

иваемого генератора 17 и, следовательно , значительно сократить врем  .переходных процессов при манипул ции его фазы.generator 17 and, therefore, significantly reduce the time of transient processes in the manipulation of its phase.

Claims (2)

1. Модул тор сигналов двукратной фазовой телеграфии, содержащий опор- ньш генератор, выход которого соединен с первыми входами первого и второго фазовых детекторов, выход подстраиваемого генератора соединен с вторьм входом первого фазового детектора и через фазовращатель с вторым входом второго фазового де- тектора и  вл етс  первым выходом модул тора сигналов двукратной фазовой телеграфии, отличающийс  тем, что, с целью повышени  скорости модул ции, точности и стабильности установа дискретов фазы , введены последовательно соединенные первый амплитудный компаратор , первый коммутатор пол рности, коммутатор сигналов, блок поиска и фиксации фазового рассогласовани  и сумматор, два блока задержки, второй амплитудный компаратор, второй коммутатор пол рности, три элемента1. A modulator of signals of double phase telegraphy, containing a supporting generator, the output of which is connected to the first inputs of the first and second phase detectors, the output of the adjustable generator is connected to the second input of the first phase detector and through the phase shifter to the second input of the second phase detector and is The first output of the modulator of the signals of double phase telegraphy, characterized in that, in order to increase the modulation speed, the accuracy and stability of the phase discrete setting, the series-connected e first amplitude comparator, a first switch polarity switch signal, the search unit and fixing the phase mismatch and an adder, two delay unit, a second amplitude comparator, a second switch polarity, three elements 513513 ИСКЛРЗЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фильтр нижних часто и элемент ИЛИ, причем выход первого фазового детектора соединен с вторым входом первого коммутатора пол рное- ти и первым входом первого амплитудного компаратора, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала , а выход через первый блок задержки соединен с первым входом первого элемента ИСКЛ10ЧА Л1(ЕЕ ИЛИ, второй вход которого  вл етс  первым входом модул тора сигналов двукратной фазовой телеграфии,, вторым входом которого  вл етс  первый вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго блока задержки, выход второго фазового детектора соединен с первыми выходами второго амплитудного компаратора и второго коммутатора пол рности, второй вход которого соединен с входом второго блока задержки и выходом второго амплитудного компаратора, соединенным с первым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и  вл ющимс  вторым выходом модул тора сигналов двукратной фазовой телеграфии, третьим выходом которого  вл етс  выход первого амплитудного компаратора, соединенный .с вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮВЩЕ ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом коммутатора сигналов, третий вход которого соединен с выходом второго коммутатораAn EXCLUSIVE OR, a lower filter often and an OR element, with the output of the first phase detector connected to the second input of the first polarity switch and the first input of the first amplitude comparator, the second input of which is connected to the zero potential bus, and the output through the first delay unit is connected to the first the input of the first element EXCLUSIVE L1 (EE OR, the second input of which is the first input of the modulator of the signals of double phase telegraphy, the second input of which is the first input of the second element EXCLUSIVE OR, the second input Which is connected to the output of the second delay unit, the output of the second phase detector is connected to the first outputs of the second amplitude comparator and the second polarity switch, the second input of which is connected to the input of the second delay unit and the output of the second amplitude comparator connected to the first input of the third element EXCLUSIVE OR and which is the second output of the modulator of the signals of double phase telegraphy, the third output of which is the output of the first amplitude comparator, connected to the second input m of the third element EXCLUSIVE OR, the output of which is connected to the second input of the signal switch, the third input of which is connected to the output of the second switch 16sixteen пол рности, второй вход второго амплитудного компаратора соединен с шиной нулевого потенциала, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮ- ЧАЮ1||ЕЕ ИЛИ соединены с соответствую- ищми входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выкод которого подключен к вхолту подстраиваемого генератора, выход коммутатора сигналов через фильтр нижних частот соединен с третьим входом сумматора,polarity, the second input of the second amplitude comparator is connected to the zero potential bus, the outputs of the first and second elements EXCLUSIVE1 || EE OR are connected to the corresponding search inputs of the OR element, the output of which is connected to the second input of the adder, whose code is connected to the sockets of the adjustable oscillator , the output of the signal switch is connected to the third input of the adder through a low-pass filter, 2. Модул тор по П.1, отличающийс  тем, что блок поиска и фиксации фазового рассогласовани  содержит первый фильтр нижних частот, вход которого  вл етс  входом блока поиска и фиксации фазового рассогласовани , амплитудный компаратор, источник опорного напр жени , генератор счетных импульсов, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и второй фильтр нижних частот, выход которого  вл етс  выходом блока поиска и фиксации фазового рассогласовани , причем входы амплитудного компаратора соединены с выходами первого фильтра нижних частот и источника опорного напр жени  соответственно, управл ющий вход реверсивного счетчика соединен с выходом амплитудного компаратора и его счетный вход подключен к выходу ге- - нератора счетных импульсов.2. The modulator according to claim 1, characterized in that the block for searching and fixing the phase mismatch contains the first low-pass filter, whose input is the input of the block for detecting and fixing the phase mismatch, the amplitude comparator, the reference voltage source, the generator of counting pulses, and also a series-connected reversible counter, a digital-to-analog converter, and a second low-pass filter, the output of which is the output of the phase-error searching and latching unit, the inputs of the amplitude comparator being coy ineny with outputs of the first low-pass filter and the reference voltage source respectively, the control input of the reversible counter connected to the output of the amplitude comparator and its counter input connected to the output ge- - generators of countable pulses.