Формирователь однополосного сигнала

Формирователь однополосного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот модулирующих сигналов при увеличении подавления нежелательной боковой полосы частот . Для достижения цели введены выделитель огибающей модулирующего сигнала (МС) 1, два сумматора 6, 7, два блока извлечения квадратного корня 10, 12, две цепи синхронизации 16, 17, два фазоинвертора 21, 11, два перемножителя 26, 27, пять линий задержки 2, 19, 15, 14, 4, три фазорасщепителя 24, 20, 34, четыре коммутатора 29,25,35,18, ключ 5, триггер 9, полосовой фильтр 37, усилитель 28, два двухполупериодных выпрямителя 23,8, два фильтра нижних частот 22, 13. Формирователь однополосного сигнала по П.1, отличается тем, что, выделитель огибающей МС содержит три перемножителя, два квадратора, два вычитателя, полосовой фильтр, блок i извлечения квадратного корня, сумматор , генератор ВЧ, фазовращатель, удвоитель частоты. 1 з.п. ф-лы. Зил. i (Л iHJL fo }-4| fs яН Lbrrdj -- jj СО СП о: 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3946397/24 — 09 . (22) 26. 08. 85 (46) 30.11.87. Бюл. М 44 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.А,Волков (53) 621.376.24(088.8) (56) Радиопередающие устройства./Под ред. Г.А.Зейтленка. М.: Связь, 1969, с.374-376, рис.15.8.

< (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ОДНОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (57) Цель изобретения — расширение рабочего диапазона частот модулирующих сигналов при увеличении подавления нежелательной боковой полосы частот. Для достижения цели введены выделитель огибающей модулирующего сиг„„SU„„ Зла ВЗ А1 (51)4 Н 03 С 1/52 нала (МС) 1, два сумматора 6, 7, два блока извлечения квадратного корня

10, 12, две цепи синхронизации 16, 17, два фазоинвертора 21, 11, два перемножителя 26, 27, пять линий задержки 2, 19, 15, 14, 4, три фазорасщепителя 24, 20, 34, четыре коммутатора 29, 25,35,18, ключ 5, триггер

9, полосовой фильтр 37, усилитель 28, два двухполупериодных выпрямителя

23,8, два фильтра нижних частот 22, 13. Формирователь однополосного сигнала по п.1, отличается тем, что, выделитель огибающей МС содержит три перемножителя, два квадратора, два вычитателя, полосовой фильтр, блок извлечения квадратного корня, сумматор, генератор ВЧ, фазовращатель, удвоитель частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1356183

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования однополосного сигнала в различных радиотехнических устройст5 вах.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона частот модулирующих сигналов при увеличении подавления нежелательной боковой полосы частот, На фиг.! представлена структурная электрическая схема предлагаемоro формирователя однополосного сигнала; на фиг.2 — структурная электрическая схема выделителя огибающей модулирующего сигнала; на фиг.3 — временные диаграммы работы предлагаемого формирователя однополосного сигнала.

Формирователь однополосного сигнала содержит выделитель огибающей 1 20 модулирующего сигнала, первую линию

2 задержки, источник 3 модулирующего сигнала, пятую линию 4 задержки, ключ 5, второй 6, третий 7 сумматоры, второй двухполупериодный выпрямитель 25

8, триггер 9, первый блок 10 извлечения квадратного корня, второй фазо- . инвертор 11, второй блок 12 извлечения квадратного корня, второй фильтр

13 нижних частот (ФНЧ), четвертую 14 ЗО и третью 15 линии задержки, первую

16 и вторую 17 цепи синхронизации, четвертый коммутатор 18, вторую линию задержки 19, второй фазорасщепитель 20, первый фазоинвертор 21, первый фильтр 22 нижних частот, первый двухполупериодный выпрямитель 23, первый фазорасщепитель 24, второй коммутатор 25, третий 26 и четвертый

27 перемножители, усилитель 28, пер- /!p вый коммутатор 29, первый перемножитель 30, высокочастотный фазовращатель 31, источник 32 модулируемого сигнала, второй перемножитель 33, третий фазорасщепитель 34, третий коммутатор 35, первый сумматор 36, полосовой фильтр 37. Первая 16 и вторая 17 цепи синхронизации, содержат разделительный элемент 38, первый однополупериодный выпрямитель 39, диф- 5() ференцирующую цепь 40, усилитель 41, второй однополупериодный выпрямитель

42. Вьщелитель огибающей 1 модулирующего сигнала содержит первый 43 и второй 44 перемножители, генератор

45 высокой частоты, фазовращатель 46, первый 47 и второй 48 квадраторы, удвоитель 49 частоты, первый вычитатель 50, сумматор 51, дополнительный перемножитель 52, второй вычитатель

53, полосовой фильтр 54, блок 55 извлечения квадратного корня, причем первый 50 и второй 53 вычитатели содержат фазоинвертор 56 и сумматор 57, а полосовой фильтр 54 содержит фильтр

58 нижних частот и разделительный элемент 59.

Формирователь однополосного сигнала работает следующим образом.

Источник 3 вырабатывает модулирующий речевой сигнал (фиг.За) U>. Любой сигнал, случайный и детерминированный, узкополосный и широкополосный, может быть представлен проекцией соответствующего аналитическогю сигнала на вещественную ось:

U, (t) = 11 () cos y(t), где U(t) — огибающая; (t) — фаза речевого сигнала.

Огибающую U(t) вьделяет вьщелитель огибающей 1.

Сигнал U,(t) с источника 3 поступает на одни входы сумматоров 6 и 7 через вьделитель огибающей 1 и параллельно на другие их входы через линию 2 задержки и фаэоинвертор 11.

На выходе сумматора 6 образуется колебание (фиг.Зв, сплошная линия)

U (t) U) (t)+U (t) U() Н()cos(p(t)

2U(t)соs2 а на выходе блока 7 (фиг. Зв) — колебания

У2 (t) -U1(t) -U3 (t) -U(t) -U(t) cos Р()—

=2U(t) sin ., ((.)

Из сигналов U (t) и U,(t) соответственно в блоках 10 и 12 извлекается корень квадратный. Для упрощения осциллограмм в качестве входного сигнала взят гармонический сигнал

U>(t) = cosQt с огибающей U, (t)

=U(t)=1 (фиг.Зб), являющийся частным случаем входного сигнала Us(t).

На выходе блоков 10 и 12 получаются соответственно сигналы

U„(t)= 2U(t) /соя - -с/; (U, (t)=/20(t) /sin - - /.

Частота этих сигналов в 2 раза меньше частоты модулирующего сигнала.

Сигнал U (t) подается на сигнальный

1О вход коммутатора 25 через линию 15 задержки и фазорасщепитель 20, а сигнал У„ (С) — на сигнальный вход комму1356183 татора 9 через линию 19 задержки и фазорасщепитель 24 на 180>. На управляющий вход коммутатора 9 подается сигнал U (г.) через цепь синхрони12 5 эации, состоящую из разделительного элемента 38, первого однополупериодного выпрямителя 39, дифференцирующей цепи 40, усилителя 41, второго однополупериодного выпрямителя 42, и через перемножитель 27.

Разделительный элемент 38 (например, конденсатор) устраняет постоянную составляющую сигнала U„ (t), отчего его нулевая линия смещается 15 вверх, как это показано на осциллограмме U (t) (фиг.3r). Однополупериодный выйрямитель 39 выделяет остроконечные импульсы из сигнала U (t), iе и таким образом устраняется начальный (ложный) импульс, обусловленный началом работы устройства (его включением), что показано на осциллограмМе Ugg(t) (Фиг.Зд) . Так K&K частота входного сигнала U>(t) может менять- 25 ся в широких пределах (от единиц герц до десятков килогерц), то фронты остроконечных импульсов на входе однополупериодного выпрямителя 39 (фиг.Зд) изменяются в широких пре- зр делах, что обуславливает большую погрешность формирования знакопеременных сигналов на выходе коммутатора

29. Во избежание этого недостатка остроконечные отрицательные импульсы

U (t) дифференцируются по времени (фиг.3e) дифференцирующей цепью 40, после чего усиливаются в усилителе

41 и проходят через однополупериодный выпрямитель .42, выделяющий поло- 4р жительные продифференцированные импульсы, имеющие более крутой фронт по сравнению с отрицательными и фиксированное начало (фиг.З>к). Далее положительные импульсы U <2 (t) перемно- 45 жаются в перемножителе 27 с выходным сигналом коммутатора 25, после чего поступают на управляющий вход коммутатора 29. На управляющий вход коммутатора 25 поступает сигнал U „ (t) через последовательно соединенные цепь

16 синхронизации, которая выполнена так же, как цепь 17 синхронизации, фазоинвертор 21 и перемножитель 26.

Выходные импульсы цепи синхронизации (положительные), соответствующие импульсам V „ (t), инвертируются фазоинвертором 21, как показано на осциллограмме (фиг.Зз) U 2,(t), после чего поступают на один вход перемножителя 26, на второй вход которого поступает выходной сигнал коммутатора 29.

Коммутаторы 25 и 29 с их цепями предназначены для восстановления отрицательных полуволн в сигналах U,„ .(t) и

U „2(t), сдвинутых между собой по фазе на 90 . Это восстановление происходит в моменты времени, определяемые началом импульсов U (t) и U (t). B перемножителях 26 и 27 перемножаются выходные сигналы коммутаторов 25 и

29 с импульсами U 2 (t) и U2, (t), отстоящими друг от друга на четверть периода. Импульсы каждого из коммутаторов 25 и 29 отстоят друг от друга на полпериода (фиг.Зи), В начале работы (время от О до четверти периода) выходные сигналы

132Б(с) и U2g (t) положительные. Первый ыпульс 13 „() (пунктирный) положительный, поэтому импульс U (t)=

=33 (t) U 2< (t) 7 О, т.е. положительный, коммутатор 29 не меняет полярности напряжения на своем выходе U > (t) и первая полуволна (пунктирная) — положительная. Первый импульс U2, (t) (сплошной) — отрицательный, Поэтому сигнал с выхода перемножителя 26

U2<(t) = П2, (t)U22(t) О и коммута— тор 25 меняет Аазу сигнала на своем выходе на 180, отчего на его выходе начинает формироваться отрицательная полуволна П2Б (t). Второй импульс

U « (t) О, а в это время сигнал

U (t) с О, .оэтому на выходе перемножителя 21 образуется импульс U2 (t)=

012 (t) U 2Б (t) с О, отчего коммутатор

29 в этот момент менят фазу сигнала на своем выходе на 180, т.е. начина» ет формироваться отрицательная полуволна сигнала U 2 (t) . Второй импульс

U 2,(t) О появляется тогда, когда

U29 1 (0» Поэтому U (t)=U (t) x

x U 2>(t) > О, т ° е. полярность управляющего работой коммутатора 26 импульса изменилась на 180 и поэтому коммутатор ?6 изменяет полярность на— пряжения U 2Б(t) на своем выходе на

180, тем самым заканчивается формирование отрицательной полуволны сигнала П2Б (t). Аналогично заканчивается формирование отрицательной полуволны сигнала U» (). В состав каждого из коммутаторов 25 и 29 входит триггер, реагирующий на амплитуду и знак управляющего >импульса и имеющий фиксированное состояние в начале работы, 1356183

С выхода коммутаторов 25 и 29 низкочастотные модулирующие сигналы с разделенной в 2 раза полосой частот подаются на низкочастотные входы перемножителей 30 и 33, на высокочастот5 ные входы которых подается колебание несущей частоты U 9< (t) =U > сов(),с с источника 32, причем на йеремножптель

30 оно подается через фаэовращатель

31 на 90, а на перемножитель 33— непосредственно. На выходе перемножителей имеют место сигналы

0„(т) 0„(с)0„(t) )20(t) cos — -" x

V(t> х Vs, cos(w,t + 90*) =0,50s, (20(t) х х.(coo(tc t- - - + 90 )+cos (ы t + —— о ()

0 2 ()

90 ));

И (t) =U (t)U, (t) =Ч2О() s3.п — — х

-ч () эз 29 э2 хПэ9 cos(s)Оt=0, 5U>2 1/2U (t) )((dos (2)0 t

+90 ) scot (tc t+ - - — 90 )) .

2 2

П э0 ()+Пээ (t) формирует

Однако если модулирующий сигнал с источника 3 изменяет знак на 180, 30 то выходные сигналы с блоков 10 и

12 поменяются местами, Сигналы с выходов коммутаторов 25 и 29 тоже поменяются местами. В этом случае формируется верхняя боковая полоса вмес35 то ожидаемой нижней (или наоборот) .

Это недопустимо, поскольку не позволяет использовать полосу канала, равную одной боковой полосе сигнала, Для исключения указанного недостатка 40 сумматор 36 подключен к перемножителю 30 через последовательно включенные фазорасщепитель 34 на 180 и коммутатор 35, управляющий вход которого подключен к выходу источника 3 мо- 4

5 дулирующего сигнала через последовательно включенные ключ 5, триггер 9 с одним устойчивым состоянием, линию

14 задержки, Управляющий вход ключа

5 тоже подключен к выходу источника 50

3 через последовательно соединенные линию 4 задержки, двухполупериодный выпрямитель 8, ФНЧ 13. При включении формирователя однополосного сигнала знак начального напряжения сигнала с источника 3 устанавливает триггер 9 в соответствующее положение: при положительном начальном напряжении, триггер 9 остается в начальном положении. Это нормальный режим. Когда начальное напряжение отрицательного знака, триггер 9 перебрасывается в противоположное состояние и от этого полярность напряжения на выходе коммутатора 35 меняется на обратную. Теперь вместо суммы сигналов на выходе блока 36 имеем их разность и заданная (рабочая) боковая полоса от этого не изменяется на нерабочую. Цепочка, состоящая из линии 4 задержки, двухполупериодного выпрямителя 8 и

ФНЧ 13, предназначена для того, чтобы после заданного интервала времени, равного времени срабатывания триггера 9, отключить подачу напряжения на вход триггера 9 с источника 3. Время, через которое происходит это отключение, определяется линией 4 задержки и ФНЧ 13. Управлять работой коммутатора 5 можно с помощью цепочки, состоящей из последовательно соединенных полосового фильтра 37, перемножителя

28, двухполупериодного выпрямителя

23, ФНЧ 22, подключенной к выходу сумматора 36. Если на выходе сумматора 36 нерабочая боковая полоса, то полосовой фильтр 37 пропускает сигнал, усилитель 28 усиливает и после двухполупериодного выпрямителя 23 сигнал через ФНЧ 22 может быть подан на управляющий вход блока 35. Каждый из вариантов слежения за знаком входного сигнала может быть задан с помощью коммутатора 18.

Выделитель огибающей 1 работает следующим образом., С источника 3 выходной сигнал

V,(t) поступает одновременно на низкочастотные входы перемножителей 43 и 44. С генератора 45 колебание

U <>(t)=U<

43 — непосредственно. На выходе этих перемножителей образуются сигналы

U )4 (1) =U> (t)V 9((t) =U(t) cos Qt) х х U, соs (UUt+90О) =О, 5U (t) U

+ () +90 ) +О, 5Б (е )Б„сов (+t- Ч(С) +90 )

9Э() 2 () 9(9 () ((93

=0,5U(t)U cos (cot+q(t))+

+ 0,5П(е)П cos (() -(1)() ) °

При этом предполагается, что U< =

=В 9. Сигналы Ugq (1 и П 4э(С) возводятся в квадрат в блоках 48

1356183 и 47 соответственно, на выходах которых образуются колебания

U4g =(t) U44 (t)=0,25U (t)U44 (я1п (ыГ +

;+ y(t) )+2я 3.п(и t+gt) sin (в t-с({t) 5

+ sin9 (et-g(t))) °

U 41(t) =U44 (t) =О, 25U () U (cos (ы +

+V(t)+2cos (vt+g(t) cos (vt- ()) +

+ cos (t- () И °

Колебания U4< (t) и U4, (t) поступа— ют непосредственно на входы сумматора 51, на выходе которого образуется напряжение

04„(t) =U 4g (t)+U 4 (t) =0,5U (t) U 4+ 15

+ 0,5U ()0 cos2Y(t), поступающее непосредственно на один вход сумматора 57. Одновременно сигнал U 4 (t) поступает непосредственно на один вход вычитателя 50 сумматора

57, на второй вход которого поступает сигнал U 4 () . Фазоинвертор 56 по — ворачивает его фазу на 180 . На выходе вычитателя 50 образуется напряжение

115о () 1147 () 49 (Р, 250 (t) U 4< 1. co s (cot+ () ) +

+ соя2(ы - g(t)+cos2mt поступающее на один вход перемножителя 52, на второй вход которого поступает колебание V„ (t) с генератора

45 через удвоитель частоты 49. В результате этого на выходе перемножителя 52 образуется напряжение

59 (t) -Бр (t). U49 (t) =0 25U (t) х

U49 соя2 y(t)+a,ч.+ с

Далее сигнал U <>(t) поступает через полосовой фильтр 54 (в состав ко- 40 торого входят ФНЧ 58 и разделительный элемент 59), в котором отфильтровываются постоянная составляющая и " высокочастотная составляющая и выравнивается уровень сигнала с уровнем сиг- 45 нала U 9< (t), на вычитатель 53, включающий фазоинвертор 56 и сумматор 57, на выходе которого формуется сигнал

Г7 () 54 () (, () 0э — ()1192

В блоке 55 из этого сигнала извлекается квадратный корень, и на выходе блока 55 формируется огибающая модулирующего сигнала У().

Формула изобретения

1. Формирователь однополосного сигнала, содержащий источник модулирующего сигнала, последовательно соединенные источник модулируемого сигнала, высокочастотный фазовращатель и первый перемножитель, последовательно соединенные второй перемножитель,первый вход которого соединен с выходом источника модулируемого сигнала, и первый сумматор, выход которого является выходом формирователя однополосного сигнала, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот модулирующих сигналов при увеличении подавления нежелательной боковой полосы частот, между выходом источника модулирующего сигнала и вторым входом первого перемножителя введены последовательно соединенные выделитель огибающей модулирующего сигнала, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, первая цепь синхронизации, первый фазоинвертор и третий перемножитель, между выходом источника модулирующего сигнала и вторым входом второго перемножителя введены последовательно соединенные первая линия задержки, второй фазоинвертор, третий сумматор, второй блок извлечения квадратного корня, вторая линия задержки, первый фазорасщепитель и первый коммутатор, между выходом второго блока извлечения квадратного корня и управляющим входом первого коммутатора введены последовательно соединенные вторая цепь синхронизации и четвертый перемножитель, между выходом первого блока извлечения квадратного корня и вторым входом четвертого перемножителя введены последовательно соединенные третья линия задержки, второй фаэорасщепитель и второй коммутатор, между выходом первого перемножителя и вторым входом первого сумматора введены последовательно соединенные третий фазорасщепитель и третий коммутатор, между выходом источника модулирующих сигналов и управляющим входом третьего коммутатора введены последовательно соединенные ключ, триггер, четвертая линия задержки и четвертый коммутатор, между выходом первого сумматора и вторым сигнальным входом четвертого коммутатора введены последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель, первый двухполупериодный выпрямитель и первый фильтр нижних частот, между вы1356183 ходом источника модулирующего. сигнала и управляющим входом ключа введены последовательно соединенные пятая линия задержки второй двухполупериФ

5 одный выпрямитель и второй фильтр нижних частот, при этом выход третьего перемножителя соединен с управляющим входом второго коммутатора, выход первого коммутатора соединен 10 с вторым входом третьего перемножителя, выход первой линии задержки соединен с вторым входом второго сумматора, выход выделителя огибающей модулирующего сигнала соединен с вторым входом третьего сумматора, а каждая цепь синхронизации выполнена в виде последовательно соединенных разделительного элемента,.первого, однополупериодного выпрямителя, дифференцирующей цепи, усилителя и второго однополупериодного выпрямителя, а управляющий вход четвертого коммутатора является управляющим входом формирователя однополосного сиг- 25 нала.

2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что выделитель оrибающей модулнрующеro сигнала со— держит последовательно соединенные первый перемножитель, первый квадратор, первый вычитатель, дополнительный перемножитель, полосовой фильтр, второй вычитатель и блок извлечения квадратного корня, последовательно соединенные второй перемножитель, второй квадратор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого квадратора, а выход — с вторым входом второго вычитателя, последовательно соединенные генератор высокой частоты и фазовращатель, выход которого соединен с первым входом второго перемножителя, а также удвоитель частоты, вход которого соединен с вторым выходом генератора высокой частоты и с первым входом первого перемножителя, а выход — с вторым входом дополнительного перемножителя, при этом вход второго квадратора соединен с вторым входом первого вычитателя, объединенные вторые входы первого и второго перемножителей являются входом, а выход блока извлечения квадратного корня — выходом выделителя огибающей модулирующего сигнала.

1356183

// б

3В г

/

Ь9

/ е д

gf д 42

3 у/

Риа. 3

Составитель Г.Захарченко

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Дидык Корректор А. Зимокосов

Заказ 5810/ 53 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/ 5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4