Формирователь амплитудно-модулированных сигналов с независимыми боковыми полосами

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4614864/09 (22) 31.08.89 (31) 88 3445

{32) 1509.88 (33) СН (46) 1511.93 Бюл. N!! 41-42 (71) Асеа Браун Бовери АГ (СН) (72) Ненад Томльенович(УО) (73) Асеа Браун Бовери АГ (CH) (54} ФОРМИРОВАТЕЛЬ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С НЕЗАВИСИМЫМИ БОКОВЫМИ ПОЛОСАМИ (57) Изобретение относится к радиопередающим устройствам. Целью изобретения является повышение КПД Формирователь амплитудно-модулированных сигналов содержит амплитудно-фазовый (19) RU (11) (51) 5 H03 С1 60 Н04В 104

H03C5 00 модулятор. ключевой усилитель, оконечный усилительный каскад, преобразователь частоты, первый преобразователь Гильберта, первый сумматор, вычислитель амплитуды А (t) по формуле A(t)= х +у г г, второй сумматор, циклический считыватель с четырьмя входамщ первый полосовой фильтр, первый и второй инверторы, второй преобразователь Гильберта, третий инвертор, детектор переходов через ноль, формирователь прямоугольных импульсов, выходной блок, который содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), фильтр нижних частот, два смесителя, четыре полосовых фильтра, компаратор, опорный генератор, два делителя частоты. 8

2003215

Изобретение относится к радиопередающим устройствам.

Целью изобретения является повышение КПД.

Нэ фиг. 1 представлена структурная электрическая схема формирователя амплитудно-модулированных сигналов с независимыми боковыми полосами; на фиг. 2— схема амплитудно-фазового модулятора; на фиг. 3 — схема выходного блока амплитуднофазового модулятора; на фиг. 4-8 — векторные диаграммы.

Формирователь амплитудно-модулированных(АМ) сигналов с независимыми боковыми полосами содержит амплитудно-фазовый модулятор 1, ключевой усилитель 2, оконечный усилительный каскад 3, преобразователь частоты 4.

Амплитудно-фазовый модулятор 1 содержит первый преобразователь Гильберта

5, первый сумматор 6, вычислитель 7 амплитуды A{t) oo формуле A{t) >+ y, отарой сумматор 8, циклический считыватель 9 с четырьмя входами, первый полосовой фильтр 10, первый 11 и второй 12 инверторы, второй преобразователь Гильберта 13, третий инвертор 14, детектор 15 переходов через ноль, формирователь 16 прямоугольных импульсов, выходной блок 17, Выходной блок 17 содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, фильтр нижних частот 19, первый смеситель 20, второй полосовой фильтр 21, второй смеситель

22, третий полосовой фильтр 23, компаратор 24, опорный генератор 25, первый делитель частоты 26, третий полосовой фильтр

27, второй делитель частоты 28, четвертый полосовой фильтр 29.

Формирователь AM-сигналов с независимыми боковыми полосами работает следующим образом.

Сначала следует описать принцип функционирования, который состоит в следующем.

Два независимых низкочастотных (НЧ) модулирующих сигнала NF> и NFz в плоскости х-у могут быть представлены как ротирующие векторы с соответствующими компонентами х1, у1 и х2, yz. Первый из НЧсигналов имеет круговую частоту Q, второй — Я) (фиг. 4 и 5). Если сложить векторно сигналы NF> и Й)=2 с постоянной, не вращающейся несущей (носителем) Т1, причем ротация этих сигналов NF t u NFz выбирается противонаправленной, получают вектор

ISB (фиг. 7), который хотя еще и не вращается с несущей частотой, но содержит полную информацию ISB сигнала. Для векторного суммирования НЧ-сигналы NF1u МРг сначанентов, которые применительно к фиг. 6 и 7 получаются следующим образом: фиг. 6: X = Xz — Х1, Y = Yt + Yz + Tt; фиг. 7: Х - Х2 — Х1+ Т2 ° У.- Yl + Yz.

30 Ротацию вектора 1SB можно копировать, что видно из фиг. 8, подходящей заменой компонентов Х и У с соответствующей сменой знака. Если, например, вектор к моменту t = to занимает то же положение, что

35 на фиг. 6, и имеет к этому моменту компоненты Х и У, ротация на 90 про ив часовой стрелки обеспечивает к более позднему моменту времени с = t> вектор с компонентами — Y, Х. При дальнейшей ротации на 90 (t =

40 =tz) вектор имеет компоненты -Х, У, при еще одной ротации на 90 (т = тз) компоненты У, -Х, Отсюда следует, что вектор ISB, ротирующий с поднесущей частотой Й может копироваться тем, что ротирующим с И

45 циклическим считывателем в циклической последовательности Х,-У,-Х. У, Х,-Y,... считываются компоненты Х и У. При этом указанная последовательность имеет место для ротации против часовой стрелки. Для

50 ротации по часовой стрелке действует соответственно последовательность Х, У, -Х, -Y, Х, Y,...

Так как вектор 1$В составлен из вращающихся и изменяющихся по длине векторов

55 НЧ-сигналов NF, ЙР2, он сам соответственно меняется по направлению и длине и, следовательно, по фазе. Длина рассчитывается из компонентов сумм X u Y и тем самым представляет амплитудный сигнал A(t), а фа5

25 ла раскладывают на их ортогональные компоненты х1, у1 или xz, f2 и синфэзные компон е н т ы х1, xz у1, у2 складывают.

Противоположно направленная ротация до-. стигается тем, что в паре компонентов один из компонентов (x< на фиг, 6) суммируется с отрицательным знаком. Таким образом иэ одного НЧ-сигнала (NF 1) получают верхнюю полосу частот 0S. а из другого НЧ-сигнала (NFz) — нижнюю полосу частот US. В случае, показанном нэ фиг. 6, ради простоты амплитуда несущей Т1 была выбрана с бесконечно малой составляющей Х. Однако с таким же успехом можно и амплитуду несущей Тг принять с бесконечно малым компонентом Y (фиг. 7) или выбрать амплитуду несущей с любым компонентом Х и Y.

Для того, чтобы получить полный сигнал передачи, надо вектор ISB дополнительно привести во вращение с постоянной круговой частотой в плоскости Х-У, соответствующей несущей частоте. С этой целью компоненты вектора ISB считываются в заданной последовательности. Компоненты вектора ISB являются суммами Х и У компо. 2003215 зовая информация, содержащаяся в ISB сигнала, получается другим образом. Для получения гармонического сигнала в виде

co s(Q t + Я(с)), который содержит фа завую информацию и (t), необходимую для создания ISB-сигнала, учитывается то, что при поднесущей частоте, много большей предельных частот НЧ-сигналов NF> и МЕ2 переходы через ноль указанной выше косинусоидальной функции почти равны нулевым переходам последовательностей считываемых величин, возникающих при указанном циклическом считывании компонент X u Y. Поэтому сначала определяют нулевые переходы, затем формируют требуемую функцию. Произведение амплитудного сигнала A(t) и фазового сигнала и представляет собой требуемый IS8-сигнал.

Вышеописанное функционирование осуществляется следующим образом. Оба независимых низкочастотных модулирующих сигнала NF< и NFz поступают на входы первого 5 и второго 13 образователей Гильберта и там раскладываются на свои ортогональные компоненты соответственно Х1, Yi и Хъ Уг, первый 6 и второй 8 сумматоры, складывают соответствующие компоненты с соответствующей первой или второй несущей частотой. Смена знака в одной из компонент сигнала. необходимая для разделения на верхнюю и нижние полосы частот, выполняется посредством третьего инвертора 14. Суммы соответствующих компонент поступают на вычислитель 7, который возводит в квадрат суммы компонентов, квадраты суммирует и извлекает ква атный корень, получается сигнал

А(с) = „2 + у2 . Суммы соответствующих компонентов подаются через соответствующие инверторы 11 или 12 с измененными знаками на четыре входа циклического считывателя 9, который считывает суммы компонентов по ходу часовой стрелки или в обратной последовательности с поднесущей И и выдает сигналы на детектор 15, который определяет переходы через ноль. формирователь 16 формирует прямоугольную функцию с аналогичными нулевыми переходами, первый полосовой фильтр 10 выделяет требуемый гармонический фазовый сигнал. Вместо детектора 15. формирователя 16 и первого полосового фильтра 10 может быть установлен выходной блок, который показан на фиг. 3. Поднесущая частота Q составляет в этом варианте, 5

55 например, 25 кГц. считывание в циклическом считывателе 9 производится с учетверенной частотой, т.е. при 100 кГц. С циклического считывателя 9 через ЦАП 18 сигнал поступает на фильтр нижних частот

19, отфильтровывываются ненужные отраженные спектры, сигнал-поступает на первый смеситель 20 и там смешивается с частотами 50 и 75 кГц. После фильтрации вторым полосовым фильтром 21 аналоговый сигнал смешивается во втором смесителе 22 с сигналом частотой с 125 до 200 кГц, после чего сигнал поступает на второй полосовой фильтр, затем на компаратор 24, который обрезает сигнал и на выходе которого имеет место сигнал с фаэовой модуляцией cos(Qt

+ О(с)), где О(с) — фаза сигнала.

Дополнительные сигналы для смешивания в первом 20 и втором 22 смесителях получаются с помощью опорного генератора 25, первого 26 и второго 28 делителей частоты, третьего 27 и четвертого 29 паласовых фильтров. Дальнейшая обработка сигналов включает в себя усиление в ключевом усилителе 2 амплитудно-модулированного сигнала A(t) и преобразование фазомодулированного сигнала с поднесущей 0 на окончательную несущую частоту Q преобразователем частоты 4. При этом первоначальная фаза Ф (t) преобразуется в окончательную фазу Ф (с). Преобразованный фазомодулированный сигнал подается на сетку лампы оконечного усилительного каскада 3.

Таким образом, сигнал А(с) является амплитудно-модулированным, а сигнал

cos(Q t+ Ф(с)) содержит фазовую информацию Ф(с), необходимую для формирования сигнала передачи, оба этих сигнала обрабатываются раздельно соответственно ключевым усилителем и преобразователем частоты 4. Так как амплитудно-модулированный сигнал содержит низкочастотный сигнал, то в качестве ключевого усилителя может быть использован импульсно-ступенчато-модуляторный усилитель с высоким КПД. Формирователь

AM-сигналов с независимыми боковыми полосами имеет то преимущество, что ограничение ширины полосы при обработке сигналов очень мало сказывается на фаэовой информации. (56) ЕП N0193655,,кл. Н 03 С 1/60, 17,09,86, 03215

7 20

Формула изобретения

ФОРМИРОВАТЕЛЬ АМПЛИТУДНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С НЕЗАВИСИМЫМИ БОКОВЫМИ ПОЛОСАМИ. содержащий последовательно соединенные амплитудно-фазовый модулятор и ключевой усилитель, выход которого подключен к аноду оконечного усилительного каскада, к сетке которого подключен выход преобразователя частоты, а амплитудно-фазовый модулятор содержит последовательно соединенные преобразователь

Гильберта, первый сумматор и вычислитель амплитуды A(t) по формуле

А(т ) = 1!x>+y, второй сумматор, пврвыи и второй инеерторы, циклический считыватель с четырьмя входами и первый полосовой фильтр, выход которого подключен к входу преобразователя частоты, при этом второй выход первого преобразователя

Гильберта подключен к входу второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены к соответствующим входам циклического считывателя с четырьмя входами непосредственно и через соответственно первый и второй инеерторы, вход первого преобразователя Гильберта является входом первого модулирующего сигнала формирователя амплитудно-модулированных сигналов с независимыми боковыми полосами, второй вход первого сумматора является входом сигнала первой несущей частоты, выход вычислителя амплитуды A(t) по формуле

A(t ) = Ух +у является первым выходом амплитудно-фазового модулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД. введены второй преобразователь Гильберта, третий инвертор. а к выходу циклического считывания с четырьмя входами подключены или последовательно соединенные детектор переходов через ноль и формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу первого .

10 полосового фильтра, или последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, первый смеситель, второй полосовой фильтр, второй смеситель, третий полосовой фильтр и 5 компаратор, к другому входу первого смесителя подключен выход цепи, выполненной из последовательно соединенных опорного генератора, первого делителя частоты и третьего полосового фильтра, а к

2р другому входу второго смесителя подключен выход цепи, выполненной из последовательно соединенных второго делителя частоты, вход которого подключен к- выходу опорного генератора, и четвертого по5 лосового фильтра при этом вход второго преобразователя Гильберта является входом второго модулирующего сигнала формирователя амплитудно-модулированных сигналов с независимыми боковыми поло30 сами, первый выход второго преобразователя Гильберта подключен к третьему входу первого сумматора, второй выход второго преобразователя Гильберта соединен с входом третьего инвертора, выход

3- "которого подключен к второму входу второго сумматора, 2003215

Ту

NF

2003215

Составитель Н,Чекэнова

Техред M. Моргентал. Корректор Q,Густи.

Редактор Л.Волкова

Заказ 3237

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101