Формирователь абсолютной фазовой манипуляции на 180о цифровым сигналом
Владельцы патента RU 2785296:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) (RU)
Изобретение относится к области радиопередающих устройств. Техническим результатом изобретения является максимизация помехоустойчивости радиосвязи. Для этого предложен формирователь абсолютной фазовой манипуляции на 180° цифровым сигналом (ЦС), сформированным по аналоговому речевому сигналу (PC). При этом в него введены мультивибратор, фазосдвигающая цепочка (ФСЦ), четырехвходовый мультиплектор, 8 нормально разомкнутых контактов, делитель частоты на 2, двухвходовый мультиплексор и дешифратор ИД-4. Выход мультивибратора подключен через ФСЦ к 4-м входам мультиплексора, где и происходит замена пар ЦС на фазовые сдвиги Δϕi и ФМн на 180°, для чего к адресным входам этого мультиплексора подключены выходы параллельного кода ЦС через 8 нормально разомкнутых контактов, а на управляющие входы каждой пары соседних контактов для их одновременного замыкания подключен мультивибратор дискретизатора аналогового PC через последовательно включенные делитель его частоты на 2, двухвходовый мультиплексор, дешифратор ИД-4. 2 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области радиопередающих устройств.
Уровень техники
Известны наиболее близкие к изобретению формирователи, представленные в источниках, например в:
1. Овчинников A.M., Воробьев С.В., Сергеев С.И. Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи. - М.: «Связь и бизнес», 2000. - с. 73-82.
2. Под редакцией Г.В. Горелова. Каналообразующие устройства ж.д. телемеханики и связи. - М.: ГОИ, 2007. - с. 193-196.
3. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. - М.: «Радио и связь», 1986. - с. 142-144.
По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, представленное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках представлены аналоги изобретения.
Прототип состоит из формирователя относительной фазовой манипуляции (ОФМн) цифровым сигналом. Используется стандартный цифровой сигнал (ЦС), сформированный по аналоговому речевому сигналу (PC), в котором 8 разрядов последовательного кода заменяются на параллельный код и каждая соседняя пара его выходных сигналов представляется одним фазовым сдвигом Δϕi через 90°, начиная с 45°, что сокращает полосу частот в 4 раза. Далее идет кодер ОФМн, а затем фазовый манипулятор на 180°.
Основным недостатком прототипа является меньшая помехоустойчивость ОФМн по сравнению с абсолютной ФМн на 180°, что не позволяет иметь надежного управления транспортными средствами.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом изобретения является максимизация помехоустойчивости радиосвязи за счет исключения в прототипе кодера ОФМн и введения дополнительных элементов.
Сущность изобретения состоит в том, что в формирователе абсолютной двухкратной фазовой манипуляции на 180° стандартным 8-ми разрядным цифровым сигналом (ЦС), сформированным по аналоговому речевому сигналу (PC), код которого из последовательного преобразован в параллельный и каждая пара его выходных сигналов заменена на фазовый сдвиг через 90°, начиная с 0°, а также введены дополнительно мультивибратор, фазосдвигающая цепочка (ФСЦ) через 90°, начиная с 0°, двойной четырехвходовый мультиплексор, где и происходит замена пар ЦС на фазовые сдвиги с получением абсолютной ФМн на 180°, для чего к его адресным входам подключены выходы параллельного кода ЦС через 8 нормально разомкнутых контактов, нечетными номерами - к первому адресному входу А0, четными - к второму А1, а на управляющие входы каждой пары соседних контактов для их одновременного замыкания подключен мультивибратор дискретизатора аналогового PC через последовательно включенные делитель его частоты на 2, двухвходовый мультиплексор, дешифратор ИД-4.
Структурная схема формирователя абсолютной фазовой манипуляции (ФМн) на 180° цифровым сигналом Краткое описание чертежей
На рисунке 1 представлена структурная схема разработанного формирователя абсолютной ФМн на 1800, где обозначено:
АРС - аналоговый речевой сигнал, Д - дискретизатор, MB - мультивибратор, КУ - квантователь уровня отсчета, КР - кодер, ПК - преобразователь последовательного кода в параллельный, К - нормально разомкнутые контакты,:2 - делитель частоты на 2, КП - мультиплексор, ИД-4 - дешифратор, ФСЦ - фазосдвигающая цепочка.
Введенные элементы обведены пунктирной линией.
Таблица 1, где обозначено: дибит=2 бита информации; Δϕi в радианах для прототипа, а в градусах - для разработанного формирователя абсолютной ФМн на 180°.
Рисунок 2 - окружность, на которой изображены фазовые сдвиги в градусах и показаны квадратурные сигналы, проходящие через центр окружности.
Осуществление изобретения
На рисунке 1 представлена структурная схема разработанного формирователя абсолютной ФМн на 180°, обеспечивающая максимально возможную помехоустойчивость радиосвязи и частотную эффективность ее сигналов. Она состоит из стандартного формирователя цифровых сигналов (ЦС), куда входят последовательно включенные источник аналогового речевого сигнала (АРС), дискретизатор по времени (Д) речевого сигнала с подключенным к его второму входу мультивибратором (МВ1), квантователь уровня отсчетов (КУ), кодер (КР).
Две последние операции чаще всего представляют собой запись каждого отсчета в двоичной системе счисления последовательным 8-ми разрядным кодом, который преобразуется в параллельный в блоке КП. Его 2 соседних выходных сигнала объединяются в один, т.е. 2 бита информации преобразуются в 1 дибит, который заменяется на фазовый сдвиг Δϕi согласно таблице 1. Для этого введены мультивибратор МВ2 несущего колебания uн(t)=Umcosωt, фазосдвигающая цепочка (ФСЦ) на двух D-триггерах, четырехвходовый мультиплексор КП2, 8 нормально разомкнутых контактов К, делитель частоты на 2, двухвходовый счетчик ИЕ-4, дешифратор ИД-4, причем, выход мультивибратора МВ2 подключен через ФСЦ к четырем входам мультиплексора КП2, где и происходит замена пар ЦС на фазовые сдвиги Δϕi, что дает абсолютную ФМн на 180°, для чего к адресным входам мультиплексора подключены выходы параллельного кода ЦС через 8 нормально разомкнутых контактов К, нечетными номерами - к первому адресному входу А0, четными - к второму А1, а на управляющие входы каждой пары соседних контактов ЦС для их одновременного замыкания подключен мультивибратор МВ1 дискретизатора аналогового речевого сигнала через последовательно включенные делитель его частоты на 2, двухвходовый мультиплексор, дешифратор ИД-4. Сигнал на выходе КП2 будет 
где m=4. Следующие каскады в передатчике резонансные, и поэтому импульсы КП2 преобразуются в гармонические колебания.
Достоинства изобретения
1. По сравнению с прототипом, где используется относительная фазовая манипуляция (ОФМн), в разработанной схеме используется абсолютная фазовая манипуляция на 180°, обеспечивающая в 2 раза меньшую вероятность ошибки, как об этом сказано в источнике [3], с. 187.
2. Согласно таблице 1 импульсы 8-ми разрядного параллельного кода ЦС преобразованы в 4 соседние пары по одному дибиту информации, что сокращает полосу частот в 2 раза, где каждый дибит заменяется на один фазовый сдвиг Δϕi согласно таблице 1, что повышает частотную эффективность еще в 2 раза, а в сумме - в 4 раза.
Формирователь абсолютной фазовой манипуляции на 180° цифровым сигналом (ЦС), сформированным по аналоговому речевому сигналу (PC), код которого из последовательного преобразован в параллельный и каждая пара его выходных сигналов заменена на фазовый сдвиг через 90°, начиная с 0°, отличающийся тем, что в него дополнительно введены мультивибратор несущей частоты, фазосдвигающая цепочка (ФСЦ) на двух D-триггерах, четырехвходовый мультиплектор, 8 нормально разомкнутых контактов, делитель частоты на 2, двухвходовый мультиплексор и дешифратор ИД-4, причем выход мультивибратора несущей частоты подключен через ФСЦ к 4-м входам мультиплексора, где и происходит замена пар ЦС на фазовые сдвиги Δϕi и ФМн на 180°, для чего к адресным входам этого мультиплексора подключены выходы параллельного кода ЦС через 8 нормально разомкнутых контактов, нечетными номерами - к первому адресному выходу А0, а четными - к второму А1, а на управляющие входы каждой пары соседних контактов для их одновременного замыкания подключен мультивибратор дискретизатора аналогового PC через последовательно включенные делитель его частоты на 2, двухвходовый мультиплексор, дешифратор ИД-4.
