Формирователь сигналов многократной манипуляции

Авторы патента:

H04L27 - Многоканальные системысвязи с модулированными несущими частотами

H03C5 - Амплитудная и угловая модуляции (частотная или фазовая), осуществляемые одновременно или выборочно с помощью одного и того же модулирующего сигнала ( H03C 7/00 имеет преимущество)

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в устройствах передачи информации и измерительных приборах. Уменьшаются нелинейные искажения выходного сигнала . Устройство содержит многоотводную линию задержки (ЛЗ) 1, кодопреобразователь (КП) 2, два коммутатора (к) 3 и 8 на переключателях, блок памяти (БП) 4, п элементов 5 задержки, п аттенюаторов 6, сумматор 7 и источник 9 тактовых сигналов. На выходе сумматора 7 формируются сигналы требуемой формы при соответствующем выборе структуры цифровой ЛЗ, образуемой определенньп ш комбинациями элементов 5 задержки и переключателей К 3 и 8. При фазовой или амплитудной манипуляции параметры сигнала изменяются путем подачи с выходов КП 2 через переключатели КЗ сигналов, изменяющих состояние соответствующих элементов 5 задержки. При частотной манипуляции с помощью БП 4 и переключателей К 8 по сигналу с выхода КП 2, подключенного к входу БП 4, происходит перестройка структуры цифровой ЛЗ, При комбинирова 1НЬй манипуляции происходит изменение состояния цифровой ЛЗ и перестройка ее структуры. Устройство формирует синусоидальный сигнал с фазовой, частотной и амплитудной манипуляциями. Может быть осуществлена манипуляция одновременно всех трех параметров: начальной фазы, частоты и амплитуды. Цель достигается введением 1Ш 2, К 3 и 8 и БП 4. 6 ил., 4 табл. Q 9 (Л с ND СА а N5 Ю fUft

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(3 .Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3599939/24-09 (22) 01.06 ° 83 (46) 15.05.86. Бюл. М !8 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н,Д. Псурцева (72) В.В. Лебедянцев, К.И. Жуковский и С.А. Жарков (53) 621.376.6(088.8) (56 ) Мизин И.А . и др . Передача информации в сетях с коммутацией сообщений. M. Связь, 1972, с. 146.

Авторское свидетельство СССР

У 588614, кл, H 03 С 5/00, 1976, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ МНОГОКРАТН0А МАНИПУЛЯЦИИ (57) Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в устройствах передачи информации и измерительных приборах. Уменьшаются нелинейные искажения выходного сигнала. Устройство содержит многоотводную линию задержки (ЛЗ) 1, кодопреобразователь (КП) 2, два коммутатора (К) 3 и 8 на переключателях, блок памяти (БП) 4, и элементов 5 задержки, и аттенюаторов 6, сумматор 7 и источ(51) 4 Н 04 Ь 27/00 Н 03 С 5/00 ник 9 тактовых сигналов, На выходе сумматора 7 формируются сигналы требуемой формы при соответствующем выборе структуры цифровой ЛЗ, образуемой определенными комбинациями элементов 5 задержки и переключателей

К 3 и 8 ° При фазовой или амплитудной манипуляции параметры сигнала изменяются путем подачи с выходов КП 2 через переключатели К 3 сигналов, изменяющих состояние соответствующих элементов 5 задержки. При частотной манипуляции с помощью БП 4 и переклю" чателей К 8 по сигналу с выхода КП 2, подключенного к входу БП 4, происходит перестройка структуры цифровой

ЛЗ. При комбинированной манипуляции происходит изменение состояния цифровой ЛЗ и перестройка ее структуры.

Устройство формирует синусоидальный сигнал с фазовой, частотной и амплитудной манипуляциями. Может быть осуществлена манипуляция одновременно всех трех параметров: начальной фазы, частоты и амплитуды. Цель достигается введением КП 2, К 3 и 8 и

БП 4. 6 ил., 4 табл.

123 1 622

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в устройствах передачи информации различного назначения, а также в измерительных приборах, Э

Цель изобретения вЂ” уменьшение нелинейных искажений выходного сигнала.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого формирователя сигналов многократной манипуляции; на фиг. 2 вЂ” аппроксимация сигнала ступенчатой функцией; на фиг. 3 вЂ” структура цифровой линии задержки с обратной связью при генерации сигнала частоты Г,; на фиг. 4 структура цифровой линии задержки для генерации сигнала с частотами х и,; на фиг. 5 вЂ” временные диаграммы для амплитудной манипуляции; на фиг. 6 вЂ” временные диаграммы уп- Ю равляющих импульсов для случая f =В, М=З, п=б.

Формирователь сигналов многократной манипуляции содержит многоотводггуго линию 1 задержки, кодопреобразователь 2, первый коммутатор 3, блок

4 памяти, и элементов 5, -5 „ задержки и аттенюаторов бг -6„, сумматор 7, второй коммутатор 8, источник 9 тактовых сигналов. 30

Формирователь сигналов многократной манипуляции работает следующим образом.

На выходе сумматора 7 можно формировать сигналы требуемой формы, если 3 соответствующим образом выбрать структуру цифровой линии задер>кки, образуемой определенными комбинациями элементов 5, -5„ задержки, переключателей 3, -3„ eI> a 0 oM T ToI> g0

3 н переключателей 8 -8,„ второго коммутатора 8, Предварительно, задавая коэффициенты аттенюаторов 6,-6„ исходя из требуемой формы выходного сигнала, рассчитывается двоичная последовательность, которую должна формировать указанная цифровая линия задержки.

Затем по найденной двоичной после довательности сиятезируетсл цифровая р линия задержки с обратной связью.

При этом изменение параметров формируемого сигнала в момент лганипуляции осуществляется путем подачи с выходов кодопреобразователя 2 через переключатели 3, -Зд первого коммутатора 3 сигналов, изменяющих состояние соответствующих элементов 5, -5п задержки при осуществлении фазовой или амплитудной манипуляции, Для осуществления частотной манипуляции с помощью блока 4 памяти и переключателей 8, -8,„ второго коммутатора 8 по сигналу с выхода кодопреобразователя 2, подключенного к входу блока 4 памяти, происходит перестройка структуры цифровой линии задержки.

Для осуществления комбинированной манипуляции в момент манипуляции происходит изменение ее состояния и перестройка ее структуры.

Формирование синусоидального сигнала с фазовой манипуляцией производится следующим образом.

Если необходимо сформировать синусоидальный сигнал с амплитудой, равной единице, частотой f, то следует обеспечить набор начальных фаз О, 90, 180, 270 . Исходя из заданной точности аппроксимации и учитывая количество начальных фаз, аппроксимируют синусоидальный сигнал ступенчатой функцией, состоящей из двенадцати прямоугольных импульсов, т.е. период двоичной последовательности р=12 (фиг.2).

Тогда длина цифровой линии задержки может быть равна шести. Количество отводов при этом также будет равно шести. Так как на выходе цифровой линии задержки в простейшем случае сигнал однополярный, то синусоидальный сигнал формируется с постоянной составляющей (в данном случае равной единице). Постоянную составляющую в случае необходимости легко устранить, например, с помощью конденсатора, подключенного к выходу сумматора.

Задают в качестве коэффициентов

К передачи аттенюаторов 6 -6 раз1 б ности между величинами соседних отсчетов синтезируемой синусоиды. В данном случае К,=0,14; К =0,36;

1<4=0 5; I(> 0 36 K<=0 14, 0 ределяют двоичную последовательность, которую должна генерировать цифровая линия задержки с обратной связью.

Для этого составляют систему уравнений, описывающую соотношение между значениями двоичных символов Х;, генерируемых цифровой линией задержки, коэффициентами К; передачи аттенюаторов 61-бд и отсчетами а; формуемого сигнала на выходе сумматора 7, )23)622 t0

Х, К,+Х К +...+Х К а, ° ° ° 1 °

Подставляя а,=0; а =0,14 а .=0,5; 5

0,14, и решая относительно Х получа ют

Х =Х =Х =Х =Х -=Х:=0 г З 4 У а . Пользуясь методами определения обратной связи для получения найденной последовательности 000000)))ill, можно найти, что инверсный выход последнего шестого элемента задержки

5, -56 должен быть соединен с входом первого элемента задержки 6, (фиг.3).

Состояние каждого элемента 5 -5 за1 н держки для каждого такта и соответствующая величина напряжения на выходе сумматора 7, а также соответствующие фазы сигнала приведены в табл. 1.

Из табл. l следует, что каждой фазе сигнала соответствует определен- 25 ная комбинация из единиц и нулей, . записанная в элементы 5, -5 задержки. Следовательно, изменение фазы сигнала в момент манипуляции можно осуществить путем записи в элементы 30

5, -5 задержки соответствующих комбинаций из единиц и нулей.

Формирование сигнала с частотной манипуляцией производится следующим образом.

Получить колебание с амплитудой, равной 1, и частотой f в полтора раза большей, чем в вышерассмотренном примере, т..е ° увеличить частоту в требуемое число раз, можно обеспечить40 исключая, например, 3, 5, 9 и )1

"ступеньки" из аппроксимирующей функции (фиг, 2). Соответственно из набора комбинаций единиц и нулей, приведенных в табл. 1, нужно исключить

3, 5, 9 и ll комбинации. Это можно. сделать изменив структуру цифровой линии задержки так, чтобы входы третьего 53 и пятого 5 элементов задержки были подключены соответствен- 50 но к выходам первого 5 и третьего

5> элементов задержки. Цифровая линия задержки с изменяемой структурой изображена на фиг. 5. Состояние каждого элемента 5, -5„ задержки для каж- 5 дого такта и соответствующая величи на напряжения на выходе сумматора

7. а также соответствующие значения фазы сигнала приведейы в табл.

Принцип изменения начальной фазы колебания с частотой Г остается прежним, Формирование сигнала с амплитудной манипуляцией производится следующим образом.

Амплитудную манипуляцию можно осуществить, если в качестве исходной выбрать не нулевую комбинацию, а комбинацию, содержащую в определенных, симметрично расположенных относительно середины местах, единицы. Пусть в качестве исходных при формировании частоты f, выбраны комбинации 010010 и 100001. Изменение состояний элементов 5, -5„ задержки и значения сигнала на выходе сумматора 7 представлены в табл. 3.

Соответствующие временные диаграммы сигналов приведены на фиг. 5.

Таким образом, изменение амплиту ды и фазы сигнала осуществляется путем записи в элементы 5 -5 задержки в моменты манипуляции соответствующих комбинаций единиц и нулей, а изменение частоты путем изменения структуры цифровой линии задержки в момент манипуляции. При увеличении ее длины точность формирования сигнала будет повышаться, будет расширяться набор начальных фаз и возможных значений частот и амплитуд.

Когда манипуляции подвергаются одновременно все три параметра. формируемого колебания, т.е, начальная фаза, частота и амплитуда, формирователь сигналов многократной манипуляции работает следующим образом.

Бинарные сигналы, полученные из передаваемой информационной последовательности предварительным перекодированием, подаются на вход многоотводной линии 1 задержки и продвигаются по ней благодаря продвигающим импульсам, поступающим с второго выхода источника 9 тактовых сигналов, Состояние первого элемента многоотводной линии ) задержки определяет значение начальной фазы ("1"- 0 о

Э а- 180 ), состояние второго элемента вЂ” значение амплитуды ("1"А,-"1, "0" Л =0,72), состояние третьего элемента вЂ” значение частоты ("1 f

011 f) г>

В соответствии с табл. 1-3 в табл. 4 сведены возможные сочетания

1231622

Исходя из принципа Работы устройства, можно определить необходимое соотношение частот следования синхро-.50 низированных управляющих импульсов па выходах источника 9 тактовых сигналов (фиг. 6), Эти соотношения следу|ощие:

F „,„ =21, n; F> „,„<„> =MB; г9...(9) -B где Б вЂ” скорость манипуляции в канале связи; состояний элементов многоотводной линии 1 задержки, параметров форми,руемого колебания и соответствующих комбинаций единиц и нулей, которые

Ф должны быть записаны в элементы 5,-5„ задержки и блок 4 памяти в момент манипуляции, С помощью кодопреобразователя 2 происходит перекодирование содержимо- !О

ro элементов многоотводной линии 1 задержки в соответствующую комбинацию единиц и нулей, записываемую в момент манипуляции в блок 4 памяти и элементы 5,-5д задержки. После 15 заполнения многоотводной линии 1 задержки под действием импульса с третьего выхода источника 9 тактовых сигналов выходы переключателей 3, -Зд замыкаются с первыми сигнальными 20 входами, благодаря чему осуществляется запись комбинации единиц и нулей в элементы 5,-5„ задержки. При этом в блок 4 памяти с соответствующего выхода кодопреобразователя 2 (для 25 даппого случая с седьмого) записывается "1", вследствие чего после изменения состояния элементов 5,-5о за" держки сигналом с выхода блока 4 памяти эа счет переключателей 8, -8„,. 30 происходит1.изменение структуры цифровой линии задержки (если необходимо формировать синусоиду с частотой

). Если в блок 4 памяти будет записан "О", то пеРеключатели 8,-8„ ос-35 таются в том же положении и формируется синусоида с частотой f . Далее под действием управляющих импульсов с первого выхода источника 9 тактовых сигналои происходит продвижение ком- 40 бинации из единиц и нулей, записанной в цифровую линию задержки, до следующего момента. манипуляции, при этом на выходе сумматора 7 будет иметь место сигнал с требуемой ам- 45 плитудой, фазой и частотой, 1, вЂ” нижняя частота формируемого колебания;

М и n вЂ” соответственно количество элементов многоотводной линии

1. задержки и элементов 5„-5„ задержки, Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Формирователь сигналов многократной манипуляции, содержащий многоотводную линию задержки, а также п элементов задержки, инверсный выход каждого иэ которых соединен через соответствующий аттешоатор с сумматором, источник тактовых сигналов; первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовыми входами и элементов задержки и тактовым входом многоотводной линии за" держки, информационный вход которой является входом формирователя сигналов многократной манипуляции, о твЂ” л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений выходного сигнала, в него введены кодопреобразователь, первый коммутатор, содержащий п переключателей, второй коммутатор, содержащий ш переключателей, и блок памяти, при этом первый, второй,...,n-й выходы кодопреобразователя соединены с первыми сигнальными входами соответственно первого, второго,...,n-.1"о переключателей первого коммутатора,..., a (и+1)-й выход кодопреобразователя соединен с сигнальным входом элемента памяти, второй сигнальный вход первого переключателя первого коммутатора соединен с инверсным выходом и-го элемента задержки, вторые сигнальные входы второго, третьего,..., n-ro переключателей первого коммутатора соединены с неинвертирующими выходами соответственно первого, второго,...,n-го элементов задержки, первый сигнальный вход каждого из ш переключателей .второго коммутатора соединен с информационным входом соответствующего К-го элемента задерж.ки, выход каждого из m переключателей второго коммутатора соединен с входом соответствующего (K+1)-ro элемента .задержки, второй сигнальный вход каждого из m.ïåðåêëþ÷àòåëåé второго коммутатора соединен с выходом соответствующего (К+1)-го переключателя пер1231 вого коммутатора, выход каждого из остальных переключателей первого коммутатора соединен с информационным входом последующего по порядковому номеру элемента задержки, тактовые входы всех переключателей первого и второго коммутаторов и блока памяти соединены с третьим выходом источника тактовых сигналов, выход блока

Т а б л и ц а 1

Та блица 2

Ф такФаза сигнала, град.

Состоя- Значения

Состояние элементов задержки

Фаза сигнала, г рад

Значения

)) такние элементов та выходно го сигвыходно

ro сигта

15 задержки нала.нала

270

1 000000

0,00

2 )00000

3)5

0,14

300

3 111000 ) 00

330

3 1..10000 0,50

4 1)1110 1,86

4 I l )000 1,00

1,50

135

1,86

180

2,00

225

1,86

120

270

9 000000 О

l0 100000 0,14

1,50

150

9 0011)l

10 000111

11 000011

12 000001

180

315

1,00

ll ))1000 1,00

210

0,50

240

0,14

:,Т а б л и ц а 3

Амплитуда А =6,28

Амплитуда А 0,72

У так- Состояние Выходной Фаза, та элементов сигнал град. задержки

Состояние Выходной элементов сигнал задержки

I 0)0010 0,72 270 100001 0,28

2 10)001 0,78 3!О 010000 . 0,36

3 010100 0,&6 330 101000 0,64

4 101010 1,00 О 110100 1,00!

1101Î 1,36

5 110101 I, 14 30

5 111) 00

6 111110

7 1)1111

8 О) 1111

622 & памяти соединен с управляющими входами переключателей второго коммутатора, причем К= вЂ” +(i-))--, где 1 и порядковый номер переключателя второго коммутатора; т= - вЂ”, где b

hf верхняя частота формйруемого сигнала;

hf вЂ” разность между верхней и нижней частотами формируемого сигнала

I 000000 О

2р 2 100000 0,14

5 llllll 2,00

6 0111)1 1,86

Зр 7 000111 ) 00

8 000001 0,14

4р 12 111110 О 86

123!622

Продолжение табл.3

Амплитуда А "Ь,28