Способ модуляции импульсных сигналов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах передачи и преобразования информации, а также в системах автоматического управления, обеспечивает повышение экономичности и быстродействия. В известный способ модуляции импульсных сигналов с частотой следования F₁ , основанный на воздействии внешних сигналов на их параметры, введены новые операции, заключающиеся в том, что образуют меандры сигналов, следующих с частотой F₁± F_мод , где F_мод - частота модуляции, и осуществляют операцию конъюнкции меандров с сигналами импульсной последовательности, предварительно сформированными таким образом, что их длительность существенно меньше длительности меандра T_{меандра} τ_имп≪ T_{меандра}. После операции конъюнкции формируют полученные сигналы по длительности и амплитуде в зависимости от практической необходимости. Устройство модуляции импульсных сигналов содержит счетчик импульсов, триггер, первый и второй элементы И, управляемый генератор импульсов, входную шину сигналов модулируемой последовательности, выходную шину, первый и второй формирователи импульсов, шину сигнала разрешения и шину сигнала управления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах передачи и преобразования информации, а также в системах автоматического управления.

Известен способ модуляции импульсных последовательностей, основанный на формировании паузы между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов (а.с. СССР N 1478316, кл. Н 03 К 7/08, 1989).

Недостатком этого способа являются неэкономичность и ограниченное быстродействие при задании режима модуляции с медленными изменениями модулированного сигнала.

Известен способ модуляции импульсных последовательностей, основанный на номировании паузы между соседними широтно-импульсными сигналами (а.с. СССР N 14787167, кл. Н 03 К 7/08, 1989).

Однако этот способ обладает теми же недостатками, что и указанный выше.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ модуляции импульсных последовательностей с частотой следования F₁, основанный на воздействии внешних сигналов (патент Франции N 2618034, кл. Н 03 К 7/08, 1989).

Недостатком этого способа являются недостаточно высокая экономичность и ограниченное быстродействие при задании режима модуляции при медленном изменении модулирующего сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту устройством для реализации предложенного способа является известное устройство модуляции импульсных последовательностей, описанное в патенте Японии N 63-55812, кл. Н 03 К 7/08, 1989).

Известное устройство модуляции содержит счетчик, триггер, первый и второй элементы И, генератор, подключенный выходом к счетному входу счетчика, шину подачи сигналов модулируемой последовательности и шину подачи выходных сигналов.

Недостатком известного устройства модуляции импульсных частотных последовательностей являются недостаточно высокая экономичность и ограниченное быстродействие в режиме модуляции при медленном изменении модулирующего сигнала.

Целью изобретения является повышение экономичности и быстродействия.

В предлагаемом способе сигналами, воздействующими на модулируемую последовательность импульсов, является последовательность меандров сигналов, следующих с частотой F₁ ± F_мод, где F₁ - частота модулируемой последовательности импульсов; F_мод - частота модуляции.

При этом длительность импульса меандра равна Т меандра. Для обеспечения нормальной работы в данном случае длительность импульсов τ_имп модулируемой последовательности должна быть существенно меньше импульса меандра Т меандра.

Осуществляют логическую операцию коньюнкции сигналов модулируемой импульсной последовательности и последовательности меандров.

При этом в моменты совпадения сигналов двух последовательностей формируют импульсы выходного сигнала. Очевидно, что в течение всего интервала совпадения сигналов выходные сигналы будут представлять собой последовательность импульсов с частотой следования F₁ модулируемой последовательности импульсов.

В интервале времени несовпадения выходные импульсы либо отсутствуют, либо имеют меньшую амплитуду.

Частота следования пачек импульсов при этом будет равна F_мод, а длительность пачек равна Т_п, где Т_п превышает длительность Т меандра импульса меандра во столько раз, во сколько раз период Т₁ частоты F₁ превышает разность периодов частот двух последовательностей.

Очевидно, что частота импульсов в пачках будет изменяться при изменении частоты импульсов модулируемой последовательности.

Таким образом, существенными отличительными признаками предложенного способа и устройства для его осуществления является то, что эффект модуляции сигналов импульсной последовательности заключается не в непосредственном воздействии модулирующего сигнала на его параметры, а через взаимодействие воздействующего сигнала на модулируемый через логическую операцию коньюнкции.

В результате этого достигается совершенно новый эффект. Исходный сигнал воздействия по частоте лишь незначительно отличается от модулируемого (на величину разностной частоты, которая по существу является модулирующей), а выходной сигнал модулируется по закону разностной частоты между сигналами. Длительность импульсов меандров воздействующего сигнала также существенно меньше длительности импульсных пачек выходного сигнала.

Таким образом осуществляется возможность модуляции сигналов импульсных последовательностей по закону больших длительностей, используя исходные сигналы воздействия с параметрами, соизмеримыми с параметрами модулируемой последовательности импульсов.

На чертеже приведена структурная схема устройства модуляции импульсных сигналов с частотой следования F₁.

Устройство модуляции импульсных сигналов содержит счетчик 1 импульсов, первый элемент И 2, второй элемент И 3, управляемый генератор 4 импульсов, первый формирователь 5 сигналов, второй формирователь 6 сигналов, триггер 7, входную шину 8 сигналов модулируемой последовательности, шину 9 сигнала разрешения, выходную шину 10, шину 11 сигнала управления.

Вход и выход управляемого генератора 4 импульсов подключены соответственно к шине 11 сиганла управления и к счетному входу счетчика 1 импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы и выход второго элемента И 3 подсоединены соответственно к информационным выходам счетчика 1 импульсов, к шине 9 сигнала разрешения, к счетному входу триггера 7 и к входу установки в "0" счетчика 1 импульсов, первый и второй входы и выход первого элемента И 2 соединены соответственно с прямым выходом триггера 7, с выходом первого формирователя 5 сигналов и с входом второго формирователя 6 сигналов, вход первого формирователя 5 сигналов подключен к входной шине 8 модулируемой последовательности сигналов, а выход второго формирователя 6 сигналов - к выходной шине 10.

Устройство модуляции импульсных сигналов работает следующим образом.

Сигналы с выхода управляемого генератора 4 подаются на счетный вход счетчика 1, где осуществляется их пересчет. При достижении информации в счетчике 1, равной двоичному коду, при котором имеют место единичные значения на всех информационных выходах счетчика 1, связанных с входами второго элемента И 3, на его выходе, при условии подачи сигнала разрешения на шину 9, вырабатывается сигнал, подаваемый на счетный вход триггера 7 и на вход установки в "0" счетчика 1.

При этом триггер 7 переводится в другое состояние, а счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние. Если до переключения триггера 7 он находится в нулевом состоянии, то при подаче сигнала на его счетный вход он переводится в единичное состояние и на его прямом выходе воспроизводится высокий уровень сигнала. При этом первый элемент И 2 открывается для сигналов модулируемой последовательности, подаваемой с выхода первого формирователя 5 сигналов на второй вход первого элемента И 2. Первый формирователь 5 формирует длительность τ_имп импульсов модулируемой последовательности таким образом, чтобы она была существенно меньше длительности меандра, задаваемого с выхода триггера 7. При подаче следующего импульса с выхода второго элемента И 3 на счетный вход триггера 7 он переводится из единичного в нулевое состояние. На его прямом выходе воспроизводится нулевой уровень сигнала, и первый элемент И 2 запирается для сигналов модулируемой последовательности с выхода первого формирователя 5 сигналов.

Учитывая то, что импульсные последовательности, задаваемые с выхода триггера 7 и с выхода первого формирователя 5 сигналов, отличаются по частоте на весьма малую величину, то через каждый период их повторения осуществляется сдвиг между ними по фазе на величину разности периодов их повторения. При этом модуляция импульсной последовательности будет осуществляться с разностной частотой модулируемой последовательности и последовательности меандров. При симметричном меандре и модуляция будет симметричная, т.е. полпериода разностной частоты на выход первого элемента И 2 проходят импульсы модулируемой последовательности, а следующие полпериода - нет.

Возможны варианты, когда в зависимости от заданной глубины модуляции в течение одного периода разностной частоты на выход первого элемента И 2 проходят без ослабления импульсы модулируемой последовательности, а в течение следующего полпериода - уменьшенный на определенную величину. При изменении длительности положительного импульса меандра будет изменяться и длительность импульсной пачки на выходе первого элемента И 2, а при изменении частоты управляемого генератора 4 импульсов под действием управляющих сигналов, подаваемых на шину 11, будет изменяться и частота следования меандров.

Таким образом, в устрйостве обеспечивается изменение частоты модулируемого сигнала в определенных пределах, а также изменение длительности прохождения сигналов модулируемой последовательности на выход первого элемента И 2 (широтная модуляция), что существенно расширяет функциональные возможности устройства.

Первый формирователь 5 формирует сигналы модулируемой последовательности таким образом, чтобы длительность импульсов τ_имп была существенно меньше длительности положительного импульса меандра, т.е. τ_имп << Т_{полож.меандра}.

Счетчик импульсов был реализован на микросхеме К155ИЕ5, элементы И - на микросхемах К155ЛИ1, триггер - на микросхеме К155ТМ7.

Формирователи импульсов были построены по схеме одновибратора с использованием микросхем К155ЛМ1 и RC-цепочек.

Технико-экономическое преимущество предложенного способа модуляции импульсных сигналов с частотой F₁ и устройства для его осуществления по сравнению с известным заключается в том, что при его использовании обеспечивается возможность существенного повышения экономичности и быстродействия при модуляции импульсных последовательностей модулирующими сигналами низкой и ультранизкой частоты. Так, в известных устройствах для выработки модулирующих сигналов низкой и ультранизкой частоты требуется значительное количество оборудования, например многоразрядный счетчик для пересчета частоты импульсов, задаваемых с высокочастотного генератора.

Формула изобретения

1. Способ модуляции импульсных сигналов с частотой следования F₁, основанный на воздействии внешних модулирующих сигналов на их параметры, отличающийся тем, что модулирующие сигналы формируют в виде последовательности меандров, следующих с частотой F₁±F_мод, где F_мод - частота модуляции, сигналы модулируемой последовательности формируют с длительностью импульсов, существенно меньшей длительности импульсов меандров модулирующих сигналов τ_имп. << T_{меандpа} , осуществляют логическую операцию конъюкции сигналов модулирующей и моудируемой последовательностей и в момент совпадения этих сигналов формируют пачки выходных импульсов длительностью, равной T_п= ·T₁ где T₁ и T₂ - периоды соответственно модулируемой и модулирующей последовательностей, с частотой следования пачек импульсов, равной F_мод, и с частотой следования импульсов внутри пачки, равной F₁.

2. Устройство модуляции импульсных сигналов, содержащее счетчик импульсов, триггер, первый и второй логические элементы И, управляемый генератор, подключенный выходом к счетному входу счетчика импульсов, входную шину сигналов модулируемой последовательности, выходную шину, отличающееся тем, что в него введены первый и второй формирователи импульсов, шина сигнала разрешения, шина сигнала управления, при этом вход и выход первого формирователя импульсов подключены соответственно к входной шине сигналов модулируемой последовательности и к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, а выход - к входу второго формирователя импульсов, выходом соединенного с выходной шиной, первый, второй и третий входы второго элемента И подключены к соответствующим информационным выходам счетчика импульсов, четвертый вход - к шине сигнала разрешения, а выход - к счетному входу триггера и входу установки в "0" счетчика импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1