Способ переключения частот в системах с частотной манипуляцией

 

Использование: в радиотехнике и может быть использовано для осуществления манипуляции сигналов путем сдвига частоты в системах передачи дискретной информации. Сущность изобретения: в способе переключения частот в системах с частотной манипуляцией, заключающемся в формировании сигналов частот манипуляции и информационного сигнала, переключении сигналов частот манипуляции в соответствии с информационным сигналом в тактовые моменты времени и выравнивании фаз сигналов частот манипуляции при их смене на выходе блока нагрузки, выравнивание фаз сигналов частот манипуляции осуществляют с задержкой относительно тактовых моментов на время задержки переходов от одной частоты к другой в блоке нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для осуществления манипуляции сигналов путем сдвига частоты в системах передачи дискретной информации.

Известен способ переключения частот в системах с частотной манипуляцией [1] в соответствии с которым формируют сигналы частот манипуляции и сигнал разностной частоты. Переключение частот манипуляции в соответствии с изменением полярности входного информационного сигнала производят в моменты нулевой разности фаз частот манипуляции на входе блока нагрузки, когда фаза сигнала разностной частоты равна нулю. На выходе блока нагрузки при этом имеются значительные переходные процессы.

Известен также способ переключения частот в устройстве формирования частотно-манипулированных сигналов [2] в соответствии с которым выравнивают в моменты переключения частот фазы колебаний на выходе блока нагрузки, следующих в соответствии с информационным сигналом. Однако и в этом случае имеют место значительные переходные процессы на выходе блока нагрузки в виде избирательной цепи произвольного вида.

Техническим результатом изобретения является улучшение характеристик системы за счет уменьшения переходных процессов.

Для достижения указанного технического результата в способе переключения частот в системах с частотной манипуляцией, заключающемся в формировании сигналов частот манипуляции и информационного сигнала, переключении сигналов частот манипуляции в соответствии с информационным сигналом в тактовые моменты времени и выравнивании фаз сигналов частот манипуляции при их смене на выходе блока нагрузки, выравнивание фаз сигналов частот манипуляции осуществляют с задержкой относительно тактовых моментов на время задержки переходов от одной частоты к другой в блоке нагрузки.

Поскольку переключение входных сигналов осуществляется с опережением моментов выравнивания фазы выходных колебаний на время задержки переходов в блоке нагрузки, переходы от конца предыдущей посылки к началу следующей происходят на выходе блока нагрузки без разрыва фазы вынужденных колебаний, что приводит к уменьшению переходных процессов и улучшению характеристик системы.

На фиг. 1 приведен пример структурной электрической схемы устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит задающий генератор 1, выход которого соединен с объединенными входами формирователей верхней 2 и нижней 3 частот манипуляции, генераторов тактовых 4 и счетных 5 импульсов и блока 6 ввода поправки. Выходы формирователей 2,3 соединены соответственно через фазовращатели 7,8 соответственно с первым и вторым входами частотного манипулятора 9, к управляющему входу которого подключен выход формирователя 10 информационного сигнала. Выход частотного манипулятора 9 соединен с блоком 11 нагрузки, выход которого подключен к первым (сигнальным) входам импульсно-фазовых детекторов 12, 13 и первым входам перемножителей 14, 15 сигналов. К второму (опорному) входу импульсно-фазового детектора 12 подключен выход формирователя 16 опорного сигнала, подключенный через инвертор 17 к второму (опорному) входу импульсно-фазового детектора 13.

Выходы импульсно-фазовых детекторов 12, 13 соединены соответственно с управляющими входами фазовращателей 8,7. Выход генератора 4 тактовых импульсов подключен к входу формирователя 16 опорного сигнала и к установочным входам формирователей верхней 2 и нижней 3 частот манипуляции, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами перемножителей 14 и 15 сигналов. Выходы перемножителей 14 и 15 сигналов соединены с первыми входами соответственно перемножителей 18 и 19 сигналов, к объединенным вторым входам которых подключен через блок 20 задержки выход формирователя 16 опорного сигнала. Выходы перемножителей 18 и 19 сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока 21 вычитания, третий вход которого подключен к выходу генератора 5 счетных импульсов, а выход соединен со счетным входом интегратора 22. Установочный вход интегратора 22 соединен с выходом формирователя 16 опорного сигнала, а выход интегратора 22 подключен к управляющему входу блока 6 ввода поправки, нагруженного на формирователь 10 информационного сигнала.

Перемножители 18 и 19 сигналов, блок 21 вычитания с генератором 5 счетных импульсов, интегратор 22, блок 6 ввода поправки и формирователь 10 информационного сигнала образуют цепь автоподстройки информационного сигнала, на опорные и сигнальные входы которой поступают соответственно опорный сигнал с выхода блока 20 задержки и преобразованный в перемножителях 14, 15 сигналов выходной сигнал блока 11 нагрузки, содержащий информацию о манипулирующем (информационном) сигнале.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал задающего генератора 1 поступает на формирователи верхней 2 и нижней 3 частот манипуляции, с выходов которых сформированные сигналы поступают через фазовращатели 7,8 на частотный манипулятор 9. С выхода частотного манипулятора 9 частотно-манипулированный (ЧМ) сигнал поступает в блок 11 нагрузки, выход которого является выходом устройства. На установочные входы формирователей верхней 2 и нижней 3 частот манипуляции поступают импульсы с генератора 4 тактовых импульсов, на вход которого поступает сигнал задающего генератора 1. Под действием импульсов установки фазы сигналов верхней и нижней частот на выходах формирователей 2,3 равны нулю. Тактовые импульсы с генератора 4 (фиг. 2,а) поступают также на вход формирователя 16 опорного сигнала. Прямой (фиг. 2,б) и инвертированный в инверторе 17 опорные сигналы поступают на импульсно-фазовые детекторы 12,13 для сравнения с фазой выходного колебания блока 11 нагрузки в моменты смены знака опорного сигнала (опорные моменты времени).

Сигналы рассогласования с выходов импульсно-фазовых детекторов 12, 13 управляют фазами колебаний каждой из частот при помощи фазовращателей 8,7. Управление осуществляется до совпадения нулевых фаз на выходе блока 11 нагрузки (фиг. 2, г) с фронтами и спадами опорного сигнала (фиг. 2,б), при этом по окончании фазовой автоподстройки переключаемых частот фазы колебаний на выходе блока 11 нагрузки совпадают с фазами соответствующих сигналов на выходах формирователей верхней 2 и нижней 3 частот манипуляции. ЧМ сигнал на фиг. 2,г изображен в положении, когда переходы с частоты на частоту (условно показанные пунктиром) смещены на τ относительно опорных моментов времени (фиг. 2, б) и задержаны на τ_з относительно информационного сигнала (фиг. 2, в), переключающего частоты на входе. Положительные и отрицательные посылки в информационном и опорном сигналах чередуются по одному и тому же закону.

ЧМ сигнал с блока 11 нагрузки поступает на перемножители 15, 14 сигналов, на вторые входы которых поступают сфазированные сигналы с выходов формирователей 2,3 соответственно. В произведениях указанных сигналов, поступающих на первые входы перемножителей 18, 19 сигналов, содержится информация о манипулирующем (информационном) сигнале на выходе блока 11 нагрузки. На вторые входы перемножителей 18, 19 сигналов поступает опорный сигнал, задержанный в блоке 20 задержки на половину длительности элементарной посылки (фиг. 2,д). Сигнал рассогласования в цепи подстройки информационного сигнала образуется усреднением результатов вычитания выходных сигналов перемножителей 18, 19, представляющих собой последовательности импульсов различной длительности, соответствующих участкам совпадения (с) и несовпадения (н) полярностей перемножаемых сигналов. Указанные последовательности поступают с перемножителей 18 и 19 на первый и второй входы блока 21 вычитания. В блоке 21 вычитания участки (с) и (н) заполняются счетными импульсами, поступающими с генератора 5 счетных импульсов на третий вход блока 21. В результате вычитания образуются суммы (с₁+ н₂) и (н₁+с₂), где цифрами 1,2 обозначены сигналы, относящиеся к первой и второй цепям. Сложение реализуется достаточно просто при условии, что суммируемые импульсы не совпадают между собой. Это обеспечивается использованием двухтактовой последовательности счетных импульсов, причем, на первую цепь поступает такт 1, а на вторую такт 2.

Усреднение результатов вычитания производится в интеграторе 22, на вход которого поступают счетные импульсы с выхода блока 21 вычитания. Обнуление интегратора 22 осуществляется фронтами опорного сигнала (фиг.2,б). За время между обнуляющими импульсами на интегратор 22 поступают результаты перемножения опорных сигналов с посылками противоположного знака. Суммарное время усреднения равно удвоенной длительности элементарной посылки. Команды с выхода интегратора 22 управляют положением информационного сигнала (фиг. 2,в), поступающего с формирователя 10 информационного сигнала на управляющий вход частотного манипулятора 9. Информационный сигнал образуется в формирователе 10 из сигнала задающего генератора 1, поступающего на вход формирователя 10 через блок 6 ввода поправки. Под действием команд на управляющем входе блока 6 ввода поправки подвижный информационный сигнал, переключающий частоты в частотном манипуляторе 9, сдвигается в сторону опережения (фиг. 2,е) до наступления равновесия в цепи подстройки. Поскольку опорный сигнал на вторых входах перемножителей 18, 19 сигналов сдвинут на пол-посылки (фиг. 2,д) относительно опорных моментов времени, моменты перехода ЧМ сигнала на выходе блока нагрузки в положении равновесия (фиг. 2,ж) синхронизированы с фронтами опорного сигнала на выходе формирователя 16 (фиг. 2,б). По окончании автоподстройки переходы с частоты на частоту осуществляются без разрыва фазы вынужденных колебаний (фиг. 2,ж), поэтому уменьшаются переходные процессы в выходном ЧМ сигнале.

Поскольку на импульсно-фазовых детекторах 12 и 13 производится сравнение положения фронта и спада опорного сигнала и моментов перехода через нуль колебания установившейся частоты, выход каждого из них соединен с тем фазовращателем, который управляет фазой колебания, установившегося к моменту измерения и отключенного в установившемся режиме работы цепей автоподстройки от входа блока нагрузки в момент подачи сигнала управления.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТОТ В СИСТЕМАХ С ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, заключающийся в том, что формируют сигналы частот манипуляции и информационный сигнал, переключают сигналы частот манипуляции в соответствии с информационным сигналом в тактовые моменты времени и выравнивают фазы сигналов частот манипуляции при их смене на выходе блока нагрузки, отличающийся тем, что выравнивание фаз сигналов частот манипуляции осуществляют с задержкой относительно тактовых моментов на время задержки переходов от одной частоты к другой в блоке нагрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2