Способ фазовой модуляции колебаний

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обеспечения высококачественной связи по нестабильному каналу связи. Достигаемый технический результат - устранена зависимость фазы регулируемого сигнала от входной частоты. Согласно способу в основном и дополнительном каналах осуществляют регулировку фазы колебаний, изменяют амплитуды сигналов с коэффициентами А и В соответственно, выходные сигналы каналов объединяют и нормируют по коэффициенту Сигнал основного канала представляет собой входной сигнал синусоидальной формы. Сигнал дополнительного канала получают из входного сигнала путем его одновременного интегрирования и дифференцирования, перемножение результатов данных операций и извлечение квадратного корня - из результата перемножения. 1 ил.

 

Предлагаемый способ фазовой модуляции относится к радиотехнике и может быть использован для обеспечения высококачественной связи по нестабильному каналу связи для других типов модуляции.

Известен способ фазовой модуляции колебаний (Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г.Зюко, Д.Д.Кловский, В.И.Коржик, М.В.Назаров. Под ред. Д.Д.Кловского. - М.: - Радио и связь, 1998, стр.100), использующий известное выражение cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβ, в соответствии с которым к первичной фазе α путем математических операций может быть добавлен дополнительный фазовый сдвиг β, который формируется по закону передаваемого сообщения.

Недостатком данного способа является сложность его осуществления, приводящая к структурной сложности самого способа, а также устройства, его реализующего.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения может быть выбран способ (Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г.Зюко, Д.Д.Кловский, В.И.Коржик, М.В.Назаров. Под ред. Д.Д.Кловского. - М.: - Радио и связь, 1998, с.100), в котором операции осуществляются одновременно по двум автономным каналам. В одном канале производится изменение амплитуды несущего колебания, а во втором - изменение амплитуды осуществляется после сдвига фазы несущей на π/2. Выходные напряжения каналов объединены. При этом на выходе сумматора получаем сигнал

Характерной особенностью данного способа является то, что осуществляемый в нем фазовый сдвиг на π/2 можно получить лишь только на заданной (фиксированной) частоте и для каждой из частот необходимо определять свой фазовый сдвиг, обеспечивающий π/2. Поэтому недостатком данного способа являются его ограниченные возможности, связанные, в первую очередь, с тем, что регулирование фазы зависит от значения частоты входного сигнала и меняется в широком диапазоне частот входного сигнала.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка фазового способа модуляции, принцип построения которого исключает зависимость регулируемой фазы от значения частоты входного сигнала, т.е. результат регулирования фазы должен быть инвариантным к частоте входного сигнала.

Сущность изобретения сводится к следующему. Как известно (Таблицы интегралов и другие математические формулы: Справочник / Г.Б.Двайт.- М.: Наука, 1997, стр.70, формула 401.03)

Изменяя величину амплитуд синусоидального и косинусоидального сигналов путем их усиления в А и В раз, можно обеспечить управление фазой регулируемого сигнала. При этом для формирования косинусоидального сигнала из входного синусоидального можно использовать операции дифференцирования и интегрирования. Выражение (1) может быть реализовано следующим образом.

Входной сигнал где - амплитуда входного сигнала, одновременно поступает на входы дифференциатора и интегратора, на входах которых соответственно получаем:

Перемножив данные напряжения при условии получаем

Знак "-" в данном выражении может быть учтен выбором фазы этого напряжения либо путем инвертирования . Извлекая корень квадратный из данного напряжения, получаем Если данное напряжение после соответствующего в В раз усиления просуммировать с входным синусоидальным сигналом, усиленным в А раз и задержанным на время, необходимое для их одновременного суммирования, то на выходе сумматора получим значение напряжения

где а отношение - передаваемое сообщение, причем в частном случае, если В=1, то А - передаваемое сообщение. После деления результата объединения на получим Данные математические операции могут быть выполнены как на аналоговых элементах, так и в вычислителе на базе микропроцессора, алгоритм функционирования которого реализует рассмотренную на фиг.1 структуру. Входное синусоидальное напряжение при этом может быть введено в вычислитель с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Отличительным признаком предложенного технического решения является использование математических методов регулировки фазы колебаний, обладающих высокой точностью выполняемых операций и инвариантностью к изменению частоты входного сигнала.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественные всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявляемого объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанных технических результатов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

В предлагаемом способе фазовой модуляции регулировка фазы колебаний осуществляется следующим образом: в основном и дополнительном каналах изменяют амплитуды сигналов с коэффициентами А и В соответственно, выходные сигналы каналов объединяют и нормируют по коэффициенту при этом сигнал основного канала представляет собой входной сигнал синусоидальной формы, а сигнал дополнительного канала получают из входного сигнала путем его одновременного интегрирования и дифференцирования, перемножения результатов данных операций и извлечения квадратного корня из результата перемножения.

Пример структурной схемы устройства, реализующего данный способ, приведен на фиг.1.

Фазовый модулятор содержит блок задания фазы 1, два управляемых усилителя 2, 3, дифференциатор 4, интегратор 5, инвертор 6, умножитель 7, элемент задержки 8, устройство извлечения корня 9, сумматор 10, делитель 11, программируемое запоминающее устройство (ПЗУ) 12.

Вход модулятора соединен с выходом первого управляемого усилителя 2, входом дифференциатора 4 и интегратора 5. Выход дифференциатора 4 соединен с первым входом умножителя 7. Выход интегратора 5 через инвертор 6 соединен со вторым входом умножителя 7, выход которого через устройство извлечения корня 9 соединен с входом управляемого усилителя 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 10. Ко второму входу сумматора 10 через элемент задержки 8 подключен выход управляемого усилителя 2. Выход сумматора 10 соединен с первым входом делителя 11, второй вход которого соединен с выходом ПЗУ 12. Управляющие входы усилителей 2, 3 подключены к соответствующим выходам блока задания фазы 1 и адресным входам ПЗУ 12.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом. Сигнал фаза которого модулируется в предлагаемом устройстве, подается на его вход и далее одновременно на входы управляемого усилителя 2, дифференциатора 4 и интегратора 5, где после дифференцирования на дифференциаторе 4 поступает на первый вход множителя 7 и интегрирования на интеграторе 5 через инвертор 6 поступает на второй вход умножителя 7. После перемножения в умножителе 7 сигнал поступает на вход устройства извлечения корня 9 и далее на вход управляемого усилителя 3. Коэффициенты усиления управляемых усилителей 2, 3 задаются с выхода блока задания фазы 1 в виде соответствующих кодов, которые пропорциональны величинам А и В. Сигнал с управляемого усилителя 3 поступает на первый вход сумматора 10, а сигнал с управляемого усилителя 2, задержанный элементом задержки 8 на время, необходимое для их одновременной подачи, поступает на второй вход сумматора 10, где происходит операция их суммирования. Сигнал с выхода сумматора 10 поступает на вход делителя 11, на второй вход которого поступает из ПЗУ 12 сигнал, пропорциональный величине

Таким образом, на выходе делителя 11, который является выходом рассматриваемого устройства, формируется в соответствии с приведенными выражениями сигнал где

Благодаря использованию в описанном устройстве математических методов регулировки фазы сигнала проявляется достаточно широкая его универсальность по частоте.

Способ регулировки фазы колебаний, при котором в основном и дополнительном каналах изменяют амплитуды сигналов с коэффициентами А и В соответственно, выходные сигналы каналов объединяют и нормируют по коэффициенту при этом сигнал основного канала представляет собой входной сигнал синусоидальной формы, а сигнал дополнительного канала получают из входного сигнала путем его одновременного интегрирования и дифференцирования, перемножения результатов данных операций и извлечения квадратного корня из результата перемножения.