Способ фазовой модуляции сигнала

Способ фазовой модуляции сигнала относится к радиотехнике и может быть использован при создании систем высококачественной радиосвязи. Достигаемый технический результат - устранение паразитной амплитудной модуляции фазомодулированного сигнала и увеличение индекса фазовой модуляции. Способ фазовой модуляции сигнала основан на изменении резонансной частоты колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала модулирующим сигналом, при этом дополнительно инвертируют высокочастотный сигнал и суммируют его с сигналом на выходе резонансного усилителя. 1 ил.

 

Способ фазовой модуляции сигнала относится к радиотехнике и может быть использован при создании систем высококачественной радиосвязи.

Известен способ фазовой модуляции сигнала, который основан на квадратурном сложении двух амплитудно-модулированных колебаний, который требует применения задающего генератора, балансного модулятора, фазовращателя и усилителя (см., например, Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. Изд. 2-е переработанное и дополненное. М., «Советское радио», 1971 г., стр.460).

Недостатками такого способа фазовой модуляции сигнала являются малый индекс модуляции (Δφ≤π/4) и паразитная амплитудная модуляция фазомодулированного сигнала.

Наиболее близким заявляемому способу является способ фазовой модуляции сигнала, основанный на изменении резонансной частоты колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала модулирующим сигналом (Ворона В.А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, стр.167-169).

Недостатками такого способа фазовой модуляции сигнала являются малый индекс модуляции (Δφ≤π/4) и паразитная амплитудная модуляция фазомодулированного сигнала.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение паразитной амплитудной модуляции фазомодулированного сигнала и увеличение индекса фазовой модуляции.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, основанном на изменении резонансной частоты колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала модулирующим сигналом, дополнительно инвертируют высокочастотный сигнал и суммируют его с сигналом на выходе резонансного усилителя.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого представлена на чертеже, где обозначено:

1 - инвертор высокочастотного сигнала;

2 - резонансный усилитель высокочастотного сигнала;

3 - сумматор;

u_ω(t) - высокочастотный сигнал;

u_Ω(t) - модулирующий сигнал;

u_ФМ(t) - фазомодулированный сигнал;

H₁(ω), Θ₁(ω) - амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2 (частотные характеристики аналога);

H₂(ω), Θ₂(ω) - амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики устройства, реализующего предлагаемый способ.

Инвертор высокочастотного сигнала 1 предназначен для инвертирования фазы высокочастотного сигнала u_ω(t) на 180° без изменения его амплитуды. Резонансный усилитель высокочастотного сигнала 2 предназначен для усиления высокочастотного сигнала u_ω(t) и осуществления модуляции его фазы за счет изменения резонансной частоты колебательного контура под воздействием модулирующего сигнала u_Ω(t). Сумматор 3 предназначен для суммирования сигналов на выходах резонансного усилителя высокочастотного сигнала 3 и инвертора высокочастотного сигнала 1.

Высокочастотный сигнал u_ω(t) одновременно подается на резонансный усилитель высокочастотного сигнала 2 и инвертор высокочастотного сигнала 1. Сигналы с выхода инвертора высокочастотного сигнала 1 и резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2 подаются на сумматор 3. Модулирующий сигнал u_Ω(t) изменяет резонансную частоту колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2.

Известно, что амплитудно-частотная H₁(ω) и фазочастотная Θ₁(ω) характеристики резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2 описываются выражениями (см., например, Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1988 г., стр.220)

где ω - круговая частота;

K₁ - коэффициент усиления резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2;

- резонансная частота колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2;

L, C - эквивалентные индуктивность и емкость колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2;

Q - добротность колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2.

Из выражения (1) видно, что с изменением частоты настройки колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала 2 изменяется величина H₁(ω), что приводит к возникновению паразитной амплитудной модуляции при перестройке фазы.

Схема устройства, реализующего предлагаемый способ фазовой модуляции сигнала при выполнении условий K₁=2, K₂=1 (где K₂ - коэффициент усиления инвертора высокочастотного сигнала 1), будет иметь комплексную передаточную функцию цепи

откуда следует

Таким образом, применение дополнительно вводимых инвертора высокочастотного сигнала 1 и сумматора 3 позволяет получить постоянную амплитудно-частотную характеристику H₂(ω) (отсутствие паразитной амплитудной модуляции) и удвоенную фазочастотную характеристику Θ₂(ω) (увеличение индекса фазовой модуляции).

Предлагаемый способ фазовой модуляции сигнала промышленно применим, так как для его реализации могут быть использованы промышленно выпускаемые дифференциальные усилители, позволяющие сконструировать инвертор высокочастотного сигнала 1 и сумматор 3.

Способ фазовой модуляции сигнала, основанный на изменении резонансной частоты колебательного контура резонансного усилителя высокочастотного сигнала модулирующим сигналом, отличающийся тем, что дополнительно инвертируют высокочастотный сигнал и суммируют его с сигналом на выходе резонансного усилителя.