ФОРМИРОВАТЕЛЬ РАДИОСИГНАЛОВ С МИНИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ Российский патент 1999 года по МПК H04L27/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией в системах передачи дискретной информации.

Известен формирователь частотно-манипулированных сигналов [1], позволяющий получить радиосигнал с минимальной частотной манипуляцией. В этом устройстве все внутренние синхросигналы формируют от одного генератора несущей частоты, поэтому границы символов формируемого радиосигнала не совпадают с границами символов входного видеосигнала, что может привести к потере передаваемой информации.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для формирования частотно-манипулированных сигналов [2], содержащее формирователь квадратурных составляющих сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя фазоманипулированных сигналов, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам задающего генератора промежуточной частоты, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора сигнала с минимальной частотной манипуляцией, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя квадратурных огибающих, а выход является выходом устройства, при этом вход устройства соединен с первым входом синхронизатора, первый и второй синхровходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя квадратурных огибающих и к первому и второму синхровходам формирователя квадратурных составляющих сигнала, информационный вход которого соединен с выходом синхронизатора. Известное устройство также позволяет получить радиосигнал с минимальной частотной манипуляцией. В этом устройстве внутренние синхросигналы формируют от двух независимых генераторов несущей и символьной частот, однако границы символов формируемого радиосигнала и в этом случае не совпадают с границами символов входного видеосигнала, что также может привести к потере передаваемой информации.

Для предотвращения потери информации при формировании радиосигнала с минимальной частотной манипуляцией необходимо точно согласовать длительность символа формируемого радиосигнала с длительностью символов входного видеосигнала. Особенно это важно сделать в тех случаях, когда границы символов входного видеосигнала задаются в источнике информации с помощью собственного высокостабильного задающего генератора.

Для этого в формирователь радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией, содержащий формирователь квадратурных составляющих сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя фазоманипулированных сигналов, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам задающего генератора промежуточной частоты, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора сигнала с минимальной частотной манипуляцией, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя квадратурных огибающих, а выход является выходом устройства, введено устройство выделения тактовой частоты, вход которого соединен со входом устройства и с информационным входом формирователя квадратурных составляющих сигнала, первый и второй синхровходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам устройства выделения тактовой частоты, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя квадратурных огибающих.

На фиг. 1 показана электрическая структурная схема предлагаемого формирователя радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией, а на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. На фиг. 3 показана электрическая структурная схема предлагаемого формирователя радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией в частном случае выполнения устройства на элементах дискретной техники. На фиг. 4 показана электрическая структурная схема прототипа [2].

Предлагаемый формирователь радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией содержит формирователь 1 квадратурных составляющих сигнала, формирователь 2 фазоманипулированных сигналов, модулятор 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией, устройство 4 выделения тактовой частоты, задающий генератор 5 промежуточной частоты и формирователь 6 квадратурных огибающих.

Первый и второй выходы формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя 2 фазоманипулированных сигналов, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам задающего генератора 5 промежуточной частоты. Первый и второй выходы формирователя 2 фазоманипулированных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя 6 квадратурных огибающих, а выход является выходом устройства. Вход устройства 4 выделения тактовой частоты соединен со входом устройства и с информационным входом формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала, первый и второй синхровходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам устройства 4 выделения тактовой частоты, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя 6 квадратурных огибающих.

Формирователь радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией работает следующим образом.

Входной двоичный видеосигнал 7 (см. фиг. 2) без возврата к нулю с длительностью символа T_с подают на информационный вход формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала и на вход устройства 4 выделения тактовой частоты.

На первый и второй выходы устройства 4 выделения тактовой частоты выдают противоположные друг другу синхросигналы 8 и 9 типа "меандр" с тактовой частотой f_T1 = 1/(2T_с), фронты которых соответствуют серединам символов входного двоичного видеосигнала 7. Указанные синхросигналы подают соответственно на первый и второй синхровходы формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала, на первом и втором выходах которого получают сдвинутые друг относительно друга на длительность символа T_с квадратурные составляющие 10 и 11 модулирующего сигнала с длительностью символов 2T_с и подают их соответственно на первый и второй входы формирователя 2 фазоманипулированных сигналов. На третий и четвертый входы формирователя 2 фазоманипулированных сигналов соответственно с первого и второго выходов задающего генератора 5 промежуточной частоты поступают сдвинутые друг относительно друга по фазе на 90^o гармонические колебания промежуточной частоты f_П. На первом и втором выходах формирователя 2 фазоманипулированных сигналов образуются сдвинутые друг относительно друга на длительность символа T_с фазоманипулированные сигналы с синусным и косинусным заполнением промежуточной частотой f_П и с длительностью символов 2T_с, которые подают соответственно на первый и второй входы модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией.

На третьем и четвертом выходах устройства 4 выделения тактовой частоты формируют сдвинутые друг относительно друга на длительность символа T_с синхросигналы 12 и 13 типа "меандр" с тактовой частотой f_T2 = 1/(4T_с), фронты которых соответствуют фронтам синхросигналов 8 и 9 и серединам символов входного двоичного видеосигнала 7. Указанные синхросигналы подают соответственно на первый и второй входы формирователя 6 квадратурных огибающих, на первом и втором выходах которого получают сдвинутые друг относительно друга по фазе на 90 ^o гармонические колебания 14 и 15 с частотой f_T2 = 1/(4T_с), переходы через ноль которых соответствуют фронтам синхросигналов 12 и 13.

Гармонические колебания 14 и 15 поступают соответственно на третий и четвертый входы модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией, на выходе которого получают радиосигнал с минимальной частотной манипуляцией без разрыва фазы с длительностью символов T_с и с частотами символов f₁ = f_П + 1/(4T_с) и f₂ = f_П - 1/(4T_с).

Формирователь радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией может быть реализован на известных функциональных элементах. Возможный пример выполнения формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала, формирователя 2 фазоманипулированных сигналов, модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией, задающего генератора 5 промежуточной частоты и формирователя 6 квадратурных огибающих показан на фиг. 4, где приведена электрическая структурная схема прототипа [2]. Устройство 4 выделения тактовой частоты может быть выполнено известным образом на базе генератора, управляемого напряжением, вырабатываемым кольцом ФАПЧ в результате сравнения частоты следования фронтов входного видеосигнала и формируемой генератором эталонной последовательности прямоугольных импульсов типа "меандр" с символьной частотой f_с = 1/T_с, передние фронты которых соответствуют серединам символов входного двоичного видеосигнала 7. Из данной эталонной последовательности прямоугольных импульсов затем формируют известным образом необходимые для работы устройства синхросигналы с помощью соответствующих делителей частоты.

В частном случае выполнения устройства на элементах дискретной техники, как показано на фиг. 3, между выходом модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией и выходом устройства включены последовательно соединенные усилитель-ограничитель 16 и фильтр 17 нижних или промежуточных частот.

Формирователь 1 квадратурных составляющих сигнала содержит два D-триггера 18 и 19, тактовые входы которых являются первым и вторым синхровходами формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала, информационный вход которого соединен с информационными входами D-триггеров 18 и 19, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 1 квадратурных составляющих сигнала. Формирователь 2 фазоманипулированных сигналов содержит два элемента 20 и 21 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами формирователя 2 фазоманипулированных сигналов, третьим и четвертым входами которого являются соответственно вторые входы элементов 20 и 21 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Модулятор 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией содержит два перемножителя 22 и 23, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией, третьим и четвертым входами которого являются соответственно вторые входы перемножителей 22 и 23, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 24, выход которого является выходом модулятора 3 сигнала с минимальной частотной манипуляцией.

Устройство 4 выделения тактовой частоты содержит последовательно включенные устройство 25 выделения фронтов, импульсный фазовый детектор 26, пропорционально-интегрирующий фильтр 27, генератор 28, управляемый напряжением, и формирователь 29 импульсных напряжений, первый выход которого подключен ко второму входу импульсного фазового детектора 26, а второй, третий, четвертый и пятый выходы являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства 4 выделения тактовой частоты.

Задающий генератор 5 промежуточной частоты содержит задающий генератор 30, противофазные выходы которого подключены ко входам двух делителей 31 и 32 частоты на два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами задающего генератора 5 промежуточной частоты.

Формирователь 6 квадратурных огибающих содержит два T-триггера 33 и 34, тактовые входы которых соединены с первым входом формирователя 6 квадратурных огибающих, а выходы - соответственно с тактовыми входами первого и второго цифро-аналоговых генераторов 35 и 36, синхровходы которых соединены со вторым входом формирователя 6 квадратурных огибающих, а выходы - через соответственно первый и второй фильтры нижних частот 37 и 38 с первым и вторым выходами формирователя 6 квадратурных огибающих.

Устройство позволяет формировать радиосигнал с минимальной частотной манипуляцией, длительность символов которого точно согласована с длительностью символов входного видеосигнала, что позволяет предотвратить потерю информации при передаче данных в тех случаях, когда границы символов входного видеосигнала задаются в источнике информации с помощью собственного высокостабильного задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР N 1531229, H 04 L 27/12, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 828435, H 04 L 27/12, 1989.

Использование: в радиотехнике, в системах передачи дискретной информации для формирования радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией. Технический результат: предотвращение потери информации при формировании радиосигнала с минимальной частотной манипуляцией за счет точного согласования длительности символа формируемого радиосигнала с длительностью символов входного видеосигнала. Устройство содержит формирователь квадратурных составляющих сигнала, формирователь фазоманипулированных сигналов, модулятор сигнала с минимальной частотной манипуляцией, устройство выделения тактовой частоты, задающий генератор промежуточной частоты и формирователь квадратурных огибающих. 4 ил.

1. Формирователь радиосигналов с минимальной частотной манипуляцией, содержащий формирователь квадратурных составляющих сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя фазоманипулированных сигналов, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам задающего генератора промежуточной частоты, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора сигнала с минимальной частотной манипуляцией, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя квадратурных огибающих, а выход является выходом устройства, отличающийся тем, что введено устройство выделения тактовой частоты, вход которого соединен с входом устройства и с информационным входом формирователя квадратурных составляющих сигнала, первый и второй синхровходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам устройства выделения тактовой частоты, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя квадратурных огибающих, который содержит два Т-триггера, тактовые входы которых соединены с первым входом формирователя квадратурных огибающих, а выходы - соответственно с тактовыми входами первого и второго цифроаналоговых генераторов, синхровходы которых соединены с вторым входом формирователя квадратурных огибающих, а выходы - через соответственно первый и второй фильтры нижних частот с первым и вторым выходами формирователя квадратурных огибающих, причем формирователь квадратурных составляющих сигнала содержит два D-триггера, тактовые входы которых являются первым и вторым синхровходами формирователя квадратурных составляющих сигнала, информационный вход которого соединен с информационными входами D-триггеров, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя квадратурных составляющих сигнала. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что между выходом модулятора сигнала с минимальной частотной манипуляцией и выходом устройства включены последовательно соединенные усилитель-ограничитель и фильтр. 3. Формирователь по п.2, отличающийся тем, что формирователь фазоманипулированных сигналов содержит два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами формирователя фазоманипулированных сигналов, третьим и четвертым входами которого являются соответственно вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 4. Формирователь по п. 3, отличающийся тем, что устройство выделения тактовой частоты содержит последовательно включенные устройство выделения фронтов, импульсный фазовый детектор, пропорционально-интегрирующий фильтр, генератор, управляемый напряжением, и формирователь импульсных напряжений, первый выход которого подключен к второму входу импульсного фазового детектора, а второй - пятый выходы являются соответственно первым - четвертым выходами устройства выделения тактовой частоты. 5. Формирователь по п.4, отличающийся тем, что задающий генератор промежуточной частоты содержит задающий генератор, противофазные выходы которого подключены к входам двух делителей частоты на два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами задающего генератора промежуточной частоты.