СПОСОБ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК H03J3/00 H03C5/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования фазоманипулированных, а также фазомодулированных сигналов и их демодуляции. Достигаемый технический результат - обеспечение операций формирования фазомодулированных сигналов(ФМС) с изменяемой фазой по закону изменения амплитуды управляющего информационного низкочастотного сигнала и демодуляции ФМС без использования генератора опорных колебаний с преобразованием ФМС в амплитудно-фазомодулированный сигнал (АФМС) с помощью высокочастотной части демодулятора с заданной крутизной склона амплитудно-частотной характеристики при заданной девиации фазы ФМС в режиме модуляции и заданном коэффициенте амплитудной модуляции АФМС в режиме демодуляции на высокочастотной нагрузке с помощью одного устройства, что повышает помехоустойчивость приемника, унифицирует фазовые модуляторы и демодуляторы. Устройство фазовой модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов содержит источник высокочастотных сигналов, низкочастотную нагрузку, преобразователь фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал в виде линейного реактивного четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента, высокочастотной нагрузки, фильтра нижних частот и разделительной емкости. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ фазовой модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов, состоящий во взаимодействии высокочастотных и низкочастотных сигналов с устройством фазовой модуляции и демодуляции, выполненном из реактивного четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента и низкочастотной избирательной нагрузки, в режиме демодуляции высокочастотный сигнал преобразовывают в амплитудно-фазомодулированный сигнал путем подачи высокочастотного сигнала на правый или на левый склон АЧХ устройства фазовой модуляции и демодуляции, с помощью двухэлектродного нелинейного элемента разрушают спектр амплитудно-фазомодулированного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, информационный низкочастотный сигнал подают на низкочастотную избирательную нагрузку в виде дифференцирующей или интегрирующей цепи соответственно, с помощью фильтра нижних частот выделяют информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения фазы входного высокочастотного сигнала, в режиме модуляции двухэлектродный нелинейный элемент подключают к источнику информационного низкочастотного сигнала, фазу высокочастотного сигнала изменяют по закону изменения амплитуды информационного низкочастотного сигнала, отличающийся тем, что перед низкочастотной избирательной нагрузкой вводят высокочастотную нагрузку, двухэлектродный нелинейный элемент включают между четырехполюсником и введенной высокочастотной нагрузкой в продольную цепь, в режиме модуляции формируют квазилинейную фазовую модуляционную характеристику и модулированный по фазе высокочастотный сигнал с заданным законом изменения девиации фазы от амплитуды информационного низкочастотного сигнала путем обеспечения заданного закона изменения разности фаз φ_21m коэффициентов передачи устройства модуляции и демодуляции в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды информационного низкочастотного сигнала при одной фиксированной амплитуде и другой текущей амплитуде, снимают модулированный по фазе высокочастотный сигнал с высокочастотной нагрузки, в режиме демодуляции преобразование высокочастотного сигнала в амплитудно-фазомодулированный сигнал с заданным законом изменения коэффициента амплитудной модуляции от частоты осуществляют путем формирования квазилинейного склона АЧХ устройства модуляции и демодуляции за счет реализации заданного закона изменения отношения модулей m₂₁ коэффициента передачи устройства модуляции и демодуляции на двух частотах при одной текущей частоте и другой фиксированной частоте, частотные характеристики четырехполюсника выбирают из условий одновременного обеспечения заданного закона изменения отношения модулей m₂₁ коэффициентов передачи от частоты в режиме демодуляции и заданного закона изменения разности фаз φ_21m коэффициентов передачи от амплитуды информационного низкочастотного сигнала в режиме модуляции.

2. Устройство фазовой модуляции и демодуляции высокочастотных сигналов, включенное между источником высокочастотных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящее из преобразователя фазомодулированных сигналов в амплитудно-фазомодулированный сигнал в виде линейного реактивного четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента, фильтра нижних частот и разделительной емкости, отличающееся тем, что перед фильтром нижних частот введена высокочастотная нагрузка, двухэлектродный нелинейный элемент включен между четырехполюсником и введенной высокочастотной нагрузкой в продольную цепь, четырехполюсник выполнен в виде двух каскадно-соединенных Г-образных звеньев из четырех реактивных двухполюсников с сопротивлениями x_1n, x_2n, x_3n, x_4n соответственно, первый, второй и третий двухполюсники сформированы из последовательно соединенных параллельного контура с параметрами L_1k, C_1k и индуктивности L_0k, параметры этих двухполюсников выбраны из условий формирования квазилинейного склона АЧХ за счет обеспечения заданного отношения модулей m₂₁ коэффициентов передачи устройства модуляции и демодуляции на двух заданных частотах f₁, f₂, в режиме демодуляции и квазилинейной фазовой модуляционной характеристики путем реализации заданной разности фаз φ_21m коэффициентов передачи на заданной несущей частоте в режиме модуляции в двух состояниях, характеризуемых двумя значениями амплитуды информационного низкочастотного сигнала, с помощью определенных математических выражений:

;
,
где ;
α=(x₀-Е_м)γ-D_м=-E_∂γ-D_∂; β=F_мγ-Е_м-x₀=F_∂γ-E_1∂;
;
;
x_k1=x_k2=x_k3;
; ; ; ; ;
; ;



A₁=r_Н1(r_Н2+r₂)-x_Н1(x_Н2+x₂)-m₂₁sinφ₂₁r_Н2(r_Н1+r₁)+m₂₁cosφ₂₁x_Н2(x_Н1+x₁)+
+m₂₁sinφ₂₁r_н2(x_н1+x₁)+m₂₁sinφ₂₁x_н2(r_н1+r₁); ;
A₂=x_Н1x₀₂-r_Н1r₀₂-m₂₁cosφ₂₁(x_н2x₀₁-r_н2r₀₁)+m₂₁sinφ₂₁(-r_н2x₀₁-x_н2r₀₁);
A₃=-x_Н1+x_Н2m₂₁cosφ₂₁+r_Н2m₂₁sinφ₂₁; B₃=r_Н1+x_Н2m₂₁sinφ₂₁-m₂₁cosφ₂₁r_Н2;
B₁=r_Н1(x_Н2+x₂)-x_Н1(r_Н2+r₂)-m₂₁cosφ₂₁r_Н2(x_Н1+x₁)-
-m₂₁cosφ₂₁x_Н2(r_Н1+r₁)-m₂₁sinφ₂₁r_Н2(r_Н1+r₁)+m₂₁sinφ₂₁x_Н2(x_Н1+x₁);
B₂=-r_Н1x₀₂-x_Н1r₀₂+m₂₁cosφ₂₁(r_Н2x₀₁-x_Н2r₀₁)-m₂₁sinφ₂₁(-r_Н2r₀₁+x_Н2x₀₁);
B₄=-r_Н1r₀₂(r_Н2+r₂)+r_Н1x₀₂(x_Н2+x₂)+x_Н1x₀₂(r_Н2+r₂)+r_Н1r₀₂(x_Н2+x₂)-
-m₂₁cosφ₂₁[-r_Н2r₀₁(r_Н1+r₁)+r_Н2x₀₁(x_Н1+x₁)+x_Н2x₀₁(r_Н1+r₁)+x_Н2r₀₁(x_Н1+x₁)]-
-m₂₁sinφ₂₁[x₀₁r_Н2(r_Н1+r₁)-r_Н2r₀₁(x_Н1+x₁)+x_Н2r₀₁(r_Н1+r₁)-x₀₁r_Н2(x_Н1+x₁)];
r_Н1,Н2 x_Н1,Н2 и r_01,02 x_01,02 - заданные действительные и мнимые составляющие сопротивлений высокочастотной нагрузки и источника высокочастотного сигнала на двух крайних частотах f_l, f₂, фазомодулированного или амплитудно-фазомодулированного сигнала; r_1,2, х_1,2 - заданные действительные и мнимые составляющие сопротивления двухэлектродного нелинейного элемента на двух указанных известных частотах и двух соответствующих значениях амплитуды амплитудно-фазомодулированного сигнала в режиме демодуляции; r_1m,2m, x_1m,2m - заданные действительные и мнимые составляющие сопротивления двухэлектродного нелинейного элемента на несущей частоте f₃ при двух значениях амплитуды информационного низкочастотного сигнала в режиме модуляции; r₀, х₀ - заданное значение действительной и оптимальное значение мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала на заданной несущей частоте f₃; r_н, х_н - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки на заданной несущей частоте f₃; k=1, 2, 3 - номер двухполюсника; n=1, 2, 3 - номер частоты; x_kn - оптимальные значения сопротивлений первых трех реактивных двухполюсников, входящих в четырехполюсник, определенные по приведенным формулам на одной из трех заданных частот и реализованные на всех трех заданных частотах; x_4n - заданные значения сопротивлений четвертого реактивного двухполюсника, входящего в четырехполюсник, на трех заданных частотах ω_1,2,3=2πf_1,2,3, ; ; - расчетные оптимальные значения отношений элементов а, b, с, d классической матрицы передачи реактивного четырехполюсника; m_21m=1; φ₂₁=0 - заданные отношение модулей коэффициентов передачи в режиме модуляции и разность фаз коэффициентов передачи в режиме демодуляции; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений для упрощения математических выражений.