ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ БОРТОВОЙ МОДУЛЯТОР Российский патент 2015 года по МПК H04B10/00 H04L27/00 

Изобретение относится к радиотехническим передатчикам, а именно к бортовым передатчикам спутниковой системы связи и систем дистанционного зондирования земли ДЗЗ.

Из уровня техники известен двухвходовой частотный модулятор (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2248090, опубл. 10.03.2005).

Недостатком указанного аналога является недостаточная скорость передачи данных, невозможность использовать виды модуляции: QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK.

Из уровня техники известен высокоскоростной модулятор (см. заявку США на изобретение US2013089340, опубл. 11.04.2013).

Недостатком указанного аналога является недостаточная скорость передачи данных, невозможность использовать виды модуляции: QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, что негативно влияет на устойчивость к нелинейным искажениям в усилителе мощности передатчика.

Технический результат заявленного устройства заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно способность управления выходной мощностью сигнала, прием информации по любому из существующих скоростных последовательных интерфейсов с использованием двух буферов, основного и резервного, работа всего устройства от стабильного внешнего низкочастотного опорного генератора, формирование любой фазовой, амплитудно-фазовой и квадратурно-амплитудной модуляции, цифровая обработка передаваемых данных в реальном времени, повышение скорости передачи данных.

Технический результат достигается тем, что высокоскоростной бортовой модулятор включает в себя основной буфер и резервный буфер, первые входы-выходы которых являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), третий, четвертый и пятый входы-выходы которой соединены соответственно с входами-выходами постоянно запоминающего устройства (ПЗУ), синтезатора частот и датчика температуры, первый, второй и третий выходы ПЛИС соединены соответственно с первыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и входом третьего ЦАП, вторые входы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым выходами синтезатора частот, третий выход которого соединен с входом ПЛИС, а вход является первым входом устройства, выходы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым входами квадратурного модулятора, третий вход которого соединен с выходом первого вентиля, вход которого является вторым входом устройства, выход квадратурного модулятора соединен с первым входом аттенюатора, второй вход которого соединен с выходом третьего ЦАП, а выход соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом второго вентиля, выход которого является выходом устройства, первый вход устройства предназначен для приема опорной частоты, второй вход устройства предназначен для приема промежуточной частоты, при этом ПЛИС выполнена с возможностью обработки и кодирования информации, цифровой фильтрации, формирования цифровых выходных значений орт I и Q, управления работой синтезатора частоты, управления работой цифроаналоговых преобразователей, управления работой температурного датчика, управления режимом работы всего устройства.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявленного высокоскоростного бортового модулятора, где:

1. Основной буфер;

2. Резервный буфер;

3. ПЛИС;

4₁. Первый ЦАП;

4₂. Второй ЦАП;

4₃. Третий ЦАП;

5. Синтезатор частот;

6. Квадратурный модулятор;

7. Первый вентиль;

8. Датчик температуры;

9. Аттенюатор;

10. Усилитель;

11. Второй Вентиль;

12. ПЗУ

На фиг. 2 показан алгоритм работы ПЛИС.

Устройство работает следующим образом.

Вход 1 служит входом опорной частоты от внешнего стабильного генератора частот для работы синтезатора частот 5 со встроенным генератором, управляемым напряжением (ГУН), управление которым осуществляется при помощи ПЛИС 3 со входа-выхода 4. Синтезатор частот 5 формирует тактовые частоты, которые по независимым линиям поступают на ПЛИС 3, первый ЦАП4₁, второй ЦАП4₂.

Входные данные поступают по скоростному последовательному интерфейсу через основной буфер 1 или резервный буфер 2 в ПЛИС 3. Структура ПЛИС программируется из ПЗУ и выполняет следующие функции: обработка информации и кодирование, цифровая фильтрация, формирование цифровых выходных значений орт I и Q, управление работой синтезатором частоты 7, управление работой первого, второго и третьего ЦАП 4₁,4₂,4₃, управление работой температурного датчика 8, управление режимом работы всего устройства.

Орты I и Q с выходов первого ЦАП 4₁ и второго ЦАП 4₂ на низкой частоте подаются на первый и второй входы квадратурного модулятора 6 соответственно, который производит формирование выходного радиосигнала на промежуточной частоте внешнего высокостабильного генератора, которая поступает со второго входа устройства. Температурный датчик 8 определяет температурный режим работы усилителя 10, эта информация обрабатывается в ПЛИС 3, поступает на третий ЦАП 4₃, затем на второй вход аттенюатора 9, где управляет уровнем входного сигнала, который с выхода аттенюатора 9 поступает на усилитель 10, затем на второй вентиль 11 и далее на выход устройства.

ПЛИС 3 работает следующим образом (см. фиг. 2). Осуществляется подача тактовой частоты по входу 1 и частоты по входу 2. Осуществляется подача питания. Выполняется загрузка конфигурации ПЛИС 3 из ПЗУ 12. Загружаются команды управления синтезатора частот 5. Производится непрерывное измерение температуры при помощи датчика 8 и установка требуемого уровня сигнала на аттенюаторе 9 через третий ЦАП 4₃ до момента выключения питания. Осуществляется фильтрация заранее подготовленного массива данных, передача информации с выхода фильтров на входы первого и второго ЦАП. При подаче команды передачи данных осуществляется кодирование входной информации, фильтрация информации с выхода кодера, вывод информации с выхода фильтров на входы первого и второго ЦАП до момента выключения питания.

Предлагаемый высокоскоростной бортовой модулятор позволяет осуществлять модуляцию и передачу данных на скоростях более 2 Гбит/с.

Изобретение относится к скоростным модуляторам и может использоваться в бортовых передатчиках спутниковой системы связи и в системах дистанционного зондирования земли. Достигаемый технический результат - осуществление управления выходной мощностью сигнала, формирование любой фазовой, амплитудно-фазовой и квадратурно-амплитудной модуляции, осуществление цифровой обработки передаваемых данных, повышение скорости передачи. Высокоскоростной бортовой модулятор содержит основной и резервный буферы, программируемую логическую интегральную схему, постоянное запоминающее устройство, синтезатор частот, три цифроаналоговых преобразователя, квадратурный модулятор, вентиль, датчик температуры, усилитель и аттенюатор. 2 ил.

Высокоскоростной бортовой модулятор, включающий в себя основной буфер и резервный буфер, первые входы-выходы которых являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), третий, четвертый и пятый входы-выходы которой соединены соответственно с входами-выходами постоянно запоминающего устройства (ПЗУ), синтезатора частот и датчика температуры, первый, второй и третий выходы ПЛИС соединены соответственно с первыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и входом третьего ЦАП, вторые входы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым выходами синтезатора частот, третий выход которого соединен с входом ПЛИС, а вход является первым входом устройства, выходы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым входами квадратурного модулятора, третий вход которого соединен с выходом первого вентиля, вход которого является вторым входом устройства, выход квадратурного модулятора соединен с первым входом аттенюатора, второй вход которого соединен с выходом третьего ЦАП, а выход соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом второго вентиля, выход которого является выходом устройства, первый вход устройства предназначен для приема опорной частоты, второй вход устройства предназначен для приема промежуточной частоты; при этом ПЛИС выполнена с возможностью обработки и кодирования информации, цифровой фильтрации, формирования цифровых выходных значений орт I и Q, управления работой синтезатора частоты, управления работой цифроаналоговых преобразователей, управления работой температурного датчика, управления режимом работы всего устройства.