СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КОМПОЗИТНОГО РАДИОСИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H03B29/00 

Описание патента на изобретение RU2608680C1

Изобретение относится к области радиотехники, а конкретно к устройствам и способам формирования периодического широкополосного композитного радиосигнала, и может использоваться при конструировании приемопередающих устройств.

Генераторы периодических сигналов используются в телекоммуникационных системах, поскольку в большинстве случаев применяются модуляция или манипуляция исходных периодических сигналов.

В качестве аналога способа рассмотрен патент RU 2307451 C1, опубликованный 27.09.2007 [1], в котором способ получения хаотического сигнала с постоянной амплитудой состоит из следующих операций: генерирование совокупности сигналов треугольной формы с симметричными передними и задними фронтами, суммируют эту совокупность сигналов в единый композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения, затем устанавливают требуемую амплитуду композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения, устанавливают среднее значение частоты композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения, с помощью полученного композитного сигнала осуществляют хаотическое изменение частоты синусоидального генератора управляемого напряжением.

В качестве аналога устройства рассмотрен патент RU 2307451 C1, опубликованный 27.09.2007 [1], в котором массив генераторов сигнала треугольной формы образован из n индивидуальных генераторов сигнала треугольной формы, где n больше единицы. Выходы каждого генератора сигнала треугольной формы соединены с входами сумматора сигналов, выход которого соединен с входом регулятора амплитуды суммарного сигнала обеспечивающего возможность управления шириной спектра, выход регулятора амплитуды суммарного сигнала соединен с входом регулятора среднего значения сигнала, обеспечивающего возможность управления центральной частотой, выход регулятора среднего значения сигнала соединен с входом синусоидального генератора, управляемого напряжением, на выходе которого и получают желаемый хаотический сигнал с постоянной амплитудой.

В качестве генераторов исходного сигнала могут быть использованы генераторы любых периодических сигналов (в частности, гармонических).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция устройства генерации хаотического сигнала, описанного в патенте RU 2298281 C1, опубликованном 27.04.2007 [2]. Данная конструкция выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.

Характеристика прототипа способа, описанного в патенте RU 2298281 C1, опубликованном 27.04.2007 [2], заключается в том, что синусоидальные генераторы включают и выключают с помощью бинарного сигнала. Выходные сигналы синусоидальных генераторов объединяют с помощью сумматора, на выходе получают хаотический сигнал.

Характеристика прототипа устройства описанного в патенте RU 2298281 C1, опубликованном 27.04.2007 [2], заключается в том, что устройство содержит массив независимых генераторов импульсов, массив независимых синусоидальных генераторов, массив логических элементов ИЛИ с числом входов, равным числу генераторов импульсов, причем число логических элементов равно числу синусоидальных генераторов, сумматор выходных синусоидальных сигналов.

Недостатками данных способа и устройства являются:

- параметры генерируемого каждым из импульсных генераторов сигнала влияют на ширину спектра сигнала и мощность сигнала вырабатываемого устройством;

- применение только синусоидальных генераторов;

- применение генераторов импульсов с разной скважностью.

Решаемая техническая задача (технический результат) предлагаемых способа формирования широкополосного композитного радиосигнала и устройства для его осуществления заключается в обеспечении независимости ширины спектра от последовательности хаотических импульсов и отсутствии импульсных генераторов, возможность применения генераторов любых периодических сигналов с симметричными фронтами решается применением некогерентных генераторов периодических сигналов различной формы с симметричными фронтами, сумматора сигналов, специальных вычислителей с заданным алгоритмом работы каждого из них.

Технический результат в способе формирования широкополосного композитного радиосигнала включающего формирование широкополосного сигнала из нескольких периодических сигналов заданной формы, достигается тем, что исходные периодические сигналы генерируют с известным начальным временным сдвигом, затем посредством вычислителей изменяют форму периодических сигналов, возводя исходные сигналы в заданные степени, затем сигналы усиливают в соответствии с их формой, далее из них формируют широкополосный сигнал, суммируя усиленные периодические сигналы, затем изменяют форму широкополосного сигнала, возводя широкополосный сигнал в заданную степень посредством результирующего вычислителя, и далее данный сигнал окончательно усиливают.

Технический результат в устройстве формирования широкополосного композитного радиосигнала, содержащем n∈N независимых генераторов исходных периодических сигналов, сумматор, достигается тем, что устройство дополнительно содержит n блоков установки начального временного сдвига исходных периодических сигналов, выходы которых соединены с входами независимых генераторов периодических сигналов соответственно, выходы которых, соответственно, соединены с входами вычислителей, изменяющих формы исходных периодических сигналов и возводящих их в заданные степени, выходы которых соединены со входами усилителей соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом результирующего вычислителя, изменяющего форму широкополосного сигнала и возводящего его в заданную степень, выход которого соединен с входом результирующего усилителя, а его выход является выходом устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирования широкополосного композитного радиосигнала для реализации предлагаемого способа.

На фиг. 2 приведен алгоритм работы вычислителей изменяющих форму исходных периодических сигналов и результирующего вычислителя изменяющего форму исходного периодического сигнала.

На фиг. 3 приведены осциллограммы исходных сигналов и получаемого композитного сигнала.

На фиг. 4 приведен спектр полученного композитного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства формирования широкополосного композитного радиосигнала, где 11…1n - блоки установки начального временного сдвига исходных периодических сигналов, выходы которых соответственно соединены со входами независимых генераторов 21…2n периодических сигналов произвольной формы, выходы которых соответственно соединены со входами вычислителей, изменяющих форму исходных периодических сигналов 31…3n, которые имеют различные исходные параметры степеней γ1…γn, выходы которых соответственно соединены со входами усилителей 41…4n, которые имеют коэффициенты усиления U1…Un, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 5, выход которого соединен со входом результирующего вычислителя, изменяющего форму исходного периодического сигнала 6, работающего по тому же алгоритму, что и остальные вычислители, изменяющие формы исходных периодических сигналов 31…3n, выход которого соединен со входом результирующего усилителя 7, а его выход является выходом устройства. Перечисленные выше блоки имеют стандартные, опубликованные в литературе схемы и имеют соответствующие системы электропитания.

На фиг. 2 представлен алгоритм работы блоков вычислителей, изменяющих форму исходных периодических сигналов 31…3n, и блока результирующего вычислителя, изменяющего форму исходного периодического сигнала 6, в которых исходный аналоговый сигнал предварительно дискретизируют, а затем над его отсчетами производят операцию взятия степени по заданному алгоритму, затем полученную выборку пропускают через цифроаналоговый преобразователь.

На фиг. 3 приведены осциллограммы исходных сигналов и получаемого композитного сигнала. Из графиков видно, что исходные сигналы могут быть не синусоидальными, суммированием исходных сигналов добиваемся необходимой формы композитного сигнала.

На фиг. 4 проиллюстрирована спектральная плотность мощности получившегося периодического композитного радиоимпульса длительностью 1 мкс с наименьшей частотой исходных периодических колебаний 100 МГц, эффективная ширина спектра полученного радиоимпульса составляет 1.1 ГГц.

Рассмотрим осуществление способа формирования широкополосного композитного радиосигнала и работу устройства для его осуществления. Все блоки устройства подключаются к сети электропитания, далее вносятся значения начальных временных сдвигов исходных периодических сигналов в блоки установки начального временного сдвига исходных периодических сигналов 11…1n (в примере n=2, τ1=0.47 нс - значение начального временного сдвига первого периодического сигнала, τ2=4.2 нс - значение начального временного сдвига второго периодического сигнала), далее сигналы генерируются со своим значением задержки независимыми генераторами периодических сигналов 21…2n, формирование сигнала заключается в изменении вычислителями, изменяющими форму исходных периодических сигналов 31…3n (в которых параметры степеней γ1=7, γ2=200), формы исходных периодических сигналов последующим усилением, усилителями 41…4n получившихся сигналов со своими коэффициентами усиления (U1=1, U2=2), суммированием получившихся сигналов сумматором 5 и изменением его формы посредством результирующего вычислителя, изменяющего форму исходного периодического сигнала 6 (для которого параметр степени γр=1), и дальнейшим усилением получившегося сигнала результирующим усилителем 7 (у которого коэффициент усиления Up=1), после усиления получается требуемый композитный сигнал с эффективной шириной энергетического спектра 11f0=1.1 ГГц, где f0=1/Т0=100 МГц, Т0 - период исходных периодических сигналов, для всех сигналов одинаковый.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ формирования широкополосного композитного радиосигнала и устройство для его осуществления позволяет формировать широкополосные периодические радиосигналы без применения генераторов импульсов, также возможно применение генераторов любых (не только синусоидальных) периодических сигналов, таким образом получаем независимость ширины спектра композитного сигнала от влияния последовательности хаотических импульсов от генераторов хаотических импульсов, которые имеются в прототипе.

Похожие патенты RU2608680C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНОГО СИГНАЛА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ СРЕДСТВАМИ В СИСТЕМАХ ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ 2013
  • Соловьев Юрий Александрович
  • Сергиенко Александр Иванович
  • Ситников Александр Сергеевич
  • Тютюнников Максим Анатольевич
RU2535198C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С ПОСТОЯННОЙ АМПЛИТУДОЙ 2006
  • Попов Олег Владимирович
  • Хан Санг Мин
RU2307451C1
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ОБРАТНОМ КАНАЛЕ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДОМ КВАДРАТУРНОЙ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ, КОДИРУЕМОЙ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ С МАЛОРАЗРЯДНЫМИ КОДАМИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2015
  • Гинкул Дмитрий Игоревич
  • Котов Александр Викторович
  • Медведков Михаил Евгеньевич
  • Самохин Сергей Александрович
  • Шишанов Анатолий Васильевич
RU2580055C1
СПОСОБ ПЕЛЕНГАЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ И ПЕЛЕНГАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Ашихмин А.В.
  • Виноградов А.Д.
  • Литвинов Г.В.
  • Кондращенко В.Н.
  • Рембовский А.М.
RU2201599C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2022
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2792012C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2015
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2597670C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2021
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2765264C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2023
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2809550C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ С ОГРАНИЧЕННЫМ СПЕКТРОМ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Денисенко В.П.
RU2265278C1
СПОСОБ УСКОРЕННОГО ПОИСКА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2005
  • Федосеев Вадим Евгеньевич
  • Сныткин Иван Илларионович
  • Варфоломеев Дмитрий Владимирович
RU2297722C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 608 680 C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КОМПОЗИТНОГО РАДИОСИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в обеспечении независимости ширины спектра от последовательности хаотических импульсов, отсутствии импульсных генераторов и возможности применения генераторов любых периодических сигналов с симметричными фронтами. Для этого исходные периодические сигналы генерируют с известным начальным временным сдвигом, затем посредством вычислителей изменяют форму периодических сигналов, возводя исходные сигналы в заданные степени, затем сигналы усиливают в соответствии с их формой, далее из них формируют широкополосный сигнал, суммируя усиленные периодические сигналы, затем широкополосный сигнал возводят в степень посредством результирующего вычислителя и далее данный сигнал окончательно усиливают. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 608 680 C1

1. Способ формирования широкополосного композитного радиосигнала, заключающийся в формировании широкополосного сигнала из нескольких периодических сигналов заданной формы, отличающийся тем, что исходные периодические сигналы генерируют с известным начальным временным сдвигом, затем посредством вычислителей изменяют форму периодических сигналов, возводя исходные сигналы в заданные степени, затем сигналы усиливают в соответствии с их формой, далее из них формируют широкополосный сигнал, суммируя усиленные периодические сигналы, затем изменяют форму широкополосного сигнала, возводя широкополосный сигнал в заданную степень посредством результирующего вычислителя, и далее данный сигнал окончательно усиливают.

2. Устройство формирования широкополосного композитного радиосигнала, содержащее n∈N независимых генераторов периодических сигналов, сумматор, отличающееся тем, что содержит n блоков установки начального временного сдвига исходных периодических сигналов, выходы которых соединены с входами независимых генераторов периодических сигналов соответственно, выходы которых соответственно соединены с входами вычислителей, изменяющих формы исходных периодических сигналов и возводящих их в заданные степени, выходы которых соединены с входами усилителей соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом результирующего вычислителя, изменяющего форму широкополосного сигнала и возводящего его в заданную степень, выход которого соединен с входом результирующего усилителя, а его выход является выходом устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2608680C1

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА 2005
  • Попов Олег Иванович
  • Ли Сеонг Су
RU2298281C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С ПОСТОЯННОЙ АМПЛИТУДОЙ 2006
  • Попов Олег Владимирович
  • Хан Санг Мин
RU2307451C1
Магнитогидравлический зажим для торцовых контактов 1961
  • Исаков Ю.А.
SU143862A1
СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЗАДАННОЙ ЧАСТОТЫ В ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХ ЦЕНТРАЛЬНОМ И ОКОНЕЧНОМ ПУНКТАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Батуревич Е.К.
  • Васильев А.А.
  • Грохольский Е.В.
  • Милковский А.С.
RU2057394C1
US 8570089 B2, 29.10.2013.

RU 2 608 680 C1

Авторы

Чабдаров Шамиль Мидхатович

Зуев Максим Юрьевич

Даты

2017-01-23Публикация

2015-11-25Подача