Устройство для выделения квадратурных составляющих узкополосных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03D3/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах приема и обрабо,тки узкополосных радиосигналов.

По основному авт.ев, № 1019583 известно устройство для вьщеления квадратурных сооггавляющих узкополосных сигналов, содержащее источник входного сигнала, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, временно дискретизатор, опорный вход которого подключен к генератору тактовых импульсов и два канала обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные переюшчатель, сумматор и фильтр нижних частот, а также инвертор, вход которого соединен с вторым входом переключателя, опорный генератор гармонического сигнала, последовательно соединенные перемиожитель и фильтр нижних частот, а также дополнительный переключате-пь, при этом сигнальный и опорный вхо.ды перемножигтеля подключены соответственно к источнику входного сигнала и опорному генератору гармонического сигнала, выход фильтра нижних частот подключен к сигнальному входу временного дне|Криминатора, входь дополнительного переключателя подключены соответственно к выходам временного дискретизатора и генератора тактовых импульсов f а зыкоды к вторым входам переключателей каждого из каналов обработки сигналов, выходы инверторов которьк подключены ко вторь входам сумматоров tl J.

Однако известное устройство при 1зменении несущей частоты сигнала имеет низкую точность выделения квадратурш.1х составляющих узкополосных сигналов.

Целью изобретения является повышение .точности вьщеления квадратур.

Цель достигается тем, что в устройство для выделения квадратурных составляю цих узкополосньк сигналов, содержащее источник входного сигнала последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делител частоты, временной дискретизатор,, опорный вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, и два канала обработки сигналов, каждьй из которых содержит последовательно соединенные переключатель, сут-шатор

И фи.льтр нижних частот, а инвертор., вход которого соединен с вторьи выходом переключателя, опорный генератор гармонического сигнала последовательно соединенные перемножитель и фильтр нижних частот, а также дополнительньй переключатель при этом сигнальный и опорный входы перемножителя подключены соответственно к источнику входного сигнала и опорному генератору гармонического сигнала, выход фильтра нижних частот подключен к сигнальному входу временного дискретизатора5 входы дополцительного переключателя подключены соответственно к выходам временного дискретизатора и генератора тактовых импульсов, а выходы - к вторым входам переключателей каждого из каналов обработки сигналов, выходь инверторов которых подключены к вторым входам сумматоров, введены генератор импульсов сброса и последовательно соединенные первый ограничитель, дифференциатор, второй ограничитель, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, причем вход первого ограничителя подключен к выходу источника входного сигнала, выход генератора импульсов сброса соединен с вторьв и входами счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к управляющим входам опорного генератора гармонического и генератора тактовых ш 5пульсов

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для вьщеления квадратурных составляющих узкополосных сигналов; на фиг. 2 спектр узкополосного сигнала-, на фиг. 3 и 4 - эЕЮры, поясняющие работу устройства для вьэделения квадратурных составляющих узкополосных сигналов,

Устройство для вьщеления квадратурных составляющих узкополосных сигналов содержит источник 1 входного сигнала, перенножитель 2, опорHbrii генератор 3 гармонического сигнала, первый фильтр 4 нижних частот, временной дискретизатор 5, дополнительный переключатель 6, генератор 7 тактовьпс импульсов, делитель 8 частоты, ограничители 9 и 10, дифференциатор 11., счетчик 12 импульсов цифроаналоговый преобразователь 13, генератор 14 импульсов сброса и два канала 15 и 16 обработки сигналов. каждый из которых содержит последовательно соединенные переключатель 17, инвертор 18, сумматор 19 и второй фильтр 20 нижних частот. Устройство работает следующим об разом. Узкополосный сигнал X(i), задава емый соотношением X(t) o((t)cos 2J-fQt4V{t| ,(1) где cl(i), VCi) - соответственно амплитуда и фаза узкопрлосного сигнала, поступает на первый вход перемножителя 2, на второй вход которог с выхода опорного генератора 3 гармонического сигнала подается сигнал частоты f Примерный вид спектра S(t) узкополосного сигнала X(i:) пред ставлен на фиг. 2а, где F- ширина спектра узкополосного сигнала. Эпюра напряжения узкополосного сигнала пре ставлена на фиг. За. В результате пе ремножения узкополосного сигнала и гармонического сигнала опорного генератора и последующей фильтрации фильтром 4 нижних частот образуется узкполосный сигнал с несущей частотой F Q- fy Значение промежуточной частоты F выбирается таким образом, чтобы спектры преобразованного сигнала располагались на оси частот так, как показано на фиг. 26, т.е. составляющие спектра на положительных и отрицательных частотах не перекрьшались бы на нулевой частоте Сигнал на выходе фильтра 4 нижних частот:имеет вид M)«(M sC2liF {t); (2) Эпюра сигнала X(t) представлена на фиг. Зб. Ширина спектра сигнала X(t) (фиг. 26) составляет 2F Гц, поэтому его дискретизация, для выполнения условия применимости теоремы Котельникова, должна производиться с периодом JF

eniierf e.

d(4rJcos /(dTJ(()H). п-метное хк).

Таким образом, для вьщеления отсчетов искомых квадратур р(дСп) и

dtn) необходимо разделить последовательности импульсов X(4tn) на две anther сх(лГ)(лТ)(-1) Дискретизация осуществляется временным дискретизатором 5, управляемым генератором 7 тактовых импульсов, которые следуют с дискретом At (фиг. Зв). На выходе дискретизатора 5 образуются импульсы, полярность и значения амплитуд которых соответстг вуют значениям отсчетов сигнала X(fc), взятым с дискретом л Т (фиг.Зг). Дискретный сигнал 1(4Тп) с учетом выражений (2) и (3) имеет вид Ю (п)() °«K)) (dT)sin5n , (4) где ,1,2,...,+ оо. Jf Множители cos пи Sin п могут принимать только три значения: -1,О,+1, причем Поэтому, как следует из выражеия (4), значения отсчетов функции с точностью до знака совпадают со значениями искомых отсчетов квадраурных составляющих комплексной гибающей входного узкополосного игнала p(ii o(t|cosS(t|; t(tl 0f(t)5itl4(t), . именно -т ч(Ч1И1 .если ti-нечетное

последовательности четных и нечетных импульсов и инвертировать калсцый второй импульс соответственно последовательностей четньк и нететнь; импульсов.

Разделение последовательности импульсов X(dtn) па последозателышсти четных и нечетных импульсов осуЕге ствля.ется первьм дополнительньм переключателем 6, управляема генератором 7 тактовых импульсов. Последовательности четных и нечетных импульсов (фиг, ) поступают на вход переключателя 17 соответствующих каналов 15 и 16 обработкл-г сигнала. Переключатели 17, упра-аляемые импульсами (фиг. Зд). постзтаюшгми с делителя 8 частоты, разделяют последовательности четных и нечетных импульсов на две последовательности (по правилу первьш-второй) (фкг, Зэ и,н,о). Импульсы, поступающие с г ервого выхода переключателя 17э инвертируются инвертором 18 (фиг. ) и складываются с последовательность импульсов, поступающей с Бторого выхода переключателя 17, в сз гматоре 19 (фиг,3л5р). После фильтрацци последовательностей импульсов 5 образующихся на вькодгэлс сумматоров 19s фильтрами 20 нижних частот на нх выходах образзтотся квадратурные составляющие огибающей узкполоского входного сигнала d (t)COS/(t) и cf(t)5in(t) (фиг. 3м,с).

Таким образом, обеспечивается выделение квадратур входного сигнала квадрат-урным преобразователем }з случае постоянной несупг.ей частоть; f,, Для устранения влияния изменения несущей частоты входного сигнала осуществляется синхронная с изменением частоты подстройка периода дискретизации входного сигнала и частоты опорного генератора 3 гармонического сигнала.; что обеспечивает выполнение необходимого для работгл устройства соотношения (3), т.е ЛСР 1/4,

Автоматическая подстройка ларкода дискретизации и опорной частоты осуществляется путем перестройки опорного генератора 3 гармонического сигнала и генератора 7 тактовых импульсов при помощи ограничителей 9 и 10, дифференциатора tij счетчи-ка 12 импульсов 5 цифрсанапогового

48S

пр о-эразс:зателя 13 и генератора i4 HMiiyJibCOB сброса.

входной сигнала Х(-с) поступающкй на первьй вход перемножител51 2, одновременно поступает и на вход ограничителя 9 (фиг. -а), на выходе которого после двухстороннего ограничения формируется меандр (фиг.б) из которого дифференцка-тором 11 образ/ется последовательность положительных и отрицательны- ; ш- пульсов (фиг, 4в),. которая ограничителем 10 преобразуется в последовательность положительных ш пульсов (фиг.Аг);: поступаюгднх на счетчик 12 ш-;п-ульсов

Счетчик 12 И-Г.ГПУЛЬСОВ производит подсчет чкпульсов,, поступелоащх на

его первый вход за период времени между- поступлением импульсов ка второй вход с генератора 14 т-шп5--льсов сб-роса (фиг, 4д) , Цифровой к.оД; соответствующий количеству ш-iпульсов S поступающих на первьй вход счетчика 12 1-Е- 5пульсоБ за период счета.;, 3 конце каждого периода;. т.е в -;.JOMSHTbi зрекени, соо ветств-ующие ярилопу импульсов с генератора 14 1мнуль.сов сброса, выдается с выхода с (етчкка 2 импульсов на вход цифроаналогового преобразавателл 13. на

Б-;ОрОЙ вход которого ПОС1--упаюТ 5-гМпульсы с выхода генератора 14 импульсов сб)эоса. По приходу каждого импу.пьса сброса на выходе цифроапало:.свого преобразователя 13 формиРЗ/ется пос: ояннс8 напряжение; уровень которого соответствует цифровому кодур постзлаощему с выхода счетчика 12 з-мпульсов и соотвечствуюЕв о значенао несущей частоть входного узтсополосного сигнала (фиг. 4е). Постоянное напряжение с выхода цифройн.ало1О8ого преобразователя 13 подастся 1-;а управ.пяю1дие входы опорного генератора 3 гармонического сигна.па и геяаратора 7 тактовых импульсов. что -приводит к изменен}во соответстзеино опорной частоты и периода сле.аоварп-1я тактовых И1 1пульсов Управление частотой опорного генератора 3 г армо к ич е с ко го сигнала о сзтдес твляе т с.г такш4 образом, чтобы в такт с из;-::енанием несущей частотьз втСодного узкополоского сигнала обеспечивалось зкполнепие соотношения F-l/4, что позволяет к-овысить точность вьэделен квадратурных . входного узкополосного сигнала при изменении аго несущей частот-ы.

Проведенные исследования опы.лс го образца предлагаемого устройства для вьщеления квадратурных составляющих узкополосных сигналов показывшот.

что его использование позволяет при- 5 щк-х,

Р

8

мер::О 3 2-255 раза по мощности по сравнанию с известными .устройстзелш повысить точность вы деления квадратурных составляю. Si ГI

З СТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ КВАДРАТУРНЫХ СССТАВЛЯЮЩИХ УЗКОПОЛОСНЬО СИГНАЛОВ по ан. св. - 1019583 о т л и ч а 10 1ц е а с я тем, что,, с целью повышения точности вьщеления квадратур5 в него введены генератор импульсов сброса и последовательно соединенные первый ограничитель, дифференцнатор, второй ограничитель, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, причем вход первого ограничителя подключен к выходу источника входного сигнала, выход генератора импульсов сброса соединен с вторыьш входами счетчика импульсов и цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к управлягющим входам опорного генератора гармонического сигнала и генератора тактовых и гаульсов.

-ff.

МММ/ u ГИ in

II и 11 U--U-- i-JC J

-iJLlLM--; .. :--- ,, Kltl-sftlcmiSffft (t

Qi

I/, I

A л

и и n n и и и n i i I (I IX

д

; .

iLjijI.,J.

,в s|gT -W Г I

И П

I j..

г

-SK

г/