Балансный модулятор Советский патент 1985 года по МПК H03C1/50 H03C1/52 

Изобретение относится к радиотехнике ч может использоваться в качестве формирователя амплитудно-модулированных сигналов в приемо-передающи устройствах различного назначения и средствах автоматического регулирования.

Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений выходного сигнала при расширении динамического диапазона модулируемых сигналов.

Нв фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого балансного модулятора; на фиг. 2 - нормированный модулируюш,ий сигнал и соответствующие ему состояния управляющих кодов на выходах источника управляющих кодов; на фиг. 3 - положения парциальных векторов; на фиг. 4 - нормированный выходной сигнал балансного модулятора.

Предлагаемое устройство содержит первый, второй... п-ый делители мощности на два U. 1аи, первую и вторую согласованные нагрузки 2i и 2а, первый, второй ... п-ый фазовые манипуляторы 3i, Зг,..., Зд, первый, второй... п-ый сумматоры MOIHHOCTH 41, 4 г4„. источпи.к 5 управляющих кодов.

Балансный модулятор работает с,1еду1Ощим образом.

Па Hxo.i модулируемого сигнала балансного моду.штора поступает синусоидальный сигнал несущей частоты папряженнем U(t) и мощностью Р IJ-(t), При этом на нервом и, втором выходах ,и.1ите, И) мощности на два li н()яв.1як)тся сигналы половинной мощности U(t);2, на ncpiu).M и втором выходах долит(.мя 1 г мощности на два сформируются с11Г11а. r-(tl/4 и т.д. Спгнал1 1 с первого выхо.ча де.1итО.1я мощности на два I 1 и с BTOpiiix выходов дслнте.1ей MOHIности на два 1 2...1и гюстунают на входы мащшулируемых сигналов соответствуЮще|-о пз фазовых маниинуляторов 3 i. За..., 3, сигпал с iiepBoro выхода делителя мощности на два In гасится в согласованной нагрузке 2.

С первого, второго ... п-го выходов источника управляющих кодов на входы манину.1ируюни1х сигналов фазовых манипуляторов 31, 3a...,3fi поступает модулирующий сигнал балансного модулятора, представленный в нараллельном двоичном-коде. Закон изменения управляющего кода во времени оиределяется выбранным законом модуляции, шаг дискретизации во времени, т.е. частота следования кодовых комбинаций, определяется полосой модулирующего сигнала, а дискрет квантования по уровню - заданной точностью модуляции сигнала.

Входы модулирующих сигналов фазовых манипуляторов 3 i, Зг..., З являются поразрядн1 ми входами модулирующего сигнала, представленного в параллельном двоичном

коде. С увеличением числа разрядов управляющего кода дискрет рабочей характеристики уменьшается, а характеристика приближается к линейной.

При поступлении с нервого выхода делителя мощности на два 1, манипулируемого сигнала мощностью И (t на фазовый манипулятор 3i и поступлении на вход манинулирующего сигнала фазового .манипулятора 3t управляющего кода Bi с первого

, выхода источника 5 управляющих кодов, модулируемый сигнал получает приращение по фазе exp(jBir) и поступает на первый, вход сумматора 4i мощности, выполненного в виде, например, полоскового кольцевого

5 делителя мощности, обеспечивающего суммирование сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне.

На выходе сумматора 4t мощности мощность сигнала равна U (t)/4, т.е. сформирован сигнал (t)/2 exp(jBir). Синусоидальный сигнал мощностью U (t)/4 с второго выхода делителя мощности на два 1 а, пройдя через фазовый манипулятор Зг получает приращение фазы exp(jBa также 5 в соответствии со значением управляющего кода, поступающего на вход манипулирующего сигнала фазового манипулятора Згс второго входа источника управляющих кодов 5, и поступает на второй вход сумматора мощности 4 2. С его выхода сигнал 0 мощностью и (tys поступает на первый вход сумматора мощности 41, на выход которого чроходит сигнал мощностью U4t)/16. В результате на выходе балансного модулятора сформирован сигнал, величиной Uг --L(t)/4 ехр(Вг), кроме него на выходе балансного модулятора присутствует и сигна,.1 с фазово1-о манипулятора 3i, величиной Ui bt/2 exp(jBiT)Аналогичным образом на выходе балансного модулятора формируются парциальные 0 сигналы с выхода каждого фазового манипулятора от Зз до Зл, имеющие в общем случае вид

Un и(1)(ВлГ). Сигнал на выходе балансного модулятора представляет собой суперпозицию (векторную сумму) всех парциальных сигналов от и i до Uh:

)

) U.+Uz-... + V. U(t)CexpU |lL +... + + ejs.fQA.sr)

2 J причем амплитуда результирующего вектора

и его знак (например, по отношению к знаку входного колебания) зависят от кода модулирующего (управляющего) сигнала В. На фиг. 3 показаны парциальные векторы колебаний с соответствующей ориентацией фазы и результирующий вектор, соответствующий колебанию на выходе балансного модулятора для всех возможных трехразрядных комбинаций управляющего кода, когда число фазовых манипуляторов 3 и соответствующее им число выходов источника 5 управляющих кодов равно трем.

Код первого разряда (фиг. 26) относится к фазе парциального сигнала половинной мощности, код второго разряда - к фазе парциального сигнала мощностью 1/4 мопхности Bxo.uiDio сигнала и т.п. Есл11 в соответстиу|)|це% разряде кода стоит логическая «I, фаза сигнала соответствующей мощности инвертирована по отнощению к фазе входного колебания, если же на кодовой позиции стоит /югичсский «о, то фазы в.х()дно1о п выходного сигна.юв ()азовых манипуляторов 3i, Зг,..., Зп совпадают (фиг. 3). Например, при п (000), все парциальные векторы сигналов с выходов фазовых манипуляторов 31, Зг, Зз складываются синфазно и выходной сигнал балансного модулятора равен (1/2+1/4-f 1/8) 7/8 напряжения входного сигнала и направлен в фазе с ним. При п (010) парциальные векторы складываются следующим образом: (1/2-1/4+1/8) 3/8 напряжения входного сигнала и результирующий вектор направлен в фазе с ним. При п (100) амплитуда выходного колебания модулятора равна (-1/2+1/4+1/8) -1/8 входного колебания. Знак «- означает, что результирующий вектор находится в противофазе с входным.

Амплитудные отсчеты выбраны кратными минимальному дискрету трехразрядного кода, т.е. 1/8 максимального значения напряжения. При изображении пронормированных амплитуд парциальных векторов сигналов с выходов фазовых манипуляторов 3, Зг, Зз ориентация векторов вверх соответствует его синфазности с входным колебанием, а ориентация вниз - инверсии фазы колебания на 180° по отнощению к фазе вход0ного сигнала.

Длины векторов масщтабированы по двоичной системе и, таким образом, их геометрическое сложение в каждый момент времени дает вектор, модуль которого равен амплитуде выходного сигнала балансного

5 модулятора, а орпе1{тация вектора определяет фазу выходного сигнала балансного модулятора (О или 180°) по отнопгению к фазе входного колебания.

На фиг. 4 представлеп выходной моду0лированный сигнал балансного м(1ду.1ятора в функции времени, его огибающая с точностью до дискретности представления повторяет фор.му модулирующего сигнала (фиг. 2а), частота запо.чпения равна пссу5щей частоте входного спгнала. Отмечается перескок фазы на 180° у высокочастотного заполнения выходного сигнала при переходе модулирующего сигнала через нуль.

БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные первый делитель мощности на два, первый фазовый манипулятор и первый сумматор мощности, а также второй фазовый манипулятор и источник управляющих кодов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющим входом первого фазового манипулятора и с управляющим входом второго фазового манипулятора, при этом вход первого делителя мощности на два является входом модулируемого сигнала, а выход первого сумматора мощности - выходом балансного модулятора, отличающийся тем, что, с целью уменьщения нелинейных искажений выходного сигнала при расщирении динамического диапазона модулируемых сигналов. в него введены третий, четвертый ... п-й фазовые манипуляторы, последовательно соединенные второй, третий ... п-й делители мощности на два и первая согласованная нагрузка, а также второй, третий ... п-й сумматоры мощности и вторая согласованная нагрузка, которая подключена к первому входу п-го сум.матора мощности, при этом второй выход первого делителя Мощности на два соединен с входом второго делителя мощности на два, выход каждого сумматора мощности, начиная с п-го, соединен с первым входом соответствующего предыдущего сумматора мощности, вход .манипулируемого сигнала второго, третьего ... п-го фазового манипулятора соединен с вторым выходом соответственно второго, третьего ... с S п-го делителей мощности на два, выход второго, третьего ... п-го фазового манипуля(Л тора соединен соответственно с вторым входом второго, третьего ... п-го сумматоров мощности, а входы манипулирующих сигналов третьего, четвертого, ... п-го фазовых манипуляторов соединены соответственно с дополнительными третьим, четвертым, ... п-м выходами источника управляющих кодов. о 4 о: