Пристрій для множення частоти несучого коливання сигналу з біфазною модуляцією

Пристрій для множення частоти несучого коливання сигналу з біфазною модуляцією, що містить перший базовий помножувач частоти з фазовим придушенням суміжних гармонік, що складається з двох послідовно з'єднаних ідентичних помножувачів частоти з фазовим придушенням (ПФП), до складу яких входить нелінійний елемент, лінія затримки на 0,5 періоду несучого вхідного коливання, суматор і смуговий фільтр, причому вхід нелінійного елемента з'єднаний із клемою входу ПФП, а вихід нелінійного елемента з'єднаний з першим входом суматора і через лінію затримки - з другим входом суматора, при цьому вихід суматора через смуговий фільтр з'єднаний із клемою виходу ПФП, який відрізняється тим, що в нього додатково введені другий і третій базові C2 2 (19) 1 3 тезу сітки дискретної безлічі частот за принципами фазової (ФАПЧ) і частотної (ЧАПЧ) автопідстроювання частоти [Шахгилъдян В.В., Ляховкин А.Ж. Системы фазовой автоподстройки частоты. - М.: «Связь», 1972 - 447с.: ил., с.340, рис.10.1а]. Відомий помножувач частоти електричних коливань, що базується на трансформації модульованого сигналу, зв'язаної з переносом його спектра з околиці несучої частоти w в околицю деякої проміжної частоти wпр, чинену без зміни закону модуляції (перетворення частоти [Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигнты: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк. 2003 - 462с: ил., с.300]). Для виділення складових спектра з частотами близькими до wпр, у вхідний ланцюг перетворювача включають коливальний контур, налаштований на wпр. Цей метод є основою супергетеродинних приймачів і потребує для переносу частоти крім змішувача ще і допоміжного генератора (гетеродина). Найбільш близьким по сукупності функціональних і конструктивних ознак є помножувач частоти з фазовим придушенням суміжних гармонік і n=2 (ПФП) [Зеленин А.Н., Бондарь Д.В., Чуев И.А. Оптимизация спектра выходного колебания умножителя частоты с фазовым подавлением смежных гармоник // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.тхн. сб. 2006. №142, с.179-183], що містить нелінійний елемент, лінію затримки на 0,5 періоду несучого вхідного коливання, суматор і смуговий фільтр, причому вхід нелінійного елемента з'єднаний із клемою входу ПФП, а вихід нелінійного елемента з'єднаний з першим входом суматору і через лінію затримки на стать періоду з другим входом суматору, при цьому вихід суматору через смуговий фільтр з'єднаний із клемою виходу ПФП. Послідовне з'єднання таких ПФП реалізує базовий ПФП із коефіцієнтом множення по частоті рівним 4 (БПФП). Перераховані помножувачі частоти (крім перетворювачів частоти) не зберігають законів зміни фази у фазоманіпульованому (фазомодульованому) коливанні, а перетворювачі частоти мають надзвичайно збагачений спектр на виході змішувача (перемножувача) і вимагає як складних вихідних фільтрів, так і когерентної прив'язки гетеродинного сигналу до частоти несучого коливання вхідного сигналу, що істотно ускладнює структуру помножувача частоти. В основу винаходу поставлена задача створити помножувач частоти несучого коливання фазоманіпульованого сигналу з коефіцієнтом множення n=3 і 5 при збереженні фазових інформаційних ознак, при цьому інші джерела коливань (крім вхідного з частотою несучої w) відсутні, а частотновиборчі ланцюги (електричні смугово-пропускні фільтри) максимально прості. Такий технічний результат досягається тим, що в пристрій для множення частоти несучого коливання сигналу з біфазною модуляцією, що містить помножувач частоти з фазовим придушенням суміжних гармонік, що складається з двох послідовно з'єднаних ідентичних каскадів до складу яких входить нелінійний елемент, лінія затримки на 0,5 періоду несучого вхідного коливання, суматор і 86655 4 смуговий фільтр, причому вхід нелінійного елемента з'єднаний із клемою входу ПФП, а вихід нелінійного елемента з'єднаний з першим входом суматору і через лінію затримки - із другим входом суматору, а вихід суматору через смуговий фільтр з'єднаний з вихідною клемою каскаду, відповідно до винаходу, додатково введені другий і третій БПФП, пристрій, що диференціює, повторювач, що інвертує, перший, другий, третій і четвертий чотирьохквадратні перемножувачі сигналів (ПС), перший і другий суматори сигналів (СС), при цьому клема входу пристрою з'єднана зі входами першого і третього БПФП, входом пристрою, що диференціює (ДУ), і першими входами другого і третього перемножувачів сигналів (ПС), а вихід пристрою, що диференціює (ДУ), з'єднаний із другими входами першого і четвертого перемножувачів сигналів (ПС) і через другий БПФП із другими входами другого і третього перемножувачів сигналів (ПС), при цьому вихід першого БПФП з'єднаний з першим входом першого перемножувача сигналів (ПС), вихід третього БПФП через повторювач, що інвертує (ІП) з'єднаний з першим входом четвертого перемножувача сигналів (ПС), виходи першого і другого перемножувачів сигналів (ПС) з'єднані з першим і другим входами першого суматору сигналів (СС), виходи третього і четвертого перемножувачів сигналів (ПС) з'єднані з першим і другим входами другого суматору, при цьому вихід першого І другого суматорів є першим і другим виходом пристрою відповідно. На Фіг.1 приведена структурна схема пристрою, на Фіг.2 приведена структурна схема БПФП, на Фіг.3 приведені епюри вхідного і вихідного сигналів. Пристрій містить БПФП 1, другий БПФП 2 і третій БПФП 3, пристрій, що диференціює ДУ 4, повторювач, що інвертує ІП 5, перший 6, другий 7, третій 8 і четвертий 9 чотирьохквадратні перемножувачі сигналів ПС, перший 10 і другий 11 суматори сигналів СС, при цьому клема входу 12 пристрою з'єднана з входами першого БПФП 1, третього БПФП 3, пристрою що диференціює ДУ 4 і першими входами другого 7 і третього 8 перемножувачів сигналів ПС, а вихід пристрою, що диференціює ДУ 4 з'єднаний із другими входами першого 6 і четвертого 9 перемножувачів сигналів ПС і через другий БПФП 2 із другими входами другого 7 і третього 8 перемножувачів сигналів ПС, при цьому вихід першого БПФП 1 з'єднаний з першим входом першого 6 ПС, вихід третього БПФП 3 через повторювач, що інвертує ІП 5 з'єднаний с першим входом четвертого 9 ПС, виходи першого 6 і другого 7 ПС з'єднані з першим і другим входами першого 10 суматору сигналів СС, виходи третього 8 і четвертого 9 ПС з'єднані з першим і другим входами другого 11 суматору, при цьому вихід першого 10 суматору є першим 13 виходом пристрою, на якому присутній сигнал, частота якого в п'ять разів вище частоти несучого BPSK сигналу на вході (клема 12), а вихід другого 11 суматору є другим 14 виходом пристрою, на якому присутній сигнал, частота несучої якого у три рази вище частоти несучого BPSK сигналу на вході (клема 12), вхід нелінійного елемента 15 є входом першого БПФП 1, вихід нелінійного елемента 15 з'єднаний з 5 86655 першим входом суматору 17 і через лінію затримки 16 - із другим входом суматору 17, вихід суматору 17 через смуговий фільтр 18 з'єднаний з входом нелінійного елемента 19, вихід нелінійного елемента 19 з'єднаний з першим входом суматору 21 і через лінію затримки 20 - із другим входом суматору 21, вихід суматору з'єднаний з входом смугового фільтру 22, вихід смугового фільтру 22 є виходом першого БПФП 1. Смуговий фільтр першого каскаду БПФП налаштований на частоту 2w, а смуговий фільтр другого каскаду БПФП на частоту 4w, при цьому зсув на нелінійних елементах першого і другого каскадів забезпечує кут відсічення вхідного гармонійного коливання ±sin(wt+j(t)) в 65°. Пристрій працює в такий спосіб (розглядається вхідний сигнал з біфазною маніпуляцією BPSK з одиничною амплітудою, тобто сигнал dsin(wt+j(t)), де d=±1 - коефіцієнт, що враховує маніпуляцію несучого коливання частоти w послідовністю прямокутних імпульсів різної полярності, тобто початкова фаза вхідного сигналу j(t)=0 або j(t)=p. Нехай на вхід схеми надходить гармонійний сигнал. Тоді сигнал на виходах першого 1 і третього 3 БПФП будуть сигнали виду sin(4wt), (1) на виході пристрою, що диференціює ДУ 4 Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 ±cos(wt+j(t)), (2) на виході повторювача, що інвертує ІП 5 -sin(4wt). (3) Сигнали на першому і другому входах першого 10 і другого 11 суматорів будуть відповідно мати вигляд bsin(4wt)·(±acos(wt))=±absin(4wt)·cos(wt), (4) ±sin(wt)·abcos(4wt)=±absin(wt)·cos(4wt), (5) abcos(4wt)·(±sin(wt))=±absin(wt)·cos(4wt), (6) ±asin(wt)·(-bcos(4wt))= m absin(wt)·cos(4wt), (7) де a i b - коефіцієнти передачі пристрою, що диференціює ДУ 4 і першого 1 і третього 3 БПФП відповідно. У результаті на виходах суматорів 10 і 11 (першому 13 і другому 14 виходах пристрою) формуються сигнали з частотою несучої 5w 3w, тобто ±ab(sin(4wt)·cos(wt)+sin(wt)·cos(4wt))=±absin(5w t), (8) ±ab(sin(4wt)·cos(wt)sin(wt)·cos(4wt))=±absin(3wt). (9) Таким чином, початкова фаза вихідного сигналу щодо вхідного не зміниться, за рівнем вихідний сигнал лише маштабується щодо вхідного, а частота несучого коливання збільшується або в п'ять (Фіг.3б), або в три рази (Фіг.3в). Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601