Цифровой квадратурный преобразователь

09) О 1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 1 Н 03 В 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Жодзинский М,И,и др. Цифровые системы фазовой синхронизации.М., "Советское радио", 1980, с.16,рис. 14,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3296258/18-09, 27.10,82,кл. Н 03 Р 3/00.(54)(57) ЦИФРОВОЙ КВАДРАТУРНЬЙ ПРЕ.ОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные входной перемножитель, фильтр нижних частот, вре.менной дискретизатор и переключатель, управляющий вход которого соединен с управляющим входом временного дискретизатора, входом делителя частоты и выходом генератора тактовых импульсов, опорный генератор гармонического сигнала, выход которого подключен к второму входу перемножителя, а также два канала, обработки сигнала, подключенных соответственно к первому и второму выходам переключателя, сумматор во втором канале, выход которого является выходом второго канала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности выделения квадратур, введены в первый канал последовательно соединенные первый и второй параллельные регистры, а во второй канал - первый сдвиговый регистр и последовательно соединенные последовательный регистр и второй сдврговый регистр, выход которого подключен к сумматору, выполненному цифровым, второй вход которого подключен к выходу первого сдвигового регистра, при этом выход генератора. тактовых импульсов подключен к управляющим вхо дам сумматора, первого и второго сдвиговых регистров, второго параллельного регистра и к первому управляющему входу первого параллельного регистра, второй управляющий вход которого подключен к выходу делителя частоты и второму управляющему входу последовательного регистра, вход которого подключен к второму выходу переключателя, первый вход которого соединен с входом первого параллельного регистра, а выход второго параллельного регистра является выходом первого канала.1 1104,Изобретение относится к радиотехник и может быть использовано в устройствах приема и обработки узкополосных радиосигналов,Известен цифровой квадратурный пре 5образователь, в котором входной сигнал поступает на два канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных умножителя,фильтра нижних частот и аналого-цифро вого преобразователя, причем на вторые входы умножителей поступает сигнал с выхода генератора опорного напря.жения в первом канале непосредственноои через фазовращатель 90 во второмканале 11.Недостатком данного цифрового квадратурного преобразователя является наличие двух умножителей, неидентичность параметров которых приводит кобразованию ошибок выделения отсчетов квадратурных составляющих сигнала,Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровойквадратурный преобразователь, содержащий последовательно соединенныевходной перемножитель, фильтр нижних частот, временной дискретизатори переключатель, управляющий входкоторого соединен с управляющим входом временного дискретизатора, входомделителя частоты и выходом генератора тактовых импульсов, опорный генератор гармонического сигнала, выходкоторого подключен к второму входу перемножителя, а также два каналаобработки сигнала, подключенных соответственно к первому и второму выходам переключателя, сумматор во втором канале, выход которого являетсявыходом второго канала, а также до 40полнительный переключатель, при этомсигнальный и опорный входы перемножителя подключены соответственно кисточнику входного сигнала и опорномугенератору гармонического сигнала,выход фильтра нижних частот подключен к сигнальному входу временногодискретизатора, входы дополнительного переключателя подключены соответственно к выходам дискретизатора и ге нератора тактовьх импульсов, а выходы - к г горым входам переключателейкаждого из каналов обработки сигналов,выходы инверторов которых подключенык вторым входам сумматоров 2 3,55Недостатком известного цифровогоквадратурного преобразователя является относительно низкая точность выдеб 43 2ления квадратурных составляющих, обусловленная внесением в отсчеты квадратурных составляющих методической ошибки н процессе их формирования.Эта ошибка образуется вследствие наличия временного сдвига выходных отсчетов квадратурных составляющих на величину периода дискретизации поднесущей частоты входного сигнала, образующейся в процессе сортировки и инвертирования отсчетов поднесущей частоты. Целью изобретения является повышение точности выделения квадратур.Цель достигается тем, что в цифровой квадратурный преобразователь,содержащий последовательно соединенные входной перемножитель,фильтр нижних частот, временной дискретизатор и переключатель, управляющий вход которого соединен суправляющим входом временного дискретизатора, входом делителя частоты и выходом генератора тактовыхимпульсов, опорный генератор гармонического сигнала, выход которогоподключен к второму входу перемножителя, а также два канала обработки сигнала, подключенных соответственно к первому и второму выходампереключателя, сумматор во второмканале, выход которого является выходом второго канала, введены в первыйканал последовательно соединенныепервый и второй параллельные регистры, а во второй канал - первый сдвиговый регистр и последовательно соединенные последовательный регистр,и второй сдвиговый регистр, выход которого подключен к сумматору, выполненному цифровым, второй вход которого подключен к выходу первого сдвигового регистра, при этом выход генератора тактовых импульсов подключенк управляющим входам сумматора, первого и второго сдвиговых регистров,второго параллельного регистра, кпервому управляющему входу первого параллельного регистра, второй управляющий вход которого подключен к выходу делителя частоты и второму управляющему входу последовательногорегистра, вход которого подключен квторому выходу переключателя, первыйвыход которого соединен с входом первого параллельного регистра, а выходвторого параллельного регистра является выходом первого канала.нецетноа. ыделенияиди) иво-первых,ности импульледовательнос"пульсов и,ь каждый Эпюра фиг.З (фиг. при е ния уКотел с пер влена нанала Х(С)поэтомувыполнееоремыодиться(3) енно после" нечетн 3На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого цифрового квадратурного преобразователя, на фиг,2 - спектр узкополосного сигнала, на фиг.З - эпюры, поясняющие работу предлагаемого цифрового квадратурного преобразователя.Цифровой квадратурный преобразователь содержит перемножитель 1, опорный генератор 2 гармоническо О го сигнала, фильтр 3 нижних частот, временной дискретизатор 4, переключатель 55 генератор 6 тактовых импульсов, делитель 7 частоты, параллельные регистры 8 и 9, сдвиговые регистры 10 и 11, последовательный регистр.12 и сумматор 13.Цифровой квадратурный преобразователь работает следующим образом.Узкополосный сигнал Х(с)5 описываемый соотношением5 к) = а(5) соо(55 г,5. ч(ц 1, (о 1 где о(С ), Ч ( С ) - соответственно амплитуда и фаза узкополосного сигнала, поступает на первый вход перемножителя 1, на второй вход которого с выхода опорного генератора 2 гармонического сигнала поступает сигнал с частотой 5 . Примерный вид спектра ЭИ) узкополосного сигнала Х(с) представлен на фиг.2 а, где Г - ширина спектра входного узкополосного сигнала представлена на фиг.За, В реэульта те перемножения входного сигнала и гармонического сигнала опорного. геке.-35 ратора 2 гармонического сигнала и последующей фильтрации фильтром 3 нижних частот образуется узкополосный сигнал с поднесущей частотой Р = 5 -, Значение поднесущей час 1тоты выбирается таким образом, чтобы спектры преобразованного узкополосного сигнала )С) располагались на оси частот так, как показано на фиг.2 б, т.е. составляющие спектра . 45 на положительных и отрицательных частотах не прекрывались бы на нулевой частоте. Сигнал на выходе фильтра нижних частот имеет видХ(С) =а(С) со 5) 21 ТС+Р(С, (2.) сигнала ХН) предст Ширина спектра си б) составляет 2 СГц 5 о дискретизации для ловия применимости никова должна пройэ одом дг = 14 Е.4Дискретизация осуществляется временным дискретизатором 4, управляемым генератором 6 тактовых импульсов, импульсы с выхода которого следуют с дискретом дс (фиг.Зв). На выходе дискретиэатора 4 образуются импульсы, полярность и значения амплитуд которых соответствуют значениям отсчетов сигнала Х Н) 5 взятым с дискретом дь (фиг.Зг).Дискретный сигнал (Дьи ) с учетом выражений (2) и (3) имеют вид Х(доп)а(дЯсоо - ооЧ(дсо=а(до)к505 Ядд 11 со 5 - и- а(до)5(п(о(Поп)15(п 5 и,(д),где и = 0,1,2+ с 5множителисоз - п и 5555 т)- могут приниЛ2 гмать только три значения -1,0,+1,причем1 Поэтому, как еледует иэ выражения 4 значения отсчетов функции с точностью до знака совпадают со значениями искомых отсчетов квадратурных составляющих комплексной огибающей вход ного узкополосного сигналаР(Ц= а(с) с 05 (1(с). (С):а(оу. Ч(С),еп 11 ег "55 псо(доп)1( 5)Таким образом, для вотсчетов квадратур р(2(2 и+1) Ьс необходимо,разделить последователь4 Сфсов )ДТп) на две пости четных и нечетных имво-вторых, инвертироватвторой импульс соответсдовательностей четных иимпульсов. Получающиеся при этомотсчеты квадратур р(2 Ю;,)и (2 п+1)Жкак ясно из Формулы 6, оказываютсясдвинутыми друг относительно другаво времени на величину ДТ . Поэтому для приведения отсчетов квадратур к одному моменту времени необходимо произвести интерполяциюкакой-либо одной из последовательностей импульсов в середину интер"вала ее.дискретиэации.Укаэанные операции в предлагаемом цифровом квадратурном преобразователе осуществляются временным дискретизатором 4, переключателем 5, параллельными регистрами 8и 9, сдвиговыми регистрами 10 и 11,последовательным регистром 12 и сумматором 13, управление работой которых производится генератором 6 так" 20товых импульсов и делителем 7 частоты, вырабатывающих необходимые управляющие сигналы.Последовательность отсчетов сигнала Х(йС, )(фиг.Зв) с выхода времен" 2ного дискретизатора 4 поступает навход переключателя 5, на вторые вхо"ды каждого из которых подаются управ"ляющие импульсы с выхода генератора6 тактовых импульсов (Фиг,Зе). Пере- ЗОключатель 5 осуществлет сортировкуотсчетов сигнала Х(ь)на четныеи нечетные последовательности отсчетов (фиг.Зг, э). Последовательностьчетных отсчетов с выхода переключате-Зля 5 подается на первый вход параллельного регистра 8, на второй итретий входы которого подаются управляющие импульсы соответственно с выходов генератора 6 тактовых импуль- осов и делителя 7 частоты (Фиг.Зе, ж).Последовательность нечетных отсчетовсо второго выхода переключателя 5подается на первые входы первого сдвигового регистра 10 и последовательного регистра 12, на вторые входы каждого из которых подаются управляющиеимпульсы с выходов генератора 6 тактовых импульсов, а на третий входпоследовательного регистра 12 - с вы- охода делителя 7 частоты.Первый сдвиговый регистр 10,второй сдвиговый регистр 11, последовательный регистр 12 и сумматор 13обеспечивают изменение знака каждого второго отсчета в последовательностинечетных отсчетов, а также выполнение линейной интерполяции указаннойпоследовательности в середину интервала ее дискретизации. Изменение знака каждого второго отсчета осуществляется в,первом сдвиговом регистре 10и последовательном регистре 12, обеспечивающих изменение содержания знаковых разрядов указанных регистров,0 на 1 или 1 на О. Линейная интерполяция осуществляется следующим образом. Так какпоследовательный регистр 12 одновременно играет роль цифровой линии задержки на один отсчет (фиг.Зи) то впервый и второй сдвиговые регистры10 и 11 осуществляется запись двухсоседних отсчетов квадратуры (2 пйТ),В каждом из сдвиговых регистров 10и 11 осуществляется сдвиг записанныхв них чисел на один разряд вправо,,что эквивалентно делению их на 2.Эти последовательности отсчетовквадратуры (2 нд) поступают на входы сумматора 13, на выходе которогоФормируется последовательность отсчетов, каждый отсчет которой соответствует значению интерполяционнойоценки, получаемой линейной интерполяцией, отсчетов квадратуры (ь)(фиг.Зк) в середину интервала еедискретизации, т.е. в моменты времени синхронные с моментами времени Фиксации отсчетов квадратурь 1р(2 пйГ), Параллельные регистры 8и 9 служат для задержки отсчетовквадратуры р(2 пйс) на два дискретас целью обеспечения Формированияна выходе цифрового квадратурногопреобразователя отсчетов квадратурных составляющих р(2 ЬЬ ) и(2 п й Т)соответствующих одним и тем же мо-ментам времени (фиг.Зд,к).Таким образом, предложенный цифровой квадратурный преобразовательпозволяет исключить методическуюошибку, возникающую в процессе формирования квадратурных составляющихи обусловленную относительным временным сдвигом выходных отсчетов квад.ратурных составляющих на величинупериода дискретизации входного узкополосного сигнала,1104643 Ф)/ Фьг Составитель Ю.Медведевтор Н.Пушненкова Техред Л,Мартяшева Коррект А.фоври ПодписиССР аж 862нного комитета Сий и открытий35, Раушская наб.,320/42 ТирВНИИПИ Государств по делам изобрете 113035, Москва, Ж 4/ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4