專利名稱：調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制與解調(diào)，特別是單邊帶調(diào)制與解調(diào)技術(shù)。
目前的調(diào)制技術(shù)用于單邊帶調(diào)制時(shí)都需要配備復(fù)雜的濾波器或移相器，這種濾波器或移相器設(shè)計(jì)復(fù)雜，并且對(duì)元器件的精度和穩(wěn)定度要求較高，因而很不理想。
本發(fā)明的目的是要推出一種新的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，該調(diào)制技術(shù)用于單邊帶調(diào)制時(shí)可產(chǎn)生無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制輸出信號(hào)，因而用簡(jiǎn)單的濾波器就可獲得單邊帶信號(hào)。
本發(fā)明的核心是一種差拍控制法，單邊帶調(diào)制時(shí)，調(diào)制器控制差拍的產(chǎn)生，進(jìn)而調(diào)制出無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明可分兩種類型描述，一類是相加式變頻，即信號(hào)波與載波相加后送入非線性電路變頻。另一類是調(diào)控式(相乘式)變頻，即用信號(hào)波或載波去控制電路對(duì)另一個(gè)波的放大倍數(shù)或傳輸系數(shù)實(shí)現(xiàn)變頻。下面分類進(jìn)行描述。
本發(fā)明在相加式變頻中的工作原理是信號(hào)fi經(jīng)整流器K1整流后分離為正半周信號(hào)a11和負(fù)半周信號(hào)b11，載波fc經(jīng)整流器K3整流后分離為正半周信號(hào)C和負(fù)半周信號(hào)D，單邊帶調(diào)制時(shí)fi與fc做同極性相加以避免產(chǎn)生差拍，即a11與C相加，b11與D相加，兩個(gè)相加信號(hào)分別送入兩個(gè)非線性放大器或兩個(gè)非線性傳輸器r11和r12變頻，單邊帶調(diào)制時(shí)使用r11、r12的倍增非線性特性，即輸入信號(hào)增大時(shí)r11、r12的放大倍數(shù)增大或傳輸損耗變小，r11、r12的變頻信號(hào)相加后得到已調(diào)波fo。當(dāng)fi與fc做同極性相加和使用r11、r12的倍增非線性特性變頻時(shí)輸出無(wú)下邊帶的單邊帶已調(diào)波。fi與fc反極性相加可用于雙邊帶調(diào)制或解調(diào)，r11、r12的倍減非線性特性會(huì)產(chǎn)生相減效應(yīng)，即差拍效應(yīng)。使用r11、r12的倍減非線性特性可用于雙邊帶調(diào)制或解調(diào)。
本發(fā)明在調(diào)控式變頻中的工作原理是使用一調(diào)控變頻器r1，r1的x端為信號(hào)輸入端，r1的y端為控制信號(hào)輸入端。fi輸入x端，fc經(jīng)半波或全波整流后輸入y端去控制r1對(duì)fi的放大或傳輸實(shí)現(xiàn)變頻，r1輸出已調(diào)信號(hào)f。單邊帶調(diào)制時(shí)使用r1的倍增調(diào)控特性，即y端信號(hào)越大則r1的放大倍數(shù)越大或傳輸損耗越小，r1的倍減調(diào)控特性是y端輸入信號(hào)越小則r的放大信數(shù)越大或傳輸損耗越小，r的倍減調(diào)控特性會(huì)產(chǎn)生相減效應(yīng)，即差拍效應(yīng)。r1的倍減調(diào)控特性可用于雙邊帶調(diào)制或解調(diào)。


圖1、圖2是發(fā)明人1975年做的一次單邊帶調(diào)制試驗(yàn)電路，試驗(yàn)電路有圖紙保存，1978年在填寫(xiě)報(bào)考大專的自愿表中的《有何發(fā)明或做過(guò)何種試驗(yàn)》一欄中報(bào)導(dǎo)了該次試驗(yàn)。
試驗(yàn)是在無(wú)任何儀器的情況下進(jìn)行的，信號(hào)fi從上海牌161型電子管收音機(jī)的啦叭線上取出，載波fc由220V 50HZ市電經(jīng)電阻降壓獲得，用高阻耳機(jī)EJ監(jiān)聽(tīng)調(diào)制情況。
圖1是作為對(duì)比試驗(yàn)的一個(gè)普通環(huán)形調(diào)制器，它輸出fi和fc的調(diào)幅信號(hào)，接通fi和fc后耳機(jī)中傳出了一高一低層次分明的兩個(gè)聲音，顯然高的是上邊帶而低的是下邊帶。
圖2是單邊帶調(diào)制試驗(yàn)電路，該電路采用了平衡調(diào)制方式，在調(diào)制輸出中不含載波以及信號(hào)波，接通fi和fc后耳機(jī)中傳出了一個(gè)音調(diào)變高了的聲音，而圖1試驗(yàn)中的那個(gè)音調(diào)變低的聲音消失了，這證明試驗(yàn)成功了，已調(diào)信號(hào)中確實(shí)沒(méi)下邊帶信號(hào)。
該試驗(yàn)的成功對(duì)現(xiàn)行的調(diào)制理論，信號(hào)頻諧分析理論都是一個(gè)沖擊，它對(duì)其它項(xiàng)目的研究將產(chǎn)生積極的效果，其意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單邊帶調(diào)制器本身。
圖2中C點(diǎn)是調(diào)制器的懸浮參考電位點(diǎn)，市電fc火線經(jīng)R46至R48分壓后在R46、R47上獲得兩個(gè)相等的電壓值，并聯(lián)在R46、R47上的D15和D25做并聯(lián)整流后形成了以C點(diǎn)為參考點(diǎn)的兩個(gè)正極性脈動(dòng)信號(hào)，D15的負(fù)極與C點(diǎn)和D25的負(fù)極與C點(diǎn)的正極性脈功信號(hào)分別是fc的正半周信號(hào)和負(fù)半周信號(hào)，D15負(fù)極上的信號(hào)經(jīng)D16、D17、R42、R43隔離分流傳輸?shù)絉19、R10上，D25負(fù)極上的信號(hào)經(jīng)D26、D27、R44、R45隔離分流傳輸?shù)絉29、R20上，R35＝R36，R34＝R37，R42＝R43＝R44＝R45，R40＝R41，R30＝R31＝R32＝R33，R19＝R10＝R29＝R20，R14＝R18＝R24＝R28，R12＝R13＝R16＝R17＝R22＝R23＝R26＝R27，R11＝R15＝R21＝R25，R40＝R41。信號(hào)fi的波形分割采用了變形的并聯(lián)整流電路，并且增加了簡(jiǎn)單的電阻分壓隔離，這樣就減少了兩個(gè)半波信號(hào)之間的串?dāng)_，以保證能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，信號(hào)fi上的正半周信號(hào)分別經(jīng)D11、D21整流后經(jīng)R15至R18分壓隔離和經(jīng)R21至R24分壓隔離后送到R18和R24上，fi的負(fù)半周信號(hào)分別經(jīng)D12、D22整流并經(jīng)R11至R14分壓隔離和經(jīng)R25至R28分壓隔離后送到R14和R28上，R14與R19、R18與R10、R24與R29、R28與R20上的電壓分別做同極性串聯(lián)相加，這四個(gè)相加電壓分別經(jīng)D13、D14、D24、D23作倍增非線性特性變頻后分別輸給R30、R31、R32、R33，R30與R32上的電壓經(jīng)R34、R35、R41分別隔離相加后輸?shù)蕉鷻C(jī)EJ的一端，R33與R31上的電壓經(jīng)R37、R40、R36分壓隔離相加后輸?shù)蕉鷻C(jī)EJ的另一端，fi和fc在相加時(shí)抵消了，耳機(jī)中的聲音是抑制了fi、fc的無(wú)下邊帶的單邊帶已調(diào)信號(hào)。
圖3至圖5是幾個(gè)相加式變頻調(diào)制或解調(diào)器的工作原理圖，圖中K1、K2是整流器，g11g12g21g22g31g32是加法器，r11、r12、r21、r22是非線性放大器或非線性傳輸器，f0為調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)。
圖3的工作原理是信號(hào)fi經(jīng)K1分離為正半周信號(hào)a11和負(fù)半周信號(hào)b11，載波fc經(jīng)K2分離為正半周信號(hào)C和負(fù)半周信號(hào)，D，a11與C送入g11相加后送入r11變頻，b11與D送入g21相加后送入r21變頻，兩個(gè)變頻信號(hào)經(jīng)g31相加后輸出調(diào)制或解調(diào)信號(hào)fo，圖3中fi與fc是同極性相加，如果使用r11、r21的倍增非線性特性時(shí)fo是無(wú)下邊帶的fi與fc的單邊帶調(diào)制輸出信號(hào)，使用r11、r21的倍減非線性特性時(shí)可作為雙邊帶調(diào)制器或解調(diào)器使用。如果fi是單極性信號(hào)(如視頻信號(hào)或經(jīng)全波整流的交流信號(hào))時(shí)可不經(jīng)K1而直接輸入g11(或g21)，fi再倒相后輸入g21(或g11)。另外C或D還可互換，互換后作為雙邊帶調(diào)制或解調(diào)器使用。
圖4是一個(gè)全平衡電路，它的工作原理與試驗(yàn)電路圖2相同，圖4與圖3不同的是a11還倒相為a12，b11還倒相為b12，送入g11的C還送入g22與b12相加，送入g21的D還送入g12與a12相加，g12、g22的信號(hào)分別送入r12、r22變頻，r12與r22的變頻信號(hào)送入g32相加，g31的輸出端與g32的輸出端就是fo的平衡輸出端。圖4可通過(guò)改變r(jià)11、r12、r21、r22的非線性(倍增或倍減)特性而作為調(diào)制器或解調(diào)器使用。也可將C、D互換后作為雙邊帶調(diào)制或解調(diào)器使用。
圖5是一個(gè)載波平衡的電路，它與圖3不同的是fc使用了全波整流器K2，用K2的輸出E代替原C(或D)，E還倒相后代替D(或C)、fo是2fc與fi的調(diào)制或解調(diào)信號(hào)。
圖6、圖7是使用調(diào)控式變頻器的兩個(gè)調(diào)制或解調(diào)器的原理圖。
圖6的工作原理是fi送入r1的x端，fc經(jīng)K1做全波或半波整流后送入r1的y端，K1做全波整流時(shí)載波變?yōu)?fc，使用r1的倍增調(diào)控特性變頻時(shí)可獲得無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制，使用r1的倍減調(diào)控特性時(shí)可作為雙邊帶調(diào)制器或解調(diào)器使用。當(dāng)fi是單極性信號(hào)(如視頻性號(hào)或經(jīng)過(guò)歪流的fi信號(hào))時(shí)可將fi直接輸入y端，將fc直接送入x端。
圖7是一個(gè)平衡電路，使用了兩個(gè)調(diào)控式變頻器r1和r2。它的工作原理是信號(hào)fi送入r1、r2的x端，載波fc經(jīng)K1整流為正(或負(fù))半周信號(hào)C和負(fù)(或正)半周信號(hào)D，C送入r1的y端，D經(jīng)倒相后送入r2的y端，使用r1、r2的倍增調(diào)控特性變頻時(shí)可獲得無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制，r1、r2的輸出端為該調(diào)制器的平衡輸出端。使用r1、r2的倍減調(diào)控特性變頻時(shí)可作為雙邊帶調(diào)制或解調(diào)器使用。
圖8、圖9是兩個(gè)數(shù)字式調(diào)制或解調(diào)器的工作原理圖。
圖8的工作原理是信號(hào)fi與取樣頻率fr送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，A/D輸出數(shù)字信號(hào)Di，Di送入符號(hào)碼分離器D/S后輸出無(wú)符號(hào)碼的D1和符號(hào)代碼S1。fT循環(huán)讀出波形存貯器M中固化存貯的波形量化值，M輸出一無(wú)符號(hào)碼的數(shù)字信號(hào)D2和符號(hào)代碼S2，D1相當(dāng)于fi的全波整流信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，S1是fi的正負(fù)極性代碼信號(hào)，D2相當(dāng)于載波fc的一個(gè)全波整流信號(hào)波形的模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，S2是fc的正負(fù)極性代碼信號(hào)。D1與D2送入ADD1相加后送入r1進(jìn)行非線性變換，S1與S2送入RDS進(jìn)行符號(hào)極性相加處理，RDS輸出一新的符號(hào)代碼S，S與S2、S1的極性關(guān)系是S2與S1同極性時(shí)S為正(或負(fù))極性代碼，S2與S1極性相反時(shí)S為負(fù)(或正)極性代碼。RDS可由僅保留1位數(shù)的二進(jìn)制加法器完成，RDS還可由邏輯電路組成。S經(jīng)延時(shí)校正電路tS校準(zhǔn)后與r1的輸出一起送入符號(hào)碼恢復(fù)電路S/D，tS的作用是使D1、D2經(jīng)處理后到達(dá)SD的延時(shí)時(shí)間與S1、S2經(jīng)處理后到達(dá)SD的時(shí)間一致。S/D的輸出送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A，D/A的輸出經(jīng)濾波器m取出調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)fo。r1的非線性變化可描述為r1對(duì)ADD1的信號(hào)進(jìn)行n次方變換，無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制時(shí)取n大于1，取n小于1可用于雙邊帶調(diào)制或解調(diào)。
圖9是一個(gè)數(shù)字式平衡調(diào)制或解調(diào)器的工作原理圖，它與圖8不同的是D1、D2還分別送入r2、r3進(jìn)行非線性變換，r2、r3與r1特性相同，r2、r3的輸出送入ADD2相加，r1的輸出與ADD2的輸出送入SUB相減，ADD1與ADD2的處理延時(shí)時(shí)間應(yīng)相等，如不相等應(yīng)加延時(shí)校正。圖9輸出的是抑制了載波和信號(hào)波的調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)。
圖8、圖9的載波fc等于fr/T，T為M的一個(gè)周期(全波波形)的取樣數(shù)，也可以用一載波fc經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后代替M，fi與fc用同一取樣頻率fT，這種方法在fc頻率低于fi時(shí)比較好。
圖10至圖12是前述電路使用的幾種整流電路，它們都不是精密的整流電路，使用精密整流電路對(duì)減小諧波失真比較有利。
圖13、圖14是兩個(gè)相加式變頻器的工作原理圖。圖13由Da，Db擔(dān)任變頻，由T1、T2、Ra、Rb擔(dān)任隔離相加，將Da、Db改為虛線所示時(shí)其非繞性特性由倍增變?yōu)楸稖p。圖14由T1至T4擔(dān)任隔離，由Ra、Rb、Rc、Rb擔(dān)任相加，由T5、T6擔(dān)任變頻，由DW1、DW2擔(dān)任變頻輸出信號(hào)的相加，調(diào)換T1、T2的基極輸入信號(hào)和調(diào)換T3、T4的基極輸入信號(hào)就可改變T5、T6的非線性特性(倍增或倍減)的使用選擇。
圖15至18是幾個(gè)調(diào)控式變頻器的工作原理圖，其中圖15、圖16是可控傳輸系數(shù)型變頻器，圖17、圖18是可控放大增益型變頻器，圖15利用T1的壓控電阻特性來(lái)改變電路的傳輸損耗，該圖在使用倍減調(diào)控特性時(shí)應(yīng)給T1的柵極提供一負(fù)偏壓，并且y端使用正極性的控制信號(hào)。圖16是由兩個(gè)圖15電路組成的平衡變頻器。圖17利用改變差分管T1、T2的跨導(dǎo)來(lái)改變電路的放大倍數(shù)，T1、T2的發(fā)射極耦合電流越大(即T3的射極電流越小)則放大倍數(shù)越大。使用倍增調(diào)性特性時(shí)T3基極應(yīng)輸入負(fù)極性信號(hào)，反之則輸入正極性信號(hào)。圖18是使用兩個(gè)17電路組成的平衡變頻器電路。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)制或解調(diào)技術(shù)由整流器K，相加器9，非線性放大器或非線性傳輸器γ等組成，其特征是fi經(jīng)K1整流后分為正半周信號(hào)a11和負(fù)半周信號(hào)b11，載波信號(hào)fc經(jīng)K2整流后分為正半周信號(hào)C和負(fù)半周信號(hào)D，a11與C(或D)送入g11相加后送入γ11變頻，γ11、γ21的變頻輸出信號(hào)送入g31相加后得到fi與fc的調(diào)制或解調(diào)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述技術(shù)的一種全平衡調(diào)制或解調(diào)技術(shù)，其特征是a11還倒相為a12，b11還倒相為b12，送入g11的C(或D)還送到g22與b12相加，送入g21的D(或C)還送到g12與a12相加，g12的相加信號(hào)和g22的相加信號(hào)分別送入r12和r22變頻，r12和r22的變頻信號(hào)送入g32相加，g31的相加信號(hào)和g32的相加信號(hào)就是平衡輸出的抑制了信號(hào)fi和載波fc的調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述技術(shù)的一種載波平衡的調(diào)制或解調(diào)器，其特征是K2是全波整流器，K2輸出一個(gè)與原C極性相同的全波整流信號(hào)E，用E代替原C信號(hào)，E還倒相后代替原D信號(hào)，這樣g31輸出的是抑制了載波的2fc與fi的調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述技術(shù)的一種調(diào)制或解調(diào)器，使用了調(diào)控變頻器r1，r1的x端為信號(hào)輸入端，r1的y端為放大倍數(shù)控制端或傳輸系數(shù)控制端，其特征是fi信號(hào)送入r1的x輸入端，fc信號(hào)經(jīng)全波或半波整流后送入y輸入端，r1輸出fc(半波整流)或2fc(全波整流)與fi的調(diào)制或解調(diào)信號(hào)。
5.按權(quán)利要求4所述技術(shù)的全平衡調(diào)制或解調(diào)器，使用了相同的r1和r2，其特征是fi送入r1、r2的x端，fc經(jīng)K整流后分離為正半周信號(hào)C和負(fù)半周信號(hào)D，C(或D)送入r1的y輸入端，D(C)經(jīng)倒相(使其與r1的y輸入端信號(hào)同極性)后送入r2的y輸入端，r1與r2輸出端的信號(hào)是fi與fc的平衡輸出的調(diào)制或解調(diào)輸出信號(hào)。
6.按權(quán)利要求1所述技術(shù)的一種數(shù)字式調(diào)制或解調(diào)技術(shù)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A，符號(hào)碼提起電路D/S和恢復(fù)電路S/D，符號(hào)代碼處理電路RDS，延時(shí)校正器tS、載波fc的波形存貯器M、加法器ADD1和非線性變換器r等組成，其特征是信號(hào)fi的無(wú)符號(hào)數(shù)碼D1與載波fc的無(wú)符號(hào)數(shù)碼D1與載波fc的無(wú)符號(hào)數(shù)碼D2送入ADD1相加后送入r1進(jìn)行非線性變換，fi與fc的符號(hào)代碼S1與S2送入RDS處理為新符號(hào)碼S，S經(jīng)ts延時(shí)校準(zhǔn)后與r1的交換信號(hào)一起送入S/D作符號(hào)碼恢復(fù)處理。
7.按權(quán)利要求2和6所述技術(shù)的一種平衡數(shù)字式調(diào)制或解調(diào)技術(shù)，其特征是D1、D2還分別送入r2、r3進(jìn)行非線性變換，r2、r3的變換信號(hào)送入ADD2相加，r1的變換輸出與ADD2的輸出送入SUB相減后送入符號(hào)碼恢復(fù)電路S/D。
全文摘要
本發(fā)明推出的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)在做單邊帶調(diào)制時(shí)可獲得無(wú)下邊帶的單邊帶調(diào)制。該技術(shù)的核心是差拍控制法，通過(guò)對(duì)差拍的控制可獲得各種調(diào)制器或解調(diào)器。
文檔編號(hào)H03C3/00GK1070295SQ91108928
公開(kāi)日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1991年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月9日
發(fā)明者謝利民 申請(qǐng)人:謝利民