专利名称:单边带调制方法，单边带调制器及无线电发射机的制作方法
本发明涉及一种单边带调制方法，在该方法中使用一个待调制输入信号(N)m分解出相移360°/m的信号分量(X，y)，其中m为≥2整数。本发明也涉及一个单边带调制器及一个具有单边带调制器的无线电发射机。
本发明的权利要求
前序部分涉及到这样一种现有技术即如一本德国书籍“高频技术手册”的1323-1325页中所描述的技术，(该书作者是H·MeinK及F·W·Gundlach，SPringer出版社，1968年柏林、海德堡、纽约发行)。书中描述了一种用于载波振荡高频区段及宽低频带的、按勒纳汉(Lenehan)方式工作的一个单边带调制器，其中采用了用于两个频率区段的相分量，它们形成了相移为90°的分量信号。这些分量信号输送给两个环形调制器，它们各自调节三个终端放大管。这种方式的缺点在于需要使用三个放大管，且工作在它们的线性区域，即A类或B类工作方式。
本发明用如在权利要求
1，6，10及11中所确定的技术特征来解决发明任务即给出一种单边带调制方法，一种单边带调制器及一种具有单边带调制的无线电发射机，这样仅使用一个发射管就能让单边带发射机工作在较大的功率上。
本发明的一个优点在于该发射管无需工作在它的线性工作范围，而是可以在C类工作方式下进行任意的调节，因而具有较高的阳极效率。其优点还在于在需要时，可利用本发明的单边带调制器对调幅的无线电发射机进行改装是很容易的，并且能改成单边带技术的发射机。
利用具有脉冲多级调制的一个调制开关放大器就能使一个无线电发射机达到较高的调制效率，并且得到一个改善了的单边带调制总效率。因为这种调制开关放大器具有比相应的调制管小得多的损耗，故得到发射机较高的总效率。这种调制开关放大器较高的电路费用将通过小的电流损耗很快的得到补偿。这种调制开关放大器具有小的占空位置及低的工作费用，因为无需花费备用管的费用。由于在一个无线电发射机中减少了大功率元件及损耗性部件的数目，除了高效率外还保证了高的有效利用率，低的维修费用及出色的维修方便性。
根据本发明的一种有利结构形式可以作到单边带信号与一个载波信号一起发射出去。
另外，对于有关的现有技术，还可以参考一家瑞士公司的杂誌“布朗-博韦里通报”1984年第5期202-205页，其中介绍了公知的一种600千瓦中波发射机，在它的末级中仅采用了一个HF-(高频)大功率四极管以及采用了具有脉冲多级调制的一个全晶管化的调制开关放大器，在双边带技术中作到了高的调制效率及高的发射机总效率。由该HF-末级上直接构成由LF-(低频)信号与高频载波产生的、对于调幅调制所必要的乘积。其中高频载波以衡定的幅值输送到该HF-末级的栅极上。这个受调到的NF-信号控制一个俗称为脉冲发生器的装置，也即一个带有脉冲多级调制的调制开关放大器或一个相当于发射功率的大型数模转换器，该数模转换器能产生与瞬时发射功率相应的阳极电压。
在下面将根据本发明实施例进行说明。其实施例的附图为图1一个单边带调制器;
图2具有一个根据图1的、数字形式表示的单边带调制器的无线电发射机的简化原理图;
图3具有一个根据图1的、模拟形式的单边带调制器的无线电发射机的简化原理图。
在图1上，标号1表示一个单边带调制器，标号2表示用于一个待调制的LF-信号或一个输入信号N(t)的第一输入端，其输入信号N(t)与时间t有关，4为一个加法元件，在该元件的第二输入端上输入一个剩余载波信号R1。
在加法元件4的输出端上联接了一个分相器或分相变压器5的输入端，该分相器将一个输入信号分解成多个分量信号，这些分量信号彼此间具有固定的相位关系。在该例中为了清楚起见将输入信号N分解成不包含剩余载波信号R1的、具有90°相移的两个分量信号X(t)＝n(t)·Sinφ(t)及y(t)＝n(t)·cosφ(t)，它们的和与原始信号N(t)相当。在式中n(t)为X(t)的幅值，而φ(t)为X(t)的相位角。分相变压器(Hilbert变压器)在1979年第19期的“电子设计”杂誌第90-94页中，及在1982年第7/8期第36卷的“电子及传输技术文集”的304-310页中均有所介绍。
这个分量信号X输入到加法元件6的一个输入端，而分量信号y输入到另一个加法元件7的一个输入端。加法元件6的另一个输入端输入剩余载波信号R2，而加法元件7的另一个输入端输入一个剩余载波信号R3。这些剩余载波信号R1，R2及R3均为衡定量。当剩余载波信号R1借助于加法元件4输给LF-输入信号N(t)时，则加法元件6及7就变成多余的。另一方面如果剩余载波信号R2仅借助于加法元件6输送给一个分量信号、如X时，则可以去掉加法元件4及必要时也可去掉加法元件7就够用了。
该加法元件6的输出端上输出一个和信号X(t)＝X(t)+R2，并将其输送给一个幅值计算器8的第一输入端。而加法元件7在输出端上输出一个和信号Y(t)＝y(t)+R3，并将其输送给幅值计算器8的第三输入端上。在幅值计算器8中将X(t)及Y(t)这两个输入信号分别作平方运算，再将这两个平方值相加并将该平方和开方，因此就在该幅值计算器8的输出端9上，同时也即在单边带调制器1的输出端上产生了一个调制幅值信号Z(t)=X2(t)+Y2(t)]]>以供使用，这个信号中不具有相位成分。
这个和信号X又在一方面与一个循环开关16的开关触头13直接相联，而另一方面通过一个反相器10与循环开关16的开关触头15相联接，触头15相对于触头13位移180°。
和信号Y一方面与循环开关16的开关触头12直接相联，另一方面又通过一个反相器11与循环开关16的开关触头14相联接。该触头14相对于触头12位移180°，而触头12相对于触头13位移90°。
在图上利用一个箭头P指示的触头13与该循环开关16的输出端16′的开关联接在利用下边带时，将顺时针方向转动，即该输出端16′将依次与开关触头12，15，14，13，12等联接。在利用上边带时，这种开关的联接将反时针方向转动，依次经过14，15，12等。该旋转的频率等于节拍频率fT，其值为100KHz，相当于具有载波频率f1＝25KHz的载波信号电路频率的4倍。该循环的开关16是一个电子开关并无转动的部件。假设没有引入任何剩余载波信号R1或R2或R3，利用这个旋转频率在输出端16′就能得到一个扫描信号n(ti)·cos(ωti±φ(ti))，在式中“+”号适用于上边带，“-”号适用于下边带。
如果假设R1＝0，R2≠0，R3＝0对于其上边带及开关触头12……14来说，有12n(t1)·cosφ(t1)+0＝n(t1)·cosφ(t1)+R2·Sin(ωt1)，13n(t2)·Sinφ(t2)+R2＝n(t2)·Sinφ(t2)+R2·Sin(ωt2)，14-n(t3)·cosφ(t3)+0＝-n(t3)·cosφ(t3)+R2·Sin(ωt3)，15-n(t4)·Sinφ(t4)-R2＝-n(t4)·Sinφ(t4)+R2·Sin(ωt4)＝n(ti)·cos(ωti+φ(ti))+R2·Sin(ωti)上述方程中如果依次地用值0，π/2，π及3π/2代入到ωti，则方程就一目了然了。
在循环开关16输出端的扫描信号输入到一个求商电路或除法器17中，作为被除数，而调制幅度信号Z(t)由幅度计算器8的输出端输入来作为除数。在该除法器17的输出端就得到了一个商信号，这个信号仅与相位有关而与幅值无关，它等于cos(ωti±φ(ti))。
该通过循环开关16并出现在除法器17输出端上有时间离散性的输出信号输入到一个带通滤波器18中，在它的输出端上就得到一个可供使用的连续性的调制相位信号19，其中一些不希望要的寄生振荡波就被带通滤波器18滤去。该带通滤波器的频率设计在75KHz，即相对于50KHz(载波信号频率25KHz的尼奎斯特频率)的镜象频率。
重要的是该单边带调制器由一个低频信号构成了一个瞬时的高频相位信号及一个瞬时幅度值信号，这样，这两个信号的乘积就得出了一个单边带的调制了的信号。该乘积信号的构成是在高频末级上完成的，由此可使用对于调幅调制所公知的方法(阳极调制，栅极调制，阴极接地电路，栅极接地电路)。该调制器能够按照模拟量的或数字技术形成装置，也可以同时使用模拟量技术与数字技术混合的方式。
图2所示为在一个大功率无线电发射机中应用该单边带调制器，在图上仅描绘了与单边带调制器联接的主要部件。标号20表示一个模数转换器，使用100KHz的节拍频率发出脉冲。LF信号N经过输入端2传送给该模数转换器20，它的输出端与一个数字技术构成的单边带调制器1的输入端相联接，这个单边带调制器1相当于图1上的那个调制器。在分相变压器5的输出端上每10μs提供一个新的数据对。因为全部的计算需在扫描周期10μs中完成，其精确度要达到12比特，所以利用微处理机作为这些数字组件。
在图3所示的大功率无线电发射机的实施例中，单边带调制器1是用模拟电路技术实施的。该单边带调制器1的输入端信号N及输出端信号均为模拟电压量。在单边带调制器1后面利用一个模数转换器20来产生用于数模转换器21所需的数字化的量，该数模转换器21是作为具有脉冲多级调制电路放大器而实施的。
调制幅值信号Z也可以不加到HF-末级管的阳极23上，而加到它的另一个栅极、如帘栅极上，从而输入该末级管中。调制相位信号19也可不加到HF-末级管的控制栅极上，而加在它的阳极上形成控制联接。带通波波器也可不组装在单边带调制器1中，而组装在频率转换器25中。最后在单边带调制器1中的除法器17也可省去。
由此用于相位调制的扫描信号将具有一个幅值成分。
附图标号对照表1.单边带调制器2.一个LF-信号或待调制的输入信号N的输入端3.用于剩余载波信号R1的输入端4，6，7.加法元件5.Hibert变压器，分相器8.幅值计算器9.8的输出端10，11.反相器12-15.16的开关触头16.循环开关16′.16的输出端17.求商电路，除法器18.带通滤波器19.调制相位信号20.模数转换器21.数模转换器，开关放大器22.HF-滤波器23.26的阳极25.频率转换器26.HF-末级管，四极管f1载波频率f2发射频率fT节拍频率
N 输入端信号P 箭头R1，R2，R3.剩余载波信号X，y.相位移的分量信号XY.6及7的和信号Z.调制幅值信号ω载波的电路频率
权利要求
1.单边带调制方法a)利用该方法由一个待调制的输入信号(N)m分解成相位移为360°/m的分量信号(X，y)，其中m≥2，为整数，其特征在于b)这些相位移为360°/m的分量信号(X，y)按矢量方法相加得到一个和矢量，并接着求得该和矢量的模数，该模数即表示调制幅值信号(Z)，c)所有这些m个相位移为360°/m的分量信号被一个节拍频率(fT)循环扫描，该节拍频率为载波频率(f1)的整数倍，用此方法得出一个扫描信号(16′)，它用于相位调制。
2.根据权利要求
1的单边带调制方法，其特征在于a)该扫描信号(16′)被调制幅值信号(Z)相除后得到一个商信号，b)特别是，该商信号经过带通滤波后，该信号即可作为相位调制使用的调制相位信号(19)以供应用。
3.根据权利要求
1或2的单边带调制方法，其特征在于a)对于待调制的输入信号(N)，或b)至少对于彼此相位移为360°/m的分量信号(X，y)中的一个，引入一个衡定的剩余载波信号(R1，R2，R3)。
4.根据权利要求
1至3中一个权利要求
的单边带调制方法，其特征在于其中m＝2并且节拍频率(fT)等于载波频率(ω)的4倍。
5.根据权利要求
1至4中一个权利要求
的单边带调制方法，其特征在于待调制的输入信号(N)被载波频率(f1)整数倍的频率扫描。
6.单边带调制器，a)利用一个分相器(5)将一个待调制的输入信号(N)分解成彼此固定相移(360°/m)的多个分量信号(X，y)，其中m≥2为整数，其特征在于b)具有一个幅值计算器(8)，它根据这些分量信号(X，y)在其输出端产生一个调制幅值信号(Z)，c)设有一个循环开关(16)，它具有一个等于载波频率(f1)整数倍的节拍频率，该开关在输出端上与分相器(5)的输出端(X，y)形成了有效联接，并且在输出端上得到一个可扫描信号(16′)，该信号(16′)可用于相位调制。
7.根据权利要求
6的单边带调制器，其特征在于a)在循环开关(16)后面设置了一个除法器17，它用来使扫描信号(16′)除以调制幅值信号(Z)，并得到商信号，该商信号可用于相位调制，b)特别是设置了一个带通滤波器(18)，其输入端与循环开关(16)的输出端相联接，而在其输出端上形成了一个调制相位信号(19)。
8.根据权利要求
6或7中的一个权利要求
的单边带调制器，其特征在于a)该分相器是一个分相变压器(Hilbert变压器(5)，b)该循环开关(16)的节拍频率(fT)等于载波频率(f1)的4倍。
9.根据权利要求
6至8中一个权利要求
的单边带调制器，其特征在于该分相器(5)是a)在它的输入端上经过一个加法元件(4)一方面与待调制信号(N)相联接，另一方面与一个剩余载波信号相联接，或者该分相器(5)是b)在它的输出端上经过至少一个加法元件(6，7)与幅值计算器(8)相联接，该加法元件(6，7)至少是为一个分量信号(X，y)用的，在它的输入端上输入一个剩余载波信号(R2，R3)及一个分量信号(X，y)。
10.根据权利要求
6至9中一个权利要求
的具有单边带调制器(1)的无线电发射机，其特征在于a)该单边带调制器(1)是数字电路结构，b)该单边带调制器(1)经过一个模数转换器(20)与待调制的输入信号(N)联接，该模数转换器(20)使用与载波频率(f1)整数倍频率的节拍脉冲，c)单边带调制器的调制幅值信号(Z)通过一个数模转换器(21)，d)一个后置联接的高频滤波器(22)，e)与末级管(26)，特别是与无线电发射机的末级管的阳极相联接，f)用于相位调制用的输出信号或单边带调制器(1)的调制相位信号(19)在需要时，通过一个频率转换器(25)与末级管(26)的一个控制栅极相联接，g)特别是，该数模转换器(21)是一个具有多级可接通及关断的开关级的开关放大器。
11.根据权利要求
6至9中一个权利要求
的具有单边带调制器(1)的无线电发射机，其特征在于a)该单边带调制器(1)的调制幅值信号(Z)经过一个模数转换器(20)，b)又经过一过设置在后面的数模转换器(21)及c)一个后置联接的HF-滤波器(22)d)与一个末级管(26)，特别是和无线电发射机的末级管的阳极相联接，e)特别是，该数模转换器(21)是一个具有多级可接通与关断的开关级的开关放大器。
专利摘要
为使单边带发射机在仅使用一个发射管时有高的功率，使用了一单边带调制器，它由一待调制的LF-信号产生出一与相位无关的调制幅值信号，再经过一数模转换器及一HF-滤波器到一HF-末级管的阳极进行幅值调制。调制器还输出一完全与幅值无关的调制相位信号，再经一频率变换器传送给HF-末级管的控制极。单边带调制器的输入端有一分相变压器将待调制的输入信号分解成两个相位移90°的分量信号，单边带调制器的输出端还有一幅度计算器，一循环开关及一带通滤波器和除法器。
文档编号H03C1/00GK86100908SQ86100908
公开日1986年8月20日 申请日期1986年2月14日
发明者马克斯·高斯博士 申请人:布朗-波维里公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan