专利名称：零能量交叉点调制器的制作方法
技术领域：
本实用新型总的说来涉及射频调制，更具体地说，涉及一种用数字信息调制射频信号，从而可以在窄带宽信道上提高数据传输速率的装置。
采用可以在给定的介质(无论是导线、自由空间或光纤)加以传输的电报装置历来是大家所关心的事。这个问题在自由空间的传输中特别突出，因为在有线和光纤装置的情况下，必要时可以增设线路。
要增加可传输的信息，一般的作法是将信息分配到各种不同的频带(叫做频道)中。举例说，第2电视频道采用54与60兆赫之间的频率，第3频道采用60与66兆赫之间的频率。频道频率、频道带宽、场强和其它参数都按一定的控制方式加以调节。
尽管用信道来分配信息取得了很大的成就，但要传送信息的广大用户需要使用窄带宽的信道。
产生或接收调频信号所需用的大致带宽为带宽Bn＝2(Fm＋Fd) (1.10)其中，Fm＝调制频率Fd＝调制频偏(在调频情况下)窄带宽信道可用于话音通信，因为有关的频率是在300赫至3，500赫之间，处在窄带宽的范围内。然而，在高速数字数据(500千脉冲／秒(KPS)或更高)传输中，需要比一般分配具有更宽的信道带宽(参看1.10式)。
之所以需要信道带宽是由于信号调制射频载波时所产生的上、下边带所致。调制是将信息在射频载波上进行编码的过程，它可取多种形式，其中最常用的是调幅、调相和调频。这些边带的影响必须限制在所指定的信道上，以免干扰其它信道。之所以产生边带是由于调制信号随意地加到射频载波的波峰和波谷上以及从该波峰和波谷上除去所致。若调制信号与射频载波同步以致调制信号在射频载波的零能量交叉点处开始和结束，则大大减少或消除了所产生的边带，因为过零能量交叉点处，没有产生边带的射频能量。这个零能量交叉点相当于射频载波信号的时间平均值。
本实用新型的目的是提供一种用数字数据调制射频信号从而能在信道带宽减小的情况下进行高速数字通信的装置。
上述和其它目的是通过高速在较窄带宽信道上传输数字数据而实现的，从下面对本实用新型的全面介绍中可以清楚了解这些目的。
一种零能量交叉点调制器，其特征在于包括一个具有可调频率输出的振荡器；用以将所述频率输出调节至与输入数据二进制位相关的频率值的调制器；所述振荡器和调制器包括晶体管、电感、电容器及电压可调电容二极管所组成的压控振荡器，所输出的振荡频率为调制数据所调制的频率；一个用以在射频信号处于其零能量交叉点时同步的网络；以及一个用以贮存所述数据二进制位、以及把所述贮存的二进制位加到所述调制装置、以便在射频信号处于其零能量交叉点时改变振荡器状况的存储装置；所述同步网络和存储装置包括一个具有时钟输入“D”的触发器、电阻器、电容器、偏置电阻器、负荷电阻器及晶体管。
本实用新型有如下优点
a.在现有的窄带宽信道，可以传输高速数字数据，而无需更改现有信道，b.在已定频道范围内，可以设置多个高速数字数据信道，如在频道范围48至50兆周，现有技术只可设一个一兆周数字数据信道，若利用本实用新型，可设置四十个信道，c.利用本实用新型可以提高射频能量效果，因为能量不用花在边带射频上，d.利用本实用新型数字数据在接收上比较清楚，因为每个数字数据都在射频的零能交义点开始或结尾，e.减少设计及装置成本因为无需加边带射频滤波器。
下面参照附图详细描述本实用新型的最佳实施例。
图1是带有本实用新型的零能量交叉点调制器的发射机的方框图。
图2示出了本实用新型调制器的实际结构。
图3示出了出现在图2的各点上的各波形。
图4是表示所发送的信号的频谱。
图1和图2分别以方框图和原理图的形式示出了本实用新型的最佳实施例。本实用新型的原理也可应用于移频键控(FSK)、脉码调制(PCM)、脉位调制(PPM)、脉幅调制(PFM)、移幅键控(ASK)和移相键控(PSK)。
参看图1。最佳实施例的装置包括调制器／振荡器、射频放大器、射频相位调节电路、射频／数据同步化电路和发射机。本装置用加到数据流的数字数据调制射频信号。调制只在信号通过零能量交叉点时进行。该零能量交叉点对应于射频信号的时间平均值。经调制的射频信号作为所发送的射频信号经发射机从天线发送出去。
如图1和图2中所示，所发送的射频信号是在调制器／振荡器中产生的，调制器／振荡器的输出加到射频放大器上。图3(a)示出了典型的输出波形。如稍后将说明的那样，图3(a)中画出的输出频率随加到调制数据的调制信号而变化。
如图2中所示，调制器／振荡器包括晶体管(Q1)、电感(L1)和电容(C1)所组成的调谐电路、偏置电阻器(R3，R4)、反馈电容器(C2)、电阻器(R1，R2，R5，R7，R9)和电压可调电容二极管(D1)，这些元件一起形成压控振荡器。振荡器的频率不仅取决于上述各元件，还取决于电压可调电容二极管(voltage variable capacitance diode)(D1)。电压可调的电容，其特点在于，其电容随所加反向电压的电平而变化。在此情况下，它根据调制信号改变L／C电容。因此得出的振荡频率为用调制数据调制的频率。
如图1和图2中所示，射频放大器是用以驱动发射机或倍频器至所要求的发射频率。振荡器的输出经电容器C6与放大器晶体管Q3连接。晶体管(Q3)经L／C调谐电路(L2，C7)可调谐到振荡器的基波或各谐波的所要求发射频率。射频晶体管放大器在振荡器与发射机之间起缓冲器的作用；想提高发射频率时，该放大器将基波振荡频率倍增到较高的谐波频率。
从图1可以看得最清楚，如上所述，射频放大器Q3的输出加到发射机上。图2示出了最佳实施例的发射机。射频放大器的输出经电容器C8与功率晶体管Q4相耦合。发射机的最终调谐电路L3和C9调谐到最终发射频率。发射机的调谐电路有一个次级绕组将射频信号耦合到天线上。偏置元件和滤波元件协助发射机工作。图4以频域示出了所发射的、边带受抑制了的典型射频信号。
按照本实用新型的原理，重要的一点是，调制信号是在射频驱动器输出的零能量交叉点处开始和结束的。这大大减少或消除了射频信号中所产生的各边带。图4中，〔f(c)－f(m)〕和〔f(c)＋f(m)〕示出了这些边带，其中f(c)为载波频率，f(m)为调制频率。由于调制时钟脉冲是直接从射频放大器Q2直接提取的，它极其理想地正好出现在其零能量交叉点。然而，在传播上存在有延时现象需要加以补偿。射频相位调节电路提供这种调节，因而调制过程能调节得使其在射频零能量交叉点时输出时钟脉冲(clock out)。图2所示的射频调节电路包括可变电阻器(VR1)、R8、C5和放大器晶体管Q2。可变电阻器VR1和电阻器R8与调谐电路相连接，这意味着从一端到另一端射频相位改变了180°。可变电阻器的抽头点选取适当的射频相位角。放大器晶体管Q2将正确相位的射频信号加以放大，以驱动同步化用的“D”触发器。
如图2所示，同步电路由一个“D”触发器U1和输入到触发器D输入端的调制数据所组成。来自晶体管Q2的射频输出直接连接到触发器的时钟脉冲输入端，调制数据则连接到触发器的D输入端。当射频时钟脉冲信号上升通过触发器的时钟阈值时，使数据二进制位出现在接到调制线路的Q输出端上。由于触发器的工作速率是有限的，因而数据二进制位不是即时加到调制线路上的。通过调节射频相位调节电路(VR1)，可以使调制二进制位与射频放大器输出零能量交叉点时同步出现。
所发射的按本实用新型的原理调制的射频信号可以用一系列现有技术的调频解调器加以解调。适用的解调器有Foster－Seeley解调器，该解调器在“电子工程师设计手册”(Electronic Designers′Handbook)中有介绍。
从以上所述可以知道，本实用新型提供一种用数字数据调制射频信号，从而使调制过程基本上只在所发送的射频信号的零能量交叉点处才进行的装置。此外还可以理解，虽然这里列出了本实用新型工作的最佳实施例的方框图和详细的元件电平图，但在不脱离本实用新型的精神实质或范围的前提下，是可以进行各种修改的。
权利要求1.一种零能量交叉点调制器，其特征在于包括一个具有可调频率输出的振荡器；用以将所述频率输出调节至与输入数据二进制位相关的频率值的调制器；所述振荡器和调制器包括晶体管(Q1)、电感(L1)、电容器(C1、C2)及电压可调电容二极管(D1)所组成的压控振荡器，所输出的振荡频率为调制数据所调制的频率；一个用以在射频信号处于其零能量交叉点时同步的网络；所述同步网络包括一个用以贮存所述数据二进制位、以及把所述贮存的二进制位加到所述调制装置、以便在射频信号处于其零能量交叉点时改变振荡器状况的存储装置；该存储装置包括一个具有时钟输入端的“D”触发器；所述同步网络还包括电阻器(R7、R9)、电容器(C5)、偏置电阻器(R1、R2)、以及电压可调电容二极管(D1)。
2.根据权利要求1的调制器，其特征在于，还包括一个由晶体管(Q3)、偏置电阻器(R12)、电容器(C6)、谐振电路(L2、C7)所组成的射频放大器。
3.根据权利要求1的调制器，其特征在于包括一个用以对调制进行调节的射频相位调节电路，以在射频零能量交叉点输出时钟信号。
4.根据权利要求1至3任一项的调制器，其特征在于还包括一个与所述射频放大器有效连接的发射机，以及一个用以发射从所述发射机输出所获得的信号的天线，所述天线与所述发射机有效地相耦合。
专利摘要零能量交叉点调制器包括具有可调频率输出的振荡器；用以将频率输出调节至与输入数据二进制位相关的频率值的调制器；振荡器和调制器包括晶体管、电感、电容器及电压可调电容二极管所组成的压控振荡器，所输出的振荡频率为调制数据所调制的频率；用以在射频信号处于其零能量交叉点时同步的网络；以及用以贮存数据二进制位、以及把贮存的二进制位加到所述调制装置、以便在射频信号处于其零能量交叉点时改变振荡器状况的存储装置。
文档编号H04L27/00GK2173482SQ9223013
公开日1994年8月3日 申请日期1992年8月10日 优先权日1992年8月10日
发明者何衍强 申请人:何衍强