[go: up one dir, main page]

RU2616472C2 - Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation - Google Patents

Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation Download PDF

Info

Publication number
RU2616472C2
RU2616472C2 RU2014121981A RU2014121981A RU2616472C2 RU 2616472 C2 RU2616472 C2 RU 2616472C2 RU 2014121981 A RU2014121981 A RU 2014121981A RU 2014121981 A RU2014121981 A RU 2014121981A RU 2616472 C2 RU2616472 C2 RU 2616472C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
signal
outputs
output
pulse
Prior art date
Application number
RU2014121981A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014121981A (en
Inventor
Сергей Юрьевич Матвеев
Александр Сергеевич Половников
Василий Романович Снурницин
Олег Игоревич Сидоренко
Станислав Поликарпович Новицкий
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПП Триада-ТВ" (ООО "НПП Триада-ТВ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НПП Триада-ТВ" (ООО "НПП Триада-ТВ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПП Триада-ТВ" (ООО "НПП Триада-ТВ")
Priority to RU2014121981A priority Critical patent/RU2616472C2/en
Publication of RU2014121981A publication Critical patent/RU2014121981A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2616472C2 publication Critical patent/RU2616472C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0277Selecting one or more amplifiers from a plurality of amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2178Class D power amplifiers; Switching amplifiers using more than one switch or switching amplifier in parallel or in series
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602Combinations of several amplifiers

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio electronics.
SUBSTANCE: invention relates to radio-electronic equipment. Device comprises source of input complex signal (IS) with two outputs, unit of reference linearly varying signals (RLVSU) sources, having at least two sources, pulse-width modulation conversion unit (PWM CU), having at least two converters, quadrature harmonic signal high-frequency generator (QHSHFG) with in-phase and quadrature outputs, which are connected to first and second signals multipliers (SM) reference inputs, respectively, high-frequency power amplifier, radio-frequency band-pass filter, which output is connected to antenna.
EFFECT: technical result of invention consists in improvement of efficiency and its stability, reduced weight and dimensions.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относиться к радиоэлектронной технике и может быть использовано для формирования, усиления и передачи сигналов по каналам радиосвязи, в частности в телевизионном вещании и системах телекоммуникации.The present invention relates to electronic equipment and can be used to generate, amplify and transmit signals over radio channels, in particular in television broadcasting and telecommunication systems.

Известно устройство [Patent US 2009/02270056 A1, Pub. Date: Oct. 29, 2009. Inventors: Peter Singerl, Andreas Wiesbauer. Modulation system and method for switched amplifiers. Int. Cl: H04B 1/04; H01Q 11/12] формирования и передачи радиочастотных сигналов с использованием широтно-импульсной модуляции, содержащее источник комплексного входного сигнала с двумя выходами, первый выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, а второй выход - к входу высокочастотного генератора, имеющему синфазный и квадратурный выходы. Выход широтно-импульсного модулятора подключен к сигнальным входам первого и второго перемножителей сигналов, опорные входы которых подключены соответственно к синфазному и квадратурному выходам высокочастотного квадратурного генератора гармонических сигналов. Выход каждого из перемножителей раздельно через последовательно соединенные высокочастотный усилитель мощности и согласующий комплексный фазосдвигающий фильтр подключен к одному из входов сумматора комплексных мощностей, выход которого через полосовой радиочастотный фильтр подключен к антенне.A device is known [Patent US 2009/02270056 A1, Pub. Date: Oct. 29, 2009. Inventors: Peter Singerl, Andreas Wiesbauer. Modulation system and method for switched amplifiers. Int. Cl: H04B 1/04; H01Q 11/12] generating and transmitting radio frequency signals using pulse-width modulation, containing a source of complex input signal with two outputs, the first output of which is connected to the input of the pulse-width modulator, and the second output to the input of a high-frequency generator having in-phase and quadrature exits. The output of the pulse-width modulator is connected to the signal inputs of the first and second signal multipliers, the reference inputs of which are connected respectively to the in-phase and quadrature outputs of the high-frequency quadrature harmonic signal generator. The output of each of the multipliers separately through a series-connected high-frequency power amplifier and matching complex phase-shift filter is connected to one of the inputs of the complex power adder, the output of which is connected to the antenna through a band-pass filter.

Устройство работает следующим образом. В широтно-импульсном модуляторе сигнал, соответствующий текущему значению модуля комплексного входного сигнала, преобразуется в ширину импульсов и поступает на сигнальные входы двух перемножителей. На опорные входы первого и второго перемножителей поступают соответственно синфазный и квадратурный гармонические сигналы с выходов высокочастотного квадратурного генератора гармонических сигналов, сдвинутые по фазе на 90° и имеющие начальную фазу, равную фазе источника комплексного входного сигнала. Выходной сигнал каждого из перемножителей усиливают по мощности, пропускают через согласующий комплексный фазосдвигающий фильтр и подают в сумматор комплексных мощностей, где получают высокочастотный сигнал с комплексной огибающей, содержащей информацию о модуле и фазе комплексного входного сигнала. Выходной сигнал сумматора комплексных мощностей пропускают через полосовой радиочастотный фильтр, формирующий спектр выходного радиочастотного сигнала. Сигнал с выхода полосового радиочастотного фильтра поступает в антенну передатчика.The device operates as follows. In a pulse-width modulator, the signal corresponding to the current value of the complex input signal module is converted into a pulse width and fed to the signal inputs of two multipliers. The reference inputs of the first and second multipliers receive, respectively, in-phase and quadrature harmonic signals from the outputs of the high-frequency quadrature harmonic signal generator, 90 ° phase-shifted and having an initial phase equal to the phase of the complex input signal source. The output signal of each of the multipliers is amplified by power, passed through a matching complex phase-shifting filter and fed to the complex power adder, where a high-frequency signal with a complex envelope containing information about the module and phase of the complex input signal is obtained. The output signal of the complex power adder is passed through a band-pass radio-frequency filter, which forms the spectrum of the output RF signal. The signal from the output of the band-pass filter passes to the antenna of the transmitter.

Однако указанное устройство имеет большую избыточность входящих в него узлов, к которым относятся второй высокочастотный усилитель мощности, два согласующих комплексных фазосдвигающих фильтра и сумматор комплексных мощностей. Кроме того, для обеспечения точного суммирования выходных мощностей высокочастотных усилителей в сумматоре комплексных мощностей требуется точная настройка комплексных фазосдвигающих фильтров. Вследствие нестабильности параметров элементов устройства, из-за старения и температурной нестабильности окружающей среды, время задержки сигналов в комплексных фазосдвигающих фильтрах, включенных в параллельных каналах, различается. Это приводит к нарушению временного согласования на входах комплексного сумматора мощностей и, следовательно, к нарушению точности суммирования мощностей в комплексном сумматоре мощностей. Наличие указанных выше недостатков снижает коэффициент полезного действия (КПД) и его стабильность в процессе эксплуатации, а наличие избыточных узлов приводит к повышению массы и габаритов этого устройства.However, this device has a large redundancy of its constituent nodes, which include a second high-frequency power amplifier, two matching complex phase-shifting filters and an integrated power adder. In addition, to ensure accurate summation of the output powers of high-frequency amplifiers in the complex power adder, fine tuning of complex phase-shift filters is required. Due to the instability of the parameters of the elements of the device, due to aging and temperature instability of the environment, the delay time of the signals in the complex phase-shifting filters included in the parallel channels is different. This leads to a violation of the temporal coordination at the inputs of a complex power adder and, therefore, to a violation of the accuracy of summing the powers in a complex power adder. The presence of the above disadvantages reduces the coefficient of performance (COP) and its stability during operation, and the presence of excess nodes leads to an increase in the mass and dimensions of this device.

Известно также устройство формирования и передачи радиочастотных сигналов с использованием широтно-импульсной модуляции [Patent EP 2582039 A2, Pub. Date: 17.04.2013, Bulletin 2013/16. Inventors: Franz Die-lacher, Martin Matain, Christian Schuberth, Peter Singerl. System and method for generating a radio frequency pulse-width modulated signal. Int. Cl: H03F 1/02; H03F 3/60; H03F 7/217], наиболее близкое по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототип). Это устройство содержит источник входного комплексного сигнала с двумя выходами, блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов, имеющий не менее двух источников, блок преобразователей широтно-импульсной модуляции, имеющий не менее двух преобразователей, сигнальные входы которых объединены, а опорные входы подсоединены к выходам блока источников опорных линейно изменяющихся сигналов, высокочастотный квадратурный генератор гармонических сигналов с синфазным и квадратурным выходами, которые подключены соответственно к опорным входам первого и второго перемножителей сигналов, высокочастотный усилитель мощности, полосовой радиочастотный фильтр, выход которого подключен к антенне.A device for generating and transmitting radio frequency signals using pulse width modulation is also known [Patent EP 2582039 A2, Pub. Date: 04/17/2013, Bulletin 2013/16. Inventors: Franz Die-lacher, Martin Matain, Christian Schuberth, Peter Singerl. System and method for generating a radio frequency pulse-width modulated signal. Int. Cl: H03F 1/02; H03F 3/60; H03F 7/217], the closest in technical solution to the proposed invention (prototype). This device comprises a complex input signal source with two outputs, a linearly varying reference signal source block having at least two sources, a pulse-width modulation converter block having at least two converters, the signal inputs of which are combined, and the reference inputs are connected to the outputs of the source block reference linearly varying signals, a high-frequency quadrature generator of harmonic signals with in-phase and quadrature outputs, which are connected respectively to the reference m inputs of the first and second multipliers signals, the high frequency power amplifier, an RF bandpass filter, whose output is connected to the antenna.

Устройство имеет избыточные узлы, к которым следует отнести как минимум второй высокочастотный усилитель мощности, два согласующих комплексных фазосдвигающих фильтра и сумматор комплексных мощностей. Наряду с этим, для достижения точного суммирования выходных сигналов высокочастотных усилителей мощности требуется точная настройка согласующих комплексных фазосдвигающих фильтров с сумматором комплексных мощностей. Однако вследствие нестабильности параметров элементов устройства, из-за старения и температурной нестабильности окружающей среды, синхронная работа устройства из-за различия времени задержки в параллельных каналах нарушается и мощность сигнала, подводимого к антенне, снижается. Совокупность указанных выше недостатков приводит к тому, что коэффициент полезного действия (КПД) устройства снижается и не является стабильным в течение времени эксплуатации. Наряду со снижением и недостаточной стабильностью КПД избыточные узлы повышают массу и габариты устройства.The device has redundant nodes, which include at least a second high-frequency power amplifier, two matching complex phase-shifting filters and an integrated power adder. Along with this, to achieve an accurate summation of the output signals of high-frequency power amplifiers, it is necessary to fine-tune matching complex phase-shift filters with an adder of complex powers. However, due to the instability of the parameters of the elements of the device, due to aging and temperature instability of the environment, the synchronous operation of the device due to the difference in the delay time in the parallel channels is violated and the power of the signal supplied to the antenna is reduced. The combination of the above disadvantages leads to the fact that the efficiency (efficiency) of the device is reduced and is not stable during operation. Along with a decrease and insufficient stability of efficiency, excessive nodes increase the mass and dimensions of the device.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства с большим и стабильным КПД и имеющим меньшие массу и габариты.The objective of the invention is to provide a device with a large and stable efficiency and having lower mass and dimensions.

Решение этой задачи достигается тем, что в известное устройство формирования и передачи радиочастотных сигналов, содержащее источник входного комплексного сигнала с двумя выходами, блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов, имеющий не менее двух источников, блок преобразователей широтно-импульсной модуляции, имеющий не менее двух преобразователей, сигнальные входы которых объединены, а опорные входы подсоединены к выходам блока источников опорных линейно изменяющихся сигналов, высокочастотный квадратурный генератор гармонических сигналов с синфазным и квадратурным выходами, которые подключены соответственно к опорным входам первого и второго перемножителей сигналов, высокочастотный усилитель мощности, полосовой радиочастотный фильтр, выход которого подключен к антенне, дополнительно введены два сумматора, два арифметических вычислителя и цифроаналоговый преобразователь. При этом источник входного комплексного сигнала своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первым и вторым входами первого арифметического вычислителя, первый выход которого подсоединен к объединенным сигнальным входам блока преобразователей широтно-импульсной модуляции, а второй выход соединен со вторым входом второго арифметического вычислителя. Каждый из выходов блока преобразователей широтно-импульсной модуляции подключен соответственно к одному из входов первого сумматора, имеющего не менее двух входов. Выход первого сумматора соединен с первым входом второго арифметического вычислителя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к сигнальным входам первого и второго перемножителей сигналов. Выходы первого и второго перемножителей сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, соединенного своим выходом через высокочастотный усилитель мощности с входом полосового радиочастотного фильтра.The solution to this problem is achieved by the fact that in a known device for generating and transmitting radio frequency signals, containing a source of an input complex signal with two outputs, a block of sources of reference linearly varying signals having at least two sources, a block of pulse-width modulation converters having at least two converters whose signal inputs are combined, and the reference inputs are connected to the outputs of the block of sources of reference linearly varying signals, a high-frequency quadrature generator monic signals with in-phase and quadrature outputs, which are respectively connected to the reference inputs of the first and second multipliers signals, the high frequency power amplifier, an RF bandpass filter, whose output is connected to an antenna, two adders introduced additionally, two arithmetic calculator and a digital to analog converter. In this case, the source of the input complex signal with its first and second outputs is connected respectively to the first and second inputs of the first arithmetic calculator, the first output of which is connected to the combined signal inputs of the pulse-width modulation transducer block, and the second output is connected to the second input of the second arithmetic calculator. Each of the outputs of the block of pulse-width modulation converters is connected respectively to one of the inputs of the first adder having at least two inputs. The output of the first adder is connected to the first input of the second arithmetic calculator, the first and second outputs of which are connected respectively to the signal inputs of the first and second signal multipliers. The outputs of the first and second signal multipliers are respectively connected to the first and second inputs of the second adder, the output of which is connected to the input of a digital-to-analog converter connected by its output through a high-frequency power amplifier to the input of a band-pass filter.

Также высокочастотный усилитель мощности может содержать усилитель Догерти, имеющий не менее двух активных и не менее одного закрытых состояний.Also, a high-frequency power amplifier may comprise a Doherty amplifier having at least two active and at least one closed states.

На чертеже приведена функциональная схема устройства формирования и передачи радиочастотных сигналов.The drawing shows a functional diagram of a device for generating and transmitting radio frequency signals.

Устройство формирования и передачи радиочастотных сигналов с использованием широтно-импульсной модуляции содержит источник входного комплексного сигнала 1 с двумя выходами, которые подключены соответственно к первому и второму входам первого арифметического вычислителя (AB1) 2, блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов (БИ Eоп) 3, имеющий не менее двух источников, блок преобразователей широтно-импульсной модуляции (ШИМ1…ШИМN) 4, имеющий не менее двух преобразователей, сигнальные входы которых объединены и подключены к первому выходу AB1. Опорные входы блока преобразователей ШИМ подсоединены к выходам блока источников опорных линейно изменяющихся сигналов БИ Eоп 3. Выходы блока преобразователей ШИМ 4 подключены ко входам первого сумматора 5, имеющего не менее двух входов. Выход первого сумматора 5 подключен к первому входу второго арифметического вычислителя (AB2) 6, второй вход которого соединен со вторым выходом первого арифметического вычислителя (AB1). Первый и второй выходы второго арифметического вычислителя AB2 подключены соответственно к первому 7 и второму 8 сигнальным входам соответственно перемножителей 9 и 10. К опорным входам 11 и 12 перемножителей 9 и 10 подключены соответственно синфазный и квадратурный выходы высокочастотного квадратурного генератора гармонических сигналов (ВЧКГС) 13. Выходы первого 9 и второго 10 перемножителей сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 14, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя 15, соединенного своим выходом через высокочастотный усилитель мощности 16 с входом полосового радиочастотного фильтра 17, выход которого подключен к антенне 18.A device for generating and transmitting radio frequency signals using pulse width modulation contains an input source signal complex with two outputs that are connected respectively to the first and second inputs of the first arithmetic calculator (AB1) 2, a block of sources of reference linearly varying signals (BI Eop) 3, having at least two sources, a block of pulse-width modulation converters (PWM1 ... PWMN) 4, having at least two converters, the signal inputs of which are combined and connected to the first exit AB1. The reference inputs of the block of PWM converters are connected to the outputs of the block of sources of reference ramp signals BI Eop 3. The outputs of the block of PWM converters 4 are connected to the inputs of the first adder 5 having at least two inputs. The output of the first adder 5 is connected to the first input of the second arithmetic calculator (AB2) 6, the second input of which is connected to the second output of the first arithmetic calculator (AB1). The first and second outputs of the second arithmetic calculator AB2 are connected respectively to the first 7 and second 8 signal inputs of the multipliers 9 and 10, respectively. The common-mode and quadrature outputs of the high-frequency quadrature harmonic signal generator (VCHKGS) 13 are connected respectively to the reference inputs 11 and 12 of the multipliers 9. The outputs of the first 9 and second 10 signal multipliers are connected respectively to the first and second inputs of the second adder 14, the output of which is connected to the input of the digital-to-analog converter 15, soy dyed by its output through a high-frequency power amplifier 16 with the input of a band-pass filter 17, the output of which is connected to the antenna 18.

В предлагаемом устройстве использованы все общеизвестные блоки:In the proposed device, all well-known blocks are used:

- блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов 3 - это блок генераторов линейно изменяющихся треугольных напряжений (см., например, Алексеенко А.Г., Коломбет Ε.Α., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. - М.: Радио и связь, 1981. - 224 с., стр. 141-143);- a block of sources of reference linearly varying signals 3 - this is a block of generators of linearly varying triangular voltages (see, for example, Alekseenko A.G., Colombet Ε.Α., Starodub G.I. Application of precision analog ICs. - M .: Radio and communication, 1981. - 224 p., p. 141-143);

- блок преобразователей широтно-импульсной модуляции 4 рассмотрен в патенте: Yamaha Corporation, Noro Masao; Tsuji Nobuaki 7 H03F 3/38, US 6778011 BB, выдан 17.08.2004 приоритет от 29.07.2002;- a block of pulse-width modulation converters 4 is considered in the patent: Yamaha Corporation, Noro Masao; Tsuji Nobuaki 7 H03F 3/38, US 6778011 BB, issued August 17, 2004 Priority July 29, 2002;

- высокочастотный усилитель мощности 16 может быть выполнен по схеме усилителя Догерти (см. Patent US 2009/0179702 A1, Pub. Date: Jul. 16. 2009. Inventor - Igor Blednov. Doherty amplifier. Int. Cl: H03F 1/07);- high-frequency power amplifier 16 can be performed according to the scheme of the Doherty amplifier (see Patent US 2009/0179702 A1, Pub. Date: Jul. 16. 2009. Inventor - Igor Blednov. Doherty amplifier. Int. Cl: H03F 1/07);

- арифметические сумматоры 5 и 14 и арифметические вычислители AB1 2 и AB2 6, цифровые перемножители 9 и 10, построенные на базе матричных умножителей (см. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. - М.: Высш. шк., 1987, с. 181-206;- arithmetic adders 5 and 14 and arithmetic calculators AB1 2 and AB2 6, digital multipliers 9 and 10, built on the basis of matrix multipliers (see Ugryumov E.P. Design of computer elements and nodes. - M.: Vyssh. shk., 1987 p. 181-206;

- полосовые радиочастотные фильтры (см. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.);- band-pass radio-frequency filters (see Gutnikov B.C. Filtering of measuring signals. - L.: Energoatomizdat, 1990. - 192 p.);

- высокочастотный квадратурный генератор гармонических сигналов (ВЧКГС) 13 (см. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985, - 343 с., рис. 9.21, стр. 291-293).- high-frequency quadrature harmonic signal generator (VCHKGS) 13 (see Lenk J. Electronic circuits: a Practical Guide. Translated from English. - M .: Mir, 1985, - 343 p., Fig. 9.21, pp. 291-293) .

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Источник комплексного сигнала

Figure 00000001
1, где n - текущий индекс вектора комплексных сигналов
Figure 00000002
, на первом и втором выходах формирует сигналы, содержащие информацию соответственно о действительном Re
Figure 00000003
и мнимом Im
Figure 00000003
компонентах комплексного сигнала
Figure 00000003
. Эти сигналы поступают соответственно на первый и второй входы первого арифметического вычислителя (AB1) 2. Первый арифметический вычислитель 2 формирует отсчеты текущих значений модуля
Figure 00000004
и фазы ϕc источника комплексного сигнала
Figure 00000005
, которые поступают соответственно на его первый и второй выходы. Блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов (БИ Eоп) 3 содержит не менее двух источников. Он формирует дискретные линейно изменяющиеся напряжения Eоп с различными начальным и конечным уровнями. Каждое из напряжений Eопi поступает на соответствующий опорный вход блока преобразователей широтно-импульсной модуляции (БП ШИМ) 4. Здесь Eопi сравнивается с напряжением арифметического вычислителя AB1 на его первом выходе. Следовательно, на каждом из выходов БП ШИМ содержится определенный широтно-импульсный (ШИМ) сигнал Ewi, где подиндекс i соответствует номеру преобразователя в БП ШИМ. Сигналы Ewi поступают в первый сумматор 5, где производится их суммирование. В результате суммирования на выходе первого сумматора 5 имеется сигнал
Figure 00000006
, содержащий информацию о
Figure 00000007
сигнала
Figure 00000008
. Сигнал Ew с выхода первого сумматора поступает на первый вход второго арифметического вычислителя AB2 6, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода AB1, содержащий информацию о текущем значении фазы ϕc источника комплексного сигнала
Figure 00000009
. На первом 7 и втором 8 выходах второго арифметического вычислителя 6 и, следовательно, на сигнальных входах перемножителей 9 и 10, имеются сигналы, содержащие соответственно информацию о текущих значениях действительного Ew⋅cosϕc и мнимого Ew⋅sinϕc компонентах, в которых сигнал Ew, содержит информацию о
Figure 00000010
, а фаза ϕc - это фаза источника комплексного сигнала
Figure 00000011
. На опорные входы 11 и 12 перемножителей 9 и 10 поступают соответственно синфазный и квадратурный сигналы с выходов высокочастотного квадратурного генератора гармонических сигналов (ВЧКГС) 13. Выходные высокочастотные сигналы перемножителей 9 и 10 содержат высокочастотные гармонические несущие, сдвинутые по фазе на 90°, соответственно с огибающими Ew⋅cosϕc и Ew⋅sinϕc. Выходные сигналы перемножителей 9 и 10 суммируются во втором сумматоре 14. В результате сложения на выходе второго сумматора 14 формируется высокочастотный сигнал с комплексной огибающей
Figure 00000012
и частотой, равной частоте высокочастотного генератора квадратурных гармонических сигналов 13. Сигнал с выхода второго сумматора 14 поступает в цифроаналоговый преобразователь 15, где он преобразуется в аналоговый сигнал, который усиливается в высокочастотном усилителе мощности 16. Усиленный по мощности высокочастотный сигнал с комплексной огибающей
Figure 00000013
проходит через полосовой радиочастотный фильтр 17, который формирует радиочастотный спектр сигнала. Вследствие этого на выходе полосового радиочастотного фильтра 17 имеется высокочастотный сигнал с комплексной огибающей
Figure 00000014
. Сигнал с выхода полосового радиочастотного фильтра 17 подается в антенну 18 передающего устройства.The proposed device operates as follows. Complex signal source
Figure 00000001
1, where n is the current index of the complex signal vector
Figure 00000002
, at the first and second outputs generates signals containing information, respectively, about the actual Re
Figure 00000003
and imaginary Im
Figure 00000003
complex signal components
Figure 00000003
. These signals are supplied respectively to the first and second inputs of the first arithmetic calculator (AB1) 2. The first arithmetic calculator 2 generates samples of the current values of the module
Figure 00000004
and phase ϕ c of the complex signal source
Figure 00000005
which arrive respectively at its first and second outputs. The block of sources of reference linearly varying signals (BI Eop) 3 contains at least two sources. It forms discrete linearly varying voltages Eop with various initial and final levels. Each of the voltages Eopi goes to the corresponding reference input of the block of pulse-width modulation converters (PSU PWM) 4. Here, Eop i is compared with the voltage of the arithmetic calculator AB1 at its first output. Therefore, at each of the outputs of the PWM PSU there is a specific pulse-width (PWM) signal Ew i , where the sub-index i corresponds to the number of the converter in the PWM PSU. The signals Ew i enter the first adder 5, where they are summed. As a result of the summation at the output of the first adder 5 there is a signal
Figure 00000006
containing information about
Figure 00000007
signal
Figure 00000008
. The signal Ew from the output of the first adder is fed to the first input of the second arithmetic calculator AB2 6, the second input of which receives a signal from the second output AB1 containing information about the current value of the phase ϕc of the complex signal source
Figure 00000009
. At the first 7 and second 8 outputs of the second arithmetic calculator 6 and, therefore, at the signal inputs of the multipliers 9 and 10, there are signals containing respectively information on the current values of the real Ew⋅cosϕ c and imaginary Ew⋅sinϕ c components in which the signal Ew, contains information about
Figure 00000010
and the phase ϕ c is the phase of the complex signal source
Figure 00000011
. The reference inputs 11 and 12 of the multipliers 9 and 10 respectively receive in-phase and quadrature signals from the outputs of the high-frequency quadrature harmonic signal generator (VCHKGS) 13. The output high-frequency signals of the multipliers 9 and 10 contain high-frequency harmonic carriers phase-shifted 90 °, respectively, with envelopes Ew⋅cosϕ c and Ew⋅sinϕc. The output signals of the multipliers 9 and 10 are summed in the second adder 14. As a result of addition at the output of the second adder 14, a high-frequency signal with a complex envelope is formed
Figure 00000012
and a frequency equal to the frequency of the high-frequency generator of quadrature harmonic signals 13. The signal from the output of the second adder 14 is fed to a digital-to-analog converter 15, where it is converted into an analog signal, which is amplified in a high-frequency power amplifier 16. A high-power signal with a complex envelope amplified by power
Figure 00000013
passes through a band pass filter 17, which forms the radio frequency spectrum of the signal. As a result, at the output of the band-pass filter 17 there is a high-frequency signal with a complex envelope
Figure 00000014
. The signal from the output of the bandpass filter 17 is supplied to the antenna 18 of the transmitting device.

Исключение избыточных узлов и параллельных ветвей, содержащих высокочастотные усилители мощности, комплексные фазосдвигающие фильтры и сумматор комплексных мощностей, а также использование известных дополнительных элементов и новых связей между узлами, обеспечивают возрастание в предлагаемом устройстве общего КПД и большую его стабильность в течение длительного времени эксплуатации, а также снижение его массы и габаритов.The exclusion of redundant nodes and parallel branches containing high-frequency power amplifiers, complex phase-shifting filters and an adder of complex powers, as well as the use of known additional elements and new connections between nodes, provide an increase in the overall device efficiency and greater stability over a long time of operation, and also a decrease in its mass and dimensions.

Для дальнейшего повышения КПД устройства высокочастотный усилитель мощности может содержать усилитель Догерти [Patent US 2009/0179702 A1, Pub. Date: Jul. 16. 2009. Inventor - Igor Blednov. Doherty amplifier. Int. Cl.: H03F 1/07], имеющий не менее двух активных и не менее одного закрытого состояний.To further increase the efficiency of the device, the high-frequency power amplifier may include a Doherty amplifier [Patent US 2009/0179702 A1, Pub. Date: Jul. 16. 2009. Inventor - Igor Blednov. Doherty amplifier. Int. Cl .: H03F 1/07] having at least two active and at least one closed state.

Кроме того, исключение дорогостоящих узлов, как минимум одного высокочастотного усилителя мощности, двух комплексных фазосдвигающих фильтров и сумматора комплексных мощностей, значительно снижает стоимость устройства.In addition, the exclusion of expensive nodes, at least one high-frequency power amplifier, two complex phase-shifting filters and an adder of complex powers, significantly reduces the cost of the device.

Claims (2)

1. Устройство формирования и передачи радиочастотных сигналов с использованием широтно-импульсной модуляции, содержащее источник входного комплексного сигнала с двумя выходами, блок источников опорных линейно изменяющихся сигналов, имеющий не менее двух источников, блок преобразователей широтно-импульсной модуляции, имеющий не менее двух преобразователей, сигнальные входы которых объединены, а опорные входы подсоединены к выходам блока источников опорных линейно изменяющихся сигналов, высокочастотный квадратурный генератор гармонических сигналов с синфазным и квадратурным выходами, которые подключены соответственно к опорным входам первого и второго перемножителей сигналов, высокочастотный усилитель мощности, полосовой радиочастотный фильтр, выход которого подключен к антенне, отличающееся тем, что в него дополнительно введены два сумматора, два арифметических вычислителя и цифроаналоговый преобразователь, при этом источник входного комплексного сигнала своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первым и вторым входами первого арифметического вычислителя, первый выход которого подсоединен к объединенным сигнальным входам блока преобразователей широтно-импульсной модуляции, а второй выход соединен со вторым входом второго арифметического вычислителя, каждый из выходов блока преобразователей широтно-импульсной модуляции подключен соответственно к одному из входов первого сумматора, имеющего не менее двух входов, выход которого соединен с первым входом второго арифметического вычислителя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к сигнальным входам первого и второго перемножителей сигналов, выходы первого и второго перемножителей сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, соединенного своим выходом через высокочастотный усилитель мощности с входом полосового радиочастотного фильтра.1. A device for generating and transmitting radio frequency signals using pulse-width modulation, containing a source of an input complex signal with two outputs, a block of sources of reference linearly varying signals having at least two sources, a block of pulse-width modulation converters having at least two converters, whose signal inputs are combined, and the reference inputs are connected to the outputs of the block of sources of reference linearly varying signals, a high-frequency quadrature harmonic generator signals with common-mode and quadrature outputs, which are connected respectively to the reference inputs of the first and second signal multipliers, a high-frequency power amplifier, a radio-frequency bandpass filter, the output of which is connected to the antenna, characterized in that two adders, two arithmetic calculators and a digital-analogue are additionally introduced into it a converter, wherein the source of the input complex signal is connected with its first and second outputs, respectively, to the first and second inputs of the first arithmetic of the first calculator, the first output of which is connected to the combined signal inputs of the pulse-width modulation converters block, and the second output is connected to the second input of the second arithmetic calculator, each of the outputs of the pulse-width modulation converters block is connected respectively to one of the inputs of the first adder having at least two inputs, the output of which is connected to the first input of the second arithmetic calculator, the first and second outputs of which are connected respectively to the signal inputs of of the first and second signal multipliers, the outputs of the first and second signal multipliers are connected respectively to the first and second inputs of the second adder, the output of which is connected to the input of a digital-to-analog converter connected by its output through a high-frequency power amplifier to the input of a band-pass filter. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высокочастотный усилитель мощности содержит усилитель Догерти, имеющий не менее двух активных и не менее одного закрытого состояний.2. The device according to claim 1, characterized in that the high-frequency power amplifier contains a Doherty amplifier having at least two active and at least one closed state.
RU2014121981A 2014-05-29 2014-05-29 Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation RU2616472C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121981A RU2616472C2 (en) 2014-05-29 2014-05-29 Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121981A RU2616472C2 (en) 2014-05-29 2014-05-29 Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014121981A RU2014121981A (en) 2015-12-10
RU2616472C2 true RU2616472C2 (en) 2017-04-17

Family

ID=54843130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121981A RU2616472C2 (en) 2014-05-29 2014-05-29 Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2616472C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224506U1 (en) * 2023-08-07 2024-03-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Module for generating high-frequency pulses for electron-nuclear double resonance spectroscopy

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155445C1 (en) * 1999-04-21 2000-08-27 Рязанская государственная радиотехническая академия Method for generation of single-band signal in transistor transmitter and device which implements said method
RU2158474C2 (en) * 1995-09-15 2000-10-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Linearized digital automatic gain control
US20090270056A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Infineon Technologies Ag Modulation system and method for switched amplifiers
EP2582039A2 (en) * 2011-09-19 2013-04-17 Infineon Technologies AG System and method for generating a radio frequency pulse-width modulated signal
WO2013109300A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Intel Corporation Systems and methods for service discovery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158474C2 (en) * 1995-09-15 2000-10-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Linearized digital automatic gain control
RU2155445C1 (en) * 1999-04-21 2000-08-27 Рязанская государственная радиотехническая академия Method for generation of single-band signal in transistor transmitter and device which implements said method
US20090270056A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Infineon Technologies Ag Modulation system and method for switched amplifiers
EP2582039A2 (en) * 2011-09-19 2013-04-17 Infineon Technologies AG System and method for generating a radio frequency pulse-width modulated signal
WO2013109300A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Intel Corporation Systems and methods for service discovery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224506U1 (en) * 2023-08-07 2024-03-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Module for generating high-frequency pulses for electron-nuclear double resonance spectroscopy

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014121981A (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11677355B2 (en) Outphasing power combiner
WO2015047942A1 (en) Harmonic rejective passive frequency up converter
US8433745B2 (en) Scalable cost function generator and method thereof
JP6252478B2 (en) Transmitter
WO2016051710A1 (en) Digital modulation device, and digital modulation method
KR20180020235A (en) transmitter
GB2440622A (en) Transceiver
Nguyen et al. Simulation model for switching mode envelope elimination and restoration RF power amplifiers research
US8654867B2 (en) Transformer power combiner with filter response
Siles et al. High-efficiency planar Schottky diode based submillimeter-wave frequency multipliers optimized for high-power operation
US8169272B2 (en) Multi-phase pulse modulation polar transmitter and method of generating a pulse modulated envelope signal carrying modulated RF signal
US8766738B2 (en) Decomposer and amplifier
Varlamov et al. Mismatched Load Operation of Outphasing Transmitters with Switching Generators Direct Summation
RU2616472C2 (en) Radio-frequency signals generating and transmitting device using pulse-width modulation
US7929923B2 (en) Wide dynamic range out-phasing array transmitter
Gerhard et al. LINC digital component separator for single and multicarrier W-CDMA signals
US20130049861A1 (en) Modulator and an amplifier using the same
US11870471B2 (en) Digital radio frequency transmitter and wireless communication device including the same
US8749317B2 (en) Modulator and an amplifier using the same
CN203368401U (en) Multifunctional frequency multiplier
KR102245339B1 (en) Multi source signal generator and operating method thereof
Ruotsalainen et al. Quantization noise reduction techniques for digital pulsed RF signal generation based on quadrature noise shaped encoding
JP2013051456A5 (en)
US20210328841A1 (en) Millimeter wave transmitter
Palmer et al. Advancing silicon mm-wave transmitter ICs for satellite communications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170530