183491. lajstromszámú szabadalom • Jelátalakítási eljárás és berendezés sávkorlátozott jelek egyes paramétereit kiemelt formában tartalmazó jelek előállítására
1 183491 9 A találmány tárgya olyan jelátalakítási eljárás és az azt megvalósító berendezés, mely sávkoi látozott jelek egyes paramétereinek kiemelésére vonatkozik. Megoldásunk alapgondolata, hogy a sávkorlátozott jelet amplitúdóban és frekvenciában együttesen modulált jelnek tekintjük, és ez lehetővé teszi, hogy a jelet a pillanatnyi amplitúdójával és pillanatnyi frekvenciájával jellemezzük. Eljárásunk lényege, hogy előállítjuk a jelnek megfelelő forgó vektort, melynek komponenseiből képezzük a pillanatnyi amlitúdó négyzetével, valamint a pillanatnyi amplitúdó négyzc ének és a pillanatnyi frekvencia szorzatával arányos jeleket, melyek előállítása csak nemlineáris átalakí ók segítségével történhet. Az így előállított jelek egyenáramú komponensei tartalmazzák a sávkorlátozott jel átlagos amplitúdóját és frekvenciáját, váltóáramú komponensei pedig alkalmasak az eljárás megismétlésére. A jelenleg használatos jelfeldolgozási, illetve jelátalakítási eljárások döntő többségükben lineáris műveleteket végeznek és csak kivételes esetekben — például a jel energiájának meghatározása — használnak nemlineáris műveleteket. A jelek alapvetően frekvencia vagy időtartományban kerülnek feldőlj ;ozásra, és a két tartományban történő egyidejű feldolgozás elvben lehetséges, de a gyakorlatban nem használatos. A jelenleg elterjedt és széles körben alkalma cott korszerű szorzótípusú amplitúdó, illetve frekvenc a demodulátorok sem alkalmasak az amplitúdó, illetve frekvencia pillanatértékének a meghatározására. Ezekkel a demodulátorokkal csak a relatív keskenysávú esetekben lehet a domodulált jelet a vivőfrekvenciától szétválasztani, mely minden esetben csak szűréssel lehetséges. Az 175 236 lajstromszámú magyar szabadalom a frekvenciamodulált jelek demodulálását szűrő alkalmazása nélkül oldja meg, ezért szélessávi: esetekben is lehetővé teszi a demodulálást, azaz a frekvencia pillanatértékének a meghatározását, valamint a pillanatnyi amplitúdó négyzetének állandó értéken tartását. (Ezzel feleslegessé teszi a limiter alkalmazását). Elvben tehát lehetőség van szélessávú amplitúdó-modulált jel demodulálására, de ilyen demodulátort nem használnak, ugyanis a gyökvonó áramkör gyakorlatilag nehezen megvalósítható, továbbá a j;yök kétértékűsége miatt nem minden esetben egyértelmű. Eljárásunk kidolgozása során elsőd eges célunk olyan jelátalakítási módszer kialakítása volt, mely a pillanatnyi amplitúdóval és pillanatnyi I rekvenciával egyértelmű kapcsolatban lévő jelek előállítását teszi lehetővé. További célunk volt olyan jelek előállítása, melyekből az eljárás ismétlésével hasonló jelek állíthatók elő, csökkenő sávszélességgel. Eljárásunk során alkalmazott lépések sorrendje és funkciója a következő. A feldolgozandó jel minden esetben egyenáramú komponenst nem tartalmazó, véges sávszélességű — továbbiakban röviden — sávkorlátozott jel. E sávkorlátozott jelből előállítjuk a jelhez tartozó Hilbert transzformált párt. A Hilbert transzformáit pár előállítása, illetve a jel „elős; űrése” többféle módon történhet, legegyszerűbben fázishasító áramkörrel, ortogonális keveréssel és szűréssel, vagy olyan előszűrő alkalmazásával, mely előszűrő a Hilbert transzformáció súlyfüggvényével vtló konvolúciót végzi el. Az előszűrők analóg, ilbtve digitális megvalósítása egyaránt lehetséges. A H Ibert transzformáit pár megfelel egy Descartes-féle koordináta rendszerben forgó vektor x és y irányú vetületeinek, mely vetületek egy-egy értelmű kapcsolatban vannak az eredeti sávszűrt jellel. (Speciális esetben az eredeti 5 jel megegyezhet valamelyik komponenssel.) Könnyen belátható, hogy az előszűrt jelpár négyzetösszege az előbbi értelmezés szerinti forgó vektor hosszának négyzetével arányos, azaz a pillanatnyi amplitúdónégyzettel. Egyszerű szinuszos bemeneti jel 10 esetén Ubc“Asin<y (1) az ehhez tartozó előszűrt jelpár pedig 15 Ux — A cos (cú t + <po) (2) Uy — A sin (u> t + <po) 20 a két jel négyzetösszege a sin2 a + cos2 a — 1 alapján a pillanatnyi amplitúdó négyzetével arányos, azaz Ui + l^-A2 (3) 25 Az ezt megvalósító egységet a továbbiakban kvadratikus átalakítónak nevezzük. Ha előállítjuk az előszűrt jelpár idő szerinti differenciálhányadosai, azaz a 30 d Ux dt —A a> sin (cut+.$?()) (4) 35 dUy . . . , , , ~* Aa>cos(fc>t + <po) dt 40 jeleket, és előállítjuk mindegyik jel és a másik jel differenciál hányadosának szorzataiból a különbségi jelet: d Uy dt Ux dU, dt • Uy “ A2 CÜ • (5) Azaz, ha az előszűrt jelpáron és azok differenciál- 45 hányadosain az (5) összefüggés szerinti műveleteket elvégezzük, akkor a pillanatnyi amplitúdó négyzetével és a pillanatnyi frekvencia szorzatával arányos jelet kapunk. Az (5) összefüggést megvalósító áramkört a továbbiakban bilineáris átalakítónak nevezzük. 50 Mindkét átalakító — nevezetesen a kvadratikus és a bilineáris — memóriamentes nemlineáris hálózattal vagy digitálisan egyszerűen megvalósítható. Látható, hogy ebben a legegyszerűbb esetben, azaz ha a bemeneti jel szinuszos jel, a kvadratikus és bili- 55 neáris átalakítók kimeneti jelei időtől független, más szóval egyenkomponensek. Tételezzük fel, hogy a bemeneti jel n db szinuszos összetevőkből állítható elő, és válasszunk egy speciális koherens bementi jelet, (koherens jel alatt eredőben 60 periódikus jelet értünk), mely a következő formában írható 65 Ut* “ Ai sin üj t + A2 sin (co + A <o) t +... + A„sin[(y + (n—l)zl cd] t (6) 2
