ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ НА 180° А.А.МИХОПАРКИНА Российский патент 1995 года по МПК H01P1/18 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к фазосдвигающим устройствам.

Фазовращатели на 180^о широко известны. Принципиальным недостатком всех известных фазосдвигающих цепей является их нестабильность, вызванная естественным разбросом величин параметров образующих их элементов.

Целью изобретения является создание идеального фазового инвертора (поворота фазы точно на 180^о), в котором фазовый сдвиг отличный от 180^о принципиально невозможен. При этом в предлагаемом фазовращателе проблема потерь сигнала может быть снята за счет режима глубокой перекомпенсации. Кроме того, данный фазовращатель не имеет ограничений по диапазону частот.

На фиг.1 представлена структурная схема параметрического преобразователя; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики контуров, входящих в параметрический преобразователь.

Параметрический преобразователь включает в себя широкополосный сигнальный контур 1, настроенный на частоту ω_с, параметрический диод 2, генератор гармонической накачки 3, настроенный на частоту ω_н, первый широкополосный холостой контур 4, настроенный на частоту ω_х1=ω_с-ω_н, второй широкополосный холостой контур 5, настроенный на частоту ω_х2=ω_н-ω_х1, сумматор 6, элемент развязки 7, нелинейное сопротивление (полупроводниковый диод 8).

Как следует из расстановки рабочих частот, элементы схемы образуют трехконтурный параметрический усилитель с низкочастотной накачкой. Между тем известно, что в такой системе усиление входного сигнала частоты ω_с возможно только в режиме его перекомпенсации, т.е. с изменением начальной фазы входного сигнала на 180^о (π ). Отмеченный факт можно усмотреть и из фазовых соотношений. Если f_с и f_н - начальные фазы входного сигнала и накачки соответственно, то фаза сигнала, возникаю- щего на частоте ω_x1, будет равна f= f_с-f_н+ . Регенеративное усиление сигнала частоты ω_x1, достигаемое за счет присутствия в цепи диода 2 контура 5, обуславливает возникновение процесса обратного нерегенеративного параметрического преобразования с повышением частоты, в результате чего в цепи контура 1 наводится противофазный сигнал с фазой .

f= f+ f_н+ = f_с-f_н+ + f_н+ = f_с+π
При этом для частного случая обеспечения выбором амплитуды накачки коэффициента передачи входного сигнала, равного единице (случай простой ретрансляции сигнала, но с "выворачиванием" его фазы), за счет перестройки частоты генератора накачки 3 появляется возможность последовательного всевозрастающего изменения (коррекции, деформации) фазочастотной характеристики сигнального контура 1, вызывающего в свою очередь последовательное (поочередное) "выворачивание по фазе" всех без исключения спектральных составляющих широкополосного входного сигнала, поступающего в сигнальный контур 1. Это означает, что на выходе сигнального контура 1 формируется на базе заданного входного сигнала бесчисленное множество новых сигналов, отличающихся друг от друга по своему фазовому спектру (по своей форме на временной оси), но совершенно одинаковых по своему амплитудному спектру (в ходе последовательной и всевозрастающей коррекции ФЧХ сигнального контура 1 за счет плавного изменения частоты генератора накачки 3 его АЧХ не претерпевает абсолютно никаких изменений).

Таким образом можно произвольно деформировать ФЧХ сигнального контура 1 преобразователя, абсолютно не меняя при этом значений параметров элементов R, L, C, образующих этот сигнальный контур 1.

Более того, если в этом же режиме обычной ретрансляции входного сигнала (но с "выворачиванием" его по фазе) при постоянстве частоты накачки задавать холостым контурам 4 и 5 дискретное значение настроек (или осуществлять плавную независимую расстройку холостых контуров 4 и 5 в пределах, не превышающих полосы их пропускания), то можно избирательно инвертировать ("выворачивать по фазе") спектральные составляющие сигнального контура 1 в пределах вполне определенного частотного интервала с любой (выбираемой произвольно) "шириной" этого интервала и на любом наперед заданном частотном участке полосы пропускания сигнального контура 1.

На элементарную физическую реализацию всей этой процедуры работают четыре объективных фактора:
неизбежная взаимная обращенность спектров сигналов, появляющихся в холостых контурах 4 и 5;
принципиальная невозможность появления во втором холостом контуре 5 спектральных компонент, которых не оказалось в первом холостом контуре 4;
возможность обеспечения соответствующей расстройкой широкополосных холостых контуров 4 и 5 соотношения вида
N_c > N_x1>N_x2, где N_c, N_x1,N_x2 - число спектральных компонент, реально присутствующих в данный момент в сигнальном контуре 1, в первом холостом контуре 4 и во втором холостом контуре 5 соответственно; возможность возникновения отрицательной обратной связи только при наличии активного параметрического взаимодействия "тройки" спектральных компонент на частотах ω_ci, ,и как следствие этого возможность "выворачивания по фазе" только тех соседствующих друг с другом спектральных компонент сигнального контура 1, порядковые номера которых совпадают с порядковыми номерами спектральных компонент, реально присутствующих в данный момент времени во втором холостом контуре 5.

Использование: в радиотехнике, в качестве фазосдвигающего устройства. Сущность изобретения: применение трехконтурного преобразователя с низкочастотной накачкой в качестве широкополостного фазовращателя на 180°. 2 ил.

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ НА 180^° А А МИХОПАРКИНА.

Применение трехконтурного параметрического преобразователя с низкочастотной накачкой в качестве широкополосного фазовращателя на 180^o.