СПОСОБ СМЕШЕНИЯ ЧАСТОТ Российский патент 1995 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при построении различных радиотехнических устройств и систем, использующих гетеродинный способ преобразования частот.

Известен способ смешения частот, оснований на преобразовании на нелинейном элементе и фильтрации на резонансной системе, которая настроена на колебания промежуточной частоты [1]
Недостатком этого способа является невозможность регулирования коэффициента усиления и полосы пропускания при преобразовании частот.

Наиболее близким является способ смешения частот, включающий воздействие на вещество, содержащее ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, и регистрацию эхо-отклика на третьем переходе, имеющем общие энергетические уровни с двумя другими [2]
Недостатком данного способа является невозможность регулирования коэффициента усиления и полосы пропускания при преобразовании частот.

Задачей данного изобретения является разработка способа смешения частот, позволяющего регулировать коэффициент усиления и полосу пропускания при преобразовании частот.

Поставленная задача достигается тем, что в способе смешения частот, включающем воздействие на вещество, содержащее ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, и регистрацию эхо-отклика на третьем переходе, имеющем общие энергетические уровни с двумя другими, на вещество воздействуют двумя радиочастотными импульсами с частотой заполнения, равной частоте одного из переходов, и одиночным импульсом с частотой заполнения, равной частоте другого перехода, при этом последовательность воздействия импульсов во времени выбирают из условия обеспечения необходимых коэффициента усиления и полосы пропускания.

На фиг.1 приведена трехуровневая неэквидистантная энергетическая спин-система; на фиг. 2-5 двухчастотные импульсные программы, с помощью которых проводится преобразование частоты; на фиг.6 структурная схема устройства, с помощью которого реализован данный способ.

Смешение частот может быть реализовано тремя вариантами:
1) возбуждают переход m + 1 ←→ m 1 и переход m + 1 ←→ m, а регистрируют сигналы отклика на переходе m ←→ m 1;
2) возбуждают переход m + 1 ←→ m 1 и переход m ←→ m 1, а регистрируют сигналы отклика на переходе m + 1 ←→ m;
3) возбуждают переход m + 1 ←→ m и переход m m 1, а регистрируют сигналы отклика на переходе m + 1 ←→ m 1.

При реализации (в случае полуцелых спинов I > 3/2) двух первых вариантов получаем разностную промежуточную частоту, а третьего суммарную. Максимальная амплитуда сигнала на смешанной частоте получается при преобразовании частоты на разностную частоту. Импульсные программы, показанные на фиг.2-5, приведены для третьего варианта.

При двухчастотном импульсном РЧ воздействии на трехуровневую спин-систему амплитуды наблюдаемых сигналов откликов на смешанной частоте пропорциональны частоте заполнения первого (или первых) по времени воздействия РЧ-импульса (импульсов). При этом при изменении импульсной программы коэффициент усиления изменяется от ω_m,m-1/ω_m+1,m-1 до ω_m+1,m-1/ω_m,m-1 а полоса пропускания от до . Увеличение амплитуды сигнала ведет к уменьшению полосы пропускания, а уменьшение амплитуды к увеличению полосы пропускания.

Способ реализован с помощью устройства на фиг.6, которое содержит: 1 программатор, 2 первый задающий генератор, 3 второй задающий генератор, 4 первый предварительный усилитель, 5 второй предварительный усилитель, 6 первый усилитель мощности, 7 второй усилитель мощности, 8 трехчастотный датчик с веществом, 9 селективный усилитель, 10 осциллограф.

Устройство работает следующим образом.

Первый канал (блоки 2,4,6 и одна часть блока 8) настраивается на частоту ω_m+1,m Второй канал (блоки 3,5,7 и вторая часть блока 8) настраивается на частоту ω_m,m-1 Третья часть блока 8 и селективный усилитель 9 настраиваются на частоту ω_m+1,m-1=ω_m+1,m+ω_m,m-1.

Предварительные усилители 4,5 и усилители мощности 6,7 обеспечивают необходимые амплитуды РЧ-импульсов в каждом канале. С выходов усилителей мощности ВЧ напряжения поступают на катушки трехчастотного датчика с веществом 8. Трехчастотный датчик представляет собой три взаимно перпендикулярные катушки, внутри которых находится вещество.

Индуцированный сигнал, который наблюдается на суммарной частоте ω_m+1,m-1 поступает на селективный усилитель сигналов 9. Усиленный сигнал поступает на вход осциллографа 10 и на вход какого-нибудь устройства. Синхронизация осциллографа 10 осуществляется программатором 1. Программатор 1 обеспечивает необходимое количество импульсов, величины их длительностей, расстояние между импульсами, частоту следования импульсной последовательности, строб-импульсы для предварительных усилителей и усилителей мощности.

Использование: при построении различных радиотехнических устройств и систем, использующих гетеродинный способ преобразования частот. Сущность изобретения: на вещество воздействуют двумя радиочастотными импульсами с частотой заполнения, равной частоте одного из переходов, и импульсом с частотой заполнения, равной частоте другого перехода, при этом последовательность воздействия импульсов во времени выбирают из условия обеспечения необходимых коэффициента усиления и полосы пропускания. 6 ил.

СПОСОБ СМЕШЕНИЯ ЧАСТОТ, включающий воздействие на вещество, содержащее ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, и регистрацию эхо-отклика на третьем переходе, имеющем общие энергетические уровни с двумя другими, отличающийся тем, что на вещество воздействуют двумя радиочастотными импульсами с частотой заполнения, равной частоте одного из переходов, и одиночным импульсом с частотой заполнения, равной частоте другого перехода, при этом последовательность воздействия импульсов во времени выбирают из условия обеспечения необходимых коэффициентов усиления и полосы пропускания.