СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ ФАЗОВОГО ФРОНТА МНОГОЧАСТОТНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и, в частности к обращению фазового (волнового) фронта различных многочастотных широкополосных сигналов. Известны способы обращения фазового (волнового) фронта оптических полей и сигналов [1, 2] Способы [1, 2] относятся к обращению фазового (волнового) фронта оптических сигналов и не обеспечивают обращение фазового (волнового) фронта (действительных) реальных многочастотных широкополосных акустических и радиосигналов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ (прототип), представленный в источнике информации [2, с. 20 21] согласно которому, во-первых, производят обращение волнового фронта комплексного сигнала , во-вторых, интегрируют мнимую компоненту исходного комплексного сигнала, преобразуя его к сигналу вида, в-третьих, умножают комплексный сигнал с инвертированной мнимой компонентной на комплексный сигнал единичной амплитуды, формируя тем самым (сопряженный) сигнал с обращенным фазовым (волновым) фронтом
Недостатком известного способа является отсутствие компенсации помеховых сигналов на устроенной несущей частоте. Поэтому целью изобретения является компенсация помеховых сигналов на утроенной несущей частоте. Указанная цель изобретения достигается тем, что согласно заявленному способу обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов, заключающемуся в том, что перемножают входной многочастотный широкополосный сигнал с узкополосным сигналом удвоенной несущей частоты, формируют ортогональный входному сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал, формируют ортогональный узкополосному сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты, взаимно перемножают ортогональный сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал и ортогональный сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты, при этом результирующий сигнал второго перемножения суммируют с результирующим сигналом от первого перемножения входного многочастотного широкополосного сигнала и узкополосного сигнала удвоенной несущей частоты, причем узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты формируют из входного многочастотного широкополосного сигнала путем фильтрации и удвоения его несущей частоты.

На чертеже приведена функциональная схема устройства реализации предложенного способа обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов.

Согласно схемы устройства обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов, представленной на чертеже, на вход 1 подают действительный (реальный) входной многочастотный широкополосный сигнал (1) вида:

где: ω_o несущая частота;
Ω_i i-ая модулирующая частота;
Φ_o, φ_i начальные фазы сигналов несущей и i-ой модулирующей частот.

На вход 2 подают действительный (реальный) входной узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты вида:
U₀₁(t) = U_ocos2ω_ot (2)
В первом умножителе 3 производят первое перемножение входного многочастотного широкополосного сигнала (1) с узкополосным сигналом (2) удвоенной несущей частоты, получая на выходе 4 результирующий сигнал (3) от этого первого перемножения в виде:

Результирующий сигнал (3) от этого первого перемножения с выхода 4 умножителя 3 подают на вход 5 сумматора 6.

Основными отличительными признаками предложенного способа от прототипа являются следующие.

Во-первых, формируют ортогональный входному сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал вида:

на выходе 7 широкополосного фазовращателя 8 и подают его на первый вход 9 второго умножителя 10.

Во-вторых, формируют ортогональный узкополосному сигналу (2) сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал (5) удвоенной несущей частоты вида:
U₀₂(t) = U_o•sin2ω_ot (5)
на выходе 11 фазовращателя на 90^o (или линии задержки на четверть периода волны на удвоенной несущей частоте) 12.

В-третьих, взаимно перемножают во втором умножителе 10 ортогональные сопряженные по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал (4) с узкополосным удвоенной несущей частоты сигналом (5), получая на выходе 13 второго умножителя 10 результирующий сигнал (6) от этого второго перемножения вида:

В-четвертых, результирующий сигнал (6) от этого второго перемножения подают на вход 14 сумматора 6 и суммируют его с результирующим сигналом (3) от первого перемножения входного многочастотного широкополосного сигнала и узкополосного сигнала удвоенной несущей частоты. В результате первые слагаемые (составляющие) сигналов (3) и (6), представляющие собой помеховые сигналы на удвоенной несущей частоте, взаимно компенсируются (уничтожаются).

В-пятых, суммарный сигнал вида:

представляющий собой с точностью до постоянного множителя многочастотный широкополосный сигнал с обращенным фазовым (волновым) фронтом, с выхода сумматора 6 подают на выход 15 сигнала с обращенным фазовым (волновым) фронтом устройства, схема которого дана на чертеже.

В-шестых, узкополосный сигнал (2) удвоенной несущей частоты формируют из входного многочастотного широкополосного сигнала (1) путем фильтрации его несущей частоты с помощью фильтра 16 и удвоения несущей частоты с помощью удвоителя 17, включенных последовательно между входами 1 и 2 устройства, схема которого приведена на чертеже.

В предложенном способе обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов не требуется осуществления дополнительной фильтрации помеховых сигналов на утроенной несущей частоте, возникающих в процессе первого и второго перемножения, поскольку с помощью введенных средств обеспечивается взаимная компенсация помеховых сигналов, что существенно упрощает способ.

Представленные и описанные алгоритмы и конкретное устройство реализации способа обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов, в том числе и шумоподобных, широко используемых как в акустических, так и радиотехнических устройствах и системах, применимы к широкому классу различных сигналов.

Алгоритмы предложенного способа обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов удобно реализуются как в аналоговой, так и в цифровой форме. Реализация в цифровой форме дает существенный экономический эффект из-за удобства выполнения операций получения и перемножения компонент различных сигналов, в том числе, сопряженных по Гильберту с помощью вычислительных средств.

Предложенный способ обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов удобно реализуется в широком частотном диапазоне от звуковых до сверхвысоких частот с использованием стандартной аппаратуры соответственно выбранному диапазону.

Источники информации
1. Рагульский В.В. Обращение волнового фронта при вынужденном рассеянии света, М. Наука, 1990, 178 с.

2. Зельдович Б. Я. Пилипецкий Ю. Ф. Шкунов В.В. Обращение волнового фронта, М. Наука, 1985, с. 20-21 (прототип).

Сущность изобретения: способ обращения фазового (волнового) фронта многочастотных широкополосных сигналов, заключающийся в том, что перемножают входной многочастотный широкополосный сигнал с узкополосным сигналом удвоенной частоты, характеризующийся в целях компенсации помеховых сигналов на утроенной несущей частоте, тем, что формируют ортогональный входному сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал, формируют ортогональный узкополосному сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты, взаимно перемножают ортогональный сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал и ортогональный сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты, при этом результирующий сигнал второго перемножения суммируют с результирующим сигналом от первого перемножения входного многочастотного широкополосного сигнала и узкополосного сигнала удвоенной несущей частоты, причем узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты формируют из входного многочастотного широкополосного сигнала путем фильтрации и удвоения его несущей частоты. Способ удобно реализуется в широком частотном диапазоне от звуковых до сверхзвуковых частот, в том числе, в классе шумоподобных сигналов, в аналоговой, так и в цифровой форме. 1 ил.

Способ обращения фазового фронта многочастотных широкополосных сигналов, заключающийся в том, что перемножают входной многочастотный широкополосный сигнал с узкополосным сигналом удвоенной несущей частоты, отличающийся тем, что формируют ортогональный входному сопряженный по Гильберту многочастотный широкополосный сигнал, формируют ортогональный узкополосному сопряженный по Гильберту узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты, взаимно перемножают указанные широкополосный и узкополосный сигналы, при этом результирующий сигнал от второго перемножения суммируют с результирующим сигналом от первого перемножения входного многочастотного широкополосного сигнала и узкополосного сигнала удвоенной несущей частоты, причем узкополосный сигнал удвоенной несущей частоты формируют из входного многочастотного широкополосного сигнала путем фильтрации и удвоения его несущей частоты.