МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СИНТЕЗАТОР СЕТКИ ЧАСТОТ Российский патент 2005 года по МПК H03B21/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, связи, измерительной технике и в другой радиоэлектронной аппаратуре для построения многоканальных корреляционных приемных устройств и перестраиваемых гребенчатых фильтров в радиолокационных системах с пачечным зондирующим сигналом с большим числом частот повторения импульсов, сменяемых от пачки к пачке.

Известен синтезатор сетки частот, содержащий формирователи исходных частот, смесители, коммутаторы, генераторы и матрицу суммирующих смесителей, подключенную к выходам разрядов синтезаторов частот, содержащих попарно соединенные суммирующий и вычитающий смесители, вторые входы которых непосредственно и через коммутаторы подключены к двум источникам вспомогательных сигналов [1].

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного синтезатора сетки частот, является его сложность, громоздкость и большая стоимость, поскольку в нем формирование сетки частот осуществляется с помощью большого набора суммирующих и вычитающих смесителей и фильтров с несколькими номиналами частоты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей изобретения является упрощение устройства и максимальная унификация его частей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный синтезатор сетки частот, содержащий синтезатор частоты, генератор, первый и второй смесители, согласно изобретению введены второй фазовращатель на π/2 и линейный набор n-1 (где n=3, 5, 7... - нечетные числа) идентичных модулей, каждый из которых содержит первый и второй аналоговые перемножители, первый фазовращатель на π/2 и сумматор, при этом в каждом из n-1 идентичных модулей первый вход первого перемножителя и вход первого фазовращателя на π/2 объединены и являются опорным входом модуля, выход первого фазовращателя на π/2 соединен с первым входом второго перемножителя, выходы первого и второго перемножителей подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого является выходом модуля, а вторые входы первого и второго перемножителей являются соответственно первым и вторым квадратурными входами модуля; выход генератора соединен с опорными входами первых модулей справа и слева от центра линейного набора модулей и является выходом центрального канала устройства, выходы первых модулей справа и слева от центра соединены соответственно с опорными входами вторых модулей справа и слева от центра, выходы вторых модулей справа и слева от центра соединены соответственно с опорными входами третьих модулей справа и слева от центра и т.д.; выходы всех модулей справа и слева от выхода центрального канала являются выходами боковых каналов устройства соответственно с возрастающими эквидистантными частотами справа и убывающими эквидистантными частотами слева от выхода центрального канала; выход первого смесителя соединен со вторыми квадратурными входами всех модулей справа и слева от центра, кроме первого модуля слева, у которого он соединен с первым квадратурным входом; выход второго смесителя соединен с первыми квадратурными входами всех модулей справа и слева от центра, кроме первого модуля слева, у которого он соединен со вторым квадратурным входом; первые входы первого и второго смесителей соединены между собой и с выходом синтезатора частоты, первый вход которого подключается к источнику частоты интервала формируемой сетки частот; второй вход первого смесителя соединен со вторым входом синтезатора частоты, выходом генератора и входом второго фазовращателя на π/2, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя.

Генератор выполнен в виде синусоидального генератора опорной частоты.

Заявленный многоканальный синтезатор сетки частот в каждом модуле справа от центра линейного набора модулей реализует алгоритм нарастающего квадратурного суммирования опорной частоты с частотой интервала формируемой сетки частот, а в каждом модуле слева от центра набора модулей - алгоритм нарастающего квадратурного вычитания частоты интервала из опорной частоты. Упрощение устройства достигается за счет того, что все модули идентичны и не требуют применения фильтров, так как возможные комбинационные частоты аналоговых перемножителей точно совпадают с соседними частотами формируемой сетки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема многоканального синтезатора сетки частот.

Многоканальный синтезатор сетки частот (МССЧ) содержит линейный набор из n-1 (где n=3, 5, 7... - нечетные числа) идентичных модулей, каждый из которых содержит первый 1 и второй 2 аналоговые перемножители, первый 3 фазовращатель на π/2, сумматор 4. В МССЧ также входят первый 5 и второй 7 смесители, второй 6 фазовращатель на π/2, синтезатор частоты 8 и синусоидальный генератор опорной частоты 9.

В каждом модуле первый вход первого перемножителя 1 и вход первого 3 фазовращателя на π/2 соединены вместе и представляют опорный вход модуля. Выход первого 3 фазовращателя на π/2 соединен с первым входом второго перемножителя 2. Выходы первого 1 и второго 2 перемножителей соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 4, выход которого является выходом модуля, а вторые входы первого 1 и второго 2 перемножителей являются соответственно первым и вторым квадратурными входами модуля.

Выход f₀ синусоидального генератора опорной частоты 9, являющийся выходом центрального канала МССЧ, соединен с опорными входами первых модулей справа и слева от центра линейного набора, со вторым входом первого смесителя 5, с входом второго 6 фазовращателя на π/2 и с вторым входом синтезатора частоты 8. Выходы первых модулей справа и слева от выхода центрального канала МССЧ соединены соответственно с опорными входами вторых модулей справа и слева от центра, выходы вторых модулей справа и слева соединены соответственно с опорными входами третьих модулей справа и слева от центра и т.д. Выходы всех модулей справа и слева от центра являются выходами боковых каналов МССЧ соответственно с возрастающими эквидистантными частотами (f₀+F,... f₀+(n-1)F/2) справа и убывающими эквидистантными частотами (f₀-F,... f₀-(n-1)F/2) слева от выхода f₀ центрального канала МССЧ. Выход F(0°) первого смесителя 5 соединен с вторыми квадратурными входами всех модулей справа и слева от центра, кроме первого модуля слева от цента, у которого этот выход соединен с первым квадратурным входом. Выход F(90°) второго смесителя 7 соединен с первыми квадратурными входами всех модулей справа и слева, кроме первого модуля слева, у которого этот выход соединен со вторым квадратурным входом. Выход второго 6 фазовращателя на π/2 соединен со вторым входом второго смесителя 7. Первые входы смесителей 5 и 7 соединены вместе и с выходом синтезатора частоты 8, первый вход которого подключен к источнику частоты F интервала формируемой сетки частот (не показан).

В качестве синтезатора частоты 8 может быть использован известный синтезатор частот, содержащий опорный стабильный генератор и последовательно включенные импульсный фазовый детектор, управляемый синусоидальный генератор и смеситель, второй вход которого соединен с выходом опорного стабильного генератора, а выход - с вторым входом фазового детектора, первый вход которого является управляющим входом синтезатора частоты, выходом которого является выход управляемого синусоидального генератора [2]. В заявленном устройстве второй вход смесителя описанного синтезатора частот соединен с выходом синусоидального генератора опорной частоты 9, выход управляемого синусоидального генератора соединен с вторыми входами первого 5 и второго 7 смесителей МССЧ, а первый вход импульсного фазового детектора соединен с источником частоты F интервала формируемой сетки частот.

Описанный МССЧ работает следующим образом. Синусоидальный генератор опорной частоты 9 формирует колебание Sinα, где α=2πf₀, f₀ - опорная частота на выходе центрального канала МССЧ, а синтезатор 8 формирует колебание Cos(α+β), где β=2πF, F - частота интервала сетки частот МССЧ. Эти колебания подаются на первый 5 и второй 7 смесители, причем на последний сигнал с генератора 9 подается через второй 6 фазовращатель на π/2. На выходе первого смесителя 5 выделяется колебание Sinβ, а на выходе смесителя 7 - колебание Cosβ, оба с разностной частотой F. Эти колебания поступают на линейный набор идентичных модулей, в которых реализуется алгоритм суммирования или вычитания частот входных сигналов, подаваемых на входы первого 1 и второго 2 перемножителей в квадратуре. При этом в модулях справа от выхода центрального канала МССЧ происходит последовательное суммирование входных частот, а в модулях слева - последовательное вычитание входных частот. Так, на выходе первого модуля справа от центра формируется колебание

Sin(α+β)=SinαCosβ+CosαSinβ;

на выходе второго модуля справа от центра формируется колебание

Sin(α+2β)=Sin(α+β)Cosβ+Cos(α+β)Sinβ;

и т.д., при этом квадратурные опорные гармонические колебания внутри модулей образуются с помощью первых 3 фазовращателей на π/2. Таким образом, последовательное включение квадратурных модулей справа от центра при соединении входа последующего с выходом предыдущего позволяет получить на выходах боковых каналов МССЧ набор сумм гармонических колебаний с последовательным наращиванием интервальных частот f₀+F,f₀+2F,f₀+3F,...f₀+(n-1)F/2.

На выходе первого модуля слева от центра формируется колебание

Cos(α-β)=SinαSinβ+CosαCosβ;

на выходе второго модуля слева от центра формируется колебание

Cos(α-2β)=Cos(α-β)Cosβ+Sin(α-β)Sinβ;

на выходе третьего модуля слева от центра формируется колебание

Cos(α-3β)=Cos(α-2β)Cosβ+Sin(α-2β)Sinβ;

и т.д. Таким образом, последовательное включение квадратурных модулей слева от центра при соединении входа последующего с выходом предыдущего позволяет получить на выходах боковых каналов МССЧ набор разностей гармонических колебаний с последовательным наращиванием интервальных частот f₀-F,f₀-2F,f₀-3F,... f₀-(n-1)F/2, что в целом и вместе с центральным каналом f₀ создает полную эквидистантную и многоканальную сетку частот.

Можно заметить, что колебания на выходах правых модулей находятся в квадратуре с колебаниями левых модулей. Но это не имеет никакого значения, так как многоканальные приемные системы или гребенчатые фильтры, для гетеродинной настройки и эквидистантной перестройки которых с изменением частоты F и предназначено данное изобретение, как правило, не чувствительны к фазе формируемых в МССЧ частот, которые в данном случае играют роль гетеродинных.

Источники информации

1. SU №321910, МПК Н 03 В 21/02, 1971.

2. Радиоприемные устройства. Под ред. Л.Г.Барулина. М.: Радио и связь, 1984, стр.68-69, рис.3.1,б.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, измерительной технике, связи для построения многоканальных корреляционных приемных устройств и перестраиваемых гребенчатых фильтров. Достигаемый технический результат - упрощение устройства и максимальная унификация его частей. Многоканальный синтезатор сетки частот содержит синтезатор частоты, генератор, два смесителя, линейный набор n-1 идентичных модулей, каждый из которых содержит два аналоговых перемножителя, первый фазовращатель на π/2 и сумматор, второй фазовращатель на π/2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Многоканальный синтезатор сетки частот, характеризующийся тем, что он содержит синтезатор частоты, генератор, первый и второй смесители, линейный набор n-1 (где n=3, 5, 7... - нечетные числа) идентичных модулей, каждый из которых содержит первый и второй аналоговые перемножители, первый фазовращатель на π/2 и сумматор, при этом в каждом из n-1 идентичных модулей первый вход первого перемножителя и вход первого фазовращателя на π/2 объединены и являются опорным входом модуля, выход первого фазовращателя на π/2 соединен с первым входом второго перемножителя, выходы первого и второго перемножителей подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого является выходом модуля, а вторые входы первого и второго перемножителей являются соответственно первым и вторым квадратурными входами модуля; выход генератора соединен с опорными входами первых модулей справа и слева от центра линейного набора модулей и является выходом центрального канала устройства, выходы первых модулей справа и слева от центра соединены соответственно с опорными входами вторых модулей справа и слева от центра, выходы вторых модулей справа и слева от центра соединены соответственно с опорными входами третьих модулей справа и слева от центра и т.д.; выходы всех модулей справа и слева от выхода центрального канала являются выходами боковых каналов устройства соответственно с возрастающими эквидистантными частотами справа и убывающими эквидистантными частотами слева от выхода центрального канала; выход первого смесителя соединен со вторыми квадратурными входами всех модулей справа и слева от центра, кроме первого модуля слева, у которого этот вход подключен к выходу второго смесителя, который соединен с первыми квадратурными входами всех модулей справа и слева от центра, кроме первого модуля слева, у которого этот вход подключен к выходу первого смесителя; первые входы первого и второго смесителей соединены между собой и с выходом синтезатора частоты, первый вход которого подключается к источнику частоты интервала формируемой сетки частот; второй вход первого смесителя соединен со вторым входом синтезатора частоты, выходом генератора и входом второго фазовращателя на π/2, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя.2. Многоканальный синтезатор сетки частот по п.1, отличающийся тем, что генератор выполнен в виде синусоидального генератора опорной частоты.