ЧАСТОТОМЕР СВЧ-ДИАПАЗОНА Российский патент 2006 года по МПК G01R23/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения обнаруженных излучений маломощных радиопередающих устройств СВЧ-диапазона.

Известны измерители частоты - частотомеры, принцип действия которых основан на измерении реактивного сопротивления, меняющегося монотонно и однозначно с изменением частоты [4, 5]. Наиболее распространенными элементами с такой частотной зависимостью являются катушка индуктивности, электрический конденсатор и их композиции - последовательный или параллельный колебательный контур [2, 3].

Основными недостатками данных устройств являются их сложность и невозможность работы в СВЧ-диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является преобразователь тока в напряжение, описанный в [1]. Преобразователь тока в напряжение содержит операционный усилитель, цепь отрицательной обратной связи и два диода Шотки.

При этом анод первого диода соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через резистор подключен к земляной шине, к которой также подсоединен катод второго диода, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, причем, точка соединения катода первого диода с анодом второго диода является входом данного устройства, а выход операционного усилителя - его выходом.

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности измерения частоты обнаруженного сигнала.

Требуемый технический результат изобретения заключается в создании частотомера, работающего в области сверхвысоких частот, обладающего простой конструкцией и широким диапазоном измеряемых частот.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, состоящее из операционного усилителя, цепи отрицательной обратной связи и диода Шотки, причем анод диода соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, дополнительно введены отрезок коаксиальной линии, второй операционный усилитель с цепью отрицательной обратной связи и диодом Шотки, два согласующих резистора, аналоговый перемножитель и индикатор, при этом вход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода первого диода с первым согласующим резистором, второй выход которого соединен с земляной шиной, выход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода второго диода со вторым согласующим резистором, второй выход которого соединен с земляной шиной, анод второго диода соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, при этом вход Z аналогового перемножителя соединен с выходом первого операционного усилителя, вход Х - с выходом второго операционного усилителя, а выход - с входом индикатора.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа наличием новых блоков: отрезка коаксиальной линии, второго операционного усилителя с цепью отрицательной обратной связи и диодом Шотки, двух согласующих резисторов, аналогового перемножителя и индикатора и их связями с остальными элементами схемы. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Требуемый результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которые в известной патентной и научной литературе не обнаружены на дату подачи заявки. Следовательно, техническое решение соответствует «изобретательскому уровню».

На чертеже представлена структурная схема частотомера СВЧ-диапазона.

Частотомер СВЧ-диапазона содержит отрезок коаксиальной линии 1, два операционных усилителя 4 и 8, две цепи отрицательной обратной связи 5 и 9, два диода Шотки 3 и 6, два согласующих резистора 2 и 7, аналоговый перемножитель 10 и индикатор 11.

При этом вход коаксиальной линии 1 соединен с точкой соединения катода первого диода 3, с первым согласующим резистором 2, второй выход которого соединен с земляной шиной, анод первого диода 3 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 4, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя 4 через цепь отрицательной обратной связи 5 соединен с его инвертирующим входом, выход коаксиальной линии 1 соединен с точкой соединения катода второго диода 6 со вторым согласующим резистором 7, второй выход которого соединен с земляной шиной, анод второго диода 6 соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя 8, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя 8 через цепь отрицательной обратной связи 9 соединен с его инвертирующим входом, при этом вход Z аналогового перемножителя 10 соединен с выходом первого операционного усилителя 4, вход Х - с выходом второго операционного усилителя 8, а выход - с входом индикатора 11.

Частотомер СВЧ-диапазона работает следующим образом.

Уровень сигнала на выходе аналогового перемножителя 10 будет определяться отношением уровней сигналов на выходах первого 4 и второго 8 операционных усилителей, которые, в свою очередь, зависят от уровней сигналов в точках соединения катода первого диода 3 с первым согласующим резистором 2 и катода второго диода 6 со вторым согласующим резистором 7. Разница уровней сигналов в этих точках будет определяться величиной затухания сигнала в коаксиальной линии 1, которое, в свою очередь, зависит от частоты входного сигнала. При подаче на вход устройства сигнала высокой частоты через диоды 3 и 6 начнет протекать ток, величины которого будут зависеть от уровня напряжения на входе и выходе коаксиальной линии 1 соответственно. Сила тока через диоды 3 и 6 будет определять величину напряжения на выходах операционных усилителей 4 и 8. Аналоговый перемножитель 10 перемножает эти напряжения, устраняя зависимость выходного напряжения от уровня напряжения на входе устройства, а индикатор 11 по известным зависимостям затухания сигнала в отрезке коаксиальной линии от частоты сигнала [2, 3] рассчитывает значение частоты сигнала на входе устройства и отображает это значение.

Таким образом, предложенный частотомер СВЧ-диапазона в сравнении с прототипом позволяет измерять частоту сигналов СВЧ-диапазона.

Источники, принятые во внимание

1. Николаев А.В., Омельченко Б.В., Асеев А.О. Преобразователь тока в напряжение. Патент на изобретение №2226741.

2. Антенны и устройства СВЧ. Под редакцией профессора Д.И.Воскресенского. - М.: Советское радио, 1972. - С.33-35.

3. Гасанов Л.Г. и др. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. - М.: Радио и связь. 1988. - с.38, 39.

4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 1983. - С.165.

5. The Radio Amateur's Handbook. Published by The American Radio Relay League. Newington, Conn., USA, 1968. - pp.557-559.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения обнаруженных излучений маломощных радиопередающих устройств СВЧ-диапазона. Вход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода первого диода с первым согласующим резистором. Второй выход согласующего резистора соединен с земляной шиной. Анод первого диода соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине. Выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, выход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода второго диода со вторым согласующим резистором, второй выход которого соединен с земляной шиной. Анод второго диода соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине. Выход второго операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом. Вход Z аналогового перемножителя соединен с выходом первого операционного усилителя. Вход Х - с выходом второго операционного усилителя. Выход перемножителя соединен с входом индикатора. Технический результат - возможность работы в области сверхвысоких частот, расширение диапазона измеряемых частот и упрощение конструкции. 1 ил.

Частотомер СВЧ-диапазона, состоящий из операционного усилителя, цепи отрицательной обратной связи и диода Шотки, причем анод диода соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, отличающийся тем, что в него дополнительно введены отрезок коаксиальной линии, второй операционный усилитель с цепью отрицательной обратной связи и диодом Шотки, два согласующих резистора, аналоговый перемножитель и индикатор, при этом вход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода первого диода с первым согласующим резистором, второй выход которого соединен с земляной шиной, анод первого диода соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, выход коаксиальной линии соединен с точкой соединения катода второго диода со вторым согласующим резистором, второй выход которого соединен с земляной шиной, анод второго диода соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к земляной шине, а выход операционного усилителя через цепь отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом, при этом вход Z аналогового перемножителя соединен с выходом первого операционного усилителя, вход Х - с выходом второго операционного усилителя, а выход - с входом индикатора.