Программируемый фазовращатель-аттенюатор на ПАВ Советский патент 1984 года по МПК H03H9/68 

00

со

ел

00 I1 Изобретение относится к радиотехник радиоэлектронике и предназначено для использовангш преимущественно в трансверсальных фильтрах на ПЛВ, а также может быть использовано как фазов защатель с дискретмым управлением, аттенюатор и др. Известен фазовра1датель-аттенкатор, входящий в состав программируемого трансверсального фильтра на ПАВ, ЕЪШОП ненного в виде мостовой диодаой схемы Г 1 j . Недостатком этого устройства является низкая точность регулнрованшз и амплитуды сигнала, обусловленная невозможностью получения более пвух различных значений регулируемых параме-трое. Наиболее близким по тех}г1-гческой сущности к предлагаемому является, программируемый сЬазовращатель- ттенюатор на ПАВ, содержащий блок кпзсчевых элементов, входы которох о подключены соответственно к управляющим и сигналь ным BxoUHbiv клеммам, и цБУ жанальный блок векторного сложения, каисдый из ка налов которого включает входной электроакустический преобразователь (ЗП) ПАВ, и общий для обоих каналов выхопной ЭП ПАВ, пр№1ем расстояния между входными и ВЫХОШ1ЫМИ ЭП ПАВ Б каналах отличны на четверть длины волны и: блок взвeшивaющlfx элементов, содержа щий 2N элементов, по N в кажцом кана ле, соединенных с соотве-тствующими вы ходами блока ключевых элементов, к входными ЭП, причем относите,1Ь}1ые вес взвешивающих элементов каждого на каналов кратны 1/2 С 2 J , В качестве блока взве.шгг&аю1Ц11 : эле-ментов в устройстве использую.я ява набора конденсаторов, по N в каждом канале. Емкости конде}юаторов з кажаом йэ наборов выбраны кратными j./2, так что С1 С о, Cf {l/2}CQ, Cv (l/4)Cg С4(1/8)Со, .... Скг()Сд. Недостатком известного устройстЕа является сложность конст| укиик, требу.жмцей большого количества навесных соэ .виненкй между блоками, пргшоаящ 1Х к возникновению паразитных связей межй.7 каналами и отдельными элементами устjX)ftcTBa, дололните оькым искаженачм 4шаы и амплитуды регули|;туемого сигнала, снижению надежности устройства, Вто рым недостатко м устройсТва является ииакая точность управления фазой и амплитудой сигнала, определяемая достигае ;J82 мой на практике величиной минимального измянения регулируемых пара,метров. Цель изобретения - повьпление точности рег лирования фазы и амплитуды входного сигнала Поставленная цель достигается тем, что в программируемом фазовращателеаттенюаторе на ПАВ, содержащем блок ключевых элементов, входы которого подклю шны соответственно к управляющим и сигнальным входным клеммам, и дв хканальный блок векторного сложения, каждый из каналов которого включает входной электроакустический преоб- р-азователь (ЭП) ПАВ,, и общий для обои:к каналов вьосодной ЭП ПАВ, причем расстояния между вхосмыми и выходным ЗП ПАВ в каналах оттгчны на четверть длины волны, ЭП ПАВ в блоке -векторного сложен 1Я вьшолнены секционированными по апертуре с числом секций N у каждого из входных ЭП и 2N у выходного ЭЛ, секции входных ЭП соединены с соответствующими выходами блока юоочевых. элементов, а секции выходного ЭП соединены между собой параллельно и м их апертуры )i выбраны из соот иошения:%Bb,x/Wog, , K./,...,W, где: Wjjg, - апертура каждой секции Бходлого ЭП ПАВ. На чертеже изображена блок-схема программ ируемого фазовращателя-аттенк атора. Программируемый фазовращатель-аттенюаахэр содержит блок 1 ключевых элег-лентов, который представляет собой набор из 2N высокочастотных ключей 2, которые могут быть вьшолнены, например, в виде диодной мостовой схемы. Ключи 2 соединены с управляющим цифровым входом через ограничительные резисторы 3. Входы 4 и 5 блока 1 являются соо1ветственно аналоговым и пифровым входами устройства. Блок б век-:порного с южения представляет собой Р.О cjiuecTBy пзухканальную линию задержки на ПАВ., в которой оба канала конструктивно могут быть вьшолнены на едином звукопрозоде. Каждый из каналов 7 к 8 блока 6 содер ; :ит входной электроакустический преобразователь ПАВ 9 к 10, а также выходной электроакустический преобразователь 11, общий для ooofix каналог% При использовании пьезоэнектрилеского звукопровода в качестве шsк:тpoaкycт raecкиx преобразователей Е.Югут быогь использованы ж;тречно-штыревые преобразователи (ВШП). Расстояния Е и 2 между входными и выходным преобразователями в каналах различаются на четверть длины акустической волны, при этхэм выход 12 выходного

преобразователя 11 является аналоговым выходом устройства. Входные и выходной преобразователи 9-11 вьшолнены секционированными вдоль апертуры с числом секций N в каждом из входных преобразователей и 2 М в выходном преобразователе, при этом секции 13 входных преобразователей 9 и 10 имеют одинаковые апертуры , а апертуры сек.ций 14 выходного преобразователя 11 выбраны из условия, что соотношение апертуры V/(.gjj, К-ой секции выходного преобразователя к апертуре равно величине 1/2 , причем сек НИИ 13 входного преобразователя 9 и Ю соединены с соответствующими выходами блока 1, а секции 14 выходного преобразователя 11 соединены между собой параллельно.

При указанных соотношениях акустический тракт каждого из каналов фазоврашателя- аттенюатора разделяется на N акустически параллельных секций, каждая из которых образована одной секцией входного и одной, соответствук щей ей, секцией выходного преобрюзова- теля. Для акустической секции реализуется коэффициент передачи по амлитуде, пропорциональный 1/2 , где К - номер секции, при этом отдельная акустическая секция вьтолняет одновременно функцию взвешивающего элемента, и функцию векторного сложения.

Необходимый коэффициент передачи по амплитуде обеспечивается путем подключения к аналоговому входу устройств требуемого количества секций входного преобразователя 9 и 10 и выбора фазы 0 этого подключения 9 0 или в 180° . Равенство апертур секций входного преобразователя 9 и 10, а также указанные вьппе взаимные соединения между элементами конструкции, существенны для обеспечения необходимых коэффициентов передачи акустических секций и работоспособности всего устройства в целом.

Предлагаемая конструкция позволяет по крайней мере вдвое повысить точность управления фазой и амплитудой выходного сигнала, поскольку число значений амплитуды сигнала каждого из канало равно -1 (2 -1 при

0 0°2 N 1 при 0 18О ° и нулевой уровень). Точность управления фазой выходного сигнала в предлагаемом устройстве также по крайней мере в два раза вьпле. Дополнительному повышению точности регулирования фазы и амплитуды способствует тот факт, что все секции входных преобразователей 9 и 10 имеют одинаковый электрический импеданс вследствие равенства апертур секций 13 и одинакового числа пар штырей. В этом случае имеется возможность обеспечить наилучшие условия сбгласова- 1НИЯ секций 13 с источником аналогового сигнала. Кроме того, повышение точности регулирования достигается еше и за счет подключения к кажаой секции 13 входных преобразователей 9 и Ю только опного коммутирующего элемента (ключа), что позволяет в предлагаемом устройстве приблизительно в N раз снизить искажающее влияние коммутирующих элементов на работу устройства.

Устройство работает следуквцим образом.

Аналоговый сигнал, фаза Н: амплитуда которого подлежат регулированию, подает ся на аналоговый вход 4, на цифровой вход 5 поступает управляющий сигнал в виде параллельного кода. Для- блока 1 сигнал каждой из 2N шин цифрового входа 5 может принимать одно из трех значений (0 . Положительное напряжение -f (J на шине цифрового входа 5 открывает одну пару диодов высокочастотного ключа 2, при этом соответствующая ключу 2 секция 13 входного преобразователя 9 блока 6 оказывается подключенной одним электродом к о&цей земляной шине аналогового входа 4, а вторым электродом к второй, сигнальной шш1е того же входа. Отрицательное напряжение -Up на шине цифрового входа 5 открьпвает другую пару диодов высокочастотного ключа 2, при этом электроды секции 13 преобразователя оказываю тся подключенными к аналоговому входу 4 таким образом, что фаза издучаемых ПАВ изменяется на 180° . Нулевое .напряжение на шине соответствует отключенной секции. Ограничительные резисторы 3 служат для разделения цепей высокой частоты и це пей управления.

Коэффициенты передачи по амплитуде К акустических секций каналов, определяемые рассогласованием апертур секций 13 и 14 входных 9, Ю и выходного 11 преобразователей,выбраны таким образом (1, 1/2. 1/4 ,.., ), что имеется возможность noj sifTb на вы хоце каждого канала 2 уровней амплитуды сигнала. Коэффициенты пербЦачй по амплитуде К каждого из каналов определяются выражением: - положение клю 1, ЖМ ... „с/2 Л К Х х/2 , ча 2 блока 1 соответствует е 0 °, 0- ключ блока 1 разомкнут; 1- положение клю ча 2 блока 1 соответствует 9 - фаза ПАВ, излучаемой секцией 13 входного преобразователя 9-, 1( - номер секпии (1 4 к -б М ). Поверхностнь(е волны каналов 7 и 8, имекшше различную амплитуду, суммиру ются на общем для обоих преоб рааователе 11, выход которого 12 явля ется аналоговым выходом устройства, Поскольку расстояния - и 2 между входанми 9, 10 и выходным.: 11 лрео раэователями отличаются на четверть длины акустической волны, то суммирование ПАВ происходит с относительным фазсеым сдвигом 9О (или -90 ). Любое дискретное значение фазы и амплит ды выходного сигнала являюшегося сум мой сигналов канйиов блока °6 вектор™ ЛОГО сложения, может быть получено ггутем выбора коэффициентов К . Фазовые соотношения между сигналами в каналах сохраняются в полосе час- тот 1О-2О% от центральной частоты ВШП ПАВ в случае, когда штыри преобразователей выполнены расщепленными. Испытания предлагаемого програм- миргуемого фазовращателя-аттенюатора показали, что при числе акустических секций каналов блока векторного сложения равном 4 точность управления амплиту дои выходного сигнала не хуже 6% от максимального значения, а минимальное изменение фазы при максимальной §мплитуде выходного сигнала и минимальной паразитной амплитудной модуляции не превышает 1% от максимального значения относительной регулируемой фазы, равного 360°. Предлагаемое устройство имеет следу-, ющне технические преимущества: более простую схему стыковки с цифровыми управляющими устройствами (без и аналоговой схемы управления); более высокую точность регулирования и амплитуды вследствие отсутствия аналоговых элементов, как поавержен- ) тепловому дрейфу; более широкую полосу пропускания, что обусловлено применением квадратурных (сдвинутых на четверть длины вол}1ы) каналов, позволяющих сохранить фазовые соотношения между сигналами в каналах в полосе до 10-20% центральной частоты устройства.

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ФАЗОВРАШАТЕЛЫАТТЕНЮАТОР НА ; ПАВ, содержащий блок ключевых элементов, входы которого подключены соответстБенно к управляющим и сигнальным входным клеммам, и двухканальный блок векторного сложения, каждый из каналов, которого включает входной электроакустический преобразователь (ЭП) ПАВ- и общий для обоих каналов ЭП ПАВ, причем расстояния между входными и выходным ЭП ПАВ в каналах отличны на четверть цлины волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования фазы и амплитуды, ЭП ПАВ в блоке векторного сложения выполнены секшюнированными по апертуре с числом секций N у каждого из входных ЭП и 2N у выходного ЭП, секции входных ЭП соединены с соответствующими выводами блока ключевых элементов, а секции выходного ЭП соединены между собой параллельно и их апероуры W)g(,, выбраны из соотношения квых/%зх1/2 - где ,М, Wpex -апертура каждой секции входного ЭП ПАВ.