Преобразователь частоты Советский патент 1985 года по МПК H03B19/00 

11 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качест ве преобразователя частоты, в том числе для деления и умножения частоты, в электротехнике, радиофизике, приборостроении, вычислительной технике и т.д. Известен преобразователь частоты содержащий блок управления и колебательный контур ударного возбуждения, с которого снимается выходной сигнал 1 . Однако известньй преобразователь частоты имеет недостаточно широкий рабочий диапазон частот. Наиболее близким к предложенному является преобразователь частоты содержащий последовательно соединенные блок сигналов запуска и LC-коле бательньй контур ударного возбуждения, а также управляемый ключ и фазо вращатель, соединенные последователь но, причем вход управляемого ключа соединен с выходом LC-колебательного контура ударного возбуждения, а выход фазовращателя через усилитель подключен к LC -колебательному контуру ударного возбулщения, кроме того, последовательно соединенные триггер, дифференцирующую цепь, гене ратор управляющего напряжения и элемент управления, подключенньй также к LC -колебательному контуру ударного возбуждения, второй выход триггера при этом соединен с управляющим входом управляемого ключа, один вход триггера объединен с входом блока си налов запуска, а второй вход триггера является входом стоп-импульсаС2 Однако известный преобразователь частоты также имеет относительно неш рокий рабочий диапазон частот. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий последовательно соединенные блок сигналов запуска и LC -колебательный контур ударного возбуждения а также управляемый ключ и фазовращатель, меяеду выходом фазовращателя и управляющим входом управляемого ключа введен формирователь управляющих сигналов, при этом вход фазовращателя и выход управляемого ключа соединены соответственно с выходом и с управляющим входом LC -колебательного контура ударного воз9Iбуждения, а вход.управляемого ключа является входом преобразователя частоты, при этом вход синхронизации блока сигналов запуска может быть объединен с входом управляемого ключа. На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложе ного преобразователя частоты; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь частоты содержит блок 1 сигналов запуска, управляемый ключ 2, LC -колебательньй контур 3 ударного возбуждения, формирователь 4 управляющих сигналов, фазовращатель 5. Преобразователь частоты работает следующим образом. Входной (преобразуемый) сигнал преобразователя частоты „. является гармоническим сигналом и в общем случае не содержит спектральных составляющих частоты f-,, I С -колебательного контура 3 ударного возбуждения. Поэтому непосредственно входной сигнал не может возбудить колебания LC -колебательного контура 3 на частотах, близких к его собственной частоте. Если LС-колебательньй контур 3 ударного возбуждения не возбужден, то управляемьй ключ 2 разомкнут и входной сигнал Со на LC-колебательньй контур 3 не поступает. Для того, чтобы управляемьй ключ 2 замкнулся и на LC -колебательньй контур 3 поступал сигнал, необходимо одноразово возбудить колебания LC -колебательного контура 3. Для одноразового запуска LC -колебательного контура 3 служит блок 1 сигналов запуска. Им может быть источник постоянного тока или заряженньй конденсатор, или он может представлять собой маломощньй генератор импульсов, синхронизированньй сигналом С , поступающим на вход преобразователя частоты. После одноразового запуска LC-колебательного контура 3 ударного возбуждения в нем возбуждаются колебания на собственной частоте, близкой к fgbix (фиг.2а). Выходной сигнал LC -колебательного контура 3 ударного возбуждения сдвигается по фазе в фазовращателе 5 относительно нулевой фазы выходного сигнала { на время , в формирователе управляющих сигналов 4 формируется последова3тельность импульсов, временное полож ние которых жестко привязано к определенной фазе колебательного проце са в L,C -колебательном контуре 3 ударного возбуждения (фиг,26) Сформированная последовательность импульсов поступает на управляющий вход упра ляемого ключа 2, замыкая его на время длительности каждого импульса При замыкании управляемого ключа 2 на управляющий вход LC -колебательного контура 3 поступает фазомодулированный сигнал - вырезанньй из вход ного сигнала вх(Фиг.2 а) радиоимпульс (фиг.2 v). В спектре этого фазомодулированного сигнала имеется составляющая на частоте f действием которой и возбуждаются колебания в LC-колебательном контуре 3 ударного возбуждения (фиг.2 S) Происходит процесс, аналогичный процессу синхронизации, выходной сигнал после некоторого переходного процесса захватйвается входным сигналом. В зависимости от соотнощения частот fg и (, нагрузки для определенной длительности импульса., формируемого формирователем 4 управляющих сигналов, сдвиг фаз -у рассчитывается по формуле . -Af,, где К - коэффициент, зависящий от кратности частотного преоб разования и величины сопро тивления нагрузки L,C -ко лебательного контура 3, Sinn . А - 2 п-1Г С - длительность импульса форми вателя управляющих сигналов 4-, Т - период колебаний входного сигнала ( f/f g, j i П - отношение частот (например. 194 Сдвиг фаз может быть также установлен подбором. Критерием правильного подбора сдвига фаз у является достижение максимального напряжения выходного сигнала. После правильного подбора сдвига фаз при неизменном соотношении частот входного и выходного сигналов подобранную величину сдвигай фаз у изменять не следует. При относительно невысоком отношении частот входного и выходного сигналов fg, и режим однократного запуска LC. -колебательного контура 3 может не производиться, а может быть осуществлен режим, когда весьма малая доля энергии входного сигнала постоянно подается на Lt-колебательный контур 3, обеспечивая , его запуск. При этом блок 1 сигналов запуска может представлять из себя делитель напряжения. Таким образом, в предложенном преобразователе частоты значительно расширяется рабочий диапазон частот. Предложенный преобразователь частоты обладает близким к единице коэффициентом передачи энергии, практически не зависящим от коэффициента преобразования, так как, например, и при делении и при умножении частоты энергия входного сигнала используется только на поддержание незатухающих устойчивых колебаний LC-колебательного контура 3 ударного возбуждения. Кроме того, амплитуда выходного сигнала преобразователя частоты практически независима от изменения амплитуды входного сигнала в широких пределах. Коэффициент одноразового преобразования частоты в режиме деления может принимать значения от 1 до 100000 в диапазоне изменения входной частоты tax от 1 до 100000 кГц, в режиме умножения частоты - от 1 до 1000. Предложенньй преобразователь частоты обеспечибает фиксированную величину выходной частоты при изменении входной частоты в широких пределах.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные блок сигналов запуска и LC. -колебательный контур ударного возбужден ния, а также управляемьй ключ и фазовращатель, отлич ающийс я тем, что, |С целью расширения рабочего диапазона частот, между выходом фазовращателя и управляющим входом управляемого ключа введен формирователь управляющих сигналов, при этом вход фазовращателя и выход управляемого ключа соединены соот-г ветственно с выходом и с управляющим входом LC -колебательного контура ударного возбуждения, а вход управляемого ключа является входом преобразователя частоты. 2. Преобразователь частоты по П.1, отличающийся тем, что вход синхронизации блока сигналов запуска объединен с входом управляемого ключа.