Серродинный преобразователь частоты Советский патент 1986 года по МПК H03C1/52 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для сдвига гармонического сигнала по оси частот в различных радиоизмерительных устройствах, однополосной радиосвязи, ретрансляторах, в устройствах имитации эффекта Допплера и в радиолокационных системах.

Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходного сигнала при расширении диапазона частот входного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного серро- динного преобразователя частоты; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока коррекции амплитуды источника пилообразного напряжения.

Серродинный преобразователь частоты содержит управляемый фазовраш,атель 1, управляемый источник 2 пилообразного напряжения (ИПН), смеситель 3, широкополосный усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), полосовой фильтр 5, выпрямитель 6, блок 7 коррекции амплитуды ИПН, первый и второй направленные ответвители 8 и 9.

Блок 7 коррекции амплитуды ИПН содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 10 и 11, блок 12 сравнения, элемент 2И-ИЛИ 13, счетный триггер 14, первый и второй элементы И 15 и 16, реверсивный счетчик 17, генератор 18 тактовых импульсов, распределитель импульсов 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20.

Серродинный преобразователь частоты работает следующим образом.

Преобразуемый сверхвысокочастотны и сигнал поступает через направленный ответ- витель 8 на сигнальный вход управляемого фазовраш,ателя 1. На его выходе получается сигнал, сдвинутый по частоте относительного входного на величину, равную частоте пилообразных колебаний управляемого ИПН 2.

Часть входного и выходного сигналов поступает через направленные ответвители 8 и 9 на соответствующие входы смесителя 3, на выходе которого формируется разностный сигнал промежуточной частоты (ПЧ), равный частоте сдвига. Синусоидальный сигнал с выхода смесителя 3 поступает на вход широкополосного усилителя 4, снабженного схемой АРУ, обеспечивающей постоянный уровень выходного сигнала промежуточной частоты, независимо от уровня входного сигнала.

Затем напряжение сигнала ПЧ поступает на вход полосового фильтра 5, настроенного на вторую гармонику ПЧ. Уровень (интенсивность) второй гармоники зависит от степени отклонения (искажения) сигнала ПЧ от синусоидального, который, в свою очередь, зависит от амплитуды пилообразного напряжения, фазовой чувствительности управляемого фазовращателя 1, выполненного на ЛБВ, на данной частоте рабочего диапа

5

зона. Если амплитуды управляемого ИПН 2 недостаточно для поворота фазы сигнала до 2ji, то на выходе смесителя 3 образуется неполная синусоида с разрывом, если амплитуда управляемого ИПН 2 больше, то на выходе смесителя 3 образуется период синусоиды с частью второго периода, также образующего разрыв, что приводит к резкому возрастанию уровня второй гармоники на выходе полосового фильтра 5. При соответствии амплитуды управляемого ИПН 2 условию точного поворота фазы сигнала на 2л уровень второй гармоники на выходе полосового фильтра 5 минимальный.

Напряжение второй гармоники выпрямляется выпрямителем 6 и поступает в блок 7 коррекции амплитуды ИПН 2, где проводится анализ и принимается решение, в какую сторону необходимо изменить выходное напряжение управляемого ИПН 2 для ее минимизации.

0 „

При наименьшем выходном напряжении

выпрямителя 6 спектр выходного сигнала содержит минимум паразитных продуктов преобразования.

Блок 7 предназначен для сравнения текущего значения напряжения на его входе с предыдущим и для выработки на основании этого сигнала управления для управляемого ИПН 2.

Выпрямленное напряжение, постоянное по знаку и плавающее по уровню, поступает на сигнальные входы АЦП 10 и АЦП 11 блока 7, где преобразуется в параллельный двоичный код и запоминается в том АЦП, на который поступает разрешающий преобразование импульс из распределителя 19 импульсов. Например, АЦП 10 запускается при поступлении импульса с первого выхода распределителя 19 импульсов. АЦП 11 в этот момент находится в состоянии ждущего режима, так как на его управляющий вход не поступил еще импульс с второго 0 выхода распределителя 19 импульсов. В последующий момент запускается АЦП 11, а АЦП 10 находится в ждущем режиме.

В первоначальный момент после включения питания на выходах АЦП 10 и II устанавливаются произвольные коды, на вы- 5 ходах счетного триггера 14 - произвольное состояние, на выходах реверсивного счетчика 17 - состояние, определяемое входами предварительной записи или произвольное.

В первый тактовый момент на первом выходе распределителя 19 импульсов фор- 0 мируется импульс, запускающий АЦП 10. Последний преобразует входной аналоговый сигнал в параллельный двоичный код, который поступает на первый вход блока 12 сравнения. В зависимости от первоначально произвольно записывающегося кода в АЦП 11 на выходах блока 12 сравнения появляются соответствующие сигналы.

Сигналы с выходов блока 12 сравнения не могут пройти на выход элемента 2И0

5

5

ИЛИ 13 до прихода разрешающего импульса с четвертого выхода распределителя 19 импульсов.

Во второй тактовый момент импульс с третьего выхода распределителя 19 импульсов поступает на первые входы элементов И 15 и 16,управляющих направлением счета реверсивного счетчика 17. Управляющий импульс появляется на выходе того из элементов И 15 или 16, на второй вход которого подан сигнал «1 с одного из выходов счетного триггера 14, Таким образом, импульс, прощедший на один из входов реверсивного счетчика 17, изменяет его состяние на «-|-.1 или «-I в соответствии с состоянием счетного триггера 14. Код с выхода реверсивного счетчика 17 поступает на вход ЦАП 20, вырабатывающий аналоговое управляющее напряжение для управляемого источника 2 пилообразного напряжения. В связи с изменением состояния реверсивного счетчика 17 изменяется и выходное напряжение ЦАП 20, вследствие чего изменяется напряжение управляемого ИПН 2, что в свою очередь приводит к изменению уровня второй гармоники в выходном сигнале смесителя 3 и соответственному изменению напряжения на входе блока 7.

В третий тактовый момент импульс с второго выхода распределителя 19 импульсов поступает на управляющий вход, разрещая преобразование АЦП 11, который преобразует текущее значение входного напряжения в цифровой код, поступающий на второй вход блока 12 сравнения. В случае, когда новое значение входного напряжения больще или равно предыдущему, сигнал логической «1 появляется на соответствующих выходах « или « блока 12 сравнения и в четвертом тактовом моменте проходит через элемент 2И-ИЛИ 13, изменяет состояние счетного триггера 14 на противоположное, в связи с чем в следующем тактовом цикле при приходе разрешающего импульса с третьего выхода распределителя 19 импульсов происходит изменение состояния реверсивного счетчика 17 и соответственно выходного напряжения блока 7. Эти изменения происходят в противоположном по сравнению с первым циклом направлении. В случае, если последующее значение входного напряжения блока 7 меньше предыдущего, на выходах « или « блока 12 сравненияустанавливаются логические «О и изменение состояния реверсивного счетчика 17 происходит в прежнем направлении до тех hop, пока равенство значений на выходах блока 12 сравнения не нарушится. Таким образом блок 7 поддерживает выходное напряжение выпрямителя 6 на наимень- щем уровне с погрещностью ±1 младшего разряда реверсивного счетчика 17, а это значит, что сдвиг частоты входного сигнала в серродинном преобразователе происходит наиболее качественно в любом участке рабочего диапазона независимо от изменений входной частоты.

Широкополосный усилитель 4 с АРУ необходим для того, чтобы исключить влияние уровня входного сигнала на уровень

второй гармоники, при этом АРУ не влияет на работу блока 7, так как в процессе работы АРУ в сигнале ПЧ отношение мощностей разных составляющих остается постоянным. Составляющие в одинаковой мере как усиливаются, так и ослабляются.

Блок 7 в любом случае, в результате автоподстройки, приводит к тому, что отно- щение мощностей второй и основной гармоник минимальное, а это может быть только в том случае, когда амплитуда сигнала с

ИПН 2 оптимальная для заданной частоты входного сигнала, подлежащего преобразованию.

20

Формула изобретения

1. Серродинный преобразователь частоты, содержащий последовательно соединенные первый направленный ответвитель, управляемый фазовращатель, к управляющему 5 входу которого подключен управляемый источник пилообразного напряжения, и второй направленный ответвитель, а также смеситель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом вспомогательного канала первого направленного 0 ответвителя и с выходом вспомогательного канала второго направленного ответвителя, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала при расширении диапазона частот входного сигнала, между выходом смесителя и управ- ляющим входом управляемого источника пилообразного напряжения введены последовательно соединенные широкополосный усилитель с автоматической регулировкой усиления, полосовой фильтр, выпрямитель Q и блок коррекции амплитуды источника пилообразного напряжения.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок коррекции амплитуды источника пилообразного напряжения содержит первый и второй аналого-цифровые 5 преобразователи, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, элемент 2И-ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения, а выход - с входом счет- кого триггера, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера, реверсивный счетчик, первый и второй счетные входы которого соединены , соответственно с выходом первого элемента И и с выходом второго элемента И, а выход - с входом цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные

генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющим входом первого аналого-цифрового преобразователя и с управляющим входом второго аналого-цифрового преобразователя, третий выход соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, а четвертый

выход - с третьим и четвертым входами элемента 2И-ИЛИ, при этом входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены между собой и точка их соединения является входом блока коррекции амплитуды источника пилообразного напряжения, а выход цифроаналогового преобразователя является его выходом.

го

V Фиг. г

Изобретение относится к радиотехнике. Целью изобретения является повышение спектральной чистоты выходного сигнала при расширении диапазона частот входного сигнала (ВС). Преобразователь содержит управляемый фазовращатель 1, управляемый источник 2 пилообразного напряжения (ИПН), смеситель 3, направленные ответ- вители 8 и 9. В него вновь введены широкополосный усилитель 4 с (АРУ), полосовой фильтр 5, выпрямитель 6, блок 7 коррекции амплитуды ИПН, содержаш,ий два АЦП, блок сравнения, элемент 2И-ИЛИ, счетный триггер, два элемента И, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, ЦАП. Блок 7 сравнивает текущее значение напряжения на его входе с предыдущим и вырабатывает сигнал управления для ИПН 2. Усилитель 4 исключает влияние уровня ВС на уровень 2-й гармоники, при этом АРУ не влияет на работу блока 7, т. к. в процессе работы АРУ в сигнале промежуточной частоты отношение мощностей разных составляющих постоянно. Блок 7 в результате автоподстройки приводит к тому, чтобы отнощение мощностей 2-й и основной гармоник было минимальным. Для этого амплитуда сигнала с ИПН 2 должна быть оптимальной для заданной частоты ВС, подлежащего преобразованию. I 3. п. ф-лы. 2 ил. S $ (Л ю сд Од оо О) фиг.1