Устройство для модуляции отраженного сигнала Советский патент 1993 года по МПК H03C3/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для осуществления двухчастотной модуляции амплитуды и фазы отраженного сигнала по закону, соответствующему передаваемой информации.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит циркулятор 1 с входным 1, нагрузочным 3 и выходным 4 плечами, три двухполюсника с реактивными сопротивлениями Вг5, Ва-6, Вз-7, соединенные между собой1 по Т-схеме, а также полупроводниковый диод 8, подключенный к источнику сигнала модуляции 9. Двухполюсник 7 подключен к диоду 8, двухполюсник 5 - к нагрузочному плечу 3 циркулятора 1.

При необходимости между диодом 8 и источником сигнала модуляции 9 может

быть включен развязывающий элемент (фильтр НЧ или вентиль).

Циркулятором 1 может быть, например, ФПВН 4-2, полупроводниковый диод представляет собой p-i-n диод КА507. Двухполюсники с реактивными сопротивлениями Bi-5, 62-6, Вз-7 сформированы из последовательно соединенных индуктивности и параллельного колебательного контура L, С при или последовательно соединенных емкости С и параллельного колебательного контура Lad при . Значения Вт, 82, Вз выбраны из условий обеспечения заданных законов модуляции на двух частотах, а значения L, Li, Ci, С, L.2, С2 - из условия равенства каждого двухполюсника из сопротивлений B.i. Ba, Вз на двух частотах.

Устройство работает следующим образом.

00

о о ел

3

Сигнал от задающего генератора (на фиг.1 не показан) через входное плечо 2 циркулятора 1 поступает в нагрузочное плечо 3. В результате взаимодействия пришедшего сигнала с реактивными элементами двухполюсников 5, 6, 7, диодом 8 возникают отраженные сигналы с определенными значениями фазы и амплитуды на двух частотах. Благодаря специальному выбору значений (см. ниже) реактивных элементов двухполюсников, значения фаз и амплитуд сигналов оказываются такими, что в результате их интерференции на выходное плечо циркулятора 1 поступает сигнал, амплитуда и фаза которого в одном состоянии диода 8, определяемом одним крайним значением сигнала модуляции источника 9 отличаются от амплитуды и фазы в другом состоянии диода 8 на заданные величины на соответствующих двух частотах. Максимальная девиация фазы может .составлять 360°, минимальная - ноль, максимальное отношение амплитуд равноо

Найдем значения параметров реактивных элементов, при которых реализуются указанные свойства. Воспользуемся известными результатами. Запишем входной импеданс модулятора в сечении плеча 3 в виде дробнолинейного преобразования.

ZBX(LZ+i0/(1+ ijZ)(1) гдеа 0i+/32)/0z+#);

Вз+Bi B3+BiB2) / 0%+Вз) j -102+ Вз)(2) Как показано ранее (см. там же, с. 39-45) для обеспечения двухуровневого закона изменения коэффициента отражения

Fi m( + sin уэ)Та(3) О р 2 Л 0 // оо . на одной фиксированной частоте необходимо.и достаточно, чтобы коэффициенты (2) дробнолинейного преобразования (1) удовлетворяли следующей системе уравнений

а DI у + Ei ; ft Fi Y + Di(4)

где Di, Ei, Fi - коэффициенты, определяемые двумя значениями активной и реактивной составляющими иммитанса полупроводникового диода, зависящими от уровня сигнала модуляции (см. статью Михайлова Г.Д., Головкова А.А. Синтез активно-пассивной плоскослоистой среды с переключаемым коэффициентом отраже- ния//Радиоэлектроника. - т. 30, № 2, 1987 г., с. 39-45) на первой частоте.

Очевидно, что для обеспечения требуемого закона модуляции на другой, частоте

необходимо и достаточно, чтобы на одной частоте также имели место соотношения а Dz у + Е2 : -ft F2 } + D2 (5) Для одновременной модуляции на двух

частотах достаточно, чтобы коэффициенты а,/, у, описываемые уравнениями (4), (5) были равны между собой.

Из соответствующего равенства находим

()/(Di-D2MD2-Di)/(Fi-F2) (6) Анализ (6) показывает; что обеспечение двухчастотной модуляции возможно не для любых значений иммитанса полупроводникового элемента на двух частотах, а только

для таких значений, которые удовлетворяют равенству (6). Расчеты и эксперименты показывают, что при выборе в качестве управляемого элемента диода КА507А в метровом диапазоне длин волн при подборе соответствующих уровней сигнала модуляции это равенство выполняется. При этом коэффициент определяется одной из равнозначных дробей, входящих в (6), например.

У (E2-Ei)/(Di-D2)(7)

.Решая совместно уравнения (2) с уравнениями (4), (7) или (5), (7) получим выражения для определения оптимальных значений Вт, 62, Вз

BT (Q -а)/у; /82 -О/у;

B3 (Q-t)/y(8)

где

Коэффициенты а,Ду, входящие в (8) имеют одинаковые значения на двух заданных частотах, Это означает, что каждое из реактивных сопротивлений BL 62, Вз также должно иметь одинаковые значения на двух частотах.«

Анализ показывает, что это возможно при условии, что каждое из сопротивлений В формируется одним из следующих вариантов:

1. последовательное соединение индуктивности и параллельного колебательного контура L С.

2. последовательное соединение емкости С и параллельного колебательного контура L, С.

3. В 0; последовательное соединение последовательного и параллельного колебательных контуров и так далее.

Приведенные расчеты на ЭВМ дают право утверждать, что с точки зрения широ- кополосности наиболее предпочтительными являются первые два варианта. Оптимальные значения параметров определяются по соотношениям, полученным из условия равенства В на двух частотах. 1.

. 1 @-ЛЪ Ш1В - + ). (9) L1«1 од В -(oJi + одТС

Ci -В/ В1-о 11 ХВ-одг1.)(йЛ+ од) где В/од L; B/w; («1 од) 2.

Li(1 + В од С) (1 + В ол С) (ол + од) о/Ыс2/

С 0 + В QU С) (afl С - аЛ С (1 + В оц С) (1 + В од С) (1+ В ал С) (cog - ай)

-1/(Вод) С -1/(wi/3) . Пусть в качестве полупроводникового элемента выбран диод КА507А. Тогда на частотах 0,5fq и f0 метрового диапазона длин волн его иммитанс равен ,9-i 0,1 (напряжение ,5 В), ,03+ 0,15 (U-0,8 В); и ,9+l 0,05 (,5 В); Z3-0,01+i 0,25(,8 В).

Нормированные значения параметров схемы (на чертеже) в результате расчетов оказались следующие:

,9.

,2071166 10 . 0 12-1,7763250 10 f ,2198488-10 10- ,7339872 10 ,3564755 10 ,2437412 10

-ю.

-id.

гЮ

.194409 10 U-2,6776325 10

-8

Формула изобретения 5Устройство для модуляции отраженного сигнала, содержащее циркулятор, первое и третье плечо которого являются СВЧ-вхо дом и выходом, а во второе плечо включены реактивный четырехполюсник и полупро10 водниковый диод, подключенный к источнику модуляции, отличающееся тем, что. с целью обеспечения амплитудно-фазовой модуляции на двух частотах при увеличении максимальных значений девиации фазы, че15 тырехполюсник выполнен в виде Т-образного соединения двухполюсников с разными величинами и знаками реактивностей, которые выбраны «з соответствия амплитуды и фазы отраженного сигнала одному значе20 нию частоты модуляции W1M и соответствия амплитуды и фазы отраженного сигнала другому значению частоты модуляции одм, при этом двухполюсники выполнены в виде последовательно включенных одного ин25 дуктивного элемента и параллельного контура из другого индуктивного элемента и конденсатора при положительном знаке его реактивности, либо в виде последовательно соединенных одного конденсатора и парал30 лельного контура из другого конденсатора и индуктивного элемента при отрицательном знаке его реактивности, а величины индук- тивностей индуктивных элементов и емко-. стей конденсаторов выбраны из условия

35 равенства сопротивлений каждого двухполюсника на частотах «1М и одм.

Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для осуществления двухчастотной модуляции амплитуды и фазы отраженного сигнала по закону, соответствующему передаваемой информации. Сущность изобретения: устройство для модуляции параметров отраженного сигнала содержит циркулятор с входным, нагрузочным и выходным плечами, три двухполюсника с реактивными элементами, соединенные между собой по Т-схеме, а также полупроводниковый диод, подключенный к источнику модуляции. Двухполюсники размещены между циркуля- тором и диодом, выполнены с разными величинами и знаками реактивностей, которые выбраны из соответствия амплитуды и фазы отраженного сигнала одному из двух значений частоты модуляции, 1 ил. ,