Устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте Советский патент 1993 года по МПК H03L7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре различного назначения, например, в передающих устройствах радиолокационных станций с оптимальной фильтрацией сигнала.

Цель изобретения - повышение точности коррекции фазовых искажений в усили- тельных трактах с переменным коэффициентом усиления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте, содержащее последовательно соединенные входной направленный ответвитель, усилительный тракт и выходной направленный ответвитель.линию задержки, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвителя, блок выбора минимального напряжения, выход которого соединен с входом управления фазой усилительного тракта, N зондовых датчиков мощности, где N 1 - целое число, помещенных в волноводную линию связи,

соединяющую линию задержки и выход ответвленной мощности входного направленного ответвителя на расстояниях между любыми двумя соседними датчиками, составляющих

( м 1 +kA)/2 ,,1,2...

СО

с

где А - длина волны радиосигнала в волно- водной линии связи, и N вычитателей, допол- нительно введены N дополнительных вычитателей, причем первый вход i-ro вычита- теля, где 1 i N, подключен к выходу (И)-го зондового датчика, второй вход i-ro вычитате- ля подключен к выходу i-ro зондового датчика, первый вход первого вычитателя соединен с выходом N-го зондового датчика; первый вход i-ro дополнительного вычитателя подключен к выходу i-ro вычитателя, второй вход i-ro дополнительного вычитателя подключен к выходу (i+ 1)-го вычитателя, второй входМ-го дополнительного вычитателя соединен с выходом первого вычитателя, выход каждого из дополнительных вычитателей подключен к

со

О

о

о

соответствующему входу блока выбора минимального напряжения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: до- полнительных вычитателей, а также их связями между собой и с остальными элементами схемы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные элементы широко известны. Однако при их введении в указанной связи в устройство автоматической коррек- ции фазовых искажений в усилительном тракте вышеуказанные элементы проявляют новые свойства, что приводит к повышению точности коррекции. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства автоматической коррекции фазовых искажений в уси- лительном тракте; на фиг.2 - пример реализации блока выбора минимального напряжения.

Устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте содержит последовательно соединенные входной направленный ответвитель 1, усилительный тракт 2 и выходной направленный ответвитель 3, линию задержки 4, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвителя 1, блок выбора минимального напряжения 5, выход которого соединен с входом управления фазой усилительного тракта 2, N зон- довых датчиков мощности 6, где N 1 - целое число, помещенных в волноводную линию связи 7, соединяющую линию задержки 4 и выход ответвленной мощности входного направленного ответвителя 1 и N вычитателей 8, а также N .дополнительных вычитателей 9, причем первый вход i-ro вы- читателя 8, где 1 i N, подключен к выходу (И)-го зондового датчика 6, второй вход i-ro вычитателя 8 подключен к выходу i-ro зондового датчика 6. первый вход первого вычитателя 8 соединен с выходом N-ro зондового датчика 6; первый вход i-ro дополнительного вычитателя 9 подключен к выходу i-ro вычитателя 8, второй вход i-ro дополнительного вычитателя 9 подключен к выходу (i+1)-ro вычитателя 8, второй вход N-ro дополнительного вычитателя 9 соединен с выходом первого вычитателя 8, выход каждого из дополнительных вычитателей 9 подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напряжения 5.

Блок выбора минимального напряжения содержит N управляемых ключей 10, N дискриминаторов полярности 11 и N элементов И 12, выход каждого из которых соединен суправляющим входом соответствующего управляемого ключа 10, причем первый вход каждого элемента И 12 подключен к выходу положительной полярности соответствующего дискриминатора полярности 11, второй вход первого элемента И 12 соединен с выходом отрицательной полярности N-ro дискриминатора полярности 11, второй вход i-ro элемента И 12, где 2 i N, соединен с выходом отрицательной полярности i-1-го дискриминатора полярности 11, вход каждого из управляемых ключей 10 соединен с входом соответствующего дискриминатора полярности 11 и является соответствующим входом блока выбора минимального напряжения 5, а выходы управляемых ключей 10 соединены между собой и образуют выход блока выбора минимального напряжения 5,

Устройство работает следующим образом.

Часть мощности входного и выходного (усиленного в тракте 2) радиосигналов соответственно через направленный ответвитель 1 и линию задержки 4 и через ответвитель 3 подается с противоположных концов в линию связи 6. Переходные ослабления в ответвителях 1 и 3 выбраны таким образом, чтобы амплитуды сигналов на концах линии связи 6 были одинаковы, а групповая задержка в линии 4 совпадала с задержкой сигнала в-усилительном тракте 2. что при усилении в тракте 2 модулированных радиосигналов обеспечивает идентичность фаз модуляции встречных сигналов в линии 6.

Как известно, в линии связи 6 образуется стоячая волна, и напряжение U на выходе j-го () зондового датчика мощности 5, расположенного в линии 6 на расстоянии

(J-1) (1)

от выхода ответвленной мощности направленного ответвителя 3, зависит от разности фаз радиосигналов на выходе и входе усилительного тракта 2:

(-ip-lj-+ip) (2)

где р- амплитуда стоячей волны в линии 6;

Q - одинаковые для всех зондовых датчиков мощности 6 коэффициенты передачи.

Напряжение, снимаемое с i-ro зондового датчика мощности, где , подается на второй вход i-ro вычитателя и одновременно на первый вход (1+1)-го вычитателя. Следовательно, на выходе i-ro вычитателя формируется напряжение, определяемое выражением

Vi1 V 1-1 -Vi: (3)

Выход i-ro вычитателя соединен с первым входом i-ro дополнительного вычитателя и с вторым входом (М)-го дополнительного вычитателя. Таким образом, напряжение, снимаемое с выхода 1-го дополнительного вычитателя, описывается выражением

Ul1 Ui -Ui + i (4) или, с учетом (3):

+Ui+i -2Ui. (5) После подстановки (2) в (5) имеем:

27td

4Л .

U | 4Qp( - 1 ) (-ipl i ),

Для первого канала выражение (5) запшется в виде:

Ui (UN-Ui)-(Ui-U2), (7) а для N-ro канала:

uUi(UN-i-UN)-(UN-Ui). (8)

Подстановка выражения (2) в (7) и (8.) учетом (1) дает соответственно:

4/oQ(cos

2nd

-1)Х

4л:

X Sin(p-li+p) (9)

2л:с1

()X

4л:

X Sin(AlN+p) (Ю)

Таким образом, выражение (5) справедливо для всех каналов, с первого по N-й включительно:

2nd

.

U j 4/oQ (cos

-1)Х

4л:

ij+) О1)

50

55

Каждый из электрических сигналов (11)

5 поступает на соответствующий вход блока выбора минимального напряжения 5, служащего для выбора из совокупности напряжений (11) наиболее близкого к нулю и, следовательно, соответствующего области

10 максимальной крутизны функции амплитуды стоячей волны в волноводной линии связи 7. С выхода блока 5 выбора минимального напряжения выбранный сигнал подается на вход управления фазой усилительного тракта

15 2.

Таким образом, управление фазой СВЧ сигнала осуществляется напряжением, пропорциональным синусу фазового набега (11).

20 Использование изобретения позволит осуществлять автоматическую коррекцию фазовых искажений в усилительном тракте с переменным коэффициентом усиления с повышенной по сравнению с известными

25 аналогами точностью.

Имеет место повышение точности, связанное с уменьшением влияния на формирование сигнала управляемых фазой амплитудных погрешностей, вызванных, на30 пример, наличием паразитной внутриим- пульсной модуляции в усилительном тракте. Уменьшение влияния амплитудной нестабильности на коррекцию фазовых ошибок обусловлено отсутствием в управляющем

35 сигнале аддитивной составляющей, пропорциональной ( 1 +р ), присутствующей в выходном сигнале, снимаемом непосредственно с зондового датчика мощности. Так, при отклонении амплитуды стоячей волны О на 10% от значения, соответствующего постоянному коэффициенту усиления, погрешность коррекции фазы составляет 20%, в то время как в устройстве-прототипе такое же отклонение амплитуды вызывает ошибку

™ коррекции фазы 30%. Таким образом, имеет место повышение точности коррекции фазовых искажений на 33% по сравнению с прототипом.

Формула изобретения Устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте, содержащее последовательно соединенные входной направленный ответвитель, усилительный тракт и выходной направленный ответвитель, линию задержки, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвителя, линию связи, включенную между линией задержки и выходом ответвленной мощности выходного направленного ответвителя, N зондо- вых датчиков мощности, где N - целое, положительное число, подключенных к линии связи с расстоянием между любыми соседними зондовыми датчиками, равным

+ kN)/

где k 0,1,2, а Я-длина волны радиосигнала в линии связи, N вычитателей, каждый 1-й вычитатель одним входом подключен к выходу 1-го зондового датчика мощности, и блок выбора минимального напряжения, выход которого подключен к входу управления фазой, усилительного тракта, а выход каждого вычитателя подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коррекции фазовых искажений в усилительном

тракте с переменным коэффициентом усиления, выход каждого вычитателя подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напряжения через введенный дополнительный вычитатель, другой

вход i-ro вычитателя, кроме первого, подключен к выходу (i+1)-ro зондового датчика мощности, другой вход первого вычитателя подключен к выходу N-го зондового датчика мощности, другой вход 1-го дополнительного вычитателя, кроме N-го, подключен к выходу (i+1)-ro вычитателя, а другой вход N-ro дополнительного вычитателя подключен к выходу первого вычитателя.

Использование: радиотехника, приемопередающая аппаратура. Сущность изобретения: устройство содержит два направленных ответвителя, усилительный тракт, линию задержки, блок выбора мини- мального напряжения, N зондовых датчиков мощности и 2N вычитателей. В устройстве обеспечивается повышение точности коррекции фазовых искажений в усилительном тракте с переменным коэффициентом усиления. 1-2-3-4-7-(1-й 6-1-й 8-1-Й-9-5-2. 2 ил.