Изобретение нредназначено для когерентного интегрирования (накопления) импульсных сигналов на промежуточных частотах, сохранения накопленной величины в виде гармонических колебаний и быстрого их затухания (для восстановления работоспособности интегратора), и может быть использовано для аналоговой обработки сигналов при корреляционном и спектральном анализе и в измерительной технике.
Известны интегрирующие устройства, выполненные в виде узкополосных резонансных усилителей на электромеханических или кварцевых фильтрах, применяемых при обработке сигналов на промежуточных частотах.
Недостатками узконолосных фильтров являются большая длительность переходных процессов, практически исключающая возможность их использования в импульсном режиме при малой скважности импульсов, отсутствие достаточной памяти и потери в отношении сигнал/щум при квазисогласованности полосы фильтра с длительностью накапливаемого сигнала, а также высокая стоимость кварцевых фильтров.
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при накоплении, наличия памяти накопленного значения и быстрого сброса данных, увеличение динамического диапазона амплитудной характеристики, стабильности частоты настройки и эксплуатационной надежности.
Для этого в предлагаемом интеграторе имеется специальная частотно-избирательная цепь, выполненная в виде емкостного моста, в одно плечо которого включен кварцевый резонатор, а в выходную диагональ - индуктивность, выход эмиттерного повторителя через последовательно соединенные усилитель, фазовращатель и второй ключ подключен ко входу фазорасщепителя, управляющий вход второго ключа соединен с одним из выходов формирователя, второй выход которого подключен к управляющему входу первого
ключа.
На фиг. 1 представлена блок-схема интегратора; на фиг. 2 - временные диаграммы. Интегратор состоит из цепи передачи сигнала, содержащей ключ 1 балансного электронного коммутатора фазорасщепитель 2, частотно-избирательную цепЬ-мост 3 с кварцевым резонатором КР, эмиттерный повторитель 4, потенциометр 5 регулировки усиления и выходной буферный каскад 6, и из
цепи отрицательной обратной связи, содержащей усилитель 7 обратной связи, фазовращатель 8 и ключ 9. Кроме того, интегратор промежуточной частоты (ИПЧ) содержит формирователь 10 в цепи подачи коммутирующеступающего далее на ключи 1 и 9. Е плечи моста 3 включены конденсаторы Ci: Cz и Ск и кварцевый резонатор КР, а в выходную диагональ моста включена индуктивность L. В свою очередь эквивалентная схема кварцевого резонатора К.Р содержит две параллельные ветви, одна из которых состоит из статической емкости Со электродов кварца, а другая - из последовательного соединения динамической емкости Сд, динамической индуктивности Lfl и динамического сопротивления д кварца.
ИПЧ работает следующим образом.
На вход ИПЧ поступает сигнал в виде одиночного радиоимпульса (см. фиг. 2, а) или пачки когерентных радиоимпульсов промежуточной частоты /о длительностью Т. Одновременно с этим на оба ключа балансного электронного коммутатора подается импульс ИРИ (см. фиг. 2,6) длительностью Г+Гп (где Гц - длительность памяти ИПЧ), при этом ключ 1 коммутатора открывается, а ключ 9 закрывается. Поэтому цепь прямой передачи сигнала оказывается замкнутой, а цепь обратной связи - разомкнутой. С помощью фазорасщепителя 2 входной сигнал ИПЧ расщепливается на две фазы 0° и 180 и подается на входную диагональ моста 3. Мост 3 обеспечивает компенсацию прямого прохождения сигнала (за счет балансировки емкостей моста таким образом, что С1-Ск С2-Со), минимум влияния на добротность кварцевого резонатора выходного сопротивления буферного каскада 2 и входного сопротивления эмиттерного повторителя 4 (за счет неполного включения кварцевого резонатора соответственно с коэффициентами включения PI Сд/С1 С1 и ) и минимум влияния на частоту настройки резонатора /о
:(за счет настройки элементов L и
К Сд Лд
Ci на частоту /о). На частоте входного сигнала в контуре возникают линейно-нарастающие колебания за счет высокой добротности кварца, мост разбалансируется, и накапливаемый сигнал на частоте /о, снимаемый с диагонали L, через элементы 4-6 проходит на выход ИПЧ (см. фиг. 2, а). Роль потенциометра 5 заключается в выравнивании коэффициентов передачи цепей сигнала при большом количестве каналов ИПЧ. По окончании времени Т входной сигнал прекращается, колебания в контуре достигают максимального значения и за счет высокой добротности кварца сохраняются почти постоянными на протяжении времени памяти Гд, необходимого для дальнейшего использования накопленного сигнала (например, для осуществления последовательного опроса накопительных фильтров в многоканальных системах). В частности, буферный каскад 6 может быть использован в качестве опросного ключа, если сделать его коммутируемым с помощью импульса опроса, действующего в определенном месте интервала Гц. Затем прекращается импульс ИРИ, ключ / электронного коммутатора запирается, а ключ 9 отпирается, поэтому цепь передачи сигнала размыкается, а цепь обратной связи замыкается. При этом сохранившиеся колебания с выхода моста 3 через элементы 4, 7, 8, 9, 2 ъ противофазе поступают на вход моста, что приводит к резкому уменьшению добротности кварца и тем самым к быстрому затуханию колебаний (см. фиг. 2,8). Длительность сброса Гсбр тем меньше, чем больше коэффициент усиления в цепи обратной связи, определяемый в основном усилителем 7, лучше фазировка в этой цепи, подбираемая с помощью
фазовращателя 8 (например, колебательного контура), и больше динамический диапазон амплитудной характеристики цепи обратной связи. Ограничивающим фактором здесь является условие устойчивости замкнутой петли в отношении самовозбуждения. Так как цепь обратной связи замкнута, а цепь сигнала разомкнута на все время до начала следующего цикла накопления, то это способствует повышению помехозащищенности интегратора, как за счет увеличения затухания помехи в ключе /, так и за счет увеличения затухания в контуре резонатора моста 3. Помимо полезных колебаний кварца за счет входного сигнала в мосте 3 возникают небольшие паразитные колебания за счет удариого возбуждения резонатора видеоимпульсами, образующимися на фронтах ИРИ в электронном коммутаторе, что уменьшает динамический диапазон амплитудной характеристики ИПЧ. Для уменьшения паразитных колебаний кварца и увеличения динамического диапазона ИПЧ в предлагаемом устройстве применен балансный коммутатор, состоящий из ключей 1 -и. 9, -в котором за счет балансировки плеч-ключей 1 и 9 происходит компенсация плоской части импульса ИРИ, а с помощью формирователя 10, расщепляющего импульс ИРИ на два импульса, сдвинутые друг относительно друга на период колебаНИИ в кварцевом резонаторе, и сглаживающего их фронты с помощью С-цепей, происходит формирование коротких сглаженных импульсов на фронтах ИРИ, согласованных по длительности с периодом колебаний в резонаторе, что минимизирует амплитуду паразитных колебаний.
Преимуществами предлагаемого устройства являются возможность высококачественного интегрирования радиоимпульсов любой
формы при малой скважности, широкий предел изменения длительности накопления Т, памяти Та, сброса Гсбр и частоты настройки резонатора fo при точности и стабильности настройки, простота управления параметрами схемы по сравнению с кварцевыми фильтрами, большой динамический диапазон амплитудной характеристики по сравнению с ИПС, эксплуатационная надежность и помехоустойчивость, сокращение до минимума чиЭкспериментальная проверка схем ИПЧ, построенных как на транзисторах, так и на микросхемах серии 228, подтверждает преимущества предлагаемого устройства. При этом были получены следующие значения параметров: , мсек, ,5 мсек (при уменьщении накопленного сигнала к концу памяти на ), , мсек до уровня 80 дб при коэффициенте усиления в цепи обратной связи ЗОО-г-бОО, динамический диапазон амплитудной характеристики дб. Эти данные получены при применении кварцевых резонаторов с добротностью 50.10 -7-500.10 и частотами настройки 0,3-т-З мгц.
Предмет изобретения
Интегратор промежуточной частоты, содержащий частотно-избирательную цепь, соединенную через фазорасщепитель и ключ со входом устройства и через эмиттерный повторитель и буферный каскад с выходом устройства, Зсилитель, фазовращатель, формирователь и второй ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, стабильности и помехоустойчивости устройства, частотно-избирательная цепь выполнена в виде емкостного моста, в одно плечо которого включен
кварцевый резонатор, а в выходную диагональ-индуктивность, выход эмиттерного повторителя через последовательно соединенные усилитель, фазовращатель и второй ключ подключен ко входу фазорасщепителя, управляющий вход второго ключа соединен с одним из выходов формирователя, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа.
ИРИ
КР
I г
I и ,
II
иг. 1
