CS226314B1 - Zapojení interferenčního signálního generátoru - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení interferenčního signálního generátoru pro generování napětí sinueoidálního průběhu s plynule nastavitelnou nebo i plynule proměnnou frekvencí.

Podle dosavadního stavu techniky se ve směšovači směšují dva signály sinusoidálních průběhů různých frekvencí, přičemž se na výstupu získává, mimo jiné složky, sinusiodální signál rozdílové frekvence. Nežádoucí složky se odfiltrují v následném filtru. Namísto směSovače lze s výhodou použít diskriminétor, jehož jeden vstup tvoří sinusoidólní signál, na druhý vstup se přivádí klíčovací signál, například obdélníkového průběhu. Na výstupu se opět získává sinusoidální signál rozdílové frekvence obou vstupů.

Výhodou signálních interferenčních generátorů je, že umožňují plynulé laděni frekvence v rozsahu dvou, i více dekád. Umožňují také různé výhodná zapojení v návaznosti na progresivní obvody. Základní nevýhodou interferenčních generátorů je jejich frekvenční nestabilita při dolním frekvenčním okraji. Tato nestabilita vzniká zejména když se přibližují frekvence obou vstupních signálů, takže jejich rozdíl je menší než 1 % jejich hodnoty, často hrozí nebezpečí synchronizace obou vstupních signálů, což zcela znemožňuje funkci v tomto frekvenčním oboru.

VýSe uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením interferenčního signálního generátoru podle vynálezu, jehož podstatou je to, že druhý vstup prvního oscilátoru je zapojen na první vstup diferenciálního měřiče frekvence, přičemž na jeho druhý vstup je zapojen druhý výstup druhého oscilátoru, výstup diferenciálního měřiče frekvence je zapojen na prvý vstup sumétoru a na jeho druhý vstup je zapojen výstup z jednotky žádané hodnoty frekvence, výstup sumátoru je zapojen na vstup druhého oscilátoru, jehož první vstup je zapojen na vstup druhé děličky kmitočtu, jejíž výstup je zapojen na druhý vstup prvního směšovače, přičemž výstup prvého oscilátoru je zapojen na vstup první děličky kmitočtu, jejíž výstup- je zapojen na vstup prvního harmonického filtru, který je připojen výstupem na prvý vstup regulátoru amplitudy, a na jeho druhý vstup je připojena jednotka žádané hodnoty amplitudy, přičemž na výstup regulátoru amplitudy je připojen prvý vstup prvního směšovače a jeho výstup je připojen na vstup prvního filtru, který svým výstupem je zároveň výstupem signálního generátoru.

Zapojením podle vynélezu se dosáhne vyšší stabilita frekvence, zejména při dolním frekvenčním okraji signálního generátoru. Déle se zabrání synchronizaci oscilátorů, což umožní kvalitnější funkci a případné rozšíření frekvenčního pásma na nízké kmitočty. Déle se umožní generování dalších fází signálu, které mohou týt i libovolně volitelná. Po nastavení se nemění v celém frekvenčním rozsahu. Značný význam má také skutečnost, že frekvence i výstupní napětí těchto signálních generátorů podle vynélezu jsou ovladatelné elektrickým napětím nebo proudem.

Na připojených výkresech jsou uvedeny tři příklady principiálního zapojení signálního generátoru podle vynálezu, kde na obr. 1 je základní zapojení signálního generátoru užívající oscilátory, případně multivibrétory, s děličkami, s diferenciálním měřičem frekvence a regulačním obvodem pro řízení frekvence. Na obr. 2 je dvoufázový a na obr. 3 vícefézový signální generátor.

Druhý výstup prvního oscilátoru J. (obr. 1) je zapojen na první vstup diferenciálního měřiče 2 frekvence, který je připojen svým druhým vstupem na druhý výstup druhého oscilátoru 2. Výstup diferenciálního měřiče J frekvence je zapojen na prvý vstup sumétoru i, na jehož druhý vstup je zapojena výstupem jednotka J žádané hodnoty frekvence. Výstup sumátoru 4 je zapojen na vstup druhého oscilátoru 2, jehož první vstup je zapojen na vstup druhé děličky 2 kmitočtu, které je připojena výstupem na druhý vstup prvního aměšovače 10.

Výstup prvního oscilátoru 1 je připojen přes první děličku 6 kmitočtu na vstup prvního harmonického filtru 8, který je připojen výstupem na prvý vstup regulátoru % amplitudy. Na druhý vstup regulátoru 2. amplitudy je připojena jednotka 24 žádané hodnoty amplitudy a jeho výstup je připojen na prvý vstup prvního směšovače 10. Který je připojen svým výstupem přes první filtr 11 na výstup signálního generátoru. První oscilátor mé pevnou oscilační frekvenci, která tvoří n-násobek frekvence, jež má být směěovéna. Druhý oscilátor 2 má měnitelnou oscilační frekvenci, jejíž okrajová frekvence (bufi horní nebo dolní) tvoří m-násobek frekvence, jež mé být směšována. Čísla n a a jsou přirozené čísla a je výhodné je volit tak, aby jejich rozklad na prvočísla neobsahoval žádná společná prvočísla. Tím se podstatně omezí možnost nežádoucí synchronizace obou oscilátorů J. a 2.

Vydělený kmitočet s dělicím poměrem 1/n je veden z první děličky 6 kmitočtu do prvního harmonického filtru 8, na jehož výstupu je stejná frekvence jako na jeho vstupu, avšak s odstraněním vyšších harmonických složek, takže výstupní signál je sinusoidélní. Rovněž výstupní signál z regulátoru 2 amplitudy je sinusoidální s proměnnou amplitudou, jejíž velikost je regulována stejnosměrným signálem z jednotky 24 žádané hodnoty amplitudy. Druhý vstupní signál prvního směšovače 10 je přiváděn z druhého oscilátoru 2 přes druhou děličku 2 kmitočtu s dělicím poměrem 1/m. Na výstupu prvního směšovače 10 se obdrží mimo jiné složky i signál mající rozdílovou frekvenci obou vstupních signálů do prvního směšovače 20.

Ne prvním filtru 11 se odfiltrují nežádoucí složky tak, že na výstupu je signál mající rozdílovou frekvenci obou vstupů prvního směšovače 10. Signály z druhých výstupů z oscilátorů 1, 2 jsou vedeny do diferenciálního měřiče J frekvence a na jeho výstupu je analogový stejnosměrný signál, jehož velikost je úměrné rozdílové frekvenci na výstupu prvního filtru 11. Hodnota stejnosměrného signálu na výstupu diferenciálního měřiče J frekvence je porovná véna v sumétoru 4 s hodnotou stejnosměrného signálu z jednotky 2 žádané hodnoty frekvence, přičemž na výstupu sumétoru £ se objeví jejich rozdíl, který řídí frekvenci druhého oscilátoru 2 tak, aby tento rozdíl byl nulový nebo zanedbatelně malý.

Další případ zapojení podle vynálezu je na obr. 2, které je uzpůsobeno pro generování dvou sinusoidélních napětí vzájemně fázově posunutých o 90°. Zapojení obsahuje první směšovač 10 a druhý směšovač 16 se stejnými prvními vstupy, které jsou připojeny na výstup prvního harmonického filtru 8. První vstup druhého oscilátoru 2 je připojen ne vstup pomocné děliěky 12. které je prvním výstupem připojena na první vstup prvého logického Clenu ii, druhým vstupem je připojena na první vstup druhého logického Clenu 15 a třetím výstupem je připojena na vstup děličky dvěma 13. Ta je prvním výstupem připojena na druhý vstup druhého logického Clenu 15 a druhým výstupem je připojena na druhý vstup prvního logického Clenu 14. Výstupem je první logický Clen 14 připojen na druhý vstup prvního směšovaCe 10. který je připojen výstupem přes první filtr 11 na první výstup signálního generátoru.

Výstup druhého logického Clenu 15 je připojen na druhý vstup druhého směěovaCe 16. který je připojen výstupem přes druhý fitr 17 na druhý výstup signálního generátoru. Na prvý výstup prvního směšovače 10 a druhého směšovače 16 je veden sinusoidální signál z prvního harmonického filtru 8. Na druhé vstupy směšovaCů 10 a 16 se přivádějí obdélníkové napětí vzájemně posunutá o polovinu třídy. To se docílí tak, že první výstup oscilátoru 2 je zapojen na pomocnou děličku 12 kmitočtu s dělicím poměrem m/2, jejíž třetí výstup je napojen na děličku dvěma 13.

Celkový dělicí poměr je tedy m, to je stejný, jako u zapojení podle obr. 1. Pomocné dělička 12 kmitočtu a dělička dvěma 13 jsou podle obr. 2 paralelně a křížově propojeny svými prvními a druhými výstupy s logickými členy 14 a 15. na jejichž výstupech jsou obdélníkové napětí stejné frekvence, avšak vzájemně posunuté o polovinu střídy. Logické členy 14 a 15 pouze zajišlují, že výstup prvního logického členu 14 vždy předchází před výstupem druhého logického členu JJž.. Na výstupech směšovačů 10. 16 se objeví slnusoidální napětí (mimo další složky), které jsou vzájemně posunuté přesně o 90°. Po odfiltrování nežádoucích vyšších frekvenčních složek se řečené napětí objeví také na výstupech filtrů 11 a 17. které jsou současně výstupy celého signálního generátoru.

Také toto zapojení je možno kombinovat s regulátory amplitudy podobně jako v obr. 1. V tom případě se zařadí před první vstupy směšovaěů 10 a 16 vždy samostatný regulátor amplitudy .

Na obr. 3 je další alternativa zapojení podle obr. 1. Na rozdíl od zapojení na obr. 2, kde byl fázový posuv 90° odvozen logickými členy 14 a 15 ve větvi druhého oscilátoru 2 s proměnnou frekvencí, je v tomto případě zapojení na obr. 3 fázový posuv odvozen ve větvi prvního oscilátoru 1 s pevným kmitočtem. Na výstup první děličky 6 kmitočtu je připojen vstupem první fézovací člen 18. jehož výstup je spojen s druhým harmonickým filtrem 20. který je výstupem připojen na prvý výstup druhého směšovače 16. Dále je výstup první děličky 6 kmitočtu připojen na vstup druhého fázovaciho členu 12, jehož výstup je spojen se vstupem třetího harmonického filtru 21. který je výstupem připojen na prvý vstup třetího směšovače 22.

Druhé vstupy prvního směšovače lfi, druhého směšovače 16 a třetího směšovače 22 jsou připojeny na výstup druhé děličky 2· Výstup prvního harmonického filtru g je připojen na první vstup prvního směšovače 10, který je výstupem spojen přes první filtr 11 na prvý vstup signálního generátoru. Druhý směšovač 16 je výstupem epojen přes druhý filtr 12 na druhý výstup signálního generátoru a třetí směšovač 22 je výstupem spojen přes třetí filtr 23 na třetí výstup signálního generátoru. Toto uspořádání dovoluje použit fézovací členy 18 a 19 tak, že umožňují plynulou změnu fóze v rozsahu téměř 0 až 360°. Zbytek rozsahu je možno překrýt otočením vstupního signálu o 180° (Invertorem). Fézovací členy lg e 19 pracují tak, že posouvají náběžnou hranu obdélníkového impulsu, přičemž střída (1:1) zůstává zachována. Za každý fázovací člen podle tohoto zapojení je zařazen samostatný harmonický filtr 20 a 21 . který je nutný i v cestě bez fázovaciho členu viz harmonický filr g

Na výstupech harmonických filtrů 8, 20. 21 jsou signály sinusoidální, vzájemně fázově posunuté. Tyto signály jsou detekovány ve směěovačích 10, US, 22 společným klíčovacím signálem proměnné frekvence odvozeným z druhého oscilátoru 2. Filtry 1J., JJ, 2g odstraňují nežádoucí vysokofrekvenční složky z výstupních signálů směšovačů 10. 16, 22. Na výstupech filtrů 11, 12, 21 jsou sinusoidální signály stejné frekvence, která je řízena druhým oscilátorem 2. Jejich vzájemné fáze je závislé na nastavení fázovacích členů 18 a 19. Je v generovaném frekvenčním rozsahu frekvenčně nezávislá. Také toto zapojení je možno kombinovat s regulátory amplitudy g podobně jako v obr. 1. V tom případě se zařadí před první vstupy směšovačů 8, 20 a 21 vždy samostatný regulátor amplitudy.

Claims (3)

1. Zapojení interferenčního signálního generátoru obsahující člen pro plynulé nastavení frekvence, vyznačený tím, že druhý výstup prvního oscilátoru (1) je zapojen na první vstup diferenciálního měřiče (3) frekvence, přičemž na jeho druhý vstup je zapojen druhý výstup druhého oscilátoru (2), výstup diferenciálního měřiče (3) frekvence je zapojen na prvý vstup sumétoru (4) a na jeho druhý vstup je zapojen výstup z jednotky (5) žédané hodnoty frekvence, výstup sumétoru (4) je zapojen na vstup druhého oscilátoru (2), jehož první výstup je zapojen na vstup druhé děličky (7) kmitočtu, jejíž výstup je zapojen na druhý vstup prvního směšovače (10), přičemž výstup prvního oscilátoru (1) je zapojen na vstup první děličky (6) kmitočtu, jejíž výstup je zapojen na vstup prvního harmonického filtru (8), který je připojen výstupem na prvý vstup regulátoru (9) amplitudy, a na jeho druhý vstup je připojena jednotka (24) žédané hodnoty amplitudy, přičemž na výstup regulátoru (9) amplitudy je připojen prvý vstup prvního směšovače (10) a na jeho výstup je připojen na vstup prvního filtru (11), který svým výstupem je zároveň výstupem signálního generátoru.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že první vstup druhého osoilétoru (2) je při pojen na vstup pomocné děličky (12), která je prvním výstupem připojena na první vstup prvého logického členu (14), druhým výstupem je připojena na první vstup druhého logického členu (15) a třetím výstupem je připojena na vstup děličky dvěma (13), které je prvním výstupem připojena na druhý vstup druhého logického členu (15) a druhým výstupem je připojena na druhý vstup prvého logického členu (14), který svým výstupem je připojen na druhý vstup prvního směšovače (10), přičemž prvý vstup prvého směšovače (10) je připojen jednak na výstup' prvního harmonického filtru (8) a jednak na prvý vstup druhého směšovače (16), který druhým vstupem je připojen na výstup druhého logického členu (15), přičemž výstup druhého směšovače (16) je připojen přes druhý filtr (17) na druhý výstup signólního generátoru a výstup prvého směšovače (10) je připojen pres první filtr (11) na první výstup signálního generátoru.

3. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že na výstup první děličky (6) kmitočtu je připojen vstupem první fózovací člen (18), jehož výstup je spojen s druhým harmonickým filtrem (20), který je výstupem připojen na prvý vstup druhého směšovače (16), dále je výstup první děličky (6) kmitočtu připojen na vstup druhého fézovacího členu (19), jehož výstup je spojen se vstupem třetího harmonického filtru (21), který je výstupem připojen na prvý vstup třetího směšovače (22), přičemž druhé vstupy prvního směšovače (10), druhého směšovače (16) a třetího směšovače (22) jsou připojeny na výstup druhé děličky (7), dále výstup prvního harmonického filtru (8) je připojen na první vstup prvního směšovače (10), který je výstupem spojen přes první filtr (11) na prvý výstup signálního generátoru, druhý směšovač (16) je výstupem spojen přes druhý filtr (17) na druhý výstup signólního generátoru a třetí směšovač (22) je výstupem spojen přes třetí filtr (23) na třetí výstup signál ního generátoru.