RU2001408C1 - Преобразователь пр моугольных импульсов типа меандр двух разных частот - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может найти применение в синтезаторах частот.

Известно устройство сложени  и вычитани  частот 1 , содержащее нелинейный смеситель, входы которого  вл ютс  входами устройства, причем первый вход ус- тройства подключен к источнику синусоидальных сигналов, а второй - к источнику узкополосного спектрального сигнала . Выход нелинейного смесител  соединен с входом подбираемого дл  каждого конкретного случа  фильтра, на выходе которого получаем необходимую частоту.

Недостатком такого устройства  вл етс  ограниченность диапазона оперируемых частот, обусловленна  добротностью примен емых фильтров, что затрудн ет выделение необходимой частоты, особенно когда одна из частот значительно меньше другой. Кроме того, необходимо подбирать свой рассчитываемый фильтр, что ограничивает диапазон перестройки и усложн ет процесс настройки фильтров при больших изменени х частот. При подаче импульсных последовательностей частот увеличиваетс  число гармоник, что еще больше усложн ет настройку фильтров.

Близким к изобретению по технической сути  вл етс  аналоговый перемножитель 2, содержащий аналоговый перемножитель , первый и второй входы которого  вл ютс  входами устройства и подключены к источникам синусоидальных сигналов рабочих частот. Выход аналогового перемножител  соединен с входом подбираемого дл  каждого конкретного случа  фильтра, на выходе которого получают необходимую частоту .

Недостатком такого устройства  вл етс  также ограниченность диапазона оперируемых частот, обусловленна  добротностью примен емых фильтров. При подаче импульсной последовательности частот данное устройство неработоспособно, (см. фиг. 2, диаграммы 9,10).

Наиболее близким к изобретению по технической сути  вл етс  фазокомпенса- ционный метод формировани  однополосного сигнала 3, основанный на фазовой компенсации колебаний нежелательной боковой полосы и несущей частоты. Входной сигнал одной частоты поступает на фа- зосдвигающую схему, котора  позвол ет получить две равных по величине составл ющих , сдвинутых по фазе на 90°. Эти два напр жени  подаютс  на вход балансных модул торов, к которым одновременно подвод тс  два синусоидальных напр жени  второй частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе также на 90°. В результате сложени  двух напр жений с выхода балансных модул торов в суммирующей схеме получаетс  сигнал суммы или разности частот .

Данное устройство работает с синусоидальными сигналами и чтобы получить сумму или разность частот необходимо из импульсной последовательности частот с

помощью фильтров выделить синусоидальные сигналы, что приводит к сужению диапазона примен емых частот. Если подавать на входы устройства пр моугольные импульсы , то сигнал на выходе устройства бу5 дет иметь форму (см фиг. 2, диаграмма 11) и без фильтра данные сигналы не мо подвергатьс  дальнейшей обработке, т.е. о.; ть приходим к высокодобротным фильтрам и сужению диапазона частот.

0 Цель изобретени  - расширение диапазона частот.

Цель достигаетс  путем подавлени 

комбинационных гармоник.

Это достигаетс  за счет того, что при

5 подаче на входы устройства пр моугольных импульсов (меандров) частоты f i и f2 на входы аналоговых перемножителей поступают два пилообразных сигнала частоты fi и h и сдвинутые по фазе на 90° пилообразные

0 сигналы fi и 2. Сдвиг по фазе на 90° происходит в двух устройствах сдвига фазы, например компараторах. За счет того, что компараторы срабатывают при переходе пилообразного сигнала из отрицательной

5 полуволны в положительную и обратно, на выходе компаратора получаютс  пр моугольные импульсы, сдвинутые относительно входных сигналов на 90° (см. фиг. 3, диаграмма 5).

0 Сигналы пилообразного напр жени  содержат только нечетные гармоники, при этом размах гармоник убывает по мере возрастани  гармоник, причем в квадратичной зависимости. При перемножении сигналов

5 в аналоговом перемножителе искажаетс  форма сигнала (см. фиг. 3, диаграммы 9,10). Также искажаетс  форма сигнала на выходе суммирующего устройства, но точки перехода через нуль соответствуют точкам перехо0 да суммарной и разностной частоты, ксторые в формирователе пр моугольных импульсов, выполненном на компараторе, превращаютс  в пр моугольные импульсы суммарной и разностной частоты, которые

5 можно использовать дл  дальнейшей обработки .

Это решение позвол ет отказатьс  от применени  фильтров, и как результат, расширить диапазон частот и выделить необходимую частоту в случае, когда одна из частот

значительно меньше другой, в том числе и в области низких частот.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаг- раммы. по сн ющие работу устройства.

Структурна  схема устройства содержит два аналоговых перемножител  2,7. генераторы пилообразного напр жени  1,4,6.8, два устройства сдвига фазы 3,5 (выполненных на компараторах, с помощью ко- торых осуществл етс  сдвиг сигналов частоты f 1 и fa на 90°). суммирующую схему 9 и формирователь пр моугольных импульсов 10.

Устройство работает следующим обра- зом.

На первый и второй входы устройства подаютс  пр моугольные импульсы (меандры ) разной частоты f i и f2 (см. фиг. 3, диаграммы 1,4), которые поступают на входы генераторов пилообразного напр жени  1,8, на выходе которых пр моугольные сигналы преобразуютс  в импульсы треугольной формы (фиг. 3-2,8), которые подаютс  на аналоговые перемножители 2,7, Кроме того, импульсы треугольной формы подаютс  на компараторы 3,5, на выходе которых а момент перехода от отрицательной области к положительной и обратно образуютс  пр моугольные импульсы (3,5) (см. фиг. 3, диаграммы 3.5), фаза которых сдвинута относительно входных импульсов 1,7 на 90°. Эти импульсы подаютс  на входы генераторов пилообразного напр жени  4.6, на выходе которых получаютс  импульсы треугольной формы (4,6) (см. фиг. 3. диаграммы 4.6). Перва  пара импульсов треугольной формы отличаетс  от второй пары сдвигом фазы на 90°. Генератор пилообразного напр жени  представл ет собой ин- тегрирующий усилитель (интегратор) на операционном усилителе.

Работа компараторов 3,5 определ етс  напр жением порога срабатывани , которое должно быть на средней части треуголь- ника сигнала.

Работа аналоговых перемножителей суммирующей схемы и компараторов показана на фиг. 3. На входы аналоговых перемножителей поступают сигналы 2,4 и 6,8. На выходах аналоговых перемножителей получаютс  сигналы 9,10. На выходе суммирующей схемы получаетс  сигнал 11, а на выходе компаратора,  вл ющимс  формирователем пр моугольных импульсов, получаютс  сигнал пр моугольной формы 12 суммарной частоты входных сигналов,  вл ющийс  выходным сигналом устройства. На фиг. 1 пунктиром показана схема вычитани  входных частот.

Таким образом, использование предложенного устройства позвол ет расширить диапазон оперируемых частот по области малых частот до частот, определ емых частотными характеристиками аналоговых перем,ножителей, ГПН (операционных усилителей ) и компараторов. В основном частотные характеристики определ ютс  аналоговыми перемножител ми, например до 1 МГц, при использовании микросхемы 140МА1. Кроме того, в качестве перемножителей можно использовать двухзатворные полевые транзисторы и другие балансные модул торы. Использование предложенного устройства дает возможность отказатьс  от необходимости применени  фипьтров, изготовление которых в некоторых случа х обходитс  дорого. Кроме того, с помощью данного устройства можно оперировать частотами , отличающимс  друг от друга на несколько пор дков, что трудно выполнить при применении известных преобразователей частот. Использование данной схемы позвол ет также расширить область ее применени , особенно в синтезаторах частот, в которых синтез частот дополн етс  операци ми сложени  и вычитани  частот, что позвол ет создать схему частот с заранее заданной дискретностью, позвол ет создать устройство, формирующее выходную частоту

ТвыхК1±1/п)вх,

где ,2,3

(56) 1. Гоноровский И.С., Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и св зь, 1986, с. 252.

2.Под редакцией Якубовского С.В. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. М.: Советское радио, 1979, с. 239.

3.Дробова С.А.. Бычкова С.И, Радиопередающие устройства. М,: Советское радио, 1969, с. 283.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ ТИПА МЕАНДР ДВУХ РАЗНЫХ ЧАСТОТ, СО

   держащий первое и второе устройства сдвига фазы и первый и второй аналоговые перемножители, выходы которых подключены к первому и второму входам суммирующей схемы соответственно, а также первую и вторую входные шины и выходную шину, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона частот, в него введены первый - четвертый генератор пилообразного напр жени  и формирователь пр моугольных импульсов, причем перва  входна  шина подключена к входу первого генератора пилообразного напр жени , выход которого подключен к первому входу первого аналогового перемножител  и через последовательно соединенные второе устройство сдвига фазы и третий генератор пилообразного напр жени  - к первому входу второго аналогового перемножител , второй вход которого через четвертый генератор пилообразного напр жени  подключен к второй входной шине , причем выход четвертого генератора пилообразного напр жени  через последовательно соединенные первое устройство сдвига фаз и второй генератор пилообразного напр жени  подключен к второму

   входу первого аналогового перемножите- л , а выход суммирующей схемы - к входу формировател  пр моугольных импульсов, выход которого подключен к выходной шине .

   Л

   Л Л Л Л Л

   Л Л Л

   /

   / V V V V х

   л л л л

   К/

   V V V V V

   ЛА

   $

   /V V

   л л

   /

   V V V