RU2216848C2 - Method for converting periodic signal frequency deviation - Google Patents

Method for converting periodic signal frequency deviation Download PDF

Info

Publication number
RU2216848C2
RU2216848C2 RU2001112682/09A RU2001112682A RU2216848C2 RU 2216848 C2 RU2216848 C2 RU 2216848C2 RU 2001112682/09 A RU2001112682/09 A RU 2001112682/09A RU 2001112682 A RU2001112682 A RU 2001112682A RU 2216848 C2 RU2216848 C2 RU 2216848C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
frequency
synchronized
signals
synchronization
Prior art date
Application number
RU2001112682/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001112682A (en
Inventor
В.К. Шакурский
В.В. Иванов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority to RU2001112682/09A priority Critical patent/RU2216848C2/en
Publication of RU2001112682A publication Critical patent/RU2001112682A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2216848C2 publication Critical patent/RU2216848C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering; frequency deviation conversion using any desired conversion coefficient. SUBSTANCE: method for converting periodic signal frequency deviation includes multiplication of input signal and first signal to be synchronized, separation of second difference-frequency sync signal used for synchronizing second signal to be synchronized, multiplication of input signal and second signal being synchronized, separation of first difference- or sum-frequency sync signal used for synchronizing first signal to be synchronized, multiplication of signals being synchronized, and separation of difference- or sum-frequency output signal; in addition initial phase of one of sync signals is converted. EFFECT: enhanced conversion coefficient. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и другим областям электронной техники, в которых используются сигналы с угловой модуляцией, и может быть использовано для преобразования девиации частоты с любым заданным коэффициентом преобразования. The invention relates to radio engineering and other areas of electronic engineering in which angular modulated signals are used, and can be used to convert frequency deviations with any given conversion coefficient.

В качестве аналога изобретения может быть рассмотрен известный способ [1,2], по которому частотной модуляции подвергают периодический сигнал с низкой частотой, затем, с целью увеличения девиации частоты, применяют несколько ступеней умножения частоты. При этом умножается и девиация частоты. После этого спектр частотно-модулированного сигнала переносится в заданный диапазон частот. Данный способ широко используется в радиотехнике и описан во всех учебных пособиях и монографиях. As an analogue of the invention, the known method [1,2] can be considered, in which a periodic signal with a low frequency is subjected to frequency modulation, then, in order to increase the frequency deviation, several stages of frequency multiplication are used. In this case, the frequency deviation is also multiplied. After that, the spectrum of the frequency-modulated signal is transferred to a given frequency range. This method is widely used in radio engineering and is described in all textbooks and monographs.

Недостатками известного способа являются громоздкость реализации, дискретность преобразования девиации частоты, огромная разница между частотой сигнала, поступающего на частотный модулятор, и частотой сигнала после умножения. The disadvantages of this method are the cumbersome implementation, the discreteness of the conversion of the frequency deviation, the huge difference between the frequency of the signal supplied to the frequency modulator and the frequency of the signal after multiplication.

В результате поиска среди научных публикаций, патентов и авторских свидетельств авторами не выявлены способы преобразования (усиления) девиации частоты модулированного периодического сигнала с произвольным коэффициентом преобразования (аналогично амплитудным усилителям). As a result of a search among scientific publications, patents and copyright certificates, the authors have not identified methods for converting (amplifying) the frequency deviation of the modulated periodic signal with an arbitrary conversion coefficient (similar to amplitude amplifiers).

Известен способ линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков, заключающийся в том, что из стабильной опорной частоты вычитают первую выходную частоту и полученной разностью синхронизируют вторую выходную частоту, а вторую выходную частоту вычитают из стабильной опорной частоты и полученной разностью синхронизируют первую частоту [3]. A known method of linearizing the characteristics of differential frequency sensors, which consists in the fact that the first output frequency is subtracted from the stable reference frequency and the second output frequency is synchronized with the obtained difference, and the second output frequency is subtracted from the stable reference frequency and the first frequency is synchronized with the obtained difference [3].

Известный способ может быть использован для преобразования девиации частоты периодического сигнала, так как дает возможность изменять частоты выходных сигналов путем изменения частоты опорного сигнала благодаря изменению условия баланса фаз. The known method can be used to convert the frequency deviation of the periodic signal, as it makes it possible to change the frequency of the output signals by changing the frequency of the reference signal due to a change in the phase balance condition.

Недостатком способа является невозможность получения больших коэффициентов преобразования. The disadvantage of this method is the inability to obtain large conversion coefficients.

Цель изобретения - увеличение коэффициента преобразования девиации частоты периодического сигнала и возможность получения любых его значений из технически реализуемого диапазона. The purpose of the invention is to increase the conversion coefficient of the frequency deviation of the periodic signal and the ability to obtain any of its values from a technically feasible range.

С этой целью в известном способе вместо сигнала со стабильной опорной частотой используют входной частотно-модулированный сигнал, перемножают входной сигнал и первый синхронизируемый сигнал, выделяют второй сигнал синхронизации с разностной частотой, которым синхронизируют второй синхронизируемый сигнал, перемножают входной сигнал и второй синхронизируемый сигнал, выделяют первый сигнал синхронизации с разностной или суммарной частотой, которым синхронизируют первый синхронизируемый сигнал, перемножают синхронизируемые сигналы и выделяют выходной сигнал с разностной или суммарной частотой, кроме этого, в отличие от известного способа, у одного из сигналов синхронизации дополнительно преобразуют начальную фазу таким образом, чтобы фазовый сдвиг между сигналом синхронизации и синхронизируемым сигналом стал инверсным по отношению к соответствующему фазовому сдвигу до преобразования. To this end, in the known method, instead of a signal with a stable reference frequency, an input frequency-modulated signal is used, the input signal and the first synchronized signal are multiplied, a second synchronization signal with a differential frequency is extracted, which synchronizes the second synchronized signal, the input signal and the second synchronized signal are multiplied, isolated the first synchronization signal with a difference or total frequency with which the first synchronized signal is synchronized, synchronized signals are multiplied isolated output signal with the difference or sum frequency but, in contrast to the known method, one of the synchronization signals is further converted to the initial phase so that the phase shift between the sync signal and the synchronized signal was inverted relative to the corresponding phase shift prior to conversion.

С целью преобразования начальной фазы одного из сигналов синхронизации сигнал синхронизации умножают сам на себя, полученный сигнал с удвоенной частотой перемножают с исходным сигналом синхронизации, у которого дополнительно смещают начальную фазу, выделяют сигнал с разностной частотой и им синхронизируют соответствующий синхронизируемый сигнал. In order to convert the initial phase of one of the synchronization signals, the synchronization signal is multiplied by itself, the resulting signal is doubled with the initial synchronization signal, from which the initial phase is additionally shifted, a signal with a difference frequency is extracted, and the corresponding synchronized signal is synchronized with it.

Техническими результатами, которые могут быть получены при использовании изобретения, являются простые устройства частотной модуляции, дающие большие индексы модуляции выходных сигналов и имеющие возможность плавного изменения индекса модуляции; согласующие устройства для частотных систем автоматического управления; усилители сверхмалых девиаций частоты выходных сигналов частотных датчиков. The technical results that can be obtained by using the invention are simple frequency modulation devices giving large modulation indices of the output signals and having the ability to smoothly change the modulation index; matching devices for frequency automatic control systems; amplifiers of ultra-small frequency deviations of the output signals of frequency sensors.

На фиг.1 изображены графики, иллюстрирующие преобразование девиации частоты входного периодического сигнала, когда его частота равна сумме частот синхронизируемых сигналов. Figure 1 shows graphs illustrating the conversion of the frequency deviation of the input periodic signal when its frequency is equal to the sum of the frequencies of the synchronized signals.

Приведены зависимости φ(f2) и φ(f1) фазовых сдвигов между сигналами синхронизации и синхронизируемыми сигналами, если частоты сигналов синхронизации не совпадают с парциальными частотам f10 и f20 синхронизируемых сигналов (частотами синхронизируемых сигналов при отсутствии сигналов синхронизации).The dependences φ (f 2 ) and φ (f 1 ) of phase shifts between synchronization signals and synchronized signals are given if the frequencies of synchronization signals do not coincide with the partial frequencies f 10 and f 20 of synchronized signals (frequencies of synchronized signals in the absence of synchronization signals).

На фиг. 2 изображены графики, иллюстрирующие преобразование девиации частоты входного периодического сигнала, когда его частота равна разности частот синхронизируемых сигналов. In FIG. 2 is a graph illustrating the conversion of the frequency deviation of the input periodic signal when its frequency is equal to the frequency difference of the synchronized signals.

Приведены зависимости φ(f2) и φ(f1) фазовых сдвигов между сигналами синхронизации и синхронизируемыми сигналами, если частоты сигналов синхронизации не совпадают с парциальными частотам синхронизируемых сигналов.The dependences φ (f 2 ) and φ (f 1 ) of phase shifts between the synchronization signals and synchronized signals are given if the frequencies of the synchronization signals do not coincide with the partial frequencies of the synchronized signals.

На фиг. 3 изображен вариант структурной схемы устройства, реализующего данный способ. In FIG. 3 shows a variant of the structural diagram of a device that implements this method.

Устройство содержит балансные смесители 1, 3, 6, синхронизируемые генераторы 2, 5, преобразователь начальной фазы сигнала синхронизации 4, полосный усилитель 7. The device contains balanced mixers 1, 3, 6, synchronized generators 2, 5, a converter of the initial phase of the synchronization signal 4, a strip amplifier 7.

На фиг. 4 изображен вариант структурной схемы преобразователя начальной фазы сигнала синхронизации. In FIG. 4 shows an embodiment of a block diagram of an initial phase converter of a synchronization signal.

Преобразователь начальной фазы содержит многокаскадный полосный усилитель 8, полосный усилитель 11, балансные смесители 9 и 10. The initial phase converter comprises a multistage strip amplifier 8, a strip amplifier 11, balanced mixers 9 and 10.

Парциальные частоты f10 и f20 синхронизируемых сигналов выбирают в соответствии с условием:
f10±f20=fвх0, (1)
где fвх0 - средняя частота входного частотно-модулированного сигнала.
Partial frequencies f 10 and f 20 synchronized signals are selected in accordance with the condition:
f 10 ± f 20 = f in0 , (1)
where f in0 is the average frequency of the input frequency-modulated signal.

Согласно предлагаемому способу для преобразования девиации частоты периодического сигнала выполняются следующие операции. Перемножают входной сигнал и первый синхронизируемый сигнал. Выделяют из результирующего сигнала составляющую с разностной частотой и ей синхронизируют второй синхронизируемый сигнал. Перемножают входной сигнал и второй синхронизируемый сигнал. Выделяют из результирующего сигнала составляющую с разностной или суммарной частотой. Преобразуют ее начальную фазу. Полученным сигналом синхронизируют первый синхронизируемый сигнал. Перемножают синхронизируемые сигналы и выделяют выходной сигнал с разностной или суммарной частотой. According to the proposed method for converting the frequency deviation of the periodic signal, the following operations are performed. Multiply the input signal and the first synchronized signal. A component with a difference frequency is isolated from the resulting signal and a second synchronized signal is synchronized to it. Multiply the input signal and the second synchronized signal. A component with a difference or total frequency is isolated from the resulting signal. Transform its initial phase. The received signal synchronizes the first synchronized signal. The synchronized signals are multiplied and an output signal with a difference or total frequency is isolated.

В установившемся режиме частоты синхронизируемых сигналов равны частотам сигналов синхронизации, но между ними появляются дополнительные фазовые сдвиги при смещении частот относительно парциальных частот. При этом выполняется баланс фазовых сдвигов. Величины фазовых сдвигов определяются по зависимостям φ(f1) и φ(f2).
Если в условии (1) выбрана сумма парциальных частот, то баланс фазовых сдвигов определяется равенством
φб(f1) = φб(f2), (2)
а если разность, то
φб(f1) = -φб(f2). (3)
Если частота входного сигнала получает приращение относительно средней частоты и принимает значение fвх (см. фиг.1), то нарушается условие (1). Начинается переходный процесс. По окончании переходного процесса установившийся режим будет определяться системой уравнений:

Figure 00000002

Из фиг. 1 видно, что смещение частот синхронизируемых сигналов относительно парциальных частот больше, чем смещение частоты входного сигнала относительно его средней частоты. Так как синхронизируемые сигналы смещаются в противоположные стороны, то у выходного сигнала с разностной частотой величина смещения частоты определяется суммой смещений частот синхронизируемых сигналов.In the steady state, the frequencies of the synchronized signals are equal to the frequencies of the synchronization signals, but additional phase shifts appear between them when the frequencies are shifted relative to the partial frequencies. In this case, a balance of phase shifts is performed. The magnitude of the phase shifts are determined by the dependences φ (f 1 ) and φ (f 2 ).
If the sum of the partial frequencies is chosen in condition (1), then the balance of the phase shifts is determined by the equality
φ b (f 1 ) = φ b (f 2 ), (2)
and if the difference, then
φ b (f 1 ) = -φ b (f 2 ). (3)
If the frequency of the input signal is incremented relative to the average frequency and takes the value f in (see figure 1), then condition (1) is violated. The transition process begins. At the end of the transition process, the steady state will be determined by a system of equations:
Figure 00000002

From FIG. Figure 1 shows that the frequency shift of the synchronized signals relative to the partial frequencies is greater than the frequency shift of the input signal relative to its average frequency. Since the synchronized signals are shifted in opposite directions, then at the output signal with a difference frequency, the frequency offset is determined by the sum of the frequency offsets of the synchronized signals.

Рассмотрим второй случай (см. фиг.2), когда в условии (1) выбрана разность парциальных частот. Пусть частота входного сигнала получает приращение относительно средней частоты и принимает значение fвх. Нарушается условие (1). Начинается переходный процесс. По окончании переходного процесса установившийся режим будет определяться системой уравнений:

Figure 00000003

Из фиг. 2, так же как и из фиг.1, видно, что смещение частот синхронизируемых сигналов относительно парциальных частот больше, чем смещение частоты входного сигнала относительно его средней частоты. Синхронизируемые сигналы смещаются в одну сторону, поэтому у выходного сигнала с суммарной частотой величина смещения частоты определяется суммой смещений частот синхронизируемых сигналов.Consider the second case (see figure 2), when in the condition (1), the partial frequency difference is selected. Let the frequency of the input signal increment relative to the average frequency and take the value of f in . Condition (1) is violated. The transition process begins. At the end of the transition process, the steady state will be determined by a system of equations:
Figure 00000003

From FIG. 2, as in FIG. 1, it is seen that the frequency offset of the synchronized signals relative to the partial frequencies is greater than the frequency offset of the input signal relative to its average frequency. The synchronized signals are shifted in one direction, therefore, for the output signal with the total frequency, the frequency offset is determined by the sum of the frequency offsets of the synchronized signals.

Докажем справедливость сделанных выводов аналитически. Let us prove the validity of the conclusions analytically.

Зависимости φ(f1) и φ(f2) на фиг.1 и фиг.2 имеют вид:

Figure 00000004
Figure 00000005

где Q1 и Q2 - добротности фазочастотных характеристик (6). Добротности обратно пропорциональны наклону характеристик и определяются выражением Q = f0/2Δf, в котором Δf измеряется при отклонении частоты, вызвавшем фазовый сдвиг π/4. Знак минус в первом выражении (6) получен благодаря преобразованию начальной фазы сигнала синхронизации.The dependences φ (f 1 ) and φ (f 2 ) in figure 1 and figure 2 have the form:
Figure 00000004
Figure 00000005

where Q 1 and Q 2 - quality factors of phase-frequency characteristics (6). The quality factors are inversely proportional to the slope of the characteristics and are determined by the expression Q = f 0 / 2Δf, in which Δf is measured with a frequency deviation that caused the phase shift π / 4. The minus sign in the first expression (6) is obtained due to the transformation of the initial phase of the synchronization signal.

Решая (4) с использованием (6) относительно синхронизируемых частот получим:

Figure 00000006

Figure 00000007

Найдем частоту выходного сигнала как разность выражений (7):
Figure 00000008

Чувствительность частоты выходного сигнала к изменению частоты входного сигнала определяется выражением:
Figure 00000009

Так как знаменатель (9) может быть каким угодно малым по сравнению с числителем, то и усиление девиации может быть каким угодно большим. Решая (5) с использованием (6) получим:
Figure 00000010

Figure 00000011

Найдем частоту выходного сигнала как сумму выражений (10):
Figure 00000012

Чувствительность частоты выходного сигнала к изменению частоты входного сигнала и в этом случае определяется выражением
Figure 00000013
совпадающим с выражением (9).Solving (4) using (6) with respect to synchronized frequencies, we obtain:
Figure 00000006

Figure 00000007

Find the frequency of the output signal as the difference of expressions (7):
Figure 00000008

The sensitivity of the frequency of the output signal to a change in the frequency of the input signal is determined by the expression:
Figure 00000009

Since the denominator (9) can be arbitrarily small compared to the numerator, the amplification of deviation can be arbitrarily large. Solving (5) using (6) we get:
Figure 00000010

Figure 00000011

Find the frequency of the output signal as the sum of the expressions (10):
Figure 00000012

The sensitivity of the frequency of the output signal to a change in the frequency of the input signal, in this case, is determined by the expression
Figure 00000013
coinciding with expression (9).

Выполненный анализ показывает, что изменение наклона одной из фазовых характеристик (изменение добротности) вызывает изменение девиации частоты выходного сигнала при неизменной девиации частоты входного сигнала. Происходит преобразование (усиление) девиации частоты. Коэффициент преобразования может быть достаточно большим. The performed analysis shows that a change in the slope of one of the phase characteristics (a change in the quality factor) causes a change in the frequency deviation of the output signal with a constant frequency deviation of the input signal. There is a conversion (amplification) of the frequency deviation. The conversion factor can be quite large.

Для преобразования начальной фазы одного из сигналов синхронизации, с целью получения инверсного фазового сдвига между синхронизируемым сигналом и сигналом синхронизации, выполняют следующие операции. Сигнал синхронизации умножают сам на себя, полученный сигнал с удвоенной частотой перемножают с исходным сигналом синхронизации, у которого дополнительно смещают начальную фазу, выделяют сигнал с разностной частотой и им синхронизируют соответствующий синхронизируемый сигнал. To convert the initial phase of one of the synchronization signals, in order to obtain an inverse phase shift between the synchronized signal and the synchronization signal, the following operations are performed. The synchronization signal is multiplied by itself, the received signal with doubled frequency is multiplied with the initial synchronization signal, from which the initial phase is additionally shifted, the signal with the difference frequency is isolated, and the corresponding synchronized signal is synchronized with it.

В установившемся режиме при смещении частоты синхронизируемого сигнала относительно собственной парциальной частоты соответствующий фазовый сдвиг между синхронизируемым сигналом и сигналом синхронизации равен Δφ. При выделении сигнала синхронизации с разностной частотой после преобразования начальной фазы добавляется аналогичный фазовый сдвиг Δφ. Если дополнительное смещение начальной фазы сигнала синхронизации 3Δφ, то эквивалентный фазовый сдвиг между синхронизируем сигналом и сигналом синхронизации до преобразования начальной фазы будет равен 2Δφ-3Δφ = -Δφ. Это справедливо при любых Δφ. Соответственно эквивалентная фазовая характеристика будет инверсной и примет вид первого выражения (6). In the steady state, when the frequency of the synchronized signal is shifted relative to its own partial frequency, the corresponding phase shift between the synchronized signal and the synchronization signal is Δφ. When a synchronization signal with a difference frequency is extracted after the initial phase is converted, a similar phase shift Δφ is added. If the additional shift of the initial phase of the synchronization signal is 3Δφ, then the equivalent phase shift between the synchronized signal and the synchronization signal before converting the initial phase will be 2Δφ-3Δφ = -Δφ. This is true for any Δφ. Accordingly, the equivalent phase characteristic will be inverse and will take the form of the first expression (6).

На фиг.3 приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ преобразования девиации частоты периодического сигнала. Устройство содержит смеситель 1, к первому входу которого подключен выход полосного усилителя 5, а к выходу подключен вход синхронизируемого генератора 2, смеситель 3, к первому входу которого подключен выход синхронизируемого генератора 2, а к выходу подключен вход преобразователя начальной фазы сигнала синхронизации 4, выход которого подключен ко входу синхронизируемого генератора 5, смеситель 6, ко входам которого подключены выходы синхронизируемых генераторов 2 и 5, а выход подключен к полосному усилителю 7, вторые входы смесителей 1 и 3 подключены ко входу устройства, а выходом устройства является выход усилителя 7. Figure 3 shows the structural diagram of a device that implements the proposed method for converting the frequency deviation of the periodic signal. The device contains a mixer 1, the first input of which is connected to the output of the strip amplifier 5, and the input of the synchronized generator 2 is connected to the output, a mixer 3, to the first input of which the output of the synchronized generator 2 is connected, and the input of the initial phase converter of the synchronization signal 4 is connected to the output which is connected to the input of the synchronized generator 5, the mixer 6, to the inputs of which the outputs of the synchronized generators 2 and 5 are connected, and the output is connected to the strip amplifier 7, the second inputs of the mixers 1 and 3 p dklyucheny to the input device and the output device is the output of amplifier 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Входной периодический частотно-модулированный сигнал со средней частотой fвх0 подается на вторые входы смесителей 1 и 3, в которых перемножается с выходными сигналами синхронизируемых генераторов 2 и 5. Синхронизируемые генераторы имеют парциальные частоты f10 и f20 (частоты генерируемых сигналов при отсутствии сигналов синхронизации). Частота fвх0 входного сигнала и парциальные частоты f10 и f20 выбираются из условия (1):f10±f20=fвх0. Выходные сигналы балансных смесителей 1 и 3 содержат компоненты с суммарной и разностной частотой смешиваемых сигналов. Синхронизируемый генератор 2 синхронизируется сигналом uC2, частота которого равна разности fвх-f1 или f1-fвх в зависимости от знака в условии (1). Синхронизируемый генератор 5 синхронизируется сигналом u*С1, частота которого равна fвх∓f2 в соответствии со знаком в условии (1). Сигнал u*С1 отличается от сигнала uC1 только начальной фазой, которая преобразуется в преобразователе начальной фазы 4. В результате преобразования начальной фазы uC1 эквивалентная фазочастотная характеристика синхронизируемого генератора 5 относительно входа преобразователя 4 принимает вид первого выражения (6), то есть инвертируется (см. зависимость φ(f1) на фиг.1 и фиг.2). Именно фазовые характеристики синхронизируемых генераторов играют основную роль в усилении девиации частоты.An input periodic frequency-modulated signal with an average frequency f in 0 is supplied to the second inputs of the mixers 1 and 3, in which it is multiplied with the output signals of the synchronized generators 2 and 5. The synchronized generators have partial frequencies f 10 and f 20 (the frequencies of the generated signals in the absence of synchronization signals ) The frequency f in0 of the input signal and the partial frequencies f 10 and f 20 are selected from condition (1): f 10 ± f 20 = f in0 . The output signals of balanced mixers 1 and 3 contain components with the total and difference frequency of the mixed signals. Synchronizable oscillator 2 u C2 synchronized signal having a frequency equal to the difference f 1 -f Rin or f 1 -f Rin depending on the sign in the condition (1). The synchronized generator 5 is synchronized by the signal u * C1 , the frequency of which is equal to f in ∓ f 2 in accordance with the sign in condition (1). The signal u * C1 differs from the signal u C1 only in the initial phase, which is converted in the converter of the initial phase 4. As a result of the conversion of the initial phase u C1, the equivalent phase-frequency characteristic of the synchronized generator 5 relative to the input of the converter 4 takes the form of the first expression (6), i.e., is inverted ( see the dependence φ (f 1 ) in figure 1 and figure 2). It is the phase characteristics of synchronized oscillators that play the main role in enhancing the frequency deviation.

Установившийся режим в рассматриваемом устройстве определяется системой уравнений:

Figure 00000014

Если значения средней частоты входного сигнала и парциальных частот синхронизируемых генераторов отвечают условию (1), то фазовый баланс по замкнутому контуру смеситель 1, генератор 2, смеситель 3, преобразователь 4, генератор 5 выполняется при нулевых фазовых сдвигах, и частоты сигналов синхронизируемых генераторов совпадают с парциальными частотами.The steady state in the device in question is determined by the system of equations:
Figure 00000014

If the values of the average frequency of the input signal and the partial frequencies of the synchronized oscillators meet condition (1), then the closed-loop phase balance mixer 1, generator 2, mixer 3, converter 4, generator 5 is performed at zero phase shifts, and the signal frequencies of the synchronized generators coincide with partial frequencies.

Смещение частоты входного сигнала относительно среднего значения нарушает условия (12). Начинается переходный процесс, заключающийся в изменении частот выходных сигналов синхронизируемых генераторов до тех пор, пока не наступит баланс фаз при новых значениях частот. Новый установившийся режим показан на фиг. 1 и фиг.2. Ему соответствуют частоты f1 и f2. При определенных условиях смещение частот выходных сигналов синхронизируемых генераторов много больше смещения частоты входного сигнала. Если фазочастотные характеристики синхронизируемых генераторов описываются выражениями (6), то оценку условий, при которых происходит усиление девиации частоты, можно сделать с помощью выражения для чувствительности (9). Для максимального использования возможностей устройства выходные сигналы синхронизируемых сигналов подают на смеситель 6. Из выходного сигнала смесителя 6 с помощью полосного усилителя 7 выделяют сигнал u(f1∓f2), в котором смещения частот сигналов обоих синхронизируемых генераторов в любом случае складываются.A shift in the frequency of the input signal relative to the average value violates conditions (12). The transition process begins, consisting in changing the frequencies of the output signals of synchronized generators until a phase balance occurs at new frequencies. A new steady state is shown in FIG. 1 and 2. The frequencies f 1 and f 2 correspond to it. Under certain conditions, the frequency shift of the output signals of the synchronized generators is much larger than the frequency shift of the input signal. If the phase-frequency characteristics of synchronized oscillators are described by expressions (6), then the conditions under which the frequency deviation is amplified can be estimated using the sensitivity expression (9). To maximize the capabilities of the device, the output signals of the synchronized signals are fed to the mixer 6. From the output signal of the mixer 6 using the strip amplifier 7, the signal u (f 1 ∓ f 2 ) is extracted, in which the frequency offsets of the signals of both synchronized generators are added up in any case.

На фиг. 4 приведена структурная схема преобразователя 4 начальной фазы сигнала синхронизации, которая содержит смеситель 9, к обоим входам которого и ко входу многокаскадного полосного усилителя 8 подключен вход преобразователя 4, а выход смесителя 9 подключен к первому входу смесителя 10, ко второму входу смесителя 10 подключен выход многокаскадного полосного усилителя 8, а к выходу подключен вход полосного усилителя 11, выход которого является выходом преобразователя. In FIG. 4 is a structural diagram of the converter 4 of the initial phase of the synchronization signal, which contains a mixer 9, the input of the converter 4 is connected to both inputs of which and to the input of a multi-stage strip amplifier 8, and the output of the mixer 9 is connected to the first input of the mixer 10, the output is connected to the second input of the mixer 10 multistage strip amplifier 8, and the output is connected to the input of the strip amplifier 11, the output of which is the output of the converter.

Преобразователь 4 начальной фазы сигнала синхронизации работает следующим образом. The Converter 4 of the initial phase of the synchronization signal operates as follows.

Все каскады трехкаскадного полосного усилителя 8 и полосный усилитель 11 имеют одинаковую добротность фазочастотных характеристик, равную добротности фазочастотной характеристики синхронизируемого генератора, и настроены на парциальную частоту синхронизируемого генератора. All cascades of a three-stage strip amplifier 8 and strip amplifier 11 have the same quality factor of the phase-frequency characteristics equal to the quality factor of the phase-frequency characteristic of the synchronized generator and are tuned to the partial frequency of the synchronized generator.

При смещении частоты сигнала синхронизации относительно парциальной частоты синхронизируемого генератора он в каждом каскаде усилителя 8 приобретает дополнительный фазовый сдвиг Δφ, а в результате после трех каскадов усиления 3Δφ. Если начальная фаза сигнала синхронизации uC1 была ψ, то на выходе усилителя 8 его начальная фаза будет (ψ+3Δφ). Начальная фаза сигнала с двойной частотой на выходе смесителя 9 будет 2ψ. У сигнала с разностной частотой, равной частоте сигнала синхронизации, на выходе смесителя 10 начальная фаза будет (2ψ-ψ-3Δφ). В усилителе 11 сигнал синхронизации получит дополнительный фазовый сдвиг Δφ, и его начальная фаза будет (ψ-2Δφ). Сигнал синхронизируемого генератора 5 (см. фиг.3) получит дополнительный фазовый сдвиг Δφ по отношению к сигналу синхронизации u*С1 и его начальная фаза будет (ψ-Δφ). Все указанное будет справедливо при любом значении Δφ. Эквивалентная фазочастотная характеристика каскадного соединения преобразователя начальной фазы 4 и синхронизируемого генератора 5 будет инверсной по отношению к фазочастотной характеристике синхронизируемого генератора 5, и отвечает первому выражению (6).When the frequency of the synchronization signal is shifted relative to the partial frequency of the synchronized generator, it acquires an additional phase shift Δφ in each stage of amplifier 8, and as a result, after three stages of amplification 3Δφ. If the initial phase of the synchronization signal u C1 was ψ, then at the output of amplifier 8, its initial phase will be (ψ + 3Δφ). The initial phase of the signal with a double frequency at the output of the mixer 9 will be 2ψ. For a signal with a difference frequency equal to the frequency of the synchronization signal, at the output of mixer 10, the initial phase will be (2ψ-ψ-3Δφ). In the amplifier 11, the synchronization signal will receive an additional phase shift Δφ, and its initial phase will be (ψ-2Δφ). The signal of the synchronized generator 5 (see Fig. 3) will receive an additional phase shift Δφ with respect to the synchronization signal u * C1 and its initial phase will be (ψ-Δφ). All of the above will be true for any value of Δφ. The equivalent phase-frequency characteristic of the cascade connection of the initial phase converter 4 and the synchronized generator 5 will be inverse to the phase-frequency characteristic of the synchronized generator 5, and corresponds to the first expression (6).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет во много раз увеличить девиацию частоты выходного сигнала по сравнению с девиацией частоты входного сигнала и создать на его основе "частотные усилители" по аналогии с амплитудными усилителями. Thus, the proposed method allows many times to increase the frequency deviation of the output signal compared with the frequency deviation of the input signal and create on its basis "frequency amplifiers" by analogy with amplitude amplifiers.

Источники информации
1. Картьяну Г. Частотная модуляция. Изд-во Меридиане, - Бухарест, 1964 г. - 972 с.
Sources of information
1. Cartyan G. Frequency modulation. Meridian Publishing House - Bucharest, 1964 - 972 p.

2. Радиопередающие устройства. Учебник для вузов/В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев и др. - М.: Радио и связь, 1990, - 432 с. 2. Radio transmitting devices. Textbook for high schools / V.V. Shahgildyan, V.B. Kozyrev et al. - M.: Radio and Communications, 1990, - 432 p.

3. Авторское свидетельство СССР 754442, G 06 G 7/26. Способ линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков/ В.К. Шакурский, Ю.И. Моргунов. Опубл. 07.08.80 г. Бюл. 29. 3. USSR author's certificate 754442, G 06 G 7/26. A method for linearizing the characteristics of differential frequency sensors / V.K. Shakursky, Yu.I. Morgunov. Publ. 08/07/80, Bull. 29.

Claims (2)

1. Способ преобразования девиации частоты периодического сигнала, основанный на синхронизации частот периодических сигналов, заключающийся в том, что перемножают входной сигнал и первый синхронизируемый сигнал, выделяют второй сигнал синхронизации с разностной частотой, которым синхронизируют второй синхронизируемый сигнал, перемножают входной сигнал и второй синхронизируемый сигнал, выделяют первый сигнал синхронизации с разностной или суммарной частотой, которым синхронизируют первый синхронизируемый сигнал, перемножают синхронизируемые сигналы и выделяют выходной сигнал с разностной или суммарной частотой, отличающийся тем, что у одного из сигналов синхронизации дополнительно преобразуют начальную фазу таким образом, чтобы фазовый сдвиг между сигналом синхронизации и синхронизируемым сигналом стал инверсным по отношению к соответствующему фазовому сдвигу до преобразования. 1. The method of converting the frequency deviation of the periodic signal, based on the synchronization of the frequencies of the periodic signals, which consists in multiplying the input signal and the first synchronized signal, extracting a second synchronization signal with a difference frequency, which synchronizes the second synchronized signal, multiplying the input signal and the second synchronized signal , isolate the first synchronization signal with a difference or total frequency, which synchronizes the first synchronized signal, multiply the clock iziruemye signals and produce an output signal with the difference or sum frequency, characterized in that one of the synchronization signals is further converted to the initial phase so that the phase shift between the sync signal and the synchronized signal was inverted relative to the corresponding phase shift prior to conversion. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразование начальной фазы одного из сигналов синхронизации осуществляется путем умножения исходного сигнала синхронизации на себя, перемножения полученного сигнала с удвоенной частотой с исходным сигналом синхронизации, у которого дополнительно смещают начальную фазу, и выделения из результата перемножения сигнала с разностной частотой, равной частоте исходного сигнала синхронизации. 2. The method according to p. 1, characterized in that the initial phase of one of the synchronization signals is converted by multiplying the initial synchronization signal by itself, multiplying the received signal with doubled frequency with the initial synchronization signal, from which the initial phase is additionally shifted, and extracting from the result multiplying the signal with a difference frequency equal to the frequency of the original synchronization signal.
RU2001112682/09A 2001-05-07 2001-05-07 Method for converting periodic signal frequency deviation RU2216848C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001112682/09A RU2216848C2 (en) 2001-05-07 2001-05-07 Method for converting periodic signal frequency deviation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001112682/09A RU2216848C2 (en) 2001-05-07 2001-05-07 Method for converting periodic signal frequency deviation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001112682A RU2001112682A (en) 2003-05-20
RU2216848C2 true RU2216848C2 (en) 2003-11-20

Family

ID=32026591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001112682/09A RU2216848C2 (en) 2001-05-07 2001-05-07 Method for converting periodic signal frequency deviation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2216848C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0529874B1 (en) Vector locked loop
RU2216848C2 (en) Method for converting periodic signal frequency deviation
JP4169393B2 (en) Angle demodulator
RU2224354C2 (en) Method for converting periodic-signal phase deviation
RU2214034C2 (en) Device to convert deviation of frequency of periodic signal
US5402019A (en) Phase startable clock device
US4310803A (en) Bandpass filter circuit
RU2231211C2 (en) Device for converting periodic signal phase deviation
RU2595638C1 (en) Method for frequency modulation of oscillations and device therefor
RU2231210C2 (en) Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation
RU2233021C2 (en) Device for converting periodic-signal frequency deviation to phase deviation
JP2000036720A (en) Phase shift circuit, phase shifting circuit using the same, oscillation circuit, and image rejection mixer
RU2715799C1 (en) Method for determining boundaries of operating range of classic phase-locked loop systems and device for implementation thereof
RU109941U1 (en) DEVICE FOR CONVERSION OF PERIODIC SIGNAL FREQUENCY DEVIATION
RU109939U1 (en) DEVICE FOR TRANSFORMING FREQUENCY DEVIATION TO PERIODIC SIGNAL PHASE DEVIATION
RU2374753C2 (en) Method of detecting phase-modulated oscillations
RU2260901C1 (en) Method and device for angle modulation of signal
RU2273947C2 (en) Method for detecting frequency-modulated oscillations
RU2199090C1 (en) Phase-generating measuring transducer
SU316036A1 (en) METHOD OF MEASURING SMALL CHANGES OF PHASE DIFFERENCE
RU2195689C2 (en) Procedure and device measuring distance (versions)
JPH0661952A (en) Multi-path simulator
SU1424110A1 (en) Phase-frequency converter
Zhuminq et al. A method on non-linear correction of broadband LFMCW signal utilizing its relative sweep non-linear error
SU780147A1 (en) Frequency multiplier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040508