RU2231210C2 - Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation - Google Patents
Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231210C2 RU2231210C2 RU2002112773/09A RU2002112773A RU2231210C2 RU 2231210 C2 RU2231210 C2 RU 2231210C2 RU 2002112773/09 A RU2002112773/09 A RU 2002112773/09A RU 2002112773 A RU2002112773 A RU 2002112773A RU 2231210 C2 RU2231210 C2 RU 2231210C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- mixer
- amplifier
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и другим областям электронной техники, в которых используются сигналы с угловой модуляцией, и может быть использовано для преобразования сверхмалых девиации фазы в девиацию частоты с произвольным 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 ultra-small phase deviations to frequency deviations with an arbitrary conversion coefficient.
В качестве аналога изобретения может быть рассмотрено известное устройство преобразования девиации фазы в девиацию частоты [1], которое содержит дифференцирующее звено. Известное устройство широко используется в частотных модуляторах, синтезируемых косвенными методами.As an analogue of the invention can be considered a known device for converting phase deviation to frequency deviation [1], which contains a differentiating element. The known device is widely used in frequency modulators synthesized by indirect methods.
Недостатками известного устройства является низкая чувствительность, нелинейные искажения модулирующего сигнала и работа только в динамическом режиме.The disadvantages of the known device are low sensitivity, nonlinear distortion of the modulating signal and work only in dynamic mode.
Известно устройство, реализующее способ линеаризации характеристик частотных датчиков, содержащее первый полосный усилитель, первый смеситель, второй полосный усилитель, второй смеситель, которые образуют автоколебательную систему, а ко вторым входам смесителей подключен выход опорного генератора, третий смеситель, входы которого подключены к выходам первого и второго полосных усилителей, а выход к третьему полосному усилителю. При выполнении условий баланса амплитуд и баланса фаз, в данной автоколебательной системе на выходах первого и второго полосных усилителей генерируются сигналы с комбинационными частотами [2].A device is known that implements a linearization of the characteristics of frequency sensors, comprising a first strip amplifier, a first mixer, a second strip amplifier, a second mixer, which form a self-oscillating system, and the output of the reference generator, the third mixer, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second band amplifiers, and output to a third band amplifier. When the conditions of the balance of amplitudes and phase balance are met, in this self-oscillating system, signals with combination frequencies are generated at the outputs of the first and second band amplifiers [2].
Известное устройство может быть использовано для преобразования девиации фазы сигнала опорного генератора в девиацию частоты генерируемых сигналов путем внесения дополнительного фазового сдвига в автоколебательную систему. При этом, благодаря изменению условия баланса фаз, изменяются частоты генерируемых на выходах полосных усилителей сигналов.The known device can be used to convert the phase deviation of the signal of the reference oscillator into the frequency deviation of the generated signals by introducing an additional phase shift into the self-oscillating system. In this case, due to a change in the phase balance condition, the frequencies of the signal amplifiers generated at the outputs of the strip amplifiers change.
Недостатком устройства является малая чувствительность частот генерируемых сигналов к девиации фазы сигнала опорного генератора.The disadvantage of this device is the low sensitivity of the frequencies of the generated signals to the phase deviation of the signal of the reference generator.
Цель изобретения - увеличение чувствительности устройства для преобразования девиации фазы в девиацию частоты периодического сигнала.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of a device for converting phase deviation to frequency deviation of a periodic signal.
С этой целью в известное устройство, содержащее первый смеситель, к первому входу которого подключен выход первого полосного усилителя, второй смеситель, к первому входу которого подключен выход второго полосного усилителя, а выход подключен к входу первого полосного усилителя, третий смеситель, к входам которого подключены выходы первого и второго полосных усилителей, а выход подключен к входу третьего полосного усилителя, выход которого является выходом устройства, с целью увеличения чувствительности преобразования, к выходу первого смесителя подключен преобразователь начальной фазы, выход которого подключен к входу второго полосного усилителя, второй вход первого смесителя подключен к входу устройства, а второй вход второго смесителя подключен к входу опорного сигнала.To this end, in a known device containing a first mixer, the first input of which is connected to the output of the first strip amplifier, a second mixer, to the first input of which is connected the output of the second strip amplifier, and the output is connected to the input of the first strip amplifier, the third mixer, to the inputs of which the outputs of the first and second strip amplifiers, and the output is connected to the input of the third strip amplifier, the output of which is the output of the device, in order to increase the conversion sensitivity, to the output of the first the mixer is connected to the initial phase Converter, the output of which is connected to the input of the second strip amplifier, the second input of the first mixer is connected to the input of the device, and the second input of the second mixer is connected to the input of the reference signal.
С целью получения инверсной фазочастотной характеристики каскадного соединения преобразователь начальной фазы и второй полосный усилитель по сравнению с фазочастотной характеристикой второго полосного усилителя, преобразователь начальной фазы содержит четвертый смеситель, оба входа которого и вход многокаскадного полосного усилителя подключены к выходу четвертого полосного усилителя, вход которого является входом преобразователя начальной фазы, пятый смеситель, к первому входу которого подключен выход четвертого смесителя, ко второму входу подключен выход многокаскадного полосного усилителя, а выход является выходом преобразователя начальной фазы.In order to obtain the inverse phase-frequency characteristic of the cascade connection, the initial phase converter and the second strip amplifier as compared with the phase-frequency characteristic of the second strip amplifier, the initial phase converter contains a fourth mixer, both inputs of which and the input of the multi-stage strip amplifier are connected to the output of the fourth strip amplifier, the input of which is the input the initial phase converter, the fifth mixer, to the first input of which the output of the fourth mixer is connected, to oromu input connected to the output of a multi-band amplifier, and the output is the output of inverter the initial phase.
Техническими результатами, которые могут быть получены при использовании изобретения, являются частотные модуляторы высокой чувствительности, быстродействующие измерители сверх малых отклонений фазы в радиотехнических измерениях, преобразователи сверх малых девиаций фазы выходных сигналов фазогенераторных датчиков.The technical results that can be obtained by using the invention are high sensitivity frequency modulators, high-speed meters in excess of small phase deviations in radio engineering measurements, inverters in excess of small phase deviations of the output signals of phase-generating sensors.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.
Устройство содержит балансные смесители 1, 4, 7, полосные усилители 2, 5, 6 и преобразователь начальной фазы 3.The device contains balanced mixers 1, 4, 7, strip amplifiers 2, 5, 6 and the
На фиг.2 изображен вариант структурной схемы преобразователя начальной фазы 3.Figure 2 shows a variant of the structural diagram of the Converter
Преобразователь начальной фазы содержит балансные смесители 9 и 10, полосный усилитель 8 и многокаскадный полосный усилитель 11.The initial phase Converter contains
На фиг.3 изображены графики, иллюстрирующие преобразование девиации фазы входного периодического сигнала в девиацию частоты выходного сигнала, когда частота входного сигнала равна сумме частот генерируемых сигналов.Figure 3 shows graphs illustrating the conversion of the phase deviation of the input periodic signal to the frequency deviation of the output signal when the frequency of the input signal is equal to the sum of the frequencies of the generated signals.
Приведены зависимости φ(f2) и φ(f1) эквивалентных фазочастотных характеристик.The dependences φ (f 2 ) and φ (f 1 ) of the equivalent phase-frequency characteristics are given.
На фиг.4 изображены графики, иллюстрирующие преобразование девиации фазы входного периодического сигнала в девиацию частоты выходного сигнала, когда частота входного сигнала равна разности частот генерируемых сигналов.4 is a graph illustrating the conversion of the phase deviation of the input periodic signal to the frequency deviation of the output signal when the frequency of the input signal is equal to the frequency difference of the generated signals.
Приведены зависимости φ(f2) и φ(f1) эквивалентных фазочастотных характеристик.The dependences φ (f 2 ) and φ (f 1 ) of the equivalent phase-frequency characteristics are given.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства для преобразования девиации фазы периодического сигнала в девиацию частоты. Устройство содержит смеситель 1, к первому входу которого подключен выход полосного усилителя 2, а к выходу подключен вход преобразователя начальной фазы 3, к выходу которого подключен полосный усилитель 6, смеситель 7, к первому входу которого подключен выход полосного усилителя 6, а к выходу подключен вход полосного усилителя 2, смеситель 4, ко входам которого подключены выходы полосных усилителей 2 и 6, а выход подключен к полосному усилителю 5, выход которого является выходом устройства, ко второму входу смесителя 1 подключен вход устройства, а ко второму входу смесителя 7 подключен вход опорного сигнала.Figure 1 shows the structural diagram of a device for converting the phase deviation of a periodic signal into frequency deviation. The device contains a mixer 1, the first input of which is connected to the output of the strip amplifier 2, and the input of the converter of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Резонансные частоты f10 и f20 первого и второго полосных усилителей при известной частоте f0 входного и опорного сигналов выбирают в соответствии с условием:The resonant frequencies f 10 and f 20 of the first and second band amplifiers at a known frequency f 0 of the input and reference signals are selected in accordance with the condition:
Входной модулированный по фазе сигнал с частотой f0 подается на второй вход смесителя 1, а на второй вход смесителя 7 подается опорный сигнал той же частоты с фиксированной начальной фазой ψ, которая является средней фазой модулированного сигнала. На выходах полосных усилителей 2 и 6 генерируются сигналы с частотами f1, и f2, если выполнены условия баланса амплитуд и баланса фаз. Выходные сигналы балансных смесителей 1 и 7 содержат компоненты с суммарной и разностной частотой смешиваемых сигналов. На выходе полосного усилителя 6 генерируется сигнал, частота которого равна разности f0-f1 или f1-f0 в зависимости от знака в условии (1). На выходе полосного усилителя 2 генерируется сигнал, частота которого равна f0 f2 в соответствии со знаком в условии (1). Благодаря преобразователю начальной фазы 3 фазочастотные характеристики полосного усилителя 2 и каскадного соединения преобразователь начальной фазы 3 и полосный усилитель 6 имеют наклоны разного знака (см. фиг.3 и фиг.4).An input phase-modulated signal with frequency f 0 is supplied to the second input of mixer 1, and a second signal of the same frequency with a fixed initial phase ψ, which is the middle phase of the modulated signal, is supplied to the second input of mixer 7. At the outputs of the strip amplifiers 2 and 6, signals with frequencies f 1 and f 2 are generated if the conditions for amplitude balance and phase balance are satisfied. The output signals of balanced mixers 1 and 7 contain components with the total and difference frequency of the mixed signals. At the output of the strip amplifier 6, a signal is generated whose frequency is equal to the difference f 0 -f 1 or f 1 -f 0 depending on the sign in condition (1). The output of the strip amplifier 2 generates a signal whose frequency is f 0 f 2 in accordance with the sign in condition (1). Thanks to the
Установившийся режим в рассматриваемом устройстве относительно частот генерируемых сигналов при выполнении условия баланса амплитуд определяется системой уравнений:The steady state in the device in question relative to the frequencies of the generated signals when the amplitude balance condition is satisfied is determined by the system of equations:
где φ0 - значение девиации фазы входного сигнала относительно начальной фазы опорного сигнала.where φ 0 is the value of the phase deviation of the input signal relative to the initial phase of the reference signal.
Если значения частоты входного и опорного сигналов, и резонансных частот полосных усилителей отвечают условию (1), то баланс фаз по замкнутому контуру: смеситель 1, преобразователь 3, усилитель 6, смеситель 7, усилитель 2 - выполняется при нулевых фазовых сдвигах. Если при этом φ0=0, то частоты генерируемых сигналов совпадают с резонансными частотами усилителей 2 и 6 (см. фиг.3 и фиг.4).If the frequency values of the input and reference signals, and the resonant frequencies of the strip amplifiers meet condition (1), then the phase balance in a closed circuit: mixer 1,
Отклонение начальной фазы входного сигнала относительно значения ψ опорного сигнала нарушает баланс фаз. Начинается переходный процесс, заключающийся в изменении частот генерируемых сигналов полосных усилителей до тех пор, пока не наступит баланс фаз при новых значениях частот. Новый установившийся режим показан на фиг.3 и фиг.4. Ему соответствуют частоты f1 и f2. При определенных условиях фазовые сдвиги в полосных усилителях φ1 и φ2 много больше девиации фазы φ0 входного сигнала. Этому соответствуют значительные смещения частот генерируемых сигналов относительно резонансных частот. Затем оба генерируемых сигнала перемножаются в смесителе 4. С помощью полосного усилителя 5 выделяется сигнал, частота которого равнаDeviation of the initial phase of the input signal relative to the value ψ of the reference signal violates the phase balance. The transition process begins, which consists in changing the frequencies of the generated signals of the strip amplifiers until a phase balance occurs at new frequencies. A new steady state is shown in FIG. 3 and FIG. 4. The frequencies f 1 and f 2 correspond to it. Under certain conditions, phase shifts in the band amplifiers φ 1 and φ 2 are much larger than the phase deviation φ 0 of the input signal. This corresponds to significant frequency shifts of the generated signals relative to the resonant frequencies. Then both generated signals are multiplied in the mixer 4. Using a strip amplifier 5, a signal whose frequency is equal to
Воспользуемся следующими выражениями для эквивалентных фазо-частотных характеристик φ(f1) и φ(f2):We use the following expressions for the equivalent phase-frequency characteristics φ (f 1 ) and φ (f 2 ):
где Q1 и Q2 - добротности резонансных усилителей.where Q 1 and Q 2 - quality factors of resonant amplifiers.
Линеаризуем фазочастотные характеристики в области полосы пропускания усилителей:We linearize the phase-frequency characteristics in the region of the passband of amplifiers:
Решая совместно (2) и (5) относительно частот генерируемых сигналов, получим:Solving together (2) and (5) regarding the frequencies of the generated signals, we obtain:
Частота выходного сигнала (3):Output Frequency (3):
Чувствительность преобразователя определяется выражением:The sensitivity of the converter is determined by the expression:
Видно, что знаменатель (9) может быть каким угодно малым, поэтому чувствительность и соответственно коэффициент преобразования девиации фазы в девиацию частоты могут быть теоретически какими угодно большими.It is seen that the denominator (9) can be arbitrarily small, therefore, the sensitivity and, accordingly, the conversion coefficient of phase deviation to frequency deviation can theoretically be arbitrarily large.
Выполненный анализ показывает, что изменение наклона одной из фазочастотных характеристик вызывает изменение чувствительности устройства.The analysis shows that a change in the slope of one of the phase-frequency characteristics causes a change in the sensitivity of the device.
Отрицательный знак во втором выражении (4) получен благодаря преобразователю начальной фазы 3. Пример структурной схемы преобразователя начальной фазы приведен на фиг.2.The negative sign in the second expression (4) is obtained thanks to the
Преобразователь 3 содержит смеситель 9, к обоим входам которого и ко входу многокаскадного полосного усилителя 11 подключен выход полосного усилителя 8, вход которого является входом преобразователя, смеситель 10, к первому входу которого подключен выход смесителя 9, ко второму входу подключен выход многокаскадного полосного усилителя 11, а выход является выходом преобразователя.
Преобразователь начальной фазы 3 работает следующим образом.Converter
Полосный усилитель 8 и все каскады трехкаскадного полосного усилителя 11 имеют одинаковую добротность, равную добротности полосного усилителя 6, и настроены на его резонансную частоту. При смещении частот генерируемых сигналов относительно резонансных частот, в усилителе 8 и в каждом каскаде трехкаскадного усилителя 11 сигнал приобретает дополнительный фазовый сдвиг Δφ. В результате, если начальная фаза входного сигнала преобразователя 3 была ψ*, то на выходе усилителя 11 его начальная фаза будет (ψ*+4Δφ). Начальная фаза сигнала с двойной частотой на выходе смесителя 9 будет (2ψ*+2Δφ). У сигнала на выходе смесителя 10 с разностной частотой, равной частоте входного сигнала преобразователя 3, начальная фаза будет равна (2ψ*+2Δφ-ψ*-4Δφ). В полосном усилителе 6 сигнал получает дополнительный фазовый сдвиг Δφ. В результате, начальная фаза генерируемого сигнала на его выходе будет равна (ψ*-Δφ). Все указанное справедливо при любом отклонении частоты генерируемого сигнала от соответствующей резонансной частоты. Эквивалентная фазочастотная характеристика каскадного соединения преобразователя начальной фазы 3 и полосного усилителя 6 будет инверсной по отношению к фазочастотной характеристике усилителя 6, и соответствует второму выражению (4).The
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет во много раз увеличить девиацию частоты выходного сигнала относительно девиации фазы входного сигнала по сравнению с известными устройствами.Thus, the proposed device allows many times to increase the frequency deviation of the output signal relative to the phase deviation of the input signal in comparison with known devices.
Источники информацииSources of information
1. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов /В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев и др. – М.: Радио и связь, 1990. – 432 с.1. Radio transmitting devices: Textbook for high schools / V.V. Shahgildyan, V.B. Kozyrev et al. - M.: Radio and Communications, 1990. - 432 p.
2. А.с. 754442 (СССР), G 06 G 7/26, Способ линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков / В.К.Шакурский, Ю.И. Моргунов. Опубл. 07.08.80, БИ №29.2. A.S. 754442 (USSR), G 06 G 7/26, Method for linearizing the characteristics of differential frequency sensors / V.K.Shakursky, Yu.I. Morgunov. Publ. 08/07/80, BI No. 29.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112773/09A RU2231210C2 (en) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112773/09A RU2231210C2 (en) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002112773A RU2002112773A (en) | 2003-12-10 |
RU2231210C2 true RU2231210C2 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32845644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002112773/09A RU2231210C2 (en) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231210C2 (en) |
-
2002
- 2002-05-14 RU RU2002112773/09A patent/RU2231210C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6798678B2 (en) | Frequency voltage converter | |
EP0529874A1 (en) | Vector locked loop | |
JPS6247365B2 (en) | ||
RU2231210C2 (en) | Device for converting periodic-signal phase deviation to frequency deviation | |
US20050172718A1 (en) | Method and apparatus for tracking a resonant frequency | |
JPS6317023Y2 (en) | ||
RU2233021C2 (en) | Device for converting periodic-signal frequency deviation to phase deviation | |
US7161437B2 (en) | Voltage-controlled oscillator and quadrature modulator | |
RU2231211C2 (en) | Device for converting periodic signal phase deviation | |
JP2000036720A (en) | Phase shift circuit, phase shifting circuit using the same, oscillation circuit, and image rejection mixer | |
US4346479A (en) | Compensation for transmission element nonlinearities in a radio relay transmission system | |
RU2214034C2 (en) | Device to convert deviation of frequency of periodic signal | |
RU109939U1 (en) | DEVICE FOR TRANSFORMING FREQUENCY DEVIATION TO PERIODIC SIGNAL PHASE DEVIATION | |
RU2224354C2 (en) | Method for converting periodic-signal phase deviation | |
RU2216848C2 (en) | Method for converting periodic signal frequency deviation | |
RU2438241C2 (en) | Radio signal generator with digital lineariser | |
RU109941U1 (en) | DEVICE FOR CONVERSION OF PERIODIC SIGNAL FREQUENCY DEVIATION | |
RU2595638C1 (en) | Method for frequency modulation of oscillations and device therefor | |
RU2006128055A (en) | METHOD FOR FORMING A COAGENT FREQUENCY-MODULATED SIGNAL FOR RADARS WITH PERIODIC FM MODULATION AND RADARS REALIZING THE METHOD | |
RU2374753C2 (en) | Method of detecting phase-modulated oscillations | |
US20240333292A1 (en) | Frequency offset of a clock signal | |
KR102147585B1 (en) | Phase Shifting Adder-Based Low Power High Accuracy Multi-Phase LO Generation Circuit and Its Application For Mixer | |
RU2199090C1 (en) | Phase-generating measuring transducer | |
RU2001408C1 (en) | Converter of square-wave pulses of two different frequencies | |
SU862354A1 (en) | Linear frequency modulated signal generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050515 |