RU2281520C1 - Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization - Google Patents
Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2281520C1 RU2281520C1 RU2005103213/09A RU2005103213A RU2281520C1 RU 2281520 C1 RU2281520 C1 RU 2281520C1 RU 2005103213/09 A RU2005103213/09 A RU 2005103213/09A RU 2005103213 A RU2005103213 A RU 2005103213A RU 2281520 C1 RU2281520 C1 RU 2281520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- channel
- matching
- input
- channels
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосвязи и технике СВЧ и может быть использовано при проектировании корректоров амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) (согласующих устройств) и управляемых корректоров фазо-частотных характеристик (ФЧХ) приемных и передающих каналов связи на заданном количестве фиксированных частот, а также для формирования фазоманипулированных сигналов.The invention relates to radio communications and microwave technology and can be used in the design of correctors for amplitude-frequency characteristics (AFC) (matching devices) and controlled correctors for phase-frequency characteristics (PFC) of receiving and transmitting communication channels at a given number of fixed frequencies, as well as for forming phase-shifted signals.
Известно, что для передачи и приема безискаженной информации необходимо постоянство АЧХ и линейность ФЧХ (Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей. М.: Связь, 1967, с.344-345). Постоянство АЧХ обеспечивается согласующими устройствами, а линейность ФЧХ - фазовыми контурами.It is known that for the transmission and reception of undistorted information, constant frequency response and linearity of the phase response are necessary (Beletsky AF Fundamentals of the theory of linear electrical circuits. M: Communication, 1967, p. 344-345). The constancy of the frequency response is provided by matching devices, and the linearity of the frequency response by phase circuits.
Известен способ последовательного согласования импедансов (способ коррекции АЧХ) (Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ / Под ред. О.В.Алексеева, М.: Радио и связь, 1987, с.82-113), заключающийся в том, что между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода включают постоянные реактивные элементы, выбирают количество и значения элементов типа L, С схемы согласующего устройства из условия идеального согласования импедансов на фиксированной частоте и изменяют вручную значения этих элементов при изменении частоты. Модуль коэффициента передачи на этой частоте равен единице.There is a method of sequentially matching impedances (frequency response correction method) (Designing radio transmitting devices using a computer / Ed. By OV Alekseev, M .: Radio and communications, 1987, p. 82-113), which consists in the fact that between the input side element and the output side matching element include constant reactive elements, select the number and values of elements of type L, C of the matching device from the condition of perfect matching of impedances at a fixed frequency and manually change the values of these elements in with frequency. The transmission coefficient modulus at this frequency is equal to one.
Известно устройство реализации этого способа (Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ / Под ред. О.В.Алексеева, М.: Радио и связь, 1987, с.82-113), состоящее из Г-образного соединения двух реактансов (индуктивных или емкостных элементов), параметры которых (L, С) выбраны из условия согласования на фиксированной частоте. Принцип действия устройства состоит в замене элементов на другие элементы с другими номинальными параметрами, обеспечивающими согласование на другой фиксированной частоте.A device for implementing this method is known (Design of radio transmitting devices using computers / Edited by O.V. Alekseev, M .: Radio and communications, 1987, p. 82-113), consisting of a L-shaped connection of two reactants (inductive or capacitive elements) whose parameters (L, C) are selected from the matching condition at a fixed frequency. The principle of operation of the device is to replace the elements with other elements with other nominal parameters, ensuring coordination at a different fixed frequency.
Недостатками способа и устройства являются низкая скорость (большое время) переключения, связанная с переключением вручную, и узкий класс согласуемых импедансов, обусловленный методикой выбора количества и значений элементов, также отсутствие возможности корректировки ФЧХ и фазовой манипуляции несущего сигнала.The disadvantages of the method and device are the low switching speed (long time) associated with manual switching, and a narrow class of matched impedances due to the method of selecting the number and values of elements, as well as the inability to adjust the phase response and phase shift of the carrier signal.
Известен способ коррекции фазо-частотных характеристик (Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей. М.: Связь, 1967, с.563-564), состоящий в том, что между источником сигнала и нагрузкой (антенной) или между антенной и приемником в канал связи включают фазовый корректирующий контур, имеющий зависимость фазы от частоты в определенной полосе частот, обратную соответствующей характеристике канала связи. В результате суммарная ФЧХ оказывается близкой к линейной. Искажения информации уменьшаются.There is a method of correcting phase-frequency characteristics (Beletsky AF Fundamentals of the theory of linear electrical circuits. M: Communication, 1967, s.563-564), consisting in the fact that between the signal source and the load (antenna) or between the antenna and the receiver in the communication channel includes a phase correction circuit having a phase dependence on frequency in a certain frequency band, the inverse of the corresponding characteristics of the communication channel. As a result, the total phase response is close to linear. Distortion of information is reduced.
Известно устройство реализации этого способа (Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей. М.: Связь, 1967, с.549-554), выполненное в виде фазового контура, у которого амплитудно-частотная характеристика постоянна, а фаза при изменении частоты возрастает от нуля (ω=2πf=0) до π(ω=∞) для контура первого порядка и от нуля до 2π для контура второго порядка. При этом всегда можно найти некоторую полосу частот, в которой ФЧХ контура обратна ФЧХ канала связи без коррекции.A device for implementing this method is known (Beletsky AF Fundamentals of the theory of linear electric circuits. M .: Communication, 1967, p.549-554), made in the form of a phase circuit, in which the amplitude-frequency characteristic is constant, and the phase when the frequency changes increases from zero (ω = 2πf = 0) to π (ω = ∞) for the first-order loop and from zero to 2π for the second-order loop. In this case, you can always find some frequency band in which the phase response of the circuit is inverse to the phase response of the communication channel without correction.
Недостатками способа и устройства являются ограниченность полосы частот, в пределах которой реализуется коррекция ФЧХ, и условий применения. Способ и устройство осуществимы только для случая, когда сопротивления источника сигнала и антенны действительны и равны друг другу. Третьим недостатком является отсутствие возможности изменения АЧХ канала связи, которая существовала до коррекции. Так как АЧХ фазового контура постоянна, то АЧХ канала после включения контура остается неизменной. Это означает отсутствие возможности согласования произвольных комплексных сопротивлений (проводимостей) источника сигнала и нагрузки в некоторой заданной полосе частот и фазовой манипуляции несущего сигнала.The disadvantages of the method and device are the limited frequency band within which the correction of the phase response is implemented, and the conditions of use. The method and device are feasible only for the case when the resistance of the signal source and antenna are real and equal to each other. The third disadvantage is the lack of the ability to change the frequency response of the communication channel, which existed before the correction. Since the frequency response of the phase circuit is constant, the frequency response of the channel after switching on the circuit remains unchanged. This means that there is no possibility of matching arbitrary complex resistances (conductivities) of the signal source and load in a given frequency band and phase manipulation of the carrier signal.
Известен способ, заключающийся в том, что между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода включают постоянные реактивные элементы, выбирают количество и значения элементов типа L, С из условия согласования импедансов, один из которых чисто активный и не зависит от частоты, на фиксированной частоте и автоматически изменяют значения этих элементов при необходимости согласования на любой из рабочих частот согласования (Проектирование радиопередающих устройств/Под ред. В.В.Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1984, с.90, 216-217).A known method is that between the matched element on the input side and the matched element on the output side, they include constant reactive elements, select the number and values of elements of type L, C from the condition for matching impedances, one of which is purely active and does not depend on frequency, at a fixed frequency and automatically change the values of these elements if necessary, matching at any of the working frequencies of coordination (Design of radio transmitting devices / Ed. by V.V. Shahgildyan. - M .: Radio and communication s, 1984, p.90, 216-217).
Известно устройство реализации этого способа (Проектирование радиопередающих устройств / Под ред. В.В.Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1984, с.90, 216-217), состоящее из N p-i-n-диодов, параллельно подключенных к согласуемому импедансу со стороны входа, причем к каждому диоду подключено согласующее устройство в виде Г-образного соединения двух реактансов, параметры которых выбраны из условий согласования согласуемого элемента со стороны входа и согласуемого элемента со стороны выхода, к которому параллельно подключены все согласующие устройства, на соответствующей дискретной частоте. Принцип действия этого устройства состоит в том, что в каждый отдельный промежуток времени лишь один из N диодов открыт, при этом происходит согласование на одной из N дискретных частот. Остальные N-1 диоды закрыты и соответствующие им каналы отключены. Последовательное согласование согласуемых импедансов на N дискретных частотах производится путем последовательного переключения диодов из закрытого состояния в открытое.A device for implementing this method is known (Design of radio transmitting devices / Edited by V.V. Shahgildyan. - M.: Radio and Communications, 1984, p.90, 216-217), consisting of N pin diodes connected in parallel to a matched impedance on the input side, with each diode connected to a matching device in the form of an L-shaped connection of two reactants, the parameters of which are selected from the matching conditions of the coordinated element on the input side and the matched element on the output side, to which all matching devices are connected in parallel, corresponding discrete frequency. The principle of operation of this device is that in each individual period of time only one of the N diodes is open, while matching occurs at one of the N discrete frequencies. The remaining N-1 diodes are closed and their corresponding channels are disabled. Consistent matching of coordinated impedances at N discrete frequencies is carried out by sequentially switching the diodes from a closed state to an open state.
Несмотря на автоматическое изменение элементов, этому способу и устройству его реализации также присуща малая скорость переключения, т.к. в качестве изменяемых элементов выбраны элементы типа L, С, что предполагает наличие в схеме электромеханического или электрического реле, а время их переключения составляет доли и единицы секунд. При применении быстродействующих переключателей (например, на p-i-n-диодах) время переключения значительно уменьшается. Однако в данном случае (при применении p-i-n-диодов) их количество должно быть не меньше количества N частот, так как возникает необходимость последовательного подключения согласующих устройств, что ведет к усложнению способа. Кроме того, из-за недостаточно развитой методики выбора количества и значений элементов способ позволяет согласовать импедансы, один из которых чисто активный и не зависит от частоты, а также отсутствует возможность коррекции ФЧХ и фазовой манипуляции несущего сигнала.Despite the automatic change of elements, this method and device for its implementation also has a low switching speed, because as variable elements, elements of type L, C are selected, which suggests the presence of an electromechanical or electrical relay in the circuit, and their switching time is fractions and units of seconds. When using high-speed switches (for example, on p-i-n-diodes), the switching time is significantly reduced. However, in this case (when using p-i-n-diodes), their number should be no less than the number N of frequencies, since it becomes necessary to connect the matching devices in series, which leads to a more complicated method. In addition, due to the insufficiently developed methodology for choosing the number and values of elements, the method allows you to coordinate impedances, one of which is purely active and does not depend on frequency, and there is also no possibility of correcting the phase response and phase manipulation of the carrier signal.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ последовательного согласования импедансов в диапазоне N дискретных частот (способ коррекции частотных характеристик) (Авт. св-во №1778827 от 1 августа 1992 г., заявка на изобретение №4766552 от 4 декабря 1989 г.), заключающийся в том, что между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода включают постоянные реактивные элементы в количестве 2N, между третьим и четвертым независимыми постоянными реактивными элементами от согласуемого элемента со стороны входа включают элемент с переменным импедансом, при этом входной импеданс 2N независимых постоянных реактивных элементов, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны выхода определяют дробно-линейным преобразованием входного импеданса 2N-3 независимых постоянных реактивных элементов, начиная с 4-го от согласуемого элемента со стороны входа независимого реактивного элемента, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны входа, причем действительные и мнимые составляющие входного импеданса 2N-3 независимых элементов и коэффициенты дробно-линейного преобразования определяют из условий согласования согласуемого элемента со стороны входа и согласуемого элемента со стороны выхода с учетом изменения импеданса элемента с переменным импедансом.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of sequentially matching impedances in the range of N discrete frequencies (method for correcting frequency characteristics) (Auth. No. 1778827 dated August 1, 1992, application for invention No. 4766552 dated December 4 1989), namely, that between the matched element on the input side and the matched element on the output side include constant reactive elements in an amount of 2N, between the third and fourth independent permanent reactive elements from of the matched element on the input side include a variable impedance element, while the input impedance of 2N independent constant reactive elements, the variable impedance element and the matched element on the output side is determined by linear-linear transformation of the input impedance of 2N-3 independent constant reactive elements, starting from 4- from the matched element on the input side of an independent reactive element, an element with variable impedance and the matched element on the input side, real and imaginary components of the input impedance of 2N-3 independent elements and coefficients of linear fractional transformation is determined from the conditions negotiated matching element on the input side and conformable member from the output member, adjusting the impedance of the variable impedance.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство реализации этого способа для случая двух дискретных частот, состоящее в том, что к согласуемому импедансу со стороны входа подключено согласующее устройство в виде Г-образного соединения двух двухполюсников, причем двухполюсник, включенный в поперечную цепь, представляет собой конденсатор, а двухполюсник, включенный в продольную цепь, представляет собой последовательный колебательный контур, к контуру подключен p-i-n-диод, параллельно согласуемому импедансу со стороны выхода подключена индуктивность, параллельно диоду подключен источник управляющих двухуровневых сигналов (Авт. св-во №1778827 от 1 августа 1992 г., заявка на изобретение №4766552 от 4 декабря 1989 г.). Принцип действия этого устройства состоит в последовательном переключении импеданса p-i-n-диода, в результате чего последовательно обеспечиваются условия согласования согласуемых импедансов на двух дискретных частотах.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a device for implementing this method for the case of two discrete frequencies, consisting in the fact that a matching device in the form of a L-shaped connection of two two-terminal devices is connected to the coordinated impedance on the input side, and the two-terminal device included in the transverse circuit is a capacitor, and the two-terminal circuit included in the longitudinal circuit is a series oscillatory circuit, a pin diode is connected to the circuit, in parallel with to the declared impedance, an inductance is connected on the output side, a source of control two-level signals is connected in parallel with the diode (Aut. St. No. 1778827 of August 1, 1992, application for invention No. 4766552 of December 4, 1989). The principle of operation of this device consists in sequentially switching the impedance of the p-i-n-diode, as a result of which the conditions for matching the coordinated impedances at two discrete frequencies are sequentially provided.
Недостатком данного способа и устройства его реализации является необходимость переключения импеданса элемента с переменным импедансом и отсутствие возможности коррекции ФЧХ. Быстродействие переключения современных p-i-n-диодов составляет единицы микросекунд (см. М.С.Гусятинер, А.И.Горбачев. Полупроводниковые сверхвысокочастотные диоды. - М.: Радио и связь, 1983, с.141-142). При количестве дискретных частот, равном N, промежуток времени, в течение которого отсутствует согласование на каждой частоте, увеличивается в N-1 раз. Отсутствует также манипуляция фазы несущего сигнала.The disadvantage of this method and device for its implementation is the need to switch the impedance of an element with a variable impedance and the lack of correction of the phase response. The switching speed of modern p-i-n-diodes is a few microseconds (see M.S. Gusyatiner, A. I. Gorbachev. Semiconductor microwave diodes. - M.: Radio and communication, 1983, p. 141-142). With the number of discrete frequencies equal to N, the period of time during which there is no matching at each frequency increases by N-1 times. There is also no manipulation of the phase of the carrier signal.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения коррекции ФЧХ и манипуляции фазы несущего сигнала при сохранении постоянного во времени согласования на всех 2N дискретных частотах в обоих состояниях управляемого элемента.The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing the correction of the phase response and phase manipulation of the carrier signal while maintaining constant in time matching at all 2N discrete frequencies in both states of the controlled element.
Указанный результат достигается тем, что в способе коррекции частотных характеристик в диапазоне 2N дискретных значений частот, состоящий во включении между согласуемым элементом со стороны входа и согласуемым элементом со стороны выхода постоянных реактивных элементов, к согласуемому элементу со стороны входа подключают общий вход делителя на N частотных каналов, к согласуемому элементу со стороны выхода подключают сумматор на N частотных каналов, каждый канал сумматора посредством канального согласующего устройства соединяют с соответствующим одной и той же частоте каналом делителя, входные импедансы каждого канального согласующего устройства формируют из условий согласования согласуемого элемента со стороны входа на своей m-й частоте с входными нормированными импедансами каждого m-го согласующего устройства со стороны делителя:This result is achieved by the fact that in the method of correcting the frequency characteristics in the range of 2 N discrete frequencies, consisting in connecting between the matched element on the input side and the matched element on the output side of the constant reactive elements, to the matched element on the input side connect the common input of the divider to N frequency channels, an adder on N frequency channels is connected to the matched element on the output side, each adder channel is connected to the corresponding matching channel According to the channel of the divider corresponding to the same frequency, the input impedances of each channel matching device are formed from the matching conditions of the matching element on the input side at its mth frequency with the input normalized impedances of each mth matching device from the side of the divider:
m=1,2,...N, m = 1,2, ... N,
условий согласования согласуемого элемента со стороны выхода на своей m-й частоте с входными импедансами каждого m-го канального согласующего устройства со стороны сумматора:conditions for matching the matched element on the output side at its mth frequency with the input impedances of each mth channel matching device on the adder side:
m=1,2,...N, m = 1,2, ... N,
условий физической реализуемостиphysical feasibility conditions
m≠n; m, n=1,2,...N, m ≠ n; m, n = 1,2, ... N,
bmn·bN+1n>0; b'mn·b'N+1n>0,b mn · b N + 1n >0; b ' mn b' N + 1n > 0,
где amn, а'mn - действительные и bmn, b'mn - мнимые составляющие нормированных входных импедансов канальных согласующих устройств, включаемых в частотные каналы со стороны делителя и со стороны сумматора m-го канала на n-й частоте; - действительные и - мнимые составляющие импедансов согласуемого элемента со стороны входа, подключенного к N+1-му каналу делителя, и параллельно соединенных управляемого и согласуемого элементов в первом и втором состояниях со стороны выхода, подключенного к N+1-му каналу сумматора, в m-м канале на n-й частоте, причем структуру и параметры реактивных элементов канальных согласующих устройств определяют из условий обеспечения требуемых разностей фаз (φml) коэффициентов передачи (S21 (ml)) на 2N частотах:where a mn , a ' mn are real and b mn , b' mn are the imaginary components of the normalized input impedances of the channel matching devices included in the frequency channels from the divider and from the adder of the m-th channel at the n-th frequency; - valid and - imaginary components of the impedances of the matched element from the input side connected to the N + 1-th channel of the divider, and parallel connected controlled and matched elements from the output side connected to the N + 1-m channel of the adder, in the m-th channel at the nth frequency, and the structure and parameters of the reactive elements of the channel matching devices are determined from the conditions for ensuring the required phase differences (φ ml ) transmission coefficients (S 21 (ml) ) at 2N frequencies:
где l - номера частот по две в каждом канале; S21 ml1, S21 ml2 - коэффициенты передачи корректора частотных характеристик в двух состояниях управляемого элемента; gYm1,2, bYm1,2 - действительные и мнимые составляющие комплексных проводимостей управляемых элементов в каждом из m-х каналов в двух состояниях; g'N+1 n, ν'N+1 n - действительные и мнимые составляющие комплексных проводимостей согласуемого элемента со стороны выхода на n-й частоте.where l are frequency numbers two in each channel; S 21 ml1 , S 21 ml2 - transmission coefficients of the corrector of the frequency characteristics in two states of the controlled element; g Ym1,2 , b Ym1,2 - real and imaginary components of the complex conductivities of the controlled elements in each of the m-channels in two states; g ' N + 1 n , ν' N + 1 n are the real and imaginary components of the complex conductivities of the matched element on the output side at the nth frequency.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве коррекции частотных характеристик в диапазоне 2N дискретных значений частот, выполненном в виде подключенного к источнику сигнала общим входом делителя на N частотных каналов, а к антенне - общим входом сумматора N частотных каналов, соединении каналов делителя и сумматора, соответствующих одним и тем же дискретным значениям частот, канальными согласующими устройствами, выполненными в виде Г-образного соединения двух двухполюсников (фиг.1), проводимости которых выбраны из условий:This result is achieved by the fact that in the device for the correction of frequency characteristics in the range of 2N discrete frequencies, made in the form of a signal connected to the source by a common input of the divider to N frequency channels, and to the antenna by the common input of the adder N frequency channels, connecting the divider and adder channels, corresponding to the same discrete frequency values, channel matching devices, made in the form of a L-shaped connection of two two-terminal devices (Fig. 1), the conductivity of which is selected from the conditions:
каждый двухполюсник выполнен в виде двух последовательно соединенных параллельных контуров (фиг.2). Значения параметров элементов двухполюсников схемы определены выражениями:each two-terminal device is made in the form of two series-connected parallel circuits (figure 2). The values of the parameters of the elements of the two-terminal circuits are defined by the expressions:
где bmνl - проводимости l-го двухполюсника (l=1, 2) в m-м канале на ν-й частоте (ν=1, 2); ω1=2πf1 ω2=2πf2; f1, f2 - заданные частоты в m-м канале;where b mνl is the conductivity of the l-th two-terminal network (l = 1, 2) in the m-th channel at the ν-th frequency (ν = 1, 2); ω 1 = 2πf 1 ω 2 = 2πf 2 ; f 1 , f 2 - given frequencies in the m-th channel;
Y0=g0mν+jb0mν; Yн=gнmν+jbнmν;Y 0 = g 0mν + jb 0mν ; Y n = g nmm + jb nmm ;
m=1,2,...N, m = 1,2, ... N,
m=1,2,...N, m = 1,2, ... N,
- действительные и - мнимые составляющие нормированных входных импедансов канальных согласующих устройств, включаемых в частотные каналы со стороны делителя и со стороны сумматора m-го канала на ν-й частоте; a=N+1ν, - действительные и bN+1ν, - мнимые составляющие импедансов согласуемого элемента со стороны входа, подключенного к N+1-му каналу делителя, и параллельно соединенных согласуемого элемента и управляемого элемента в первом или втором состояниях со стороны выхода, подключенного к N+1-му каналу сумматора, на ν-й частоте; k, m, i - текущие номера каналов; n - текущий номер частоты; ν - номера частот по две в каждом канале, одна из которых соответствует n-й частоте; φmν - разность фаз коэффициентов передачи в двух состояниях управляемого элемента в m-м канале на ν-й частоте; значения параметров L2, С2 второго контура выбраны произвольно. - valid and - imaginary components of the normalized input impedances of the channel matching devices included in the frequency channels from the divider and from the adder of the m-th channel at the ν-th frequency; a = N + 1ν , are real and b N + 1ν , - the imaginary components of the impedances of the matched element on the input side connected to the N + 1th channel of the divider, and the paired matched element and the controlled element in the first or second states on the output side connected to the N + 1th channel of the adder, on ν- th frequency; k, m, i - current channel numbers; n is the current frequency number; ν - frequency numbers two in each channel, one of which corresponds to the nth frequency; φ mν is the phase difference of the transmission coefficients in two states of the controlled element in the mth channel at the νth frequency; the values of the parameters L 2 , C 2 of the second circuit are selected arbitrarily.
Указанный результат достигается также тем, что в предыдущем устройстве коррекции частотных характеристик канальные согласующие устройства выполнены в виде -образного соединения двух двухполюсников (фиг.6), проводимости которых выбраны из условий:The specified result is also achieved by the fact that in the previous device for the correction of frequency characteristics channel matching devices are made in the form -shaped connection of two two-terminal networks (Fig.6), the conductivity of which is selected from the conditions:
где , каждый двухполюсник выполнен в виде двух параллельно соединенных последовательных контуров (фиг.7). Значения параметров элементов двухполюсников схемы определены выражениями:Where , each bipolar is made in the form of two parallel connected serial circuits (Fig.7). The values of the parameters of the elements of the two-terminal circuit are defined by the expressions:
значения параметров L2, С2 второго контура выбраны произвольно; ν=1, 2 - номер двухполюсника.the values of the parameters L 2 , C 2 of the second circuit are chosen arbitrarily; ν = 1, 2 is the number of the two-terminal network.
На фиг.1 показан первый вариант структурной схемы устройства реализации способа-прототипа.Figure 1 shows the first embodiment of a structural diagram of a device for implementing the prototype method.
На фиг.2 показан второй вариант структурной схемы устройства реализации способа-прототипа (канального согласующего устройства).Figure 2 shows a second variant of the structural diagram of a device for implementing the prototype method (channel matching device).
На фиг.3 показана структурная схема устройства реализации предлагаемого способа коррекции частотных характеристик.Figure 3 shows a structural diagram of a device for implementing the proposed method for correcting frequency characteristics.
На фиг.4 показан первый вариант структурной схемы канального согласующего устройства реализации предлагаемого способа в виде -образного соединения двух проводимостей.Figure 4 shows the first variant of the structural diagram of the channel matching device for implementing the proposed method in the form -shaped connection of two conductivities.
На фиг.5 показана реализация двухполюсников первого варианта структурной схемы канального согласующего устройства реализации предлагаемого способа.Figure 5 shows the implementation of the two-terminal network of the first embodiment of the structural diagram of the channel matching device for implementing the proposed method.
На фиг.6 показан второй вариант структурной схемы канального согласующего устройства реализации предлагаемого способа в виде -образного соединения двух проводимостей.Figure 6 shows a second variant of the structural diagram of the channel matching device for implementing the proposed method in the form -shaped connection of two conductivities.
На фиг.7 показана реализация двухполюсников второго варианта структурной схемы канального согласующего устройства реализации предлагаемого способа.Figure 7 shows the implementation of the two-terminal network of the second variant of the structural diagram of the channel matching device for implementing the proposed method.
Структурная схема устройства реализации способа-прототипа (фиг.1) (способа коррекции частотных характеристик путем последовательного согласования импедансов в диапазоне N дискретных частот), выполнена таким образом, что между согласуемым элементом со стороны входа 1 и согласуемым элементом со стороны выхода 2 включают постоянные реактивные элементы 3 в количестве 2N, между третьим и четвертым независимыми постоянными реактивными элементами от согласуемого элемента со стороны входа включают элемент с переменным импедансом 4, при этом входной импеданс 2N независимых постоянных реактивных элементов, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны выхода определяют дробно-линейным преобразованием входного импеданса 2N-3 независимых постоянных реактивных элементов, начиная с 4-го от согласуемого элемента со стороны входа независимого реактивного элемента, элемента с переменным импедансом и согласуемого элемента со стороны входа, причем действительные и мнимые составляющие входного импеданса 2N-3 независимых элементов и коэффициенты дробно-линейного преобразования определяют из условий согласования согласуемого элемента со стороны входа и согласуемого элемента со стороны выхода с учетом изменения импеданса элемента с переменным импедансом.The structural diagram of a device for implementing the prototype method (Fig. 1) (a method of correcting frequency characteristics by sequentially matching impedances in a range of N discrete frequencies) is made in such a way that constant reactive components are included between the matched element on the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При подаче одного уровня управляющего напряжения или тока управляющего устройства 5, определяемого вычислительным устройством 6, на элемент с переменным импедансом 4 благодаря специальному выбору параметров реактивных элементов 3 согласуемые элементы с произвольными импедансами со стороны входа 1 и со стороны выхода 2 оказываются согласованными на первой частоте. При подаче второго уровня управляющего воздействия на элемент с переменным импедансом 4 согласуемые элементы 1 и 2 при тех же параметрах реактивных элементов 3 будут согласованы на второй частоте и так далее.When applying one level of control voltage or current of the control device 5, determined by the computing device 6, to the element with
Структурная схема устройства реализации способа-прототипа (фиг.2) (способа коррекции частотных характеристик путем последовательного согласования импедансов в диапазоне 2-х дискретных частот), выполнена таким образом, что к согласуемому импедансу со стороны входа подключено согласующее устройство в виде Г-образного соединения двух двухполюсников, причем двухполюсник, включенный в поперечную цепь, представляет собой конденсатор, а двухполюсник, включенный в продольную цепь, представляет собой последовательный колебательный контур, к контуру подключен p-i-n-диод, параллельно согласуемому импедансу со стороны выхода подключена индуктивность, параллельно диоду подключен источник управляющих двухуровневых сигналов. Принцип действия этого устройства состоит в последовательном переключении импеданса p-i-n-диода, в результате чего последовательно обеспечиваются условия согласования согласуемых импедансов на двух дискретных частотах.The structural diagram of a device for implementing the prototype method (FIG. 2) (a method for correcting frequency characteristics by sequentially matching impedances in a range of 2 discrete frequencies) is made in such a way that a matching device in the form of a L-shaped connection is connected to the matched impedance from the input side two two-terminal, moreover, the two-terminal included in the transverse circuit is a capacitor, and the two-terminal included in the longitudinal circuit is a sequential oscillatory circuit, to a p-i-n-diode is connected to the circuit, inductance is connected in parallel to the impedance to be matched from the output side, and a source of control two-level signals is connected in parallel to the diode. The principle of operation of this device consists in sequentially switching the impedance of the p-i-n-diode, as a result of which the conditions for matching the coordinated impedances at two discrete frequencies are sequentially provided.
Структурная схема устройства реализации предлагаемого способа (фиг.3) состоит из согласуемого элемента со стороны входа 1 (комплексной проводимости источника сигнала), согласуемого элемента со стороны выхода 2 (комплексной проводимости антенны или другой нагрузки), подключенного к согласуемому элементу 1 общим входом делителя 7 на N-каналов, подключенного к согласуемому элементу 2 общим входом сумматора 8 N-каналов, причем каждый канал делителя соединен с соответствующим одной и той же частоте каналом сумматора посредством N канальных согласующих устройств 9, 10...N+8. Каждое канальное согласующее устройство может быть выполнено либо в виде -образного соединения двух реактивных двухполюсников и включенного в поперечную цепь с переменным импедансом 4 (управляемым элементом) (фиг.4). Каждый двухполюсник, входящий в схему канального согласующего устройства (фиг.4) выполнен в виде 2-х последовательно соединенных параллельных колебательных контуров (фиг.5), параметры которых выбраны из условий одновременного согласования каждого канала с источником сигнала и нагрузкой на своей частоте и развязки с другими каналами и обеспечения требуемой разности фаз коэффициентов передачи корректора (фиг.3) в двух состояниях управляемого элемента.The structural diagram of the device for implementing the proposed method (Fig. 3) consists of a matched element on the input side 1 (complex conductivity of the signal source), a matched element on the output side 2 (complex conductivity of the antenna or other load) connected to the matched
Каждое канальное согласующее устройство может быть также выполнено либо в виде -образного соединения двух реактивных двухполюсников и включенного в поперечную цепь управляемого элемента (фиг.6). Каждый двухполюсник, входящий в схему канального согласующего устройства (фиг.6), выполнен в виде 2-х параллельно соединенных последовательных колебательных контуров (фиг.7), параметры которых выбраны из условий одновременного согласования каждого канала с источником сигнала и нагрузкой на своей частоте и развязки с другими каналами и обеспечения требуемой разности фаз коэффициентов передачи корректора (фиг.3) в двух состояниях управляемого элемента. В качестве управляемых элементов могут быть использованы выпускаемые промышленностью полупроводниковые диоды: варикапы, p-i-n диоды и т.д.Each channel matching device can also be made either as -shaped connection of two reactive bipolar and included in the transverse circuit of the controlled element (Fig.6). Each two-terminal device included in the circuit of the channel matching device (Fig.6) is made in the form of 2 parallel-connected sequential oscillatory circuits (Fig.7), the parameters of which are selected from the conditions of simultaneous matching of each channel with the signal source and the load at its frequency and decoupling with other channels and providing the required phase difference of the transmission coefficients of the corrector (figure 3) in two states of the controlled element. As controlled elements, semiconductor diodes manufactured by the industry can be used: varicaps, pin diodes, etc.
Принцип действия обоих устройств реализации предлагаемого способа коррекции частотных характеристик состоит в том, что благодаря специальному выбору параметров L, С колебательных контуров в каждом из каналов на 2-х заданных частотах обеспечивается заданная разность фаз коэффициентов передачи в двух состояниях управляемого элемента при сохранении на этих частотах согласования согласуемых элементов близкого к полному. На частотах, отличных от этих заданных частот, в каждом канале будет обеспечена разность фаз, близкая к заданным, а также согласование с некоторым допуском согласования. В каждом из каналов пара заданных частот отличается от пары частот других каналов. Каждый канал при этом развязан со всеми остальными каналами. Таким образом, предлагаемый способ и оба устройства его реализации обеспечивают N рабочих полос частот, в пределах которых сохраняется согласование и заданная разность фаз коэффициентов передачи в двух состояниях управляемого элемента. Необходимо подчеркнуть, что согласование на 2N частотах обеспечивается постоянно, независимо от переключения управляемого элемента из одного состояния в другое. Смена состояний приводит к изменению фазы коэффициента передачи на заданную величину, но не влияет на значение его модулей.The principle of operation of both devices implementing the proposed method for correcting the frequency characteristics is that, thanks to a special selection of parameters L, C of the oscillatory circuits in each channel at 2 specified frequencies, a given phase difference of the transmission coefficients in two states of the controlled element is maintained while maintaining at these frequencies harmonization of elements that are close to complete. At frequencies other than these preset frequencies, a phase difference close to the preset ones will be provided in each channel, as well as matching with some matching tolerance. In each channel, a pair of predetermined frequencies differs from a pair of frequencies of other channels. At the same time, each channel is decoupled from all other channels. Thus, the proposed method and both devices of its implementation provide N working frequency bands within which coordination and a given phase difference of the transmission coefficients in two states of the controlled element are maintained. It must be emphasized that coordination at 2N frequencies is provided continuously, regardless of the switching of a controlled element from one state to another. The change of states leads to a change in the phase of the transmission coefficient by a given value, but does not affect the value of its modules.
Покажем возможность выполнения этих условий. Доказательство этих возможностей разобьем на три этапа. На первом этапе по произвольным проводимостям (пока не известным) источника сигнала и нагрузки, которые при согласовании должны быть соответственно равны входным проводимостям канальных согласующих устройств соответственно со стороны входа и со стороны выхода, определим значения проводимостей двухполюсников, входящих в каждое канальное согласующее устройство, и параметры реактивных элементов типа L, С, из которых формируются эти двухполюсники. На втором этапе определим значения входных проводимостей всех канальных согласующих устройств со стороны входа и со стороны выхода на каждой частоте по известным значениям проводимостей согласуемых элементов со стороны входа и выхода. На третьем этапе сошьем полученные решения на предыдущих двух этапах.We show the possibility of fulfilling these conditions. We will divide the proof of these possibilities into three stages. At the first stage, for arbitrary conductivities (not yet known) of the signal source and load, which upon matching should be respectively equal to the input conductivities of the channel matching devices, respectively, from the input and output sides, we determine the conductivities of the two-terminal devices included in each channel matching device, and parameters of reactive elements of type L, C from which these two-terminal devices are formed. At the second stage, we determine the values of the input conductivities of all channel matching devices from the input side and from the output side at each frequency from the known conductivities of the matched elements from the input and output side. At the third stage, we sew the obtained solutions at the previous two stages.
Для решения задачи по первому этапу разработаем алгоритм синтеза фазового манипулятора проходного типа, включенного между заданными на фиксированной частоте комплексными проводимостями источника сигнала (Y0=g0+jb0) (входная проводимость канального согласующего устройства со стороны входа) и нагрузки (Yн=gн+jbн) (входная проводимость канального согласующего устройства со стороны выхода), путем отыскания оптимальных соотношений между элементами волновой матрицы передачи и определения на основе этих соотношений неуправляемых параметров фильтра.To solve the problem in the first stage, we will develop an algorithm for synthesizing a passage-type phase manipulator connected between the complex conductivities of the signal source (Y 0 = g 0 + jb 0 ) (input conductivity of the channel matching device from the input side) and the load (Y n = g n + jb n ) (input conductivity of the channel matching device from the output side), by finding the optimal ratios between the elements of the transmission wave matrix and determining, based on these ratios, the uncontrollable parameter s filter.
Пусть эквивалентная схема фазового манипулятора представлена в виде четырех каскадно соединенных четырехполюсников. Первый четырехполюсник характеризует собой скачок нормированной проводимости Y0 к "1". Второй четырехполюсник - это фильтр фазового манипулятора, сформированный только из реактивных элементов. Третий четырехполюсник представляет собой параллельно включенный управляемый элемент с заданными комплексными проводимостями Y1=g1+jb1 и Y2=g2+jb2 в двух состояниях, определяемых уровнями управляющего низкочастотного воздействия (тока или напряжения). Четвертый четырехполюсник есть скачок волновой проводимости от "1" к Yн. Указанные четырехполюсники описываются соответствующими волновыми матрицами передачи:Let the equivalent circuit of the phase manipulator be presented in the form of four cascade-connected four-terminal devices. The first four-terminal network characterizes a jump in the normalized conductivity Y 0 to "1". The second four-terminal device is a phase manipulator filter formed only of reactive elements. The third four-terminal network is a parallel-connected controlled element with given complex conductivities Y 1 = g 1 + jb 1 and Y 2 = g 2 + jb 2 in two states determined by the levels of the control low-frequency effect (current or voltage). The fourth quadrupole is a jump in wave conductivity from "1" to Y n . These four-terminal circuits are described by the corresponding wave transmission matrices:
где X=a/d, Y=b/d, Z=c/d; T11=a+jb, Т22=а-jb, T12=d+jc, Т21=d-jc - элементы волновой матрицы T2.where X = a / d, Y = b / d, Z = c / d; T 11 = a + jb, T 22 = a-jb, T 12 = d + jc, T 21 = d-jc - elements of the wave matrix T2.
Необходимо отметить, что введение четырехполюсников Т1 и T4 является необходимым приемом, использование которого обеспечивает нормировку общей волновой матрицы передачи, получаемый в результате перемножения матриц (1):It should be noted that the introduction of the quadripoles T1 and T4 is a necessary technique, the use of which ensures the normalization of the total wave transmission matrix obtained by multiplying the matrices (1):
Используя известные соотношения между элементами волновой матрицы и элементами матрицы рассеяния [6] получим выражение для коэффициента передачи с одного входа на другой:Using the known relations between the elements of the wave matrix and the elements of the scattering matrix [6], we obtain the expression for the transmission coefficient from one input to another:
Требуется определить минимальное количество неуправляемых элементов фильтра и значения их параметров, при которых изменение проводимости управляемого элемента с Y1 на Y2 приводит к изменению фазы коэффициента передачи при неизменном модуле по следующему закону:It is required to determine the minimum number of uncontrolled filter elements and the values of their parameters at which a change in the conductivity of the controlled element from Y 1 to Y 2 leads to a change in the phase of the transmission coefficient with the module constant according to the following law:
где φ - заданное значение разности фаз коэффициентов передачи в первом и втором состояниях на фиксированной частоте.where φ is the given value of the phase difference of the transmission coefficients in the first and second states at a fixed frequency.
Подставляя (3) в (4) и разделяя между собой реальные и мнимые части, получим систему двух уравнений, эквивалентную (4):Substituting (3) into (4) and separating the real and imaginary parts from each other, we obtain a system of two equations equivalent to (4):
где A1=cos(φ)·(b0+b2+bH)-sin(φ)·(g0+g2+gH)-(b0+b1+bH);where A 1 = cos (φ) · (b 0 + b 2 + b H ) -sin (φ) · (g 0 + g 2 + g H ) - (b 0 + b 1 + b H );
B1=cos(φ)·(b2g0+b0g2+b0gH+bHg0)+sin(φ)·(b0b2-g0g2+b0bH-g0gH+1)-(b1g0+b0g1+b0gH+bHg0);B 1 = cos (φ) · (b 2 g 0 + b 0 g 2 + b 0 g H + b H g 0 ) + sin (φ) · (b 0 b 2 -g 0 g 2 + b 0 b H -g 0 g H +1) - (b 1 g 0 + b 0 g 1 + b 0 g H + b H g 0 );
C1=cos(φ)·(b2g0+b0g2+b0gH+bHg0)+sin(φ)·(b0b2-g0g2+b0bH-g0gH-1)-(b1g0+b0g1+b0gH+bHg0);C 1 = cos (φ) · (b 2 g 0 + b 0 g 2 + b 0 g H + b H g 0 ) + sin (φ) · (b 0 b 2 -g 0 g 2 + b 0 b H -g 0 g H -1) - (b 1 g 0 + b 0 g 1 + b 0 g H + b H g 0 );
D1=cos(φ)·(b2-b0+bH)-sin(φ)·(g2-g0+gH)-(b1-b0+bH);D 1 = cos (φ) · (b 2 -b 0 + b H ) -sin (φ) · (g 2 -g 0 + g H ) - (b 1 -b 0 + b H );
A2=cos(φ)·(g0+g2+gH)+sin(φ)·(b0+b2+bH)-(g0+g1+gH);A 2 = cos (φ) · (g 0 + g 2 + g H ) + sin (φ) · (b 0 + b 2 + b H ) - (g 0 + g 1 + g H );
B2=cos(φ)·(g0g2-b0b2+g0gH-b0bH-1)+sin(φ)·(b2g0+b0g2+b0gH+bHg0)+(b0b1-g0g1+b0bH-g0gH+1);B 2 = cos (φ) · (g 0 g 2 -b 0 b 2 + g 0 g H -b 0 b H -1) + sin (φ) · (b 2 g 0 + b 0 g 2 + b 0 g H + b H g 0 ) + (b 0 b 1 -g 0 g 1 + b 0 b H -g 0 g H +1);
C2=cos(φ)·(g0g2-b0b2+g0gH-b0bH+1)+sin(φ)·(b2g0+b0g2+b0gH+bHg0)+(b0b1-g0g1+b0bH-g0gH-1);C 2 = cos (φ) · (g 0 g 2 -b 0 b 2 + g 0 g H -b 0 b H +1) + sin (φ) · (b 2 g 0 + b 0 g 2 + b 0 g H + b H g 0 ) + (b 0 b 1 -g 0 g 1 + b 0 b H -g 0 g H -1);
D2=cos(φ)·(g2-g0+gH)+sin(φ)·(b2-b0+bH)-(g1-g0+gH).D 2 = cos (φ) · (g 2 -g 0 + g H ) + sin (φ) · (b 2 -b 0 + b H ) - (g 1 -g 0 + g H ).
Решение (5) имеет вид:Solution (5) has the form:
где Where
Полученная система двух соотношений между элементами волновой матрицы передачи (6) означает, что для обеспечения фазовой манипуляции проходного сигнала с требуемым значением φ фильтр должен содержать минимум два реактивных независимых элемента, параметры которых должны определяться из решения системы двух уравнений, формируемых из указанных соотношений следующим образом. Для выбранной схемы соединения 2-х элементов определяется волновая матрица передачи, которая приводится к виду T2 (1). Полученные таким образом выражения для X, Y, Z, определяемые через конкретные параметры схемы, необходимо подставить в (6) и решить полученную систему уравнений относительно двух параметров. Если в схеме имеется М>2 элементов, то М-2 элемента должны быть отнесены к третьему четырехполюснику и пересчитаны в проводимость управляемой части манипулятора.The resulting system of two relations between the elements of the transmission wave matrix (6) means that, to ensure phase manipulation of the transmitted signal with the required value φ, the filter must contain at least two independent independent elements, the parameters of which must be determined from the solution of the system of two equations formed from the indicated relations as follows . For the selected connection scheme of 2 elements, the wave transmission matrix is determined, which is reduced to the form T2 (1). The expressions obtained in this way for X, Y, Z, determined through specific parameters of the circuit, must be substituted into (6) and the resulting system of equations relative to two parameters must be solved. If there are M> 2 elements in the circuit, then M-2 elements should be assigned to the third four-terminal network and converted to the conductivity of the controlled part of the manipulator.
Параметры М-2 элементов могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических условий, например из условий обеспечения требуемых разностей фаз коэффициентов передачи на некотором количестве дискретных частот, полосе частот, в N состояниях управляемого элемента на одной частоте и так далее.The parameters of the M-2 elements can be selected arbitrarily or based on any other physical conditions, for example, from conditions for ensuring the required phase differences of the transmission coefficients at a certain number of discrete frequencies, a frequency band, in N states of a controlled element at a single frequency, and so on.
В соответствии с описанным алгоритмом были синтезированы простейшие схемы канального согласующего устройства, изображенные на фиг.4, 6. Оптимальные значения параметров устройства, изображенного на фиг.4, определяются следующими формулами:In accordance with the described algorithm, the simplest circuits of the channel matching device, shown in Figures 4, 6, were synthesized. The optimal values of the parameters of the device shown in Figure 4 are determined by the following formulas:
где ,Where ,
а для устройства, изображенного на фиг.6:and for the device depicted in Fig.6:
где Where
Для решения задачи по второму этапу воспользуемся результатами работ (Головков А.А., Ковалев С.В. Синтез и анализ квазинедиссипативных взаимных одночастотных и двух-частотных сумматоров и делителей мощности с управляемыми характеристиками, ч.1. Импедансные и энергетические соотношения. Антенны, вып.2 (69), 2003, с.61-71 и Головков А.А., Чаплыгин А.А. Адмитансные и энергетические соотношения квазинедиссипативных взаимных сумматоров и делителей мощности. Телекоммуникации, №7, 2003, с.13-20), в которых показано, что для обеспечения условия согласования каждого канала с обоими согласуемыми элементами необходимо выполнение следующих соотношений:To solve the problem in the second stage, we use the results of the work (Golovkov A.A., Kovalev S.V. Synthesis and analysis of quasi-dissipative mutual single-frequency and two-frequency adders and power dividers with controlled characteristics,
а для выполнения условий физической реализуемости и условий развязки между каналами необходима реализация следующих соотношений:and in order to fulfill the conditions of physical realizability and the conditions of isolation between the channels, the implementation of the following relations is necessary:
bmn·bN+1n>0; b'mn·b'N+1n>0; m≠n; m, n=1,2,...N,b mn · b N + 1n >0; b ' mn b' N + 1n >0; m ≠ n; m, n = 1,2, ... N,
Выражения (9)-(11) для квазинедиссипативных взаимных сумматоров и делителей на N каналов необходимо сопоставить с решениями задачи синтеза канальных согласующих устройств, для которых входные импедансы канальных согласующих устройств со стороны входа и выхода, полученные в (9)-(11), являются исходными для определения параметров двухполюсников и реактивных элементов L, С.Expressions (9) - (11) for quasi-dissipative reciprocal adders and dividers into N channels must be compared with the solutions to the synthesis problem of channel matching devices for which the input impedances of channel matching devices from the input and output side obtained in (9) - (11), are the source for determining the parameters of bipolar and reactive elements L, C.
Полученные результаты можно использовать для синтеза канальных согласующих устройств с заданной фазой φmn на заданном количестве частот частоте в каждом канале. Например, для N=2 необходимо на обеих частотах воспользоваться формулами (7), (8) для схем, изображенных на фиг.5, 7. Затем нужно сформировать каждый двухполюсник из элементов L, С таким образом, чтобы они на каждой из частот обеспечивали бы расчетные значения проводимостей.The results can be used to synthesize channel matching devices with a given phase φ mn at a given number of frequencies and frequency in each channel. For example, for N = 2, it is necessary at both frequencies to use formulas (7), (8) for the circuits shown in Figs. 5, 7. Then, each bipolar should be formed from the elements L, C so that they provide at each frequency would be the calculated conductivity values.
В соответствии с описанным алгоритмом были синтезированы две схемы двухполюсников (фиг.5, 7). Для двух последовательно соединенных параллельных контуров (фиг.5):In accordance with the described algorithm, two two-terminal circuits were synthesized (Figs. 5, 7). For two series-connected parallel circuits (figure 5):
Для двух параллельно соединенных последовательных контуров (фиг.7):For two parallel connected serial circuits (Fig.7):
где Bl1, Bl2 - рассчитанные по формулам (7), (8) значения реактивных проводимостей на первой и второй частотах для двухполюсников канального согласующего устройства; l=1, 2 - номер соответствующего двухполюсника на фиг.4, 6.where B l1 , B l2 - calculated according to formulas (7), (8), the values of reactive conductivities at the first and second frequencies for two-terminal channel matching device; l = 1, 2 is the number of the corresponding two-terminal network in figure 4, 6.
В принципе для реализации двух требуемых значений проводимостей соответственно на двух частотах достаточно и одного контура. Однако наличие в схемах (фиг.5, 7) второго контура с произвольно выбираемыми значениями L2, С2 позволяет путем их варьирования обеспечить требуемые АЧХ и ФЧХ в полосе частот.In principle, to realize the two required conductivity values at two frequencies, respectively, one circuit is sufficient. However, the presence in the circuits (Figs. 5, 7) of a second circuit with arbitrarily selected values of L 2 , C 2 allows, by varying them, to provide the required frequency response and phase response in the frequency band.
Положительность подкоренных выражений в (7), (8) определяет области изменения значений проводимости нагрузки и значений проводимости источника сигнала, при которых реализуются требуемые значения фаз коэффициентов передачи. При этом часть из этих величин может быть задана параметрически. Известно (Смит Ф. Круговые диаграммы в радиоэлектронике/ Пер. с англ. М.Н.Бергера, Б.Ю.Капилевича. - М.: Связь, 1976, с.88-98), что схемы, изображенные на фиг.4, 6, дополняют друг друга по областям изменения проводимости источника сигнала и нагрузки, в пределах которых обеспечивается физическая реализуемость этих схем. Это означает, что если одна из этих схем физически не реализует заданную разность фаз коэффициентов передачи при заданных значениях проводимостей источника сигнала и нагрузки, то вторая схема обязательно физически реализуема, и наоборот.The positivity of the radical expressions in (7), (8) determines the areas of variation in the values of the load conductivity and the conductivity of the signal source at which the required phase values of the transmission coefficients are realized. Moreover, part of these values can be set parametrically. It is known (Smith F. Pie Charts in Radio Electronics / Translated from English by M.N. Berger, B.Yu. Kapilevich. - M.: Communication, 1976, p. 88-98) that the circuit shown in figure 4 , 6, complement each other in the areas of variation in the conductivity of the signal source and the load, within which the physical realizability of these circuits is ensured. This means that if one of these circuits does not physically realize the given phase difference of the transmission coefficients at given conductivities of the signal source and load, then the second circuit is necessarily physically feasible, and vice versa.
На третьем этапе необходимо сопоставить результаты решений, полученных на первом и втором этапах. Для этого приведем выражения, поясняющие соответствия обозначений, принятых на этих этапах:In the third stage, it is necessary to compare the results of the decisions obtained in the first and second stages. To do this, we give the expressions explaining the correspondence of the notation adopted at these stages:
Y1,2=g1,2+jb1,2=gYm1,2+jbYm1,2; r0=amn; x0=bmn;Y 1.2 = g 1.2 + jb 1.2 = g Ym1.2 + jb Ym1.2 ; r 0 = a mn ; x 0 = b mn ;
- действительные и мнимые составляющие импедансов согласуемого элемента со стороны входа и параллельно соединенных согласуемого элемента и управляемого элемента в первом или втором состояниях со стороны выхода на n-й частоте в m-м канале; amn, а'mn - действительные и bmn, b'mn - мнимые составляющие нормированных входных импедансов канальных согласующих устройств, включаемых в m-й канал, со стороны делителя и со стороны сумматора на n-й частоте. - the real and imaginary components of the impedances of the matched element from the input side and parallel to the matched element and the controlled element in the first or second states from the output side at the nth frequency in the m-th channel; a mn , a ' mn are real and b mn , b' mn are the imaginary components of the normalized input impedances of the channel matching devices included in the m-th channel, from the divider and from the adder at the nth frequency.
Таким образом, полученные результаты могут быть использованы для практического проектирования СФУ с заданными разностями фаз проходного сигнала. Новые взаимосвязи между элементами волновой матрицы передачи дополняют известные взаимосвязи матриц параметров, вытекающие из условий взаимности, симметрии, антиметрии и недиссипативности четырехполюсников, и расширяют возможности их синтеза.Thus, the obtained results can be used for practical design of SFU with given phase differences of the transmitted signal. The new interconnections between the elements of the transmission wave matrix complement the well-known interconnections of the parameter matrices arising from the conditions of reciprocity, symmetry, antimetry and non-dissipativity of the four-terminal networks, and expand the possibilities of their synthesis.
Технико-экономическая эффективность способа и устройств его реализации заключается в возможности обеспечения требуемых разностей фаз коэффициентов передачи на теоретически неограниченном количестве заданных частот при модулях коэффициента передачи, равных единице. Это означает, что сохраняется функция полного согласования на заданном количестве частот, реализуемая прототипом, и возникает новая функция обеспечения требуемых разностей фаз коэффициентов передачи. В совокупности обеспечиваются условия передачи информации без искажений, формирования фазоманипулированных сигналов, согласования на 2N частотах, а также обеспечение заданной зависимости фазы от частоты и времени, например, квадратичной зависимости, необходимой для формирования ЛЧМ сигнала.The technical and economic efficiency of the method and devices for its implementation lies in the ability to provide the required phase differences of the transmission coefficients at a theoretically unlimited number of specified frequencies with transmission coefficient modules equal to unity. This means that the function of full coordination is preserved at a given number of frequencies, implemented by the prototype, and a new function arises to provide the required phase differences of the transmission coefficients. Together, the conditions for transmitting information without distortion, the formation of phase-shifted signals, matching at 2N frequencies, as well as providing a predetermined dependence of the phase on frequency and time, for example, the quadratic dependence necessary for the formation of the LFM signal, are provided.
Предлагаемое техническое решение - способ является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ коррекции частотных характеристик, обеспечивающий равенство модулей коэффициентов передачи единице и разности фаз коэффициентов передачи в двух состояниях управляемых элементов требуемым значениям на произвольно заданном количестве частот, включающий подключение делителя на N каналов общим входом к согласуемому элементу слева и подключение сумматора N каналов общим входом к согласуемому элементу справа, соединение посредством канальных согласующих устройств, содержащих неуправляемые реактивные элементы и управляемый элемент, каналов сумматора и делителя, соответствующих одним и тем же значениям дискретных частот, а также специальный выбор входных импедансов согласующих устройств слева и справа на каждом канале и каждой частоте и реактивных параметров L, С.The proposed technical solution - the method is new, since the method of correcting the frequency characteristics is not known from publicly available information, ensuring the equality of the transmission coefficient modules to the unity and the phase difference of the transmission coefficients in two states of the controlled elements to the required values at an arbitrarily specified number of frequencies, including connecting the divider to N channels with a common input to the coordinated element on the left and connection of the adder N channels with a common input to the coordinated element on the right, the connection is medium channel matching devices containing uncontrolled reactive elements and a controlled element, adder and divider channels corresponding to the same values of discrete frequencies, as well as a special selection of input impedances of matching devices on the left and right on each channel and each frequency and reactive parameters L, С .
Предлагаемое устройство реализации этого способа является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестно устройство, состоящее из делителя и сумматора N каналов, подключенных общими входами к согласуемым элементам слева и справа, причем каналы делителя и сумматора, соответствующие одной и той же паре частот, соединены между собой посредством канальных согласующих устройств, содержащих неуправляемые реактивные элементы и управляемый элемент, а канальные согласующие устройства выполнены в виде -образного соединения двух двухполюсников, причем каждый двухполюсник сформирован из двух последовательно соединенных параллельных колебательных контуров, а все параметры согласующих устройств выбраны по специальным формулам, обеспечивающим согласование и заданные разности фаз коэффициентов передачи на 2N дискретных значениях частот в некоторой определенной области изменения проводимости нагрузки.The proposed device for implementing this method is new, because from publicly available information, a device consisting of a divider and adder N channels connected by common inputs to the elements to be matched to the left and right is unknown, and the divider and adder channels corresponding to the same frequency pair are interconnected by means of channel matching devices containing uncontrolled reactive elements and a controlled element, and channel matching devices are made in the form -shaped connection of two two-terminal networks, each two-terminal network formed of two series-connected parallel oscillatory circuits, and all parameters of matching devices are selected according to special formulas that ensure matching and given phase differences of transmission coefficients at 2N discrete frequency values in a certain defined range of load conductivity changes.
Предлагаемое устройство реализации этого способа является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестно устройство, состоящее из делителя и сумматора N каналов, подключенных общими входами к согласуемым элементам слева и справа, причем каналы делителя и сумматора, соответствующие одной и той же паре частот, соединены между собой посредством канальных согласующих устройств, содержащих неуправляемые реактивные элементы и управляемый элемент, а канальные согласующие устройства выполнены в виде -образного соединения двух двухполюсников, причем каждый двухполюсник, сформирован из двух параллельно соединенных последовательных колебательных контуров, а все параметры согласующих устройств выбраны по специальным формулам, обеспечивающим согласование и заданные разности фаз коэффициентов передачи на 2N дискретных значениях частот в некоторой определенной области изменения проводимости нагрузки.The proposed device for implementing this method is new, because from publicly available information, a device consisting of a divider and adder N channels connected by common inputs to the elements to be matched to the left and right is unknown, and the divider and adder channels corresponding to the same frequency pair are interconnected by means of channel matching devices containing uncontrolled reactive elements and a controlled element, and channel matching devices are made in the form -shaped connection of two two-terminal networks, each two-terminal network formed from two parallel-connected sequential oscillatory circuits, and all parameters of matching devices are selected according to special formulas that ensure matching and given phase differences of the transmission coefficients at 2N discrete frequency values in a certain defined range of load conductivity changes.
Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций - подключение делителя общим входом к согласуемому элементу слева, подключение сумматора общим входом к согласуемому элементу справа, соединение всех каналов делителя и сумматора, соответствующих одним и тем же значениям частот, посредством N канальных согласующих устройств, выбор входных импедансов этих устройств в каждом канале и на каждой частоте по специальным формулам и выбор параметров реактивных элементов - приводит к полному согласованию и обеспечению заданных разностей фаз коэффициентов передачи на 2N частотах в двух состояниях управляемого элемента, соответствующих двум уровням управляющего воздействия, что необходимо при построении антенн, средств радиосвязи и мультиплексоров для передачи информации без искажений, формирования фазоманипулированных сигналов и заданных зависимостей фаз в двух состояниях.The proposed technical solutions have an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and the known technical solutions that the claimed sequence of operations is connecting the divider with a common input to a coordinated element on the left, connecting an adder with a common input to a coordinated element on the right, connecting all the channels of the divider and adder corresponding to the same frequency values, by N channel matching devices, the choice of input impedances of these devices in each channel At each frequency and according to special formulas, the choice of parameters of reactive elements - leads to full coordination and provision of the given phase differences of the transmission coefficients at 2N frequencies in two states of the controlled element, corresponding to two levels of control, which is necessary when building antennas, radio communications and multiplexers to transmit information without distortion, the formation of phase-shifted signals and predetermined phase dependencies in two states.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы известные последовательные и параллельные колебательные контуры и линии передачи с параметрами, определенными по предложенным математическим выражениям, и управляемые элементы в виде полупроводниковых диодов: варикапов, p-i-n-диодов и т.д.The proposed technical solution is industrially applicable, since known serial and parallel oscillatory circuits and transmission lines with parameters determined by the proposed mathematical expressions, and controlled elements in the form of semiconductor diodes: varicaps, p-i-n-diodes, etc. can be used for its implementation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103213/09A RU2281520C1 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103213/09A RU2281520C1 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005103213A RU2005103213A (en) | 2006-07-20 |
RU2281520C1 true RU2281520C1 (en) | 2006-08-10 |
Family
ID=37028343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005103213/09A RU2281520C1 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2281520C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2591475C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" ОАО "ОКБ-Планета" | Transversal analogue filter for receiving lfm signal of microwave range |
-
2005
- 2005-02-08 RU RU2005103213/09A patent/RU2281520C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2591475C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" ОАО "ОКБ-Планета" | Transversal analogue filter for receiving lfm signal of microwave range |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005103213A (en) | 2006-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH07263993A (en) | Electric power symthesizer / divider | |
US2147728A (en) | Phase changer | |
JPH05243853A (en) | Frequency multiplier equipment | |
RU2281520C1 (en) | Method for correction of frequency characteristics in range of 2n discrete frequency values and device for its realization | |
Chu et al. | Novel phase reconfigurable synthesized transmission line and its application to reconfigurable hybrid coupler | |
RU2277755C2 (en) | Method and device for correcting frequency response characteristics | |
US3895321A (en) | Minimum phase differential phase shifter | |
RU2341866C2 (en) | Device for modulation of amplitude and phase of radio frequency signals | |
US3715674A (en) | Electrically controlled reflection of acoustic surface waves | |
RU2341006C2 (en) | Method of radio-frequency signal amplitude and phase modulation and related device of implementation thereof | |
RU2354040C1 (en) | Method for modulation of amplitude and phase of radio frequency signals and device for its realisation | |
RU2341011C2 (en) | Multiple frequency signal amplitude and phase modulator | |
Malyutin et al. | Optimization of frequency dependence of group time delay at the transmitting paths of the radar by the application of equalizers | |
RU2342768C2 (en) | Device for modulating amplitude and phase of radio-frequency signals | |
US2248751A (en) | Transmission modifying network | |
RU2589304C1 (en) | Method for amplitude-phase modulation of high-frequency signal and device for its implementation | |
RU2341865C2 (en) | Device for modulation of amplitude and phase of mf signals | |
RU2305876C2 (en) | Miltifrequency signal amplitude-and-phase modulating device | |
RU2341014C2 (en) | Multiple frequency signal amplitude and phase modulator | |
RU2341868C2 (en) | Device for modulation of amplitude and phase of multiple-frequency signals | |
RU2341012C2 (en) | Method of radio-frequency signal amplitude and phase modulation and related device of implementation thereof | |
US3641271A (en) | Resonant transfer circuits | |
RU2341008C2 (en) | Radio-frequency signal amplitude and phase modulators | |
RU2341007C2 (en) | Radio-frequency signal amplitude and phase modulators | |
RU2341010C2 (en) | Multiple frequency signal amplitude and phase modulator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070209 |