RU2318291C1 - Frequency discriminator of radio electronic equipment - Google Patents
Frequency discriminator of radio electronic equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318291C1 RU2318291C1 RU2006122107/28A RU2006122107A RU2318291C1 RU 2318291 C1 RU2318291 C1 RU 2318291C1 RU 2006122107/28 A RU2006122107/28 A RU 2006122107/28A RU 2006122107 A RU2006122107 A RU 2006122107A RU 2318291 C1 RU2318291 C1 RU 2318291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- phase
- input
- frequency
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для использования в радиоприемных и радиопередающих устройствах и радиоизмерительной технике.The invention relates to the field of electronics and is intended for use in radio receivers and radio transmitting devices and radio measuring equipment.
Известна функциональная схема частотного детектора [см. Бычков С.И., Буренин Н.И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ - М.: Сов. радио, 1962. - С.240], содержащего двойной волноводный тройник, резонатор, фазовращатель, смеситель-модулятор, генератор сдвига, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор. На вход Н двойного волноводного тройника частотного детектора, в боковые плечи которого включены фазовращатель, резонатор и смеситель, поступает квазигармоническое колебание исследуемого автогенератора СВЧ. Резонатор, настроенный на среднюю частоту исследуемого автогенератора СВЧ, преобразует частотные флуктуации во флуктуации фазы и отражает боковые шумовой модуляции. При отражении от резонатора происходит частичное подавление несущей и углубление флуктуации фазы, преобразованных из флуктуации частоты. Колебания, содержащие фазовые флуктуации, преобразованные из частотных флуктуаций, поступают через Е вход двойного волноводного тройника на смеситель-модулятор, а на модулирующий вход смесителя-модулятора - напряжения генератора сдвига. При точной настройке диодной секции смесителя-модулятора формируется балансно-модулированное колебание (БМК). При воздействии на смеситель БМК и колебания исследуемого генератора на его выходе появляются шумовые боковых колебаний разностной промежуточной частоты. Эти колебания с частотой, равной частоте генератора сдвига, через усилитель промежуточной частоты поступают на один из входов фазового детектора, а на другой вход - напряжение генератора сдвига. При этом на выходе фазового детектора появляется напряжение, пропорциональное измеряемым флуктуациям частоты. Основным недостатком известной схемы является относительно низкая чувствительность частотного детектора, обусловленная невозможностью глубокой компенсации несущей, происходящей при отражении колебания исследуемого автогенератора СВЧ от резонатора и низкие уровни составляющих БМК.The known functional diagram of the frequency detector [see Bychkov S.I., Burenin N.I., Safarov R.T. Frequency stabilization of microwave generators - M .: Sov. radio, 1962. - P.240], containing a double waveguide tee, resonator, phase shifter, mixer-modulator, shear generator, mixer, intermediate frequency amplifier, phase detector. At the input H of a double waveguide tee of a frequency detector, into the lateral shoulders of which a phase shifter, a resonator, and a mixer are included, a quasi-harmonic oscillation of the microwave generator under study is supplied. A resonator tuned to the mid-frequency of the microwave oscillator under study converts frequency fluctuations into phase fluctuations and reflects lateral noise modulation. When reflected from the resonator, a partial suppression of the carrier and deepening of the phase fluctuation converted from the frequency fluctuation occur. Oscillations containing phase fluctuations converted from frequency fluctuations go through the E input of the double waveguide tee to the mixer-modulator, and to the modulating input of the mixer-modulator - the voltage of the shear generator. With fine tuning of the diode section of the mixer-modulator, a balanced-modulated oscillation (BMC) is formed. When the BMK is exposed to the mixer and the oscillations of the generator under study, noise lateral oscillations of the difference intermediate frequency appear at its output. These oscillations with a frequency equal to the frequency of the shear generator, through the amplifier of the intermediate frequency are fed to one of the inputs of the phase detector, and to the other input is the voltage of the shear generator. In this case, a voltage proportional to the measured frequency fluctuations appears at the output of the phase detector. The main disadvantage of the known scheme is the relatively low sensitivity of the frequency detector, due to the impossibility of deep carrier compensation, which occurs when the oscillations of the microwave oscillator under study are reflected from the resonator and the low levels of the BMC components.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры [см. Аптэк Ю.Э., Горелов А.И. К вопросу об измерении шумов СВЧ генераторов // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника. - 1965. - №1], на вход схемы которого поступает колебание исследуемого автогенератора СВЧ, состоящего из входного и выходного делителей мощности, частотного дискриминатора интерференционного типа, фазовращателя, гетеродина, смесителей и усилителей промежуточной частоты сигнального и опорного каналов и фазового детектора.Closest to the technical nature of the claimed invention is a frequency detector of electronic equipment [see Aptek Yu.E., Gorelov A.I. To the question of measuring the noise of microwave generators // Questions of radio electronics. Ser. Radio measuring equipment. - 1965. - No. 1], the input of the circuit of which receives the oscillation of the microwave generator under study, consisting of input and output power dividers, an interference frequency discriminator, a phase shifter, a local oscillator, mixers and amplifiers of the intermediate frequency of the signal and reference channels and a phase detector.
Колебание исследуемого автогенератора СВЧ, частотные флуктуации которого подлежат измерению, поступают через входной делитель мощности на входы сигнального и опорного измерительных каналов. Сигнальный канал содержит частотный дискриминатор интерференционного типа, фазовращатель, смеситель и усилитель промежуточной частоты, а опорный канал - смеситель и усилитель промежуточной частоты. На гетеродинные входы смесителей сигнального и опорного каналов поступают колебания гетеродина через выходной делитель мощности. Преобразованные колебания сигнального и опорного каналов усиливаются усилителями промежуточной частоты и поступают на сигнальный и опорный входы фазового детектора. На выходе фазового детектора выделяется напряжение низких частот, пропорциональное флуктуации разности фаз его входных напряжений, т.е. флуктуациям фазы (частоты) исследуемого автогенератора СВЧ. Этот частотный детектор по признаку того, что опорное колебание формируется с помощью второго СВЧ измерительного канала, а также по большинству признаков принят за прототип.The oscillation of the microwave oscillator under study, the frequency fluctuations of which are to be measured, is transmitted through the input power divider to the inputs of the signal and reference measuring channels. The signal channel contains an interference type frequency discriminator, a phase shifter, a mixer and an intermediate frequency amplifier, and a reference channel contains a mixer and an intermediate frequency amplifier. The oscillator inputs of the signal and reference channels receive oscillations of the local oscillator through the output power divider. The converted oscillations of the signal and reference channels are amplified by intermediate frequency amplifiers and are fed to the signal and reference inputs of the phase detector. At the output of the phase detector, a low-frequency voltage is allocated that is proportional to the fluctuation of the phase difference of its input voltages, i.e. fluctuations in the phase (frequency) of the microwave generator under investigation. This frequency detector, on the basis of the fact that the reference oscillation is generated using the second microwave measuring channel, and for most of the signs taken as a prototype.
Этот известный частотный детектор уже имеет существенно лучшую чувствительность измерения флуктуаций фазы (частоты), поскольку в нем используется интерференционный частотный дискриминатор, в котором можно реализовать большую глубину компенсации несущей по сравнению с аналогом при прочих равных условиях. Недостатками известного частотного детектора являются: необходимость реализации высокого значения промежуточной частоты при широкой полосе пропускания обоих усилителей промежуточной частоты (УПЧ), что связано с ограничением области его применения. Это обусловлено уходами частоты исследуемого автогенератора СВЧ и гетеродина и невозможностью работы частотного детектора с низкими значениями промежуточной частоты (например, порядка сотни кГц) по отмеченной причине. При широкой полосе пропускания УПЧ всегда существует различие фазочастотных характеристик УПЧ обоих измерительных каналов. Поэтому появляется асимметричность преобразований флуктуаций частоты гетеродина во флуктуации фазы, являющаяся причиной дополнительной погрешности измерения и ухудшающая чувствительность измерения флуктуаций частоты, что весьма существенно. В свою очередь высокие значения промежуточной частоты, реализуемые в известной схеме частотного детектора, не позволяют использовать его в узкополосных измерительных системах, функционирующих на низких промежуточных частотах, что сужает область его применения.This well-known frequency detector already has a significantly better sensitivity for measuring phase (frequency) fluctuations, since it uses an interference frequency discriminator, in which a greater carrier compensation depth can be realized compared to the analogue, all other things being equal. The disadvantages of the known frequency detector are: the need to implement a high value of the intermediate frequency with a wide passband of both amplifiers of the intermediate frequency (IF), which is associated with the limitation of its scope. This is due to the frequency drift of the investigated microwave oscillator and local oscillator and the inability of the frequency detector to work with low values of the intermediate frequency (for example, of the order of hundreds of kHz) for the noted reason. With a wide bandwidth of the IF amplifier, there is always a difference in the phase-frequency characteristics of the IF amplifier of both measuring channels. Therefore, the asymmetry of the transformations of the fluctuations of the local oscillator frequency into phase fluctuations appears, which is the cause of the additional measurement error and worsens the sensitivity of the measurement of frequency fluctuations, which is very significant. In turn, the high values of the intermediate frequency implemented in the known frequency detector circuit do not allow its use in narrow-band measuring systems operating at low intermediate frequencies, which narrows the scope of its application.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение чувствительности измерения флуктуаций частоты и возможность перестройки значения промежуточной частоты в более широких пределах (десятки кГц - десятки МГц).The technical problem to which the claimed invention is directed is to eliminate these drawbacks, namely, increasing the sensitivity of measuring frequency fluctuations and the possibility of tuning the value of the intermediate frequency over a wider range (tens of kHz - tens of MHz).
Поставленная задача достигается тем, что в известный частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры, содержащий исследуемый автогенератор СВЧ и связанные входной и выходной делители мощности, частотный дискриминатор интерференционного типа, фазовращатель, смесители и усилители промежуточной частоты сигнального и опорного каналов и фазовый детектор, при этом, выход исследуемого автогенератора СВЧ подключен к входному делителю мощности, первый выход которого связан со входом частотного дискриминатора, последовательно связанного своим выходом, через фазовращатель, с первым входом смесителя сигнального канала, выход которого через усилитель промежуточной частоты соединен с сигнальным входом фазового детектора, а второй выход входного делителя мощности соединен с первым входом смесителя опорного канала, последовательно соединенного своим выходом через усилитель промежуточной частоты с опорным входом фазового детектора, имеющего выход за пределы схемы, причем один из выходов выходного делителя мощности соединен с гетеродинным входом смесителя сигнального канала, а другим своим выходом - с гетеродинным входом смесителя опорного канала, в отличие от него в заявляемый дополнительно введены амплитудный модулятор, кварцевый генератор сдвига, усилитель СВЧ, причем первый вход амплитудного модулятора соединен с третьем выходом входного делителя мощности, кварцевый генератор сдвига соединен с модулирующими входами амплитудного модулятора, а его выход через усилитель СВЧ соединен со входом выходного делителя мощности.The problem is achieved by the fact that in the known frequency detector of electronic equipment containing the studied microwave oscillator and the associated input and output power dividers, a frequency discriminator of the interference type, a phase shifter, mixers and amplifiers of the intermediate frequency of the signal and reference channels and a phase detector, while the output of the investigated microwave generator is connected to the input power divider, the first output of which is connected to the input of the frequency discriminator connected in series with their output, through a phase shifter, with the first input of the signal channel mixer, the output of which through the intermediate frequency amplifier is connected to the signal input of the phase detector, and the second output of the input power divider is connected to the first input of the reference channel mixer, connected in series through its intermediate amplifier with the reference the input of a phase detector having an output outside the circuit, and one of the outputs of the output power divider is connected to the heterodyne input of the signal channel mixer and with its other output, with a heterodyne input of the reference channel mixer, in contrast to it, an amplitude modulator, a quartz shift generator, a microwave amplifier are additionally introduced into the inventive, the first input of the amplitude modulator connected to the third output of the input power divider, the crystal shift generator connected to modulating the inputs of the amplitude modulator, and its output through the microwave amplifier is connected to the input of the output power divider.
Совокупность заявляемых ограничительных и отличительных признаков позволяет решить поставленную техническую задачу - повысить чувствительность измерения флуктуаций частоты и существенно увеличить диапазон перестройки значения промежуточной частоты.The combination of the claimed restrictive and distinctive features allows us to solve the technical problem - to increase the sensitivity of measuring frequency fluctuations and significantly increase the tuning range of the intermediate frequency value.
В заявляемом частотном детекторе радиоэлектронной аппаратуры, благодаря введению в нее амплитудного модулятора, кварцевого генератора сдвига, усилителя СВЧ значение промежуточной частоты равно точно частоте кварцевого генератора сдвига, путем изменения значения частоты последнего (ступенчато и плавно) можно изменять значение промежуточной частоты в широких пределах от десятков МГц до десятков кГц. Кроме того, использование кварцевого генератора сдвига со сверхнизкими уровнями частотных шумов существенно уменьшает погрешность измерения частотных флуктуаций, обусловленную различием фазочастотных характеристик УПЧ измерительных каналов. Следовательно, достоверность и чувствительность измерения заявляемого фазового детектора выше, чем у частотного детектора-прототипа.In the inventive frequency detector of electronic equipment, due to the introduction of an amplitude modulator, a crystal oscillator, a microwave amplifier, the intermediate frequency is exactly the frequency of the crystal oscillator, by changing the frequency of the latter (stepwise and smoothly), you can change the intermediate frequency over a wide range of tens MHz to tens of kHz. In addition, the use of a quartz shear generator with ultra-low levels of frequency noise significantly reduces the error in the measurement of frequency fluctuations due to the difference in the phase-frequency characteristics of the IF amplifier measuring channels. Therefore, the reliability and sensitivity of the measurement of the inventive phase detector is higher than that of the frequency detector prototype.
Так достигается решение поставленной задачи.So the solution to the problem is achieved.
Заявляемое решение поясняется следующими иллюстрациями.The claimed solution is illustrated by the following illustrations.
На фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры с иллюстрацией, действующих в схеме напряжений.Figure 1 presents a functional diagram of the inventive frequency detector of electronic equipment with an illustration, operating in the voltage circuit.
На фиг.2 представлен график преобразований измеряемых синусоидальных изменений фазы в детекторе.Figure 2 presents a graph of the transformations of the measured sinusoidal phase changes in the detector.
На фиг.3 представлен график преобразований помеховых синусоидальных изменений фазы в детекторе.Figure 3 presents a graph of transformations of interfering sinusoidal phase changes in the detector.
Заявляемый частотный детектор радиоэлектронной схемы содержит: исследуемый автогенератор СВЧ 1; входной делитель мощности 2 с выходами I, II, III; частотный дискриминатор интерференционного типа 3; фазовращатель 4; амплитудный модулятор 5 с первым и модулирующими входами; кварцевый генератор сдвига 6 (ГС 6); усилитель СВЧ 7; выходной делитель мощности 8 с выходами I и II; смесители 9 и 10 сигнального и опорного каналов со входами 1 и гетеродинными входами; усилители промежуточной частоты 11 и 12 этих каналов; фазовый детектор 13 с сигнальным и опорным входами. При этом колебания исследуемого автогенератора СВЧ 1 через входной делитель мощности 2 поступают на вход частотного дискриминатора интерференционного типа 3, на первый вход смесителя опорного канала 10 и на первый вход амплитудного модулятора 5. Колебание исследуемого автогенератора СВЧ 1, прошедшее частотный дискриминатор 3, содержит дополнительные флуктуации фазы, преобразованные из флуктуаций частоты, после прохождения фазовращателя 4 поступает на вход 1 смесителя 9. Напряжения кварцевого генератора сдвига 6 поступают на модулирующие входы амплитудного модулятора 5, модулированное колебание которого через усилитель СВЧ 7 и выходной делитель мощности 8 воздействуют на гетеродинные входы смесителей сигнального и опорного каналов 9 и 10. Смесители 9 и 10 выполнены в составе перемножающих устройств ПУ 1 и ПУ 2, последовательно соединенных с полосовыми фильтрами ПФ 1 и ПФ 2 (не показано), а фазовый детектор 13 - аналогично с перемножающим устройством ПУ 3, соединенным последовательно с фильтром нижних частот ФНЧ (не показано). Амплитудный модулятор выполнен в виде однополосного амплитудного модулятора (ОАМ 5) либо балансного амплитудного модулятора (БАМ 5) (не показано). В ОАМ 5, выполненном в свою очередь на двойном волноводном тройнике и двух полупроводниковых диодах одинаковой полярности (не показано), напряжения кварцевого генератора сдвига 6 поступают на модуляторные диоды со сдвигом фазы на π/2 (не показано). Кроме того, осуществляется дополнительный фазовый сдвиг на π/2 с помощью отрезка волновода в самом амплитудном модуляторе 5 (не показано). В БАМ 5 на модуляторные диоды разной полярности (не показано) поступают синфазные напряжения кварцевого генератора сдвига 6.The inventive frequency detector of the electronic circuit contains: the investigated
Использование амплитудного модулятора 5 вида ОАМ.The use of amplitude modulator 5 type of OAM.
В этом случае на выходе смесителя 9 появляется преобразованное напряжение разностной промежуточной частоты, равной частоте кварцевого генератора сдвига 6. Полная фаза этого напряжения пропорциональна флуктуациям фазы, преобразованным частотным дискриминатором 3 из измеряемых флуктуаций частоты исследуемого автогенератора СВЧ 1, собственным флуктуациям фазы ГС 6, ОАМ 5 и усилителя СВЧ 7, флуктуациям фазы смесителя 9, УПЧ 11 и фазовому сдвигу φ0, вносимому фазовращателем 4.In this case, the converted intermediate differential frequency voltage equal to the frequency of the
На выходе смесителя 10 появляется напряжение разностной частоты, равной частоте кварцевого генератора сдвига 6. Это напряжение, усиленное в УПЧ 12 и содержащее собственные флуктуации фазы ГС 6, ОАМ 5 и усилителя СВЧ 7, фазовые флуктуации смесителя 10 и УПЧ 12, поступает на опорный вход фазового детектора 13.At the output of the mixer 10, a voltage of a difference frequency appears, equal to the frequency of the
Следовательно, на выходе фазового детектора 13 возникает напряжение, пропорциональное флуктуациям разности фаз его входных напряжений, т.е. измеряемым флуктуациям фазы, преобразованным частотным дискриминатором 3 из измеряемых флуктуаций частоты исследуемого автогенератора СВЧ 1, собственным фазовым шумам смесителей 9, 10 и усилителей промежуточной частоты 11, 12 и фазового детектора 13. При этом собственные фазовые флуктуации ГС 6, ОАМ 5 и усилителя СВЧ 7, когерентно воздействующие на сигнальный и опорный входы фазового детектора, существенно ослабляются на его выходе (не меньше 20 дБ).Consequently, a voltage proportional to fluctuations of the phase difference of its input voltages arises at the output of the phase detector 13, i.e. measured phase fluctuations converted by a frequency discriminator 3 of the measured frequency fluctuations of the investigated
Использование амплитудного модулятора 5 вида БАМ.The use of amplitude modulator 5 type BAM.
Если используется БАМ 5, то на выходе смесителя 9 появляются составляющие напряжения разностной промежуточной частоты. Составляющие этого напряжения имеют частоту, равную частоте кварцевого генератора сдвига 6. Полные фазы преобразованных смесителем 9 составляющих напряжения пропорциональны противофазным измеряемым фазовым флуктуациям, преобразованным частотным дискриминатором 3 из флуктуаций частоты исследуемого автогенератора СВЧ 1, и собственным флуктуациям БАМ 5 и усилителя СВЧ 7, и противоположным фазовым сдвигам φо и -φо, вносимым фазовращателем 4.If BAM 5 is used, then at the output of mixer 9 voltage components of the differential intermediate frequency appear. The components of this voltage have a frequency equal to the frequency of the
Напряжение усилителя промежуточной частоты 11, содержащее противофазные измеряемые флуктуации фазы и собственные флуктуации фазы колебания БАМ 5 и усилителя СВЧ 7, флуктуации фазы ГС 6, смесителя 9 и УПЧ 11, поступают на сигнальный вход фазового детектора 13.The voltage of the intermediate frequency amplifier 11, containing the antiphase measured phase fluctuations and the natural fluctuations of the BAM 5 oscillation phase and the microwave amplifier 7,
На выходе смесителя 10 появляется опорное напряжение разностной частоты, равной частоте кварцевого генератора сдвига 6. Это напряжение, усиленное в УПЧ 12 и содержащее противофазные собственные флуктуации фазы БАМ 5 и усилителя СВЧ 7, фазовые флуктуации ГС 6, смесителя 10 и УПЧ 12, поступает на опорный вход фазового детектора 13.At the output of the mixer 10, a reference voltage of the difference frequency appears, equal to the frequency of the
Противофазные фазовые флуктуации, преобразованные частотным дискриминатором 3 из измеряемых флуктуаций частоты исследуемого автогенератора 1, и собственные флуктуации фазы колебания БАМ 5 и усилителя СВЧ 7 складываются в фазе (см. фиг.2), а синфазные собственные фазовые шумы кварцевого генератора сдвига 6 и вносимые собственные фазовые шумы смесителей и усилителей промежуточной частоты обоих каналов - вычитаются (см. фиг.3).The out-of-phase phase fluctuations converted by the frequency discriminator 3 from the measured frequency fluctuations of the investigated
На фиг.2 наглядно представлен график преобразования измеряемых противофазных синусоидальных изменений фазы, происходящих в фазовом детекторе, описывающий новый механизм преобразования измеряемых изменений фаз входных напряжений в нем. С целью упрощения чертежей символами φ(t) и -φ(t) обозначены противофазные синусоидальные вариации фазы, а не изображения флуктуаций фазы, преобразованных частотным дискриминатором из частотных флуктуаций исследуемого автогенератора СВЧ, и фазовых флуктуаций БАМ 5 и усилителя СВЧ 7. В фазовом детекторе 13 противофазные фазовые вариации φ(t) и -φ(t) вызывают вариации напряжений фазового детектора 13 u(t), суммирующиеся на его выходе.Figure 2 clearly shows a graph of the conversion of the measured antiphase sinusoidal phase changes occurring in the phase detector, describing a new mechanism for converting the measured phase changes of the input voltages in it. In order to simplify the drawings, the symbols φ (t) and -φ (t) denote antiphase sinusoidal phase variations, and not images of phase fluctuations converted by a frequency discriminator from the frequency fluctuations of the microwave oscillator under study, and phase fluctuations of BAM 5 and microwave amplifier 7. In a phase detector 13 antiphase phase variations φ (t) and -φ (t) cause voltage variations of the phase detector 13 u (t), summed at its output.
На фиг.3 наглядно представлен график преобразования помеховых синфазных синусоидальных изменений фазы, происходящих в фазовом детекторе, описывающий новый механизм преобразования помеховых синфазных изменений фазы (фазовых шумов смесителей 9 и 10 и усилителей промежуточной частоты 11 и 12) в нем. С целью упрощения чертежей символами φ(t) обозначены синфазные помеховые синусоидальные вариации фазы, а не изображения синфазных фазовых шумов смесителей 9 и 10 и усилителей промежуточной частоты 11 и 12. В фазовом детекторе 13 синфазные фазовые вариации φ(t) вызывают вариации напряжений фазового детектора u(t), вычитающиеся на его выходе.Figure 3 graphically shows the conversion diagram of interfering common-mode sinusoidal phase changes occurring in a phase detector, describing a new mechanism for converting interfering common-mode phase changes (phase noise of mixers 9 and 10 and intermediate frequency amplifiers 11 and 12) in it. To simplify the drawings, the symbols φ (t) denote common-mode interfering sinusoidal phase variations, and not the images of common-mode phase noise of mixers 9 and 10 and amplifiers of intermediate frequency 11 and 12. In phase detector 13, in-phase phase variations φ (t) cause variations in phase detector voltages u (t) deducted at its output.
Таким образом, на выходе фазового детектора возникает напряжение, пропорциональное флуктуациям разности фаз его входных напряжений, т.е. измеряемым флуктуациям фазы (частоты) и собственным флуктуациям фазы БАМ 5, усилителя СВЧ 7 и шумам фазового детектора 13, являющимися собственными шумами частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры. При этом оптимальному режиму фазового детектирования (см. фиг.2) соответствует фазовый сдвиг φо=±π/2. В этом режиме отсутствует детектирование флуктуаций амплитуды фазовым детектором. Поэтому, при работе частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры влиянием флуктуаций амплитуды его функциональных узлов возможно пренебречь (проявляются лишь, если φо≠±π/2).Thus, a voltage proportional to fluctuations in the phase difference of its input voltages arises at the output of the phase detector, i.e. measured fluctuations of the phase (frequency) and intrinsic fluctuations of the BAM 5 phase, the microwave amplifier 7 and the noise of the phase detector 13, which are the intrinsic noises of the frequency detector of electronic equipment. In this case, the optimal phase detection mode (see Fig. 2) corresponds to a phase shift φ о = ± π / 2. In this mode, there is no detection of amplitude fluctuations by a phase detector. Therefore, during the operation of the frequency detector of electronic equipment, the influence of fluctuations in the amplitude of its functional units can be neglected (they appear only if φ о ≠ ± π / 2).
Заявляемый частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры используют следующим образом:The inventive frequency detector of electronic equipment is used as follows:
1. В случае применения в схеме частотного детектора однополосного амплитудного модулятора 5 измеряемое напряжение выделяют на отводе - выходе схемы.1. If a single-band amplitude modulator 5 is used in the frequency detector circuit, the measured voltage is isolated at the tap-output of the circuit.
Колебание автогенератора 1 u(t) поступают на входы сигнального и опорного каналов. Напряжения u1(t) и u2(t) на входах I и II, u3(t) на гетеродинных входах смесителей 9 и 10 и напряжение генератора сдвига 6 uq(t) представлены в виде:The oscillation of the oscillator 1 u (t) are fed to the inputs of the signal and reference channels. The voltages u 1 (t) and u 2 (t) at the inputs I and II, u 3 (t) at the heterodyne inputs of the mixers 9 and 10 and the voltage of the shear generator 6 u q (t) are presented in the form:
где 
t - текущее время в с;t is the current time in s;
ν(t) - флуктуации угловой частоты в рад/с;ν (t) is the angular frequency fluctuation in rad / s;
φν(t) - флуктуации фазы, преобразованные частотным дискриминатором из флуктуаций частоты ν(t), в рад;φ ν (t) - phase fluctuations converted by the frequency discriminator from frequency fluctuations ν (t) into rad;
φ3(t)=φq(t)+φоам(t) - суммарные фазовые шумы в рад;φ 3 (t) = φ q (t) + φ оам (t) - total phase noise in rad;
φq(t) - фазовые шумы ГС 6 в рад;φ q (t) -
φоам(t) - фазовые шумы ОАМ 5 и усилителя СВЧ 7 в рад; OAM φ (t) - phase 5 and OAM noise microwave amplifier 7 in rad;
φо - фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 4.φ of - the phase shift introduced by
Поскольку смесители 9 и 10 (CM 1 и CM 2) выполнены с перемножающими устройствами ПУ 1 и ПУ 2, последовательно соединенными с полосовыми фильтрами ПФ 1 и ПФ 2, то выходные напряжения перемножающих устройств ПУ 1 и ПУ 2 смесителей 9 и 10 в В, с учетом φпу1(t) и φпу2(t) их собственных фазовых шумов в рад, представлены в следующем виде:Since the mixers 9 and 10 (
где 
Напряжения на выходах полосовых фильтров ПФ 1 и ПФ 2 смесителей 9 и 10 соответственно равныThe voltages at the outputs of the
где 
Выходные напряжения усилителей промежуточной частоты 11 и 12, с учетом φупч1(t) и φупч2(t) их собственных фазовых шумов в рад, представлены в следующем виде:The output voltages of the amplifiers of intermediate frequency 11 and 12, taking into account φ up1 (t) and φ up2 (t) of their own phase noise in rad, are presented in the following form:
где 
φк1(t)=φпу1(t)+φупч1(t) и φк2(t)=φпу2(t)+φупч2(t) - суммарные фазовые шумы сигнального и опорного каналов в рад.φ k1 (t) = φ pu1 (t) + φ up1 (t) and φ k2 (t) = φ pu2 (t) + φ up2 (t) are the total phase noise of the signal and reference channels in rad.
Выходное напряжение перемножающего устройства ПУ 3 фазового детектора 13 в В представлено в видеThe output voltage of the multiplying device PU 3 phase detector 13 in V is presented in the form
где 
Учитывая малость фазовых шумов, т.е. φν(t)-φк1(t)+φк2(t)<<1, очевидно, что:Given the smallness of phase noise, i.e. φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t) << 1, it is obvious that:
cos[φν(t)-φк1(t)+φк2(t)]≅1,cos [φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t)] ≅1,
sin[φν(t)-φк1(t)+φк2(t)]≅φν(t)-φк1(t)+φк2(t).sin [φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t)] ≅φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t).
Тогда uфд(t) напряжение на выходе ФНЧ фазового детектора 13 в В будет представлено следующим образом:Then u fd (t) the voltage at the output of the low-pass filter of the phase detector 13 in V will be represented as follows:
где Кфнч(р) - безразмерный символический коэффициент передачи ФНЧ фазового детектора 13;where K LPF (p) - dimensionless coefficient LPF symbolic transmission phase detector 13;
При этом среднее напряжение 
Если φо=π/2, a φк1(t)≅φк2(t)≅0 и 
Собственные шумы двухканального ЧМ (ФМ) детектора с ОАМ 5 и ГС 6 определяются фазовыми шумами φк1(t) и φк2(t) смесителей и усилителей промежуточной частоты сигнального и опорного каналов и 
2. В случае использования в схеме частотного детектора балансного амплитудного модулятора 5 измеряемое напряжение выделяют на отводе - выходе схемы.2. If a balanced amplitude modulator 5 is used in the frequency detector circuit, the measured voltage is isolated at the tap-output of the circuit.
Колебание автогенератора 1 u(t) в В поступает на входы сигнального и опорного каналов. Напряжения, действующие на входах смесителей 9 и 10 (CM 1 и CM 2), представляются в виде следующих выражений:The oscillation of the oscillator 1 u (t) in V is supplied to the inputs of the signal and reference channels. The voltages acting on the inputs of the mixers 9 and 10 (
где φ3(t)=φ(t)+φбам(t)+φq(t) - суммарные фазовые шумы в рад;where φ 3 (t) = φ (t) + φ bam (t) + φ q (t) - total phase noise in rad;
φ'3(t)=φ(t)+φбам(t)-φq(t) - разностные фазовые шумы в рад;φ ' 3 (t) = φ (t) + φ bam (t) -φ q (t) - difference phase noise in rad;
φбам(t) - фазовые шумы БАМ 5 и усилителя СВЧ 7.φ bam (t) - phase noise BAM 5 and microwave amplifier 7.
Напряжение на выходе перемножающего устройства ПУ 1 смесителя 9 (CM 1) сигнального канала uпу1(t) в В, с учетом φпу1(t) его собственных фазовых шумов в рад представлено в следующем виде:The voltage at the output of the multiplying
Напряжение на выходе полосового фильтра ПФ 1 смесителя 9 (CM 1) сигнального канала uсм1(t) в В равноThe voltage at the output of the band-
Напряжение на выходе перемножающего устройства ПУ 2 смесителя 10 (CM 2) опорного канала uпу2(t) в В, с учетом φпу2(t) его собственных фазовых шумов в рад, представлено в следующем виде:The voltage at the output of a multiplying device PU 10 2 mixer (CM 2) of the reference channel pu2 u (t) to B, considering pu2 φ (t) of its own in rad phase noise is represented as follows:
Выходное напряжение полосового фильтра ПФ 2 смесителя 10 (CM 2) опорного канала uсм2(t) в B равноThe output voltage of the bandpass filter PF 2 mixer 10 (CM 2) of the reference channel u cm2 (t) in B is
Напряжения на выходах усилителей промежуточной частоты 11 и 12 обоих каналов УПЧ 1 и УПЧ 2 uупч1(t) и uупч2(t) в B, с учетом φупч1(t) и φупч2(t) их собственных фазовых шумов в рад, представлены в следующем виде:The voltages at the outputs of the intermediate frequency amplifiers 11 and 12 of both channels of the
где 
Напряжение на выходе перемножающего устройства ПУ 3 фазового детектора 13 uпу3(t) в В равноThe voltage at the output of the multiplying device PU 3 phase detector 13 u PU3 (t) in V is
Здесь φк1(t)=φпу1(t)+φупч1(t) - суммарные собственные фазовые шумы сигнального канала в рад;Here, φ к1 (t) = φ PU1 (t) + φ up1 (t) are the total intrinsic phase noise of the signal channel in rad;
φк2(t)=φпу2(t)+φупч2(t) - суммарные собственные фазовые шумы опорного канала в рад.φ K2 (t) = φ PU2 (t) + φ UPCH2 (t) - the total intrinsic phase noise of the reference channel in rad.
Тогда uфд(t) напряжение на выходе ФНЧ фазового детектора 13 в В с учетом фильтрующего действия символического коэффициента передачи Кфнч(р) будет представлено следующим образом:Then, u fd (t), the voltage at the output of the low-pass filter of the phase detector 13 in V, taking into account the filtering action of the symbolic transmission coefficient K low-pass filter (p), will be presented as follows:
Учитывая малость фазовых шумов, т.е. φν(t)-φк1+φк2(t)<<1, очевидно, что:Given the smallness of phase noise, i.e. φ ν (t) -φ к1 + φ к2 (t) << 1, it is obvious that:
cos[φν(t)-φк1(t)+φк2(t)]≅1,cos [φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t)] ≅1,
sin[φν(t)-φк1(t)+φк2(t)]≅φν(t)-φк1(t)+φк2(t)sin [φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t)] ≅φ ν (t) -φ к1 (t) + φ к2 (t)
Тогда напряжение на выходе ФНЧ фазового детектора 13 в В будет представлено следующим образом:Then the voltage at the output of the low-pass filter of the phase detector 13 in V will be presented as follows:
Здесь 
При этом, средняя и шумовая составляющие напряжения фазового детектора 13 
где 
Если φо=π/2, а φбам(t)≅0 и 
Из полученного вывода следует, что фазовые шумы φпу1(t), φпу2(t) и φупч1(t), φупч2(t) соответственно смесителей и усилителей промежуточной частоты сигнального и опорного каналов полностью вычитаются в двухканальном частотном детекторе. Это обусловлено преобразованием синфазных фазовых шумов на разных склонах детекторной характеристики, отличающихся только знаком ее крутизны, т.е. Sфд(+φо)=-Sфд(-φо).It follows from the conclusion obtained that the phase noise φ Pu1 (t), φ Pu2 (t) and φ cfu1 (t), φ cfu2 (t) of the mixers and amplifiers of the intermediate frequency of the signal and reference channels, respectively, are completely subtracted in the two-channel frequency detector. This is due to the in-phase phase noise conversion on different slopes of the detector characteristic, differing only in the sign of its steepness, i.e. S fd (+ φ о ) = - S fd (-φ о ).
Таким образом, описание работы заявляемого частотного детектора с амплитудным модулятором и генератором сдвига позволят сделать следующие выводы:Thus, a description of the operation of the inventive frequency detector with an amplitude modulator and a shift generator will allow the following conclusions:
1. Частотный детектор с амплитудным модулятором и генератором сдвига обладает более высокой достоверностью и чувствительностью, чем традиционное решение-прототип, и имеет значительно более широкий диапазон перестройки промежуточной частоты (десятки кГц - десятки МГц).1. A frequency detector with an amplitude modulator and a shift generator has higher reliability and sensitivity than the traditional prototype solution, and has a much wider range of tuning of the intermediate frequency (tens of kHz - tens of MHz).
2. Частотные детекторы с ОАМ и БАМ и генератором сдвига при прочих равных условиях эквивалентны по чувствительности измерения флуктуаций частоты, если их собственные шумы тождественно равны, т.е.2. Frequency detectors with OAM and BAM and a shear generator, ceteris paribus, are equivalent in sensitivity to measuring frequency fluctuations if their own noise is identically equal, that is,
3. В частотном детекторе с БАМ и генератором сдвига вскрыт новый механизм фазового детектирования, позволивший объяснить компенсацию собственных шумов СВЧ смесителей и усилителей промежуточной частоты сигнального и опорного каналов.3. A new phase detection mechanism was discovered in a frequency detector with a BAM and a shift generator, which made it possible to explain the compensation of the intrinsic noise of microwave mixers and amplifiers of the intermediate frequency of the signal and reference channels.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122107/28A RU2318291C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Frequency discriminator of radio electronic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122107/28A RU2318291C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Frequency discriminator of radio electronic equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2318291C1 true RU2318291C1 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=39279100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006122107/28A RU2318291C1 (en) | 2006-06-20 | 2006-06-20 | Frequency discriminator of radio electronic equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2318291C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202375U1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-02-15 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | DOUBLE WAVEGUIDE TEE |
-
2006
- 2006-06-20 RU RU2006122107/28A patent/RU2318291C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202375U1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-02-15 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | DOUBLE WAVEGUIDE TEE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2115222C1 (en) | Phase-angle corrector for power amplifier feedback circuit (options) | |
| US6404293B1 (en) | Adaptive radio transceiver with a local oscillator | |
| US5548619A (en) | Radio receiver apparatus of orthogonal detection type comprising local oscillator means with improved automatic frequency control arrangement | |
| US20120288286A1 (en) | Optical receiver for amplitude-modulated signals | |
| EP1498710B1 (en) | Heterodyne optical spectrum analyzer for measuring amplitude and phase of input optical signals and associated method | |
| CN110535527A (en) | The spectral response measurement method and device of coherent optical heterodyne communicatio | |
| RU2318291C1 (en) | Frequency discriminator of radio electronic equipment | |
| EP0723335B1 (en) | Radio receiver apparatus of orthogonal detection type comprising local oscillator means with improved automatic frequency control arrangement | |
| RU2316889C1 (en) | Frequency detector of radio-electronic equipment | |
| SU304520A1 (en) | METHOD FOR ADJUSTING THE FREQUENCY OF HETERODINE TWO-CHANNEL PHASOMETERS WITH CONVERSION OF FREQUENCY | |
| WO2005006600A1 (en) | Optical signal transmitter and optical signal transmission system | |
| RU2099729C1 (en) | Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters | |
| RU2310983C2 (en) | Circuit for phase automatic adjustment of frequency of radioelectronic equipment | |
| RU2408138C1 (en) | Information transmission system with frequency separation of signals | |
| RU2019050C1 (en) | Demodulator of signals of four-position phase-shift keying | |
| KR0150143B1 (en) | If frequency generating circuit in radio communication system | |
| RU2583706C1 (en) | Method of receiving noise-like phase-shift keyed signals | |
| RU2546312C1 (en) | Radio receiver for detecting phase-shift keyed broadband signals | |
| RU2251120C1 (en) | Unit for measuring fluctuations in high-frequency devices | |
| RU2114498C1 (en) | Method and device for frequency modulation | |
| Busch et al. | A symmetric telemetry diversity combiner system | |
| RU2106746C1 (en) | Receiver of modulated periodic signal | |
| RU2137297C1 (en) | Noise interference compensator | |
| RU2280321C2 (en) | Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment | |
| RU2241237C1 (en) | Unit for measuring fluctuations in transmission high-frequency units |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090621 |