RU2446404C1 - Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation - Google Patents
Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446404C1 RU2446404C1 RU2010132596/28A RU2010132596A RU2446404C1 RU 2446404 C1 RU2446404 C1 RU 2446404C1 RU 2010132596/28 A RU2010132596/28 A RU 2010132596/28A RU 2010132596 A RU2010132596 A RU 2010132596A RU 2446404 C1 RU2446404 C1 RU 2446404C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequencies
- frequency
- nomogram
- frame
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Способ определения гетеродинных и промежуточных частот преобразователей частоты и устройство для его осуществления относятся к области радиотехники и могут быть использованы при проектировании широкополосных приемных устройств с преобразованием частот, в том числе с многократным преобразованием.The method for determining the heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters and a device for its implementation belong to the field of radio engineering and can be used in the design of broadband receiving devices with frequency conversion, including multiple conversion.
Определение оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот преобразователей частоты является важной задачей, возникающей при проектировании широкополосных приемных устройств, в состав которых входят преобразователи частоты. Эта задача напрямую связана с задачей определения значений частот комбинационных составляющих и гармоник в полосе рабочих частот выходных сигналов (промежуточных частот). Для решения этой задачи в настоящее время широко используются либо таблицы (Ю.И.Шарапов. Преобразование сигнала комбинационных частот в специальных приемниках. - М.: САИНС-ПРЕСС, 2009), либо номограммы комбинационных частот (Ю.Ф.Щербаков. Некоторые вопросы анализа комбинационных помех при преобразовании частоты Радиотехника, т.27, №12, 1972.) В последней работе сравниваются методы анализа комбинационных частот, и делается вывод об универсальности и эффективности графических методов. Преимущество этих методов особенно очевидно при проектировании приемных устройств с широкими полосами частот входных и выходных сигналов.Determining the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters is an important task that arises in the design of broadband receiving devices, which include frequency converters. This task is directly related to the task of determining the frequencies of the combination components and harmonics in the operating frequency band of the output signals (intermediate frequencies). To solve this problem, either tables (Yu.I. Sharapov. Conversion of the Raman signal in special receivers. - M .: SAINS-PRESS, 2009), or Raman frequency nomograms (Yu.F. Scherbakov. Some questions analysis of Raman interference during frequency conversion Radio engineering, t.27, No. 12, 1972.) In the last work, the methods of analysis of Raman frequencies are compared, and the conclusion is made about the universality and effectiveness of graphical methods. The advantage of these methods is especially evident in the design of receivers with wide frequency bands of input and output signals.
Способ и устройство для определения оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот с помощью номограммы комбинационных частот, описанные в книге «Справочник по радиолокации» (Редактор М. Скольник. - М.: Изд. Сов. радио, 1977 г. Т.3, гл. 2, стр.142), приняты за прототип изобретения и состоят в следующем.A method and apparatus for determining the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies using combinational frequency nomograms described in the book "Radar Reference" (Editor M. Skolnik. - M .: Publishing House Sov. Radio, 1977, T.3, Ch. 2, p. 142), taken as a prototype of the invention and are as follows.
Способ основан на использовании номограммы комбинационных частот, построенной в декартовой системе координат. Такая номограмма для преобразования вида fпч=fг-fc, («верхняя» настройка гетеродина при fг>fc, где fc - частота входного сигнала, fг - частота гетеродина, fпч - выходная (промежуточная) частота)), приведена на фиг.1. По оси абсцисс номограммы в линейном масштабе отложены нормированные к частоте гетеродина значения частот входных сигналов, а по оси ординат - выходных (промежуточных) частот. При этом относительная, нормированная частота гетеродина становится равной единице. Нормирование частот входных и выходных сигналов к частоте гетеродина позволяет обобщить множество возможных номограмм в одну номограмму.The method is based on the use of combination frequency nomograms constructed in a Cartesian coordinate system. Such a nomogram for conversion of the form f pc = f g −f c , (“upper” local oscillator tuning for f g > f c , where f c is the input signal frequency, f g is the local oscillator frequency, f pc is the output (intermediate) frequency) ), is shown in figure 1. On the abscissa axis of the nomogram, the frequencies of the input signals normalized to the local oscillator frequency are plotted on a linear scale, and the output (intermediate) frequencies on the ordinate axis. In this case, the relative, normalized frequency of the local oscillator becomes equal to unity. Normalization of the frequencies of the input and output signals to the local oscillator frequency allows you to summarize the many possible nomograms into one nomogram.
Номограмму образуют отрезки наклонных прямых линий, соответствующие комбинационным частотам fк. Комбинационные частоты fк рассчитывают по формуле (1):The nomogram is formed by segments of inclined straight lines corresponding to the combination frequencies f to . The combination frequencies f to calculated by the formula (1):
где m и n - целые числа натурального ряда (0, 1, 2, 3, …). Числа m соответствуют гармоникам входного сигнала, а n - гармоникам сигнала гетеродина, и, с учетом знаков, образуют индексы, определяющие порядок комбинационной частоты fк. При m=1 и n=1 записанная выше формула определяет значения выходных (промежуточных) частот fпч для трех возможных видов преобразования частот: fг-fc, fc-fг, fс+fг. Сумма абсолютных значений индексов комбинационных частот называется ее порядком, который приближенно оценивает уровень мощности сигнала с этой частотой (Орлов. «Анализ взаимной модуляции, возникающей при использовании кристаллического смесителя». Proceedings of the IEEE, v.52, №2, February 1964, стр.181-187). С увеличением порядков комбинационных частот мощности сигналов, соответствующие этим частотам, уменьшаются.where m and n are integers of the natural series (0, 1, 2, 3, ...). The numbers m correspond to the harmonics of the input signal, and n correspond to the harmonics of the local oscillator signal, and, taking into account the signs, form indices that determine the order of the Raman frequency f k . For m = 1 and n = 1, the above formula determines the values of the output (intermediate) frequencies f pc for three possible types of frequency conversion: f g -f c , f c -f g , f c + f g . The sum of the absolute values of the indices of the Raman frequencies is called its order, which approximately estimates the signal power level with this frequency (Orlov. “Analysis of the mutual modulation that occurs when using a crystal mixer.” Proceedings of the IEEE, v.52, No. 2, February 1964, p. .181-187). With an increase in the orders of the Raman frequencies, the signal powers corresponding to these frequencies decrease.
Номограмма, представленная на фиг.1, учитывает комбинационные частоты до 5 порядка включительно. Рядом с отрезками прямых линий на номограмме приведены индексы комбинационных частот, соответствующие этим прямым, причем первое число соответствует индексу m, а второе - индексу n. Например, отрезок прямой с индексом -1 и 1 соответствует полезному выходному сигналу с частотой fг-fc («верхняя» настройка гетеродина). Отрезок прямой с индексом 3 и -2 соответствует комбинационной частоте 3fc-2fг, а с индексом -3 и 1 соответствует fг-3fc. Отрезок с индексом 2 и 0 соответствует второй гармонике входного сигнала 2fс.The nomogram shown in figure 1, takes into account the combination frequencies up to 5 orders of magnitude inclusive. Next to the straight line segments, the nomogram shows the indices of the combination frequencies corresponding to these straight lines, the first number corresponding to the index m and the second to the index n. For example, a straight line segment with an index of -1 and 1 corresponds to a useful output signal with a frequency f g -f c (the “upper” local oscillator setting). A line segment with an index of 3 and -2 corresponds to a combination frequency of 3f c -2f g , and with an index of -3 and 1 corresponds to f g -3f c . The segment with
Анализ комбинационных частот, образующихся на выходе преобразователя частоты, проводят с помощью плоской раздвижной прямоугольной рамки с окном. Рамку размещают на поверхности чертежа номограммы так, чтобы ее стороны были параллельны координатным осям номограммы, а одна из диагоналей рамки совпадала с отрезком прямой, соответствующей основному виду преобразования. На фиг.1 это изображенный жирной линией отрезок прямой с индексами - 1 и 1 (fг-fc). При этом длину горизонтальных сторон окна рамки делают численно равными нормированной полосе частот входных сигналов, которые отсчитывают на оси абсцисс, а длину вертикальных сторон - нормированной полосе частот выходных сигналов (промежуточных частот) отсчитывают на оси ординат.The analysis of the combination frequencies generated at the output of the frequency converter is carried out using a flat sliding rectangular frame with a window. The frame is placed on the surface of the drawing of the nomogram so that its sides are parallel to the coordinate axes of the nomogram, and one of the diagonals of the frame coincides with a straight line segment corresponding to the main type of transformation. In Fig. 1, this is a straight line segment with indices - 1 and 1 (f g −f c ), shown in bold. The length of the horizontal sides of the frame window is made numerically equal to the normalized frequency band of the input signals, which are counted on the abscissa axis, and the length of the vertical sides, the normalized frequency band of the output signals (intermediate frequencies) is counted on the ordinate axis.
При заданной полосе частот входных сигналов для определенного значения частоты гетеродина может быть определена нормированная полоса входных частот, а сама рамка размещена на поверхности номограммы. При этом определяются комбинационные частоты в полосе выходных частот преобразователя. Критерием попадания комбинационных частот в полосу частот преобразователя является наличие пересечения плоскости окна рамки, расположенной на номограмме, отрезками прямых, соответствующих этим частотам.For a given frequency band of input signals for a specific value of the local oscillator frequency, a normalized frequency band of input frequencies can be determined, and the frame itself is placed on the surface of the nomogram. In this case, the combination frequencies in the output frequency band of the converter are determined. The criterion for the combination frequencies to get into the frequency band of the converter is the intersection of the plane of the window frame, located on the nomogram, with line segments corresponding to these frequencies.
Изменение частоты гетеродина приводит к изменению нормированных входных и выходных частот, а сама рамка займет новое положение на номограмме. Перемещая таким образом рамку, можно найти такое ее положение, когда плоскость окна рамки не пересекается отрезками линий ниже заданного порядка. Этому положению рамки будут соответствовать нормированные значения входных частот, знание которых позволяет определить истинные значения входных, выходных и гетеродинных частот, которые и будут оптимальными.A change in the frequency of the local oscillator leads to a change in the normalized input and output frequencies, and the frame itself will occupy a new position on the nomogram. Moving the frame in this way, you can find its position when the plane of the frame window does not intersect with line segments below a given order. This position of the frame will correspond to the normalized values of the input frequencies, the knowledge of which allows you to determine the true values of the input, output and heterodyne frequencies, which will be optimal.
На фиг.1 приведены три положения рамки для одного и того же диапазона частот входных сигналов с коэффициентом перекрытия f2/f1=1,5, где f1 и f2 соответственно нижняя и верхняя граница диапазона частот входных сигналов. Размеры окна рамки зависят от положения диагонали рамки на отрезке прямой основного вида преобразования (в рассматриваемом случае fг-fc). Нормированные диапазоны входных частот для соответствующих положений рамок, равны: 0,07…0,105, 0,32…0,48 и 0,65…0,975, а выходных частот равны: 0,895…0,93, 0,52…0,68 и 0,35…0,025. Относительная частота гетеродина во всех трех случаях равна единице. Как видно из номограммы фиг.1, в полосу выходных частот соответствующей правой нижней рамке помимо полезного сигнала попадают комбинационные частоты: 2fс-fг, 2fг-2fc и 3fc-2fг, а в полосу выходных частот средней рамки попадают частоты 2fc, 4fс-fг, 2fc-3fг. В окно левой верхней рамки не попадают комбинационные частоты до пятого порядка включительно.Figure 1 shows the three positions of the frame for the same frequency range of the input signals with an overlap factor f 2 / f 1 = 1.5, where f 1 and f 2, respectively, the lower and upper boundary of the frequency range of the input signals. The dimensions of the frame window depend on the position of the diagonal of the frame on the straight line segment of the main type of transformation (in this case f g -f c ). The normalized ranges of input frequencies for the corresponding positions of the frames are: 0.07 ... 0.105, 0.32 ... 0.48 and 0.65 ... 0.975, and the output frequencies are: 0.895 ... 0.93, 0.52 ... 0.68 and 0.35 ... 0.025. The relative frequency of the local oscillator in all three cases is equal to unity. As can be seen from the nomogram of FIG. 1, in addition to the useful signal, the combinational frequencies fall into the output frequency band of the corresponding lower right frame: 2f с -f g , 2f g -2f c and 3f c -2f g , and the frequencies go into the output band of the middle frame 2f c , 4f c -f g , 2f c -3f g . In the window of the upper left frame, combination frequencies up to fifth order, inclusive, do not fall.
Недостатком прототипа является то, что при определении оптимальных значений частоты гетеродина и промежуточной частоты, при заданной полосе частот входных сигналов, перемещение рамки в плоскости номограммы приводит к необходимости расчета изменения ее размеров. Это существенно усложняет поиск оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот, при которых в полосе выходных частот отсутствуют комбинационные частоты ниже заданного порядка.The disadvantage of the prototype is that when determining the optimal values of the local oscillator frequency and the intermediate frequency, for a given frequency band of the input signals, moving the frame in the plane of the nomogram makes it necessary to calculate the change in its size. This significantly complicates the search for the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies at which there are no Raman frequencies below the specified order in the output frequency band.
Техническим результатом изобретения является уменьшение времени поиска оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот и его упрощение.The technical result of the invention is to reduce the search time for the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies and its simplification.
Технический результат достигается благодаря тому, что прямоугольная рамка с окном выполнена жесткой, а номограмма комбинационных частот выполнена в логарифмическом масштабе по двум координатам. Именно выполнение номограммы в логарифмическом масштабе, при заданной полосе входных частот, обеспечивает постоянство размеров окна рамки. Размеры окна рамки определяются шириной диапазона входных частот (коэффициентом перекрытия).The technical result is achieved due to the fact that the rectangular frame with the window is made rigid, and the combinational frequency nomogram is made on a logarithmic scale in two coordinates. It is the execution of the nomogram on a logarithmic scale, for a given input frequency band, that ensures the frame window is constant in size. The dimensions of the frame window are determined by the width of the input frequency range (overlap coefficient).
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 в декартовой системе координат в линейном масштабе представлена номограмма комбинационных частот для преобразования вида fг-fc.Figure 1 in a Cartesian coordinate system on a linear scale presents nomogram Raman frequencies for the conversion of the form f g -f c .
На фиг.2 в декартовой системе координат в логарифмическом масштабе представлена номограмма комбинационных частот для преобразования вида fг-fc.Figure 2 in a Cartesian coordinate system on a logarithmic scale presents a nomogram of Raman frequencies for the conversion of the form f g -f c .
На фиг.3 в декартовой системе координат в логарифмическом масштабе представлена номограмма комбинационных частот для преобразования вида fс-fг.Figure 3 in a Cartesian coordinate system on a logarithmic scale presents a nomogram of Raman frequencies for the conversion of the form f with -f g .
На фиг.4 в декартовой системе координат в логарифмическом масштабе представлена номограмма комбинационных частот для преобразования вида fc+fг.Figure 4 in a Cartesian coordinate system on a logarithmic scale presents a nomogram of Raman frequencies for the conversion of the form f c + f g .
На фиг.5 представлен эскиз устройства, реализующего способ по изобретению.Figure 5 presents a sketch of a device that implements the method according to the invention.
На фиг.6 приведена номограмма для конкретного примера определения оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот.Figure 6 shows the nomogram for a specific example of determining the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies.
Для уменьшения времени определения оптимальных значений гетеродинных и промежуточных частот и определения индексов тип комбинационных частот, попавших в полосу выходных (промежуточных) частот преобразователя, необходимо использовать номограммы комбинационных частот, выполненные на чертеже в логарифмическом масштабе по двум ортогональным осям координат.To reduce the time to determine the optimal values of heterodyne and intermediate frequencies and determine the indices of the type of combination frequencies that fall into the output (intermediate) frequency band of the converter, it is necessary to use combination frequency nomograms made in the drawing on a logarithmic scale along two orthogonal coordinate axes.
При построении номограммы комбинационных частот необходимо учитывать, что при гетеродинном преобразовании абсолютное значение ширины полосы преобразуемых частот остается постоянным, т.е. абсолютная ширина полосы выходных (промежуточных) частот всегда численно равна ширине полосы частот входных сигналов. Поэтому при построении номограмм целесообразно использовать масштабную сетку с одинаковым шагом по обеим осям координат. Поскольку входные и выходные частоты преобразователя отличаются друг от друга, значения делений сетки необходимо скорректировать в зависимости от вида преобразования. Для преобразования вида fг-fc (преобразование с «инверсией») масштабная шкала оси ординат инвертирована, а направление изменения цифровых значений оставлено прежним с возрастанием значений снизу вверх (фиг.2). В этом случае основному виду преобразования соответствует отрезок прямой, а для координат каждой точки этого отрезка выполняется соотношение: fc/fг+fпч/fг=1.When constructing the combinational frequency nomogram, it is necessary to take into account that during heterodyne conversion, the absolute value of the bandwidth of the converted frequencies remains constant, i.e. the absolute bandwidth of the output (intermediate) frequencies is always numerically equal to the bandwidth of the input signals. Therefore, when constructing nomograms, it is advisable to use a scale grid with the same pitch along both coordinate axes. Since the input and output frequencies of the converter are different from each other, the values of the grid divisions must be adjusted depending on the type of conversion. To convert the form f g -f c (conversion with "inversion"), the scale scale of the ordinate axis is inverted, and the direction of change of the digital values is left unchanged with increasing values from bottom to top (figure 2). In this case, the main type of transformation corresponds to a straight line segment, and for the coordinates of each point of this segment the relation holds: f c / f g + f pch / f g = 1.
Цифровые значения масштабной шкалы по оси ординат для преобразования вида fc-fг (преобразования «вниз») сдвинуты на единицу вниз (фиг.3), а для преобразования вида fc+fг (преобразования «вверх»), сдвинуты по оси ординат на единицу вверх (фиг.4). При таком выборе масштабных шкал основным видам преобразования соответствуют отрезки прямых линий. При этом большинство остальных отрезков линий, соответствующих другим порядкам комбинационных частот, на номограммах перестают быть линейными. Теперь при заданной полосе входных частот перемещение рамки не приведет к изменению размеров ее окна. Для координат каждой точки отрезка линии, соответствующего основному виду преобразования (фиг.3), выполняется соотношение fпч/fг =fc/fг-1, а для фиг.4 fпч/fг=fc/fг+1.The digital values of the scale scale along the ordinate axis for the transformation of the form f c -f g (conversion "down") are shifted by one down (Fig. 3), and for the conversion of the form f c + f g (transformation "up"), are shifted along the axis ordinates per unit up (figure 4). With this choice of scale scales, the main types of transformation correspond to segments of straight lines. Moreover, most of the remaining line segments corresponding to other orders of combination frequencies on the nomograms cease to be linear. Now, for a given input frequency band, moving the frame will not lead to a resizing of its window. For the coordinates of each point of the line segment corresponding to the main type of transformation (Fig. 3), the relation f pc / f g = f c / f g -1 is fulfilled, and for Fig. 4 f pc / f g = f c / f g + one.
На номограммах комбинационных частот на фиг.2, 3 и 4 приведены комбинационные частоты до 5 порядка включительно.On nomograms of combination frequencies in figure 2, 3 and 4 shows the combination frequencies up to 5 orders of magnitude inclusive.
Вычерченную на листе бумаги номограмму, для заданного вида преобразования, прикрепляют на доске, например на доске кульмана (фиг.5), оснащенного жесткой прямоугольной рамкой, размеры окна которой определяются шириной полосы частот входных сигналов, и механизмом перемещения рамки в плоскости номограммы. Рамка жестко одним углом прикреплена к концу пантографа.A nomogram drawn on a sheet of paper, for a given type of transformation, is attached to a board, for example, to a Kuhlmann board (Fig. 5), equipped with a rigid rectangular frame, the window dimensions of which are determined by the frequency band of the input signals, and the mechanism for moving the frame in the plane of the nomogram. The frame is rigidly attached at one corner to the end of the pantograph.
Для примера на номограммах на фиг.2, 3 и 4 приведены по три разных положения одних и тех же рамок для диапазонов частот с одним и тем же коэффициентом перекрытия f2/f1=1,5, где f1 и f2, соответственно, - нижняя и верхняя границы диапазона частот входных сигналов.For example, the nomograms in FIGS. 2, 3 and 4 show three different positions of the same frames for frequency ranges with the same overlap coefficient f 2 / f 1 = 1.5, where f 1 and f 2 , respectively , - the lower and upper boundaries of the frequency range of the input signals.
Нормированные полосы входных частот для рамок номограмм на фиг.2:Normalized input frequency bands for the frames of the nomograms in figure 2:
0,07…0,105, 0,32…0,48 и 0,65…0,975, и соответственно выходных частот: 0,895…0,93, 0,52…0,68 и 0,025…0,35; на фиг.3: 1,2…1,8, 2,0…3,0 и 4,0…6,0 и, соответственно, выходных: 0,2…0,8, 1,0…2,0 и 3,0…5,0. Для рамок на фиг.4: 0,07…0,105, 0,32…0,48 и 0,65…0,975 и, соответственно, выходных частот: 1,07…1,105, 1,32…1,48 и 1,65…1,975. Частоты гетеродинов нормированы, поэтому равны единице.0.07 ... 0.105, 0.32 ... 0.48 and 0.65 ... 0.975, and accordingly the output frequencies: 0.895 ... 0.93, 0.52 ... 0.68 and 0.025 ... 0.35; figure 3: 1.2 ... 1.8, 2.0 ... 3.0 and 4.0 ... 6.0 and, accordingly, the weekend: 0.2 ... 0.8, 1.0 ... 2.0 and 3.0 ... 5.0. For the framework in figure 4: 0.07 ... 0.105, 0.32 ... 0.48 and 0.65 ... 0.975 and, accordingly, the output frequencies: 1.07 ... 1.105, 1.32 ... 1.48 and 1.65 ... 1.975. The frequencies of the local oscillators are normalized, therefore equal to unity.
На номограммах для простоты построения не показаны отрезки линий, соответствующие гармоникам гетеродина. Эти отрезки перпендикулярны оси абсцисс и начинаются для вариантов, показанных на фиг.3 и 4, в точках 1, 2, 3, и т.д., которые соответствуют первой, второй и т.д. гармоникам гетеродина. В полосу выходных частот преобразователя будут попадать те гармоники гетеродина, которым соответствуют точки, находящиеся строго под окном рамки. Такие гармоники необходимо учитывать наряду с комбинационными частотами в спектре выходных сигналов преобразователя частоты.For ease of construction, the nomograms do not show line segments corresponding to the harmonics of the local oscillator. These segments are perpendicular to the abscissa axis and begin for the options shown in figures 3 and 4, at
С помощью описанных выше номограмм для заданной полосы частот входных сигналов достаточно просто может быть осуществлен поиск значений гетеродинных и промежуточных частот преобразователя. Основным критерием такого поиска является отсутствие в полосе выходных частот комбинационных частот, имеющих порядок ниже заданного. Поскольку таких вариантов может быть несколько, для выбора оптимального варианта следует исходить из соответствия варианта техническим требованиям, предъявляемым изначально к проектируемому приемному устройству.Using the above nomograms for a given frequency band of input signals, it is quite simple to search for the values of the local oscillator and intermediate frequencies of the converter. The main criterion for such a search is the absence in the output frequency band of combinational frequencies having an order lower than a given one. Since there may be several such options, to select the best option, you should proceed from the compliance of the option with the technical requirements initially presented to the designed receiving device.
Для заданной полосы частот входных сигналов и заданному виду преобразования частоты определяют коэффициент перекрытия и выбирают нужную номограмму комбинационных частот. Нормирование частот не приводит к изменению коэффициента перекрытия, поэтому в соответствии с масштабом номограммы определяют размеры окна рамки. Рамку накладывают на номограмму и ориентируют таким образом, чтобы ортогональные стороны ее окна были параллельны координатным осям номограммы, а диагональ рамки совпадала бы с прямой, определяющей основной вид преобразования. Рамку можно накладывать и перемещать с любого места отрезка прямой, который определяет основной вид преобразования. Перемещая рамку, можно для заданной полосы входных частот найти такое ее положение, при котором полость окна рамки не пересекают линии, имеющие порядки ниже заданного.For a given frequency band of input signals and a given type of frequency conversion, the overlap coefficient is determined and the desired combination frequency nomogram is selected. Frequency normalization does not lead to a change in the overlap coefficient, therefore, in accordance with the scale of the nomogram, the dimensions of the frame window are determined. The frame is superimposed on the nomogram and oriented in such a way that the orthogonal sides of its window are parallel to the coordinate axes of the nomogram, and the diagonal of the frame coincides with a straight line that defines the main type of transformation. The frame can be superimposed and moved from anywhere on the line segment, which defines the main type of transformation. Moving the frame, it is possible to find its position for a given input frequency band at which lines having orders of magnitude lower than the specified do not intersect the cavity of the frame window.
Зафиксировав это положение рамки, определяют нормированные значения граничных частот полосы входных (Fc1-Fc2) и выходных (FПЧ1÷FПЧ2) частот сигналов путем отсчитывания их значений на осях координат номограммы напротив концов ортогональных сторон окна рамки. При этом в полосе выходных частот преобразователя будут отсутствовать комбинационные частоты, имеющие порядок ниже заданного.Having fixed this position of the frame, the normalized values of the boundary frequencies of the input (F c1- F c2 ) and output (F IF1 ÷ F IF2 ) frequency bands of the signals are determined by counting their values on the coordinate axes of the nomogram opposite the ends of the orthogonal sides of the frame window. In this case, in the output frequency band of the converter there will be no Raman frequencies having an order lower than the specified one.
По измеренным граничным значениям нормированного диапазона входных Fc=fc/fг и выходных Fпч=fпч/fг (промежуточных) частот определяют ненормированные значения частот гетеродина fг и ненормированные значения выходных (промежуточных) частот fпч преобразователя по формулам (2) и (3):Using the measured boundary values of the normalized range of the input Fc = f c / f g and the output Fpc = f pc / f g (intermediate) frequencies, the non-normalized values of the local oscillator frequencies f g and the non-normalized values of the output (intermediate) frequencies f pc of the converter are determined by the formulas (2) and (3):
где fг - одно из возможных значений частоты гетеродина для диапазона ненормированных входных частот;where f g is one of the possible values of the local oscillator frequency for the range of unnormalized input frequencies;
fпч - ненормированное значение выходной частоты преобразователя, соответствующее частоте гетеродина fг;f pch is the non-normalized value of the output frequency of the converter corresponding to the local oscillator frequency f g ;
Fc - одно из возможных значений нормированной частоты входных сигналов, находящееся в полосе нормированных частот входных сигналов;F c is one of the possible values of the normalized frequency of the input signals, located in the band of normalized frequencies of the input signals;
Fпч - одно из возможных значений нормированной частоты выходных сигналов, находящееся в полосе нормированных частот выходных сигналов.F Ps is one of the possible values of the normalized frequency of the output signals, located in the band of normalized frequencies of the output signals.
Рассмотрим пример определения комбинационных частот на выходе преобразователя. Допустим, что частоты входных сигналов изменяются в диапазоне 10.0…11.0 ГГц, а сам преобразователь предназначен для преобразования «вниз», т.е. осуществляет преобразование вида fc-fг. На фиг.6 приведена рассчитанная по формуле (1) соответствующая этому случаю номограмма, выполненная в логарифмическом масштабе, учитывающая комбинационные частоты до седьмого порядка включительно.Consider the example of determining the combination frequencies at the output of the converter. Suppose that the frequencies of the input signals vary in the range of 10.0 ... 11.0 GHz, and the converter itself is designed for down-conversion, i.e. carries out a transformation of the form f c -f g . Figure 6 shows the nomogram corresponding to this case calculated on the basis of formula (1), made on a logarithmic scale, taking into account the combination frequencies up to the seventh order, inclusive.
По определению в рассматриваемом случае коэффициент перекрытия равен f2/f1=11 ГГц/10 ГГц=1,1. Установим с помощью масштабной шкалы номограммы размеры окна рамки, соответствующие этому значению коэффициента перекрытия. Первоначально рамка может быть расположена в любом положении на отрезке линии, соответствующей основному виду преобразования (fc-fг). После чего перемещают рамку диагональю вдоль этой линии, находят такое ее положение, когда окно рамки не пересекают линии, соответствующие комбинационным частотам ниже заданного порядка. Зададим минимальный допустимый порядок комбинационных частот, равный 6. На фиг.6 показано три положения одной и той же рамки. В левую, нижнюю рамку попадает комбинационная частота седьмого порядка (4fc-3fг), а в две другие рамки не попадают комбинационные частоты ниже 7 порядка включительно.By definition, in this case, the overlap coefficient is f 2 / f 1 = 11 GHz / 10 GHz = 1.1. Using the scale of the nomogram, set the size of the frame window corresponding to this value of the overlap coefficient. Initially, the frame can be located in any position on a line segment corresponding to the main type of transformation (f c -f g ). Then the frame is moved diagonally along this line, its position is found when the frame window does not cross the lines corresponding to the combination frequencies below a predetermined order. We set the minimum allowable order of the Raman frequencies equal to 6. Figure 6 shows three positions of the same frame. The seventh order Raman frequency (4f c -3f g ) falls into the left, lower frame, and the Raman frequencies below 7th order, inclusive, do not fall into the other two frames.
Нормированный диапазон входных частот для левой рамки, равен: 1,15…1,265, а выходных частот - 0,15…0,265, для средней рамки, соответственно, 2,25…2,475 и 1,25…1,475 и для правой рамки 4,5…4,95 и 3,5…3,95. Напомним, что нормированная частота гетеродинного сигнала равна единице, а его гармоники n=2, 3, 4,… Поэтому, чтобы ни одна из гармоник гетеродина не попала в полосу выходных частот, надо следить за тем, чтобы рамка не находилась над точками оси абсцисс, равными этим значениям n. В нашем примере это требование выполняется.The normalized range of input frequencies for the left frame is: 1.15 ... 1.265, and output frequencies - 0.15 ... 0.265, for the middle frame, respectively, 2.25 ... 2.475 and 1.25 ... 1.475 and for the right frame 4.5 ... 4.95 and 3.5 ... 3.95. Recall that the normalized frequency of the heterodyne signal is equal to one, and its harmonics n = 2, 3, 4, ... Therefore, so that none of the harmonics of the local oscillator falls into the output frequency band, it is necessary to ensure that the frame is not above the points of the abscissa axis equal to these n values. In our example, this requirement is met.
По формуле (2) для заданного диапазона частот 10,0…11,0 ГГц определим истинные значения гетеродинных частот, которые будут равны: для левой, средней и правой рамки, соответственно, 8,7 ГГц, 4,4 ГГц и 2,2 ГГц, а по формуле (3) определим выходные (промежуточные) частоты, соответственно 1,3…2,3 ГГц, 5,6…6,6 ГГц и 7,8…8,8 ГГц.Using formula (2) for a given frequency range of 10.0 ... 11.0 GHz, we determine the true values of the heterodyne frequencies, which will be equal: for the left, middle, and right frames, respectively, 8.7 GHz, 4.4 GHz, and 2.2 GHz, and by formula (3) we determine the output (intermediate) frequencies, respectively 1.3 ... 2.3 GHz, 5.6 ... 6.6 GHz and 7.8 ... 8.8 GHz.
Приведенные выше значения частот рассчитывались с точностью до первого знака после запятой, что никак не сказалось на конечном результате. Окончательный вариант из трех приведенных выше может быть выбран с учетом требований, предъявляемых к конкретной аппаратуре с учетом наличия комплектующих изделий и физической реализуемости.The above frequencies were calculated accurate to the first decimal place, which did not affect the final result. The final version of the three above can be selected taking into account the requirements for specific equipment, taking into account the availability of components and physical feasibility.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что устройство для осуществления способа содержит плоскую прямоугольную доску 1 (фиг.5), например, чертежную, чертеж номограммы 2 комбинационных частот, выполненный в логарифмическом масштабе по двум прямоугольным осям координат, например, на листе ватмана, и прикреплен к поверхности доски 1, например, кнопками, так чтобы оси координат номограммы были параллельны ортогональным краям доски. Причем устройство содержит жесткую прямоугольную рамку 3 с окном, механизм перемещения 4 прямоугольной рамки 3 по двум координатам чертежа номограммы в плоскости доски и устройство 5 крепления механизма перемещения 4 к доске 1. Механизм перемещения 4 прямоугольной рамки 3 выполнен, например, в виде пантографного устройства. Жесткая прямоугольная рамка одним углом жестко закреплена на свободном конце пантографного устройства. В качестве доски 1 может быть использована чертежная доска. Жесткая прямоугольная рамка 3 выполнена в виде двух жестко скрепленных ортогонально одними концами линеек 6, и двух дополнительных ортогонально жестко скрепленных линеек 7 и также жестко скрепленных с линейками 6. Внутренние края линеек образуют окно рамки. В соответствии с выбранным масштабом ортогональные линейки 7 устанавливают на линейках 6 в виде прямоугольника и жестко скрепляют, например, струбцинами, таким образом, чтобы длины горизонтальных сторон окна рамки были равны ширине нормированной полосы входных частот, а длины вертикальных сторон - выходных частот по шкалам номограмм.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the device for implementing the method comprises a flat rectangular board 1 (Fig. 5), for example, a drawing, a drawing of a
При определении гетеродинных и промежуточных частот диагональ прямоугольной рамки 3 должна быть всегда совмещена с отрезком прямой линии, который определяет основной вид преобразования. Перемещают рамку диагональю вдоль этого отрезка, выбирают такое ее положение, когда ее окно не пересекают линий, соответствующие комбинационным частотам ниже заданного порядка.When determining heterodyne and intermediate frequencies, the diagonal of a
Практическая значимость предложенного технического решения заключается в возможности существенного ускорения и упрощения поиска оптимальных значений, гетеродинных и промежуточных частот, при которых в диапазоне выходных рабочих частот преобразователя частоты отсутствуют комбинационные частоты ниже заданных порядков.The practical significance of the proposed technical solution lies in the possibility of a significant acceleration and simplification of the search for optimal values, heterodyne and intermediate frequencies, for which there are no combination frequencies below specified orders in the range of output operating frequencies of the frequency converter.
Устройство для осуществления способа реализовано в виде кульмана - чертежного прибора пантографной системы, состоящего из чертежной доски (стола) и пантографного устройства (пантограф - раздвижной, шарнирный параллелограмм, выполненный из металлических реек). К двум ортогональным линейкам, закрепленным на свободном конце пантографного устройства, прикреплены аналогичные ортогональные линейки, скрепленные струбцинами так, что четыре линейки образуют жесткую прямоугольную рамку с окном. Рамку, с помощью пантографного устройства, можно перемещать по двум ортогональным координатам чертежа номограммы, прикрепленного к доске кульмана, например, кнопками.A device for implementing the method is implemented in the form of a culman - a drawing device of a pantographic system consisting of a drawing board (table) and a pantographic device (pantograph - a sliding, hinged parallelogram made of metal rails). Two orthogonal rulers fixed to the free end of the pantograph device are attached with similar orthogonal rulers fastened with clamps so that the four rulers form a rigid rectangular frame with a window. The frame, using the pantograph device, can be moved along two orthogonal coordinates of the nomogram drawing, attached to the Kuhlmann board, for example, with buttons.
Отличительные признаки изобретенияFeatures of the invention
1. Прямоугольная рамка с окном выполнена жесткой, размеры ее окна постоянны и равны ширине диапазона входных частот (коэффициенту перекрытия), причем номограмма комбинационных частот преобразователя частоты выполнена в логарифмическом масштабе по двум ортогональным координатам.1. A rectangular frame with a window is rigid, its window dimensions are constant and equal to the width of the input frequency range (overlap coefficient), and the nomogram of the combination frequencies of the frequency converter is made in a logarithmic scale along two orthogonal coordinates.
2. В устройство для осуществления способа дополнительно введены пантографное устройство и механизм крепления пантографного устройства к доске, на которой закреплен чертеж номограммы, причем прямоугольная рамка с окном выполнена жесткой и одним углом жестко закреплена на свободном конце пантографного устройства, так что ее ортогональные стороны параллельны соответствующим ортогональным осям координат чертежа номограммы комбинационных частот.2. A pantograph device and a mechanism for attaching the pantograph device to the board, on which the nomogram drawing is fixed, is additionally introduced into the device for implementing the method, the rectangular frame with the window being rigid and having one corner rigidly fixed to the free end of the pantograph device, so that its orthogonal sides are parallel to the corresponding orthogonal to the coordinate axes of the drawing of the nomogram of combination frequencies.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132596/28A RU2446404C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132596/28A RU2446404C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010132596A RU2010132596A (en) | 2012-02-10 |
| RU2446404C1 true RU2446404C1 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=45853222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010132596/28A RU2446404C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2446404C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904930A (en) * | 1988-09-16 | 1990-02-27 | Rockwell International Corporation | Method of carrier frequency estimation |
| RU2230330C2 (en) * | 2002-07-01 | 2004-06-10 | Военный инженерно-космический университет | Method establishing frequency |
| RU2276375C1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-05-10 | Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Method of determining frequency |
-
2010
- 2010-08-03 RU RU2010132596/28A patent/RU2446404C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904930A (en) * | 1988-09-16 | 1990-02-27 | Rockwell International Corporation | Method of carrier frequency estimation |
| RU2230330C2 (en) * | 2002-07-01 | 2004-06-10 | Военный инженерно-космический университет | Method establishing frequency |
| RU2276375C1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-05-10 | Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Method of determining frequency |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СКОЛЬНИК М. Справочник по радиолокации. - М.: Изд. «Сов. радио», 1977 г. т.3, гл. 2, с.142. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010132596A (en) | 2012-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8787768B2 (en) | Method and apparatus for synthesizing and correcting phase distortions in ultra-wide bandwidth optical waveforms | |
| Gómez et al. | A collocation method for the numerical Fourier analysis of quasi-periodic functions. I. Numerical tests and examples | |
| US7061219B2 (en) | Independent measurement of complicated transfer functions | |
| US20130187643A1 (en) | Testing device and testing method for non destructive detection of a defect in a test piece by means of an eddy current | |
| Ariaratnam et al. | On the first-passage time for envelope crossing for a linear oscillator | |
| JP4828245B2 (en) | Light wave distance meter | |
| RU2446404C1 (en) | Method for determining heterodyne and intermediate frequencies of frequency converters, and device for its implementation | |
| CN113419222B (en) | Method and system for extracting bridge vibration frequency based on radar signals | |
| CN108627705B (en) | Measuring method and device for eliminating random interference of local oscillator phase | |
| US20200209054A1 (en) | Method for determining effective sound velocity in deep sea | |
| US3631339A (en) | Method and apparatus for high-resolution spectral analysis | |
| JPS63196868A (en) | Frequency measuring instrument | |
| US20220390495A1 (en) | Novel spectral analysis method based on digital pulse compression and chirp transform | |
| JPWO2019064368A1 (en) | Phase analysis circuit | |
| Kennedy | A fast Bresenham type algorithm for drawing circles | |
| ATE2915T1 (en) | ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE PERIODIC COMPONENTS OF AN AC CURRENT SIGNAL. | |
| CN112086085A (en) | Harmony processing method and device for audio signal, electronic equipment and storage medium | |
| RU2680974C1 (en) | Microwave radio receiver | |
| CN206114773U (en) | High performance spectral analyser | |
| JP4806523B2 (en) | Signal mixing apparatus, method, program, recording medium, and spectrum analyzer | |
| WO2006051498A1 (en) | Image cancellation in frequency converters for spectrum analysers | |
| CN109612570A (en) | A kind of the time delays measuring system and method for Analogue mixer and low-pass filter | |
| JPH0725717Y2 (en) | FFT analyzer | |
| RU2470312C2 (en) | Phase meter with heterodyne frequency conversion | |
| CN210405324U (en) | Circuit structure for improving wide frequency band spectrum phase noise performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170227 |