RU2568930C1 - Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation - Google Patents
Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568930C1 RU2568930C1 RU2014143352/08A RU2014143352A RU2568930C1 RU 2568930 C1 RU2568930 C1 RU 2568930C1 RU 2014143352/08 A RU2014143352/08 A RU 2014143352/08A RU 2014143352 A RU2014143352 A RU 2014143352A RU 2568930 C1 RU2568930 C1 RU 2568930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- complex
- circuit
- terminal
- load
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к областям радиосвязи и радиоэлектронной борьбы могут быть использованы для создания устройств генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов, что позволяет формировать частотно-модулированные по заданному закону сигналы для средств радиосвязи с повышенной помехозащищенностью и сложные сигналы для средств радиоэлектронной борьбы.The invention relates to the field of radio communications and electronic warfare can be used to create devices for the generation and frequency modulation of high-frequency signals, which allows you to generate frequency-modulated signals according to a given law for radio communications with increased noise immunity and complex signals for electronic warfare.
Известен способ генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внешней положительной обратной связи между нагрузкой и управляющим электродом первого нелинейного элемента, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования первого нелинейного элемента с нагрузкой, изменении частоты генерируемого высокочастотного сигнала путем изменения баланса фаз за счет изменения параметра второго нелинейного элемента, включенного в избирательную нагрузку, по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего (первичного, информационного) сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 434-437).A known method of generating and frequency modulating a high-frequency signal, based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, the organization of external positive feedback between the load and the control electrode of the first nonlinear element, the fulfillment of the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance, respectively determining the amplitude and the frequency of the generated high-frequency signal, and the conditions for matching the first non-linear element with the load, change frequency of the generated high-frequency signal by changing the phase balance by changing the parameter of the second nonlinear element included in the selective load, according to the law of changing the amplitude of the low-frequency control (primary, information) signal (see IS Gonorovsky, Radio engineering circuits and signals. - M .: “Bustard”, - 2006, p. 434-437).
Известно устройство генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, устанавливающего рабочую точку на середине квазилинейного участка проходной вольтамперной характеристики транзистора, реактивного четырехполюсника, нагрузки в виде параллельного колебательного контура, в который включен варикап, подключенный к источнику управляющего сигнала, RC-цепи внешней положительной обратной связи между нагрузкой и управляющим электродом транзистора, при этом параметры контура, транзистора и варикапа выбраны из условия обеспечения заданных амплитуды и диапазона изменения частоты генерируемого высокочастотного сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего (первичного, информационного) сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 434-437).A device for generating and frequency modulating a high-frequency signal, consisting of a constant voltage source that sets the operating point in the middle of the quasilinear section of the current-voltage characteristic of the transistor, a four-terminal reactive load, in the form of a parallel oscillatory circuit, which includes a varicap connected to the control signal source, RC- external positive feedback circuit between the load and the control electrode of the transistor, while the parameters of the circuit, transi the store and varicap are selected from the condition of providing the specified amplitude and frequency range of the generated high-frequency signal according to the law of changing the amplitude of the low-frequency control (primary, information) signal (see IS Gonorovsky, Radio engineering circuits and signals. - M.: “Drofa”, - 2006, p. 434-437).
Принцип действия этого устройства состоит в следующем. При включении источника постоянного напряжения (тока) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию цепи положительной обратной связи, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, поступает на управляющий электрод транзистора, который в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника начинает работать в режиме усиления до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором наступает режим насыщения (ограничения амплитуды). Наступает стационарный режим. В этом режиме изменение емкости варикапа под действием управляющего сигнала приводит к изменению частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного сигнала.The principle of operation of this device is as follows. When a constant voltage (current) source is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of a positive feedback circuit, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is supplied to the control electrode of the transistor, which, by matching with the reactive four-terminal device, starts to operate in the amplification mode until the amplitude of this oscillation increases to the level at which saturation mode (amplitude limits). There is a stationary mode. In this mode, a change in the capacitance of a varicap under the action of a control signal leads to a change in the frequency of the generated signal according to the law of change in the amplitude of the low-frequency signal.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внутренней обратной связи в первом нелинейном элементе путем использования в качестве него двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования первого нелинейного элемента с нагрузкой, изменении частоты генерируемого высокочастотного сигнала путем изменения баланса фаз за счет изменения параметра второго нелинейного элемента, включенного в избирательную нагрузку, по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего (первичного, информационного) сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 414-417, 434-437).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method for generating and frequency modulating a high-frequency signal, based on converting the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, organizing internal feedback in the first non-linear element by using a bipolar non-linear element with negative differential resistance, the fulfillment of the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and a balance of phases that determine accordingly, the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and the conditions for matching the first non-linear element with the load, changing the frequency of the generated high-frequency signal by changing the phase balance by changing the parameter of the second non-linear element included in the selective load, according to the law of changing the amplitude of the low-frequency control (primary, information) signal (see. Honorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals. - M.: “Bustard”, - 2006, p. 414-417, 434-437).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, устанавливающего рабочую точку на середине падающего участка вольтамперной характеристики двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, реактивного четырехполюсника, нагрузки в виде параллельного колебательного контура с включенным варикапом, подключенным к источнику управляющего сигнала, при этом параметры контура, двухполюсного нелинейного элемента и варикапа выбраны из условия обеспечения заданных амплитуды и диапазона изменения частоты генерируемого высокочастотного сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего (первичного, информационного) сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 414-417, 434-437). Принцип действия этого устройства состоит в следующем. При включении источника постоянного напряжения (тока) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внутренней обратной связи в двухполюсном нелинейном элементе на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника компенсирует потери в контуре. Благодаря этому, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, усиливается до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим. В этом режиме изменение емкости варикапа под действием управляющего сигнала приводит к изменению частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного сигнала.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a device for generating and frequency modulating a high-frequency signal, consisting of a constant voltage source that sets an operating point in the middle of the falling section of the voltage-current characteristic of a bipolar nonlinear element with negative differential resistance, reactive four-terminal, parallel load oscillatory circuit with varicap turned on, connected to the source of the control signal and, at the same time, the parameters of the circuit, the bipolar nonlinear element, and the varicap are selected from the condition of ensuring the given amplitude and frequency range of the generated high-frequency signal according to the law of amplitude variation of the low-frequency control (primary, information) signal (see I. Gonorovsky, Radio engineering circuits and signals. - M .: “Bustard”, - 2006, p. 414-417, 434-437). The principle of operation of this device is as follows. When a constant voltage (current) source is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback in a bipolar nonlinear element, a negative differential resistance arises in the section with a falling current-voltage characteristic, which, by matching with a reactive four-terminal, compensates for losses in the circuit. Due to this, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is amplified until the amplitude of this oscillation increases to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode. In this mode, a change in the capacitance of a varicap under the action of a control signal leads to a change in the frequency of the generated signal according to the law of change in the amplitude of the low-frequency signal.
Недостатком этих способов и устройств является наличие двух нелинейных элементов, один из которых работает в качестве усилителя и ограничителя, а второй используется для изменения частоты генерируемого высокочастотного сигнала и малый линейный участок модуляционной характеристики в силу малости линейного участка вольт-фарадной характеристики варикапа. Кроме того, не указывается, каким образом необходимо выбирать значения параметров четырехполюсников, при которых наступает режим возбуждения и стационарный режим. Особенно остро возникает этот вопрос при проектировании устройств генерации и частотной модуляции в диапазонах ВЧ и УВЧ, на которых обязательно нужно учитывать реактивные составляющие параметров нелинейных элементов. В настоящее время классическая теория радиотехнических цепей это не учитывает. Более того, с помощью реактивных четырехполюсников не всегда удается обеспечить условия возникновения генерации, поскольку они имеют определенные области физической реализуемости (области изменения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки), в пределах которых реализуются условия согласования (Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.).The disadvantage of these methods and devices is the presence of two nonlinear elements, one of which works as an amplifier and a limiter, and the second is used to change the frequency of the generated high-frequency signal and a small linear section of the modulation characteristic due to the smallness of the linear section of the capacitance-voltage characteristic of the varicap. In addition, it does not indicate how it is necessary to choose the values of the parameters of the four-terminal networks, at which the excitation mode and the stationary mode occur. This question arises especially sharply when designing generation and frequency modulation devices in the HF and UHF bands, on which the reactive components of the parameters of nonlinear elements must be taken into account. Currently, the classical theory of radio circuits does not take this into account. Moreover, with the help of reactive four-terminal it is not always possible to provide the conditions for the generation, since they have certain areas of physical feasibility (areas of variation of the real and imaginary components of the load resistance), within which the matching conditions are realized (A. Golovkov. Complex electronic devices. M .: Radio and communications, 1996. - 128 p.).
Техническим результатом изобретения является генерация и частотная модуляция высокочастотного сигнала с увеличенным линейным участком частотной модуляционной характеристики при использовании одного нелинейного элемента, что позволяет создавать эффективные компактные устройства генерации и частотной модуляции, а также повышение диапазона генерируемых колебаний в заданном диапазоне изменения амплитуды управляющего сигнала и увеличение области физической реализуемости.The technical result of the invention is the generation and frequency modulation of a high-frequency signal with an increased linear portion of the frequency modulation characteristic using a single non-linear element, which allows you to create efficient compact devices for generating and frequency modulation, as well as increasing the range of generated oscillations in a given range of changes in the amplitude of the control signal and increasing the area physical feasibility.
1. Указанный результат достигается тем, что в известном способе генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов, основанном на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, изменении частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, дополнительно цепь прямой передачи выполнена из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к цепи прямой передачи по последовательно-параллельной схеме, цепь прямой передачи и цепь обратной связи как единый узел каскадно включают между введенным вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления, и нагрузкой, в интересах реализации частотной модуляции условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз и условия согласования последовательно выполняют в заданной полосе частот и соответствующем диапазоне изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала за счет выбора частотных зависимостей мнимых составляющих сопротивлений первого xн и второго x0 двухполюсников с комплексными сопротивлениями из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи в режиме усиления в заданной полосе частот и соответствующем диапазоне изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в соответствии со следующими математическими выражениями:1. The specified result is achieved by the fact that in the known method of generating and frequency modulating high-frequency signals, based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, the interaction of a high-frequency signal with a direct transmission circuit made of a three-pole nonlinear element and a four-pole, load and external circuit feedback, the fulfillment of the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and a balance of phases, which determine respectively the amplitude and frequency of the generated high-frequency signals, conditions for matching the direct transmission circuit with the load and conditions for matching the load with the control electrode of a three-pole nonlinear element, changing the frequency of the generated signal according to the law of the amplitude of the low-frequency control signal, additionally the direct transmission circuit is made of cascade-connected complex four-pole and three-pole nonlinear element, the load performed in the form of a first two-terminal with complex resistance, as an external feedback circuit the ides use an arbitrary complex four-terminal connected to the direct transmission circuit in series-parallel circuit, the direct transmission circuit and the feedback circuit as a single node cascade between the second integrated two-terminal circuit with complex resistance simulating the resistance of the generator signal source and the frequency modulator in amplification mode, and load, in the interest of implementing frequency modulation, the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance and matching conditions are consistently fulfilled dissolved in a predetermined frequency band, and the corresponding range of variation of the low-frequency control signal amplitude by selecting the frequency dependences of the imaginary components of impedance of the first x n and a second x 0 two-terminal networks with complex impedances of conditions ensuring steady state generating a vanishing denominator gain in the amplification mode in a predetermined frequency band and the corresponding range of the amplitude of the low-frequency control signal in accordance with the following by expressions:
; ; ; ;
где ; B=a 1d2+c1b2-a 2d1-c2b1-2r0[d1c2+c1d2];Where ; B = a 1 d 2 + c 1 b 2 - a 2 d 1 -c 2 b 1 -2r 0 [d 1 c 2 + c 1 d 2 ];
; ;
; ; ; ; |h|=h11h22-h12h21; ; ; ; ; | h | = h 11 h 22 -h 12 h 21 ;
; ; ; ; |a|=a 11 a 22-a 12 a 21; ; ; ; ; | a | = a 11 a 22 - a 12 a 21 ;
; ; ; ; ; ; ; ; ; ;
a 1=Re(a 0), a 2=Im(a 0), b1=Re(b0), b2=Im(b0), c1=Re(c0), c2=Im(c0), d1=Re(d0), d2=Im(d0) - частотные зависимости действительных и мнимых составляющих ненормированных элементов классической матрицы передачи всего устройства; a, b, c, d - заданные частотные зависимости комплексных элементов классической матрицы передачи комплексного четырехполюсника в цепи прямой передачи на заданных частотах; - заданные зависимости комплексных элементов смешанной матрицы H трехполюсного нелинейного элемента в цепи прямой передачи от частоты генерируемого сигнала и амплитуды низкочастотного сигнала; - заданные частотные зависимости комплексных элементов смешанной матрицы H комплексного четырехполюсника цепи обратной связи; rн, r0 - заданные частотные зависимости действительных составляющих комплексных сопротивлений нагрузки и сопротивления источника сигнала устройства генерации и частотной модуляции в режиме усиления. a 1 = Re ( a 0 ), a 2 = Im ( a 0 ), b 1 = Re (b 0 ), b 2 = Im (b 0 ), c 1 = Re (c 0 ), c 2 = Im ( c 0 ), d 1 = Re (d 0 ), d 2 = Im (d 0 ) are the frequency dependences of the real and imaginary components of the unnormalized elements of the classical transmission matrix of the entire device; a , b, c, d - given frequency dependences of the complex elements of the classical transmission matrix of a complex four-terminal network in a direct transmission circuit at given frequencies; - the given dependences of the complex elements of the mixed matrix H of a three-pole nonlinear element in the direct transmission circuit on the frequency of the generated signal and the amplitude of the low-frequency signal; - the given frequency dependences of the complex elements of the mixed matrix H of the complex four-terminal feedback loop; r n , r 0 - given frequency dependencies of the real components of the complex load resistances and the resistance of the signal source of the generation device and frequency modulation in the amplification mode.
2. Указанный результат достигается тем, что в устройстве генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов, состоящем из источника постоянного напряжения и низкочастотного управляющего сигнала, цепи прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузки и цепи внешней обратной связи, дополнительно цепь прямой передачи выполнена из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента, нагрузка выполнена в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи использован произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к цепи прямой передачи по последовательно-параллельной схеме, цепь прямой передачи и цепь обратной связи как единый узел каскадно включены между введенным вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления, и нагрузкой, мнимые составляющие первого и второго двухполюсников с комплексными сопротивлениям zнn и z0n выполнены из параллельного колебательного контура с параметрами L1k, C1k, последовательного соединенного с индуктивностью L0k, значения параметров L1k, C1k, L0k в интересах обеспечения частотной модуляции определены из условия реализации стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи в режиме усиления на трех заданных частотах и соответствующих трех значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в соответствии со следующими математическими выражениями:2. This result is achieved by the fact that in the device for generating and frequency modulating high-frequency signals, consisting of a constant voltage source and a low-frequency control signal, a direct transfer circuit of a three-pole nonlinear element and a four-terminal, load and external feedback circuit, additionally, the direct transfer circuit is made of cascade-connected complex four-terminal and three-pole nonlinear element, the load is made in the form of the first two-terminal with complex resistance, as an external feedback circuit, an arbitrary complex four-terminal network connected to the direct transmission circuit in a parallel-parallel circuit is used, the direct transmission circuit and the feedback circuit as a single node are cascaded between the second integrated two-terminal circuit with a complex resistance simulating the resistance of the generator signal source and the frequency modulator under amplification conditions, and the load imaginary components of the first and second two-terminal networks with complex impedances z and z 0n Hn made of Parallel ceiling elements oscillating circuit with parameters L 1k, C 1k, serial connected inductance L 0k, values of parameters L 1k, C 1k, L 0k to ensure frequency modulation determined from the conditions for the realization of a stationary lasing in a vanishing denominator coefficient gain mode at three given frequencies and the corresponding three values of the amplitude of the low-frequency control signal in accordance with the following mathematical expressions:
где ; Where ;
; B=a 1d2+c1b2-a 2d1-c2b1-2r0n[d1c2+c1d2]; ; B = a 1 d 2 + c 1 b 2 - a 2 d 1 -c 2 b 1 -2r 0n [d 1 c 2 + c 1 d 2 ];
; ; ; ; |h|=h11h22-h12h21; ; ; ; ; | h | = h 11 h 22 -h 12 h 21 ;
; ; ; |a|=a 11 a 22-a 12 a 21; ; ; ; | a | = a 11 a 22 - a 12 a 21 ;
; ; ; ; ; ; ; ; ; ;
ωn=2πfn; fn - заданные частоты; n=1, 2, 3 - номера заданных частот; k=0,н - индекс, характеризующий сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления (k=0) и нагрузки (k=н) соответственно; a 1=Re(a 0), a 2=Im(a 0), b1=Re(b0), b2=Im(b0), c1=Re(c0), c2=Im(c0), d1=Re(d0), d2=Im(d0) - действительные и мнимые составляющие ненормированных элементов классической матрицы передачи всего устройства; a n, bn, cn, dn заданные значения комплексных элементов классической матрицы передачи комплексного четырехполюсника в цепи прямой передачи на заданных частотах; - заданные значения комплексных элементов смешанной матрицы H трехполюсного нелинейного элемента в цепи прямой передачи на заданных частотах и соответствующих трех значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала; - заданные значения комплексных элементов смешанной матрицы H комплексного четырехполюсника цепи обратной связи на заданных частотах; rнn, r0n - заданные значения действительных составляющих комплексных сопротивлений нагрузки и сопротивления источника сигнала устройства генерации и частотной модуляции в режиме усиления на заданных частотах.ω n = 2πf n ; f n - given frequencies; n = 1, 2, 3 - numbers of the given frequencies; k = 0, n is the index characterizing the resistance of the signal source of the generator and the frequency modulator in the amplification mode (k = 0) and load (k = n), respectively; a 1 = Re ( a 0 ), a 2 = Im ( a 0 ), b 1 = Re (b 0 ), b 2 = Im (b 0 ), c 1 = Re (c 0 ), c 2 = Im ( c 0 ), d 1 = Re (d 0 ), d 2 = Im (d 0 ) are the real and imaginary components of the unnormalized elements of the classical transfer matrix of the entire device; a n , b n , c n , d n specified values of the complex elements of the classical transmission matrix of a complex quadrupole in a direct transmission circuit at given frequencies; - the set values of the complex elements of the mixed matrix H of a three-pole nonlinear element in the direct transmission circuit at the given frequencies and the corresponding three values of the amplitude of the low-frequency control signal; - setpoints of the complex elements of the mixed matrix H of a complex quadrupole feedback circuit at given frequencies; r nn , r 0n - set values of the real components of the complex load resistances and the resistance of the signal source of the device for generating and frequency modulation in the amplification mode at given frequencies.
На фиг. 1 показана схема устройства генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов (прототип), реализующего способ-прототип.In FIG. 1 shows a diagram of a device for generating and frequency modulating high-frequency signals (prototype) that implements the prototype method.
На фиг. 2 показана структурная схема предлагаемого устройства по п. 2., реализующая предлагаемый способ по п. 1.In FIG. 2 shows a structural diagram of the proposed device according to p. 2., which implements the proposed method according to p. 1.
На фиг. 3 приведена схемы реактивных двухполюсников, реализующих мнимые составляющие сопротивлений источника сигнала генератора в режиме усиления (к=0) и нагрузки (к=н), входящие в схему, которая представлена на фиг. 2.In FIG. 3 shows reactive bipolar circuits implementing the imaginary components of the resistance of the generator signal source in the amplification mode (k = 0) and the load (k = n) included in the circuit shown in FIG. 2.
Устройство-прототип (Фиг. 1), реализующее способ-прототип, содержит нелинейный элемент-1 с отрицательным дифференциальным сопротивлением, подключенный к источнику напряжения-2 с малым внутренним сопротивлением, согласующе-фильтрующее устройство-3 (реактивный четырехполюсник), нагрузку в виде колебательный контура на элементах L-4, R-5, C(t)-6. Управляемая емкость C(t), реализуемая варикапом-6, подключена к источнику низкочастотного управляющего (информационного) сигнала-7. Принцип действия устройства генерации и модуляции высокочастотных сигналов (прототипа), реализующего способ-прототип, состоит в следующем.The prototype device (Fig. 1), which implements the prototype method, contains a non-linear element-1 with negative differential resistance, connected to a voltage source-2 with low internal resistance, matching filtering device-3 (reactive four-terminal), the load is in the form of an oscillatory contour on the elements L-4, R-5, C (t) -6. The controlled capacitance C (t) sold by varicap-6 is connected to the source of the low-frequency control (information) signal-7. The principle of operation of the device for generating and modulating high-frequency signals (prototype) that implements the prototype method is as follows.
При включении источника постоянного напряжения-(2) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внутренней обратной связи, в двухполюсном нелинейном элементе, например туннельном диоде-1, на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника-3 компенсирует потери в контуре L-4, R-5, C(t)-6. Благодаря этому, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, усиливается до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим. В этом режиме изменение емкости варикапа C(t)-6 под действием управляющего сигнала источника-7 приводит к изменению частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды этого сигнала.When you turn on the DC voltage source (2), due to a step-like change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback, in a bipolar nonlinear element, for example, tunnel diode-1, a negative differential resistance arises in the section with a falling current-voltage characteristic, which, by matching with a reactive four-terminal-3, compensates for losses in the circuit L-4, R- 5, C (t) -6. Due to this, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is amplified until the amplitude of this oscillation increases to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode. In this mode, a change in the capacitance of the varicap C (t) -6 under the action of the control signal of the source-7 leads to a change in the frequency of the generated signal according to the law of the amplitude of this signal.
Недостатки способа-прототипа и устройства его реализации описаны выше. Предлагаемое устройство по п. 2 (фиг. 2), реализующее предлагаемый способ по п. 1, содержит цепь прямой передачи из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника-11 с известными элементами классической матрицы передачи a n, bn, cn, dn на заданных частотах генерируемых сигналов и трехполюсного нелинейного элемента-1 с известными элементами смешанной матрицы H , , , на заданных частотах генерируемых сигналов и соответствующих амплитудах низкочастотного управляющего сигнала, подключенного к источнику постоянного напряжения и источнику низкочастотного управляющего сигнала-2. Цепь прямой передачи из нелинейного элемента-1 и четырехполюсника-11 соединена по высокой частоте с цепью внешней обратной связи по последовательно-параллельной схеме (входы соединены последовательно, а выходы - параллельно), цепь обратной связи выполнена в виде произвольного комплексного четырехполюсника-12, сформированного в общем случае на двухполюсниках с комплексными сопротивлениями. Цепь прямой передачи и цепь внешней обратной связи как единый узел каскадно включены по высокой частоте между источником входного высокочастотного сигнала в режиме усиления с оптимальными мнимыми составляющими сопротивлений zQn=r0n+jx0n-13 на заданных частотах (второй комплексный двухполюсник), имитирующих сопротивление источника высокочастотных колебаний, возникающих при включении источника постоянного напряжения-2 в момент скачкообразного изменения амплитуды его напряжения в режиме генерации, и нагрузкой-14, с оптимальными мнимыми составляющими сопротивлений zнn=rнn+jxнn на заданных частотах (первый двухполюсник с комплексным сопротивлением). Произвольный четырехполюсник-12 тоже характеризуется известными значениями элементов смешанной матрицы H , , , на заданных частотах (n=1, 2, 3 - номер частоты). Мнимые составляющие сопротивлений z0n, zнn (второго и первого двухполюсников с комплексными сопротивлениями) реализованы (фиг. 3) из параллельного колебательного контура с параметрами L1k-15, C1k-16, последовательно соединенного с индуктивностью L0k-17. При k=0 имеем двухполюсник для формирования x0. При k=н имеем двухполюсник для формирования xн. Значения параметров L1k-15, C1k-16, L0k-17 определены из условия равенства нулю знаменателя коэффициента передачи на трех частотах и соответствующих трех амплитудах управляющего сигнала с помощью специальных математических выражений. Синтез генератора (выбор значений указанных параметров и схемы формирования этих двухполюсников (фиг. 3) осуществлен по критерию обеспечения баланса амплитуд и баланса фаз путем реализации равенства нулю знаменателя коэффициента передачи устройства генерации в режиме усиления последовательно на заданных частотах генерируемых сигналов при соответствующем изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала. Выбор значений элементов матриц сопротивлений комплексных четырехполюсников-11, 12 или их схем и значений параметров элементов, а также значений действительных составляющих первого и второго двухполюсников можно осуществлять произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений. В данном изобретении эти значения выбираются из условий физической реализуемости. В режиме генерации и частотной модуляции источник входного высокочастотного сигнала отключается и вместо него устанавливается короткозамыкающая перемычка.The disadvantages of the prototype method and device for its implementation are described above. The proposed device according to claim 2 (Fig. 2), which implements the proposed method according to
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.The proposed device operates as follows.
При включении источника постоянного напряжения-2 в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внешней обратной связи и в силу указанного выбора значений параметров L1k-15, C1k-16, L0k-17 и схем формирования двухполюсников-13, 14 (фиг. 3) обратная связь становится положительной, что эквивалентно возникновению в цепи отрицательного сопротивления (r11 или r22), которое компенсирует потери во всей цепи на заданной частоте. Поэтому амплитуды колебаний с заданными частотами усиливаются до определенных уровней и затем ограничиваются. Благодаря этому, колебания с заданной частотой усиливаются до момента увеличения амплитуд этих колебаний до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы квазилинейного участка проходной вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим. В этом режиме изменение амплитуды низкочастотного сигнала источника-2 приводит к изменению частоты генерируемого сигнала по закону изменения этой амплитуды, то есть к частотной модуляции. Так как четырехполюсники-11, 12 выбраны комплексными, то это приводит к увеличению области физической реализуемости стационарного режима генерации и частотной модуляции в заданной полосе частот и заданном диапазоне изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.When a constant voltage source-2 is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations occur in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of external feedback and due to the indicated choice of the values of the parameters L 1k -15, C 1k -16, L 0k -17 and the circuits for the formation of two-terminal-13, 14 (Fig. 3), the feedback becomes positive, which is equivalent to the occurrence in negative resistance circuit (r 11 or r 22 ), which compensates for losses in the entire circuit at a given frequency. Therefore, the oscillation amplitudes with given frequencies are amplified to certain levels and then limited. Due to this, oscillations with a given frequency are amplified until the amplitudes of these oscillations increase to a level at which the amplitude goes beyond the quasilinear portion of the current-voltage characteristic of the passage. There is a stationary mode. In this mode, the change in the amplitude of the low-frequency signal of the source-2 leads to a change in the frequency of the generated signal according to the law of change of this amplitude, that is, to frequency modulation. Since quadripoles-11, 12 are selected complex, this leads to an increase in the physical realizability of the stationary generation mode and frequency modulation in a given frequency band and a given range of variation in the amplitude of the low-frequency control signal.
Докажем возможность реализации указанных свойств.Let us prove the feasibility of implementing these properties.
Пусть цепь прямой передачи, состоящая из каскадно-соединенных между собой трехполюсного нелинейного элемента и КЧ, подключена к цепи обратной связи по последовательно-параллельной схеме (фиг. 2). Введем обозначения зависимостей сопротивления источника сигнала в режиме усиления z0=r0+jx0, нагрузки zn=rn+jxn и известных зависимостей элементов смешанной матрицы H трехполюсного нелинейного элемента , , , и цепи обратной связи , , , от частоты, которые можно определить по известным (например, измеренным или рассчитанным) элементам матриц сопротивлений, проводимостей или передачи. Размерности элементов матрицы H: h11 (сопротивление), h12 (безразмерный), h21 безразмерный), h22 (проводимость). Элементы матрицы H трехполюсного нелинейного элемента зависят также от амплитуды низкочастотного управляющего сигнала. Таким образом, в качестве исходных данных используются значения элементов матрицы H трехполюсного нелинейного элемента на заданных частотах генерируемых сигналов, соответствующих определенным амплитудам низкочастотного управляющего сигнала. Нелинейный элемент описывается смешанной матрицей H и соответствующей матрицей передачи:Let the direct transmission circuit, consisting of a cascade-connected interconnected three-pole nonlinear element and an inverter, be connected to the feedback circuit in a series-parallel circuit (Fig. 2). Let us introduce the notation of the dependences of the resistance of the signal source in the amplification mode z 0 = r 0 + jx 0 , the load z n = r n + jx n and the known dependences of the elements of the mixed matrix H of a three-pole nonlinear element , , , and feedback circuits , , , on the frequency that can be determined by known (for example, measured or calculated) elements of the matrix of resistance, conductivity or transmission. Dimensions of matrix elements H: h 11 (resistance), h 12 (dimensionless), h 21 dimensionless), h 22 (conductivity). Elements of the matrix H of a three-pole nonlinear element also depend on the amplitude of the low-frequency control signal. Thus, as the initial data, the values of the matrix elements H of a three-pole nonlinear element at the given frequencies of the generated signals corresponding to certain amplitudes of the low-frequency control signal are used. A nonlinear element is described by a mixed matrix H and the corresponding transfer matrix:
где .Where .
Комплексный четырехполюсник (КЧ) характеризуется матрицей передачи:The complex four-terminal network (CC) is characterized by a transfer matrix:
где a, b, c, d - комплексные элементы классической матрицы передачи.where a , b, c, d are complex elements of the classical transfer matrix.
Для цепи прямой передачи элементы ненормированной классической матрицы передачи получаются путем перемножения матриц передачи (2) и (1):For the direct transmission chain, the elements of the non-normalized classical transmission matrix are obtained by multiplying the transmission matrices (2) and (1):
Соответствующие элементы смешанной матрицей Я цепи прямой передачи (вторые слагаемые в (4)) и элементы смешанной матрицей H цепи ОС складываются:The corresponding elements of the mixed matrix Я of the direct transfer chain (the second terms in (4)) and the elements of the mixed matrix H of the OS chain add up:
где |a|=a 11 a 22-a 12 a 21.where | a | = a 11 a 22 - a 12 a 21 .
Ненормированные элементы матрицы передачи всего устройства:Unnormalized transfer matrix elements of the entire device:
где |h|=h11h22-h12h21. С учетом условий нормировки получим общую нормированную матрицу передачи всего устройства:where | h | = h 11 h 22 -h 12 h 21 . Taking into account normalization conditions, we obtain the general normalized transfer matrix of the entire device:
Передаточная функция генератора в режиме усиления:Generator transfer function in gain mode:
Знаменатель (7) можно привести к виду, соответствующему иммитансному критерию устойчивости (Куликовский А.А. Устойчивость активных линеаризованных цепей с усилительными приборами нового типа. М.-Л.: ГЭИ, 1962, 192 с.):The denominator (7) can be reduced to the form corresponding to the immitance stability criterion (Kulikovsky A.A. Stability of active linearized circuits with amplifiers of a new type. M.-L.: SEI, 1962, 192 pp.):
Первое слагаемое - это комплексное сопротивление пассивной части (сопротивление источника сигнала в режиме усиления). Второе слагаемое-это входное сопротивление активной части устройства (остальной части генератора справа от z0). Иммитансный критерий устойчивости (8) соответствует балансу амплитуд и фаз (Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: «Дрофа», 2006, с. 386):The first term is the complex resistance of the passive part (the resistance of the signal source in amplification mode). The second term is the input resistance of the active part of the device (the rest of the generator to the right of z 0 ). The immitance stability criterion (8) corresponds to the balance of amplitudes and phases (I. Gonorovsky, Radio engineering circuits and signals. M.: “Drofa”, 2006, p. 386):
Таким образом, равенство нулю знаменателя передаточной функции соответствует стационарному режиму генерации. Из равенства нулю знаменателя коэффициента передачи в режиме усиления можно найти ограничение на любую пару из используемых величин, например на x0, xн:Thus, the vanishing of the denominator of the transfer function corresponds to the stationary generation mode. From the fact that the denominator of the transmission coefficient in the amplification mode is equal to zero, one can find a restriction on any pair of the values used, for example, on x 0 , x n :
где ; B=a 1d2+c1b2-a 2d1-c2b1-2r0n[d1c2+c1d2];Where ; B = a 1 d 2 + c 1 b 2 - a 2 d 1 -c 2 b 1 -2r 0n [d 1 c 2 + c 1 d 2 ];
Индекс n необходимо ввести и в другие обозначения физических величин, явным образом зависящих от частоты.The index n must also be introduced in other notation of physical quantities that explicitly depend on the frequency.
Решение (10) имеет смысл зависимостей величин x0, xн от частоты, оптимальных по критерию обеспечения генерации сигнала во всем спектре частот при одновременном изменении амплитуды низкочастотного управляющего сигнала. Сопротивления r0n, rнn могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений.Solution (10) makes sense of the dependences of the quantities x 0 , x n on the frequency that are optimal according to the criterion for ensuring signal generation in the entire frequency spectrum while changing the amplitude of the low-frequency control signal. Resistances r 0n , r нn can be chosen arbitrarily or on the basis of any other physical considerations.
Для реализации оптимальной аппроксимации (10) в заданной полосе частот и заданном диапазоне изменения амплитуды низкочастотного сигнала необходимо сформировать каждый двухполюсник с сопротивлениями x0, xн из не менее, чем Ν (n=1, 2…N; N - число частот интерполяции и число соответствующих амплитуд низкочастотного сигнала) элементов типа L, C, найти выражения для их сопротивлений, приравнять их оптимальным значениям сопротивлений двухполюсников на заданных частотах, определенным по формулам (10), и решить сформированную таким образом систему N уравнений относительно N выбранных параметров L, C для каждого двухполюсника. Значения параметров остальных элементов могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений, например, из условия физической реализуемости.To implement the optimal approximation (10) in a given frequency band and a given range of changes in the amplitude of the low-frequency signal, it is necessary to form each two-terminal network with resistances x 0 , x n from no less than Ν (n = 1, 2 ... N; N is the number of interpolation frequencies and the number of corresponding amplitudes of the low-frequency signal) of elements of type L, C, find expressions for their resistances, equate them to the optimal values of the two-terminal resistances at given frequencies, determined by formulas (10), and solve the system N N avneny relatively chosen parameters L, C for each two-terminal network. The values of the parameters of the remaining elements can be chosen arbitrarily or on the basis of any other physical considerations, for example, from the condition of physical realizability.
Пусть мнимые составляющие сопротивлений двухполюсников с комплексными сопротивлениями z0, zн сформированы из параллельного колебательного контура с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенного с индуктивностью L0k. При k=0 имеем двухполюсник для формирования x0. При k=н имеем двухполюсник для формирования xн.Let the imaginary components of the two-terminal resistances with complex resistances z 0 , z n be formed from a parallel oscillatory circuit with parameters L 1k , C 1k connected in series with the inductance L 0k . For k = 0, we have a two-terminal network to form x 0 . When k = n, we have a two-terminal network for the formation of x n .
Составим две системы трех уравнений путем приравнивания реактивных сопротивлений двухполюсников (фиг. 3) в виде параллельного колебательного контура, последовательно соединенного с индуктивностью, оптимальным значениям (10):We compose two systems of three equations by equating the reactance of two-terminal devices (Fig. 3) in the form of a parallel oscillatory circuit connected in series with the inductance to the optimal values (10):
Решение:Decision:
где ωn=2πfn; fn - заданные частоты; k=0,н - индекс, характеризующий сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления и нагрузки соответственно.where ω n = 2πf n ; f n - given frequencies; k = 0, n is an index characterizing the resistance of the signal source of the generator and the frequency modulator in the gain and load modes, respectively.
Реализация оптимальных аппроксимаций частотных характеристик мнимых составляющих сопротивлений источника сигнала генератора в режиме усиления и нагрузки (10) с помощью (11), (12), обеспечивает реализацию условия баланса амплитуд и баланса фаз последовательно на всех частотах в окрестности трех заданных частот при одновременном изменении амплитуды низкочастотного сигнала в окрестности трех соответствующих заданных значений амплитуды. Разумный выбор положений частот относительно друг друга увеличивает квазилинейный участок частотной модуляционной характеристики. В результате при непрерывном (или дискретном) изменении амплитуды управляющего сигнала осуществляется изменение частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего низкочастотного сигнала, то есть частотная модуляция (или манипуляция).The implementation of optimal approximations of the frequency characteristics of the imaginary components of the resistance of the generator signal source in the gain and load mode (10) using (11), (12), provides the implementation of the condition of the balance of amplitudes and phase balance in series at all frequencies in the vicinity of three given frequencies with a simultaneous change in amplitude low-frequency signal in the vicinity of three corresponding specified amplitude values. A reasonable choice of frequency positions relative to each other increases the quasilinear portion of the frequency modulation characteristic. As a result, with a continuous (or discrete) change in the amplitude of the control signal, the frequency of the generated signal is changed according to the law of the amplitude of the low-frequency control low-frequency signal, that is, frequency modulation (or manipulation).
Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений неизвестны способ и устройство генерации и частотной модуляции высокочастотных колебаний, обеспечивающие частотную модуляцию высокочастотных сигналов на заданном диапазоне изменения частоты генерируемого сигнала и соответствующем диапазоне изменения амплитуды управляющего сигнала при использовании произвольных комплексных четырехполюсников в цепи прямой передачи и цепи обратной связи и первого комплексного двухполюсников в качестве нагрузки, а цепь прямой передачи выполнена из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента и соединена с цепью обратной связи по последовательно-параллельной схеме (фиг. 2), при этом сопротивление источника сигнала генератора в режиме усиления реализовано вторым комплексным двухполюсником, причем мнимые составляющие первого и второго комплексных двухполюсников реализованы одинаковыми по структуре реактивными двухполюсниками с различными в общем случае значениями параметров (фиг. 3). Значения параметров этих двухполюсников выбраны в соответствии со специальными математическими выражениями.The proposed technical solutions are new because the method and device for generating and frequency modulating high-frequency oscillations that provide frequency modulation of high-frequency signals over a given range of variation of the frequency of the generated signal and the corresponding range of variation of the amplitude of the control signal when using arbitrary complex four-terminal circuits in a direct transmission circuit and feedback circuits and the first integrated bipolar as loads and the direct transmission circuit is made of a cascade-connected complex four-pole and a three-pole nonlinear element and is connected to the feedback circuit in a series-parallel circuit (Fig. 2), while the resistance of the generator signal source in the amplification mode is realized by the second complex two-pole, and the imaginary components of the first and second complex two-terminal circuits are realized by reactive two-terminal circuits of identical structure with generally different values of the parameters (Fig. 3). The values of the parameters of these two-terminal devices are selected in accordance with special mathematical expressions.
Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (выполнение устройства генерации и частотной модуляции в виде, показанном на фиг. 2, выполнение четырехполюсников в цепи прямой передачи и цепи обратной связи комплексными, использование комплексной нагрузки (первого двухполюсника комплексным сопротивлением), формирование сопротивления источника сигнала частотного модулятора в режиме усиления в виде второго комплексного двухполюсника, реализация мнимых составляющих первого и второго комплексных двухполюсников из параллельного колебательного контура с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенного с индуктивностью L0k, выбор значений указанных параметров из условия обеспечения стационарного режима генерации на трех частотах, соответствующих трем амплитудам низкочастотного управляющего сигнала на нелинейном трехполюсном элементе, обеспечивает в динамике формирование высокочастотного сигнала, изменение его частоты в заданной полосе частот по закону изменения амплитуды источника управляющего сигнала (частотную модуляцию) и расширение области физической реализуемости.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 (execution of the generation and frequency modulation device in the form shown in Fig. 2, execution of four-terminal circuits in the direct transmission and reverse circuits complex communications, the use of integrated load (the first two-terminal integrated resistance), the formation of the resistance of the signal source of the frequency modulator mode gain in a second integrated two-terminal network, the implementation of the imaginary components of the first and second integrated two-terminal of the parallel oscillatory circuit with parameters L 1k, C 1k, connected in series with an inductance L 0k, selection of these parameter values from the condition providing a stationary lasing at three frequencies, corresponding to the three amplitudes of the low-frequency control signal on a non-linear three-pole element, provides the formation of a high-frequency signal in the dynamics, changing the variation of its frequency in a given frequency band according to the law of changing the amplitude of the source of the control signal (frequency modulation) and the expansion of the field of physical realizability.
Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью нелинейные трехполюсные элементы (лампы или транзисторы), индуктивности, резисторы и емкости, сформированные в заявленную схему генератора. Оптимальные значения параметров индуктивностей, и емкостей, входящих в схемы формирования мнимых составляющих первого и второго комплексного двухполюсника, могут быть однозначно определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.The proposed technical solutions are practically applicable, since nonlinear three-pole elements (lamps or transistors), inductors, resistors and capacitances formed in the declared generator circuit can be used commercially available from the industry. The optimal values of the parameters of the inductances, and capacitances included in the circuit for the formation of the imaginary components of the first and second complex bipolar, can be uniquely determined using mathematical expressions given in the claims.
Технико-экономическая эффективность предложенных способа и устройства заключается в обеспечении генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала за счет выбора схем (фиг. 3) и значений параметров элементов L1k, C1k, L0k для реализации мнимых составляющих сопротивлений первого и второго комплексных двухполюсников-13, 14 для устройства, показанного на фиг. 2, по критерию последовательного обеспечения условий баланса фаз и амплитуд в заданной полосе частот и в соответствующем диапазоне одновременного изменения амплитуды управляющего сигнала на нелинейном трехполюсном элементе, что позволяет формировать частотно-модулированные по заданному закону сигналы для радиосвязи и радиоэлектронной борьбы с большей областью физической реализуемости указанного результата.The technical and economic efficiency of the proposed method and device consists in ensuring the generation and frequency modulation of a high-frequency signal due to the choice of circuits (Fig. 3) and parameter values of elements L 1k , C 1k , L 0k for realizing the imaginary components of the resistance of the first and second complex two-terminal-13 , 14 for the device shown in FIG. 2, according to the criterion of sequentially ensuring the conditions of the balance of phases and amplitudes in a given frequency band and in the corresponding range of simultaneous changes in the amplitude of the control signal on a non-linear three-pole element, which allows the generation of frequency-modulated signals for radio communications and electronic warfare with a greater physical realizability of the specified result.
Claims (2)
где
a1=Re(aо), a2=Im(аo), b1=Re(bo), b2=Im(bo), с1=Re(co), с2=Im(co), d1=Re(do), d2=Im(do) - частотные зависимости действительных и мнимых составляющих ненормированных элементов классической матрицы передачи всего устройства; a, b, c, d - заданные частотные зависимости комплексных элементов классической матрицы передачи комплексного четырехполюсника в цепи прямой передачи на заданных частотах;
Where
a 1 = Re (a o ), a 2 = Im (a o ), b 1 = Re (b o ), b 2 = Im (b o ), c 1 = Re (c o ), c 2 = Im ( c o ), d 1 = Re (d o ), d 2 = Im (d o ) are the frequency dependences of the real and imaginary components of the unnormalized elements of the classical transmission matrix of the entire device; a, b, c, d - given frequency dependences of the complex elements of the classical transmission matrix of a complex four-terminal network in a direct transmission circuit at given frequencies;
где
ωn=2πfn; fn - заданные частоты; n=1, 2, 3 - номера заданных частот; k=0, н - индекс, характеризующий сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления (k=0) и нагрузки (k=н) соответственно;
a1=Re(ao), a2=Im(аo), b1=Re(bo), b2=Im(bo), c1=Re(сo), c2=Im(сo), d1=Re(do), d2=Im(do) - действительные и мнимые составляющие ненормированных элементов классической матрицы передачи всего устройства; an, bn, cn, dn - заданные значения комплексных элементов классической матрицы передачи комплексного четырехполюсника в цепи прямой передачи на заданных частотах;
Where
ω n = 2πf n ; f n - given frequencies; n = 1, 2, 3 - numbers of the given frequencies; k = 0, n is the index characterizing the resistance of the signal source of the generator and the frequency modulator in the amplification mode (k = 0) and load (k = n), respectively;
a 1 = Re (a o ), a 2 = Im (a o ), b 1 = Re (b o ), b 2 = Im (b o ), c 1 = Re (с o ), c 2 = Im ( with o ), d 1 = Re (d o ), d 2 = Im (d o ) - the real and imaginary components of the unnormalized elements of the classical transfer matrix of the entire device; a n , b n , c n , d n - given values of the complex elements of the classical transmission matrix of a complex four-terminal network in a direct transmission circuit at given frequencies;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143352/08A RU2568930C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143352/08A RU2568930C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568930C1 true RU2568930C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014143352/08A RU2568930C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568930C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777751C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-08-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generating and frequency modulation of high-frequency signals and a device for its implementation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4754277A (en) * | 1986-09-02 | 1988-06-28 | The Boeing Company | Apparatus and method for producing linear frequency sweep |
RU2486639C1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method |
RU2500066C2 (en) * | 2011-11-21 | 2013-11-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method |
-
2014
- 2014-10-27 RU RU2014143352/08A patent/RU2568930C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4754277A (en) * | 1986-09-02 | 1988-06-28 | The Boeing Company | Apparatus and method for producing linear frequency sweep |
RU2486639C1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method |
RU2500066C2 (en) * | 2011-11-21 | 2013-11-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777751C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-08-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for generating and frequency modulation of high-frequency signals and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU120515U1 (en) | HIGH-FREQUENCY SIGNAL GENERATOR | |
RU2486638C1 (en) | Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2496222C2 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2496192C2 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2486639C1 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2462811C2 (en) | High-frequency signal generation method, and device for its implementation | |
RU2599531C2 (en) | Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device | |
RU2486637C1 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2595571C2 (en) | Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device | |
RU2599352C2 (en) | Method of generating high-frequency signals and device therefor | |
RU2568375C1 (en) | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and apparatus therefor | |
RU117236U1 (en) | DEVICE FOR GENERATION AND FREQUENCY MODULATION OF HIGH FREQUENCY SIGNALS | |
RU2494527C2 (en) | Method to generate high-frequency signals and device for its realisation | |
RU2568930C1 (en) | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation | |
RU2500066C2 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2589865C1 (en) | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and device for its implementation | |
RU2589305C1 (en) | High-frequency signal generation method and device for its implementation | |
RU2568380C1 (en) | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and apparatus therefor | |
RU2568390C1 (en) | Method of generation and frequency-modulation of high-frequency signals and device for its implementation | |
RU2568388C1 (en) | Method of generation and frequency-modulation of high-frequency signals and device for its implementation | |
RU2461952C1 (en) | Method for generating high-frequency signals and device for its realisation | |
RU2488945C2 (en) | Method for amplitude, phase and frequency modulation of high-frequency signals and multifunctional apparatus for realising said method | |
RU2598689C2 (en) | Method of generating high-frequency signals and device therefor | |
RU2599963C2 (en) | Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device | |
RU2592463C1 (en) | Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and apparatus therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161028 |