RU2793589C1 - Генератор качающейся частоты - Google Patents
Генератор качающейся частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793589C1 RU2793589C1 RU2022113031A RU2022113031A RU2793589C1 RU 2793589 C1 RU2793589 C1 RU 2793589C1 RU 2022113031 A RU2022113031 A RU 2022113031A RU 2022113031 A RU2022113031 A RU 2022113031A RU 2793589 C1 RU2793589 C1 RU 2793589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- amplifier
- output
- frequency
- microcircuit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к электрорадиотехнике, а именно к системам СДВ и СНЧ радиопередающих устройств, и может быть использовано в СДВ радиопередающем устройстве типа «ГОЛИАФ - 2МК». Сущность: генератор качающейся частоты содержит синтезатор частоты на основе цифровой микросхемы DDS, устройство управления на основе микроконтроллера. Микроконтроллер своими входами подключен к устройству ввода информации, содержащему клавиатуру и валкодер, а своими выходами соединен с синтезатором частоты на основе цифровой микросхемы DDS, обеспечивающей прямой цифровой синтез синусоидального сигнала, с микросхемой цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и с информационным дисплеем. Микросхема DDS своим выходом соединена с фильтром нижних частот с частотой среза 40 КГц, сигнал с которого через выходной усилитель поступает на выход. Цифровая микросхема ЦАП соединена с регулируемым усилителем постоянного тока, обеспечивающим управление горизонтальной разверткой осциллографа. Сигнал с исследуемого устройства через изолирующий усилитель поступает через выходной усилитель со сдвигом уровня в канал вертикального отклонения осциллографа. Технический результат: возможность улучшения качества связи за счет согласования радиопередающего устройства с антенной. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электрорадиотехнике, а именно к системам СДВ и СНЧ радиопередающих устройств, и может быть использовано в СДВ радиопередатчиках типа «ГОЛИАФ - 2МК".
Известна система связи сверхнизкочастного и крайненизкочастотного (СНЧ-КНЧ) диапазона с глубокопогруженными и удаленными объектами (патент РФ №2444766, МКИ G01V 3/12 20.03.2012 г.).
Известен унифицированный генераторно-измерительный комплекс СНЧ-КНЧ-излучения для геофизических исследований. Патент РФ №2188439 от 27.08.2002 г., МКИ7 G01V 3/12. Комплекс состоит из задающего генератора, N генераторов синусоидального тока, нагруженных на протяженные, низкорасположенные горизонтально ориентированные передающие антенны с заземлителями на концах, причем регистрация излучения, создаваемого СНЧ-КНЧ-генератором, осуществляется с помощью измерительного комплекса, при этом все N генераторы подключены к единому задающему генератору. Однако проблема оптимального согласования передатчика с антенной в данном комплексе не решена.
Известен радиопередатчик КНЧ диапазона. Изделие «Четверть-2» ЖЯ1. 200.292 П34. Аппаратура формирования сигналов возбуждения 1991 г. НПО «Коминтерн». Радиопередатчик состоит из возбудителя, усилителя мощности и блока управления.
Прототипом заявляемого устройства является СДВ радиопередатчик "ГОЛИАФ-2МК", состоящий из возбудителя, усилителя мощности и блока управления. Он предназначен для передачи сигналов управления и сообщений от пунктов управления корреспондентам, сигналов государственной системы единого времени и эталонных частот.Радиопередатчик обеспечивает передачу сигналов в режимах амплитудной телеграфии (AT), частотной телеграфии (ЧТ) и относительной фазовой телеграфии (ОФТ) в сверхдлинноволновом диапазоне радиоволн с выходной мощностью 1000 кВт (flotprom.ru>КаталогELEMENT_ID=83190 радиопередатчик "ГОЛИАФ - 2МК").
Недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что они не имеют возможности обеспечить согласование радиопередатчика с антенной.
Целью настоящего изобретения является улучшение качества связи за счет согласования радиопередающего устройства с антенной путем визуального наблюдения амплитудно-частотной характеристики контурной системы радиопередающего устройства на экране осциллографа.
Поставленная цель достигается тем, что в генератор качающейся частоты, содержащий синтезатор частоты на основе цифровой микросхемы DDS, фильтр и выходной усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь и регулируемый усилитель постоянного тока, информационный дисплей, устройство ввода информации, содержащее клавиатуру и валкодер, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введено устройство управления на основе микроконтроллера, при этом микроконтроллер своими входами подключен к устройству ввода информации, а своими выходами соединен с синтезатором частоты на основе цифровой микросхемы DDS, обеспечивающей прямой цифровой синтез синусоидального сигнала, с микросхемой цифроаналогового преобразователя ЦАП, а также с информационным дисплеем; причем микросхема DDS своим выходом соединена с фильтром нижних частот с частотой среза 40 КГц, сигнал с которого через выходной усилитель поступает на выход, а цифровая микросхема цифроаналогового преобразователя ЦАП соединена с регулируемым усилителем постоянного тока, обеспечивающим управление горизонтальной разверткой осциллографа, а с исследуемого устройства сигнал через изолирующий усилитель поступает через выходной усилитель со сдвигом уровня в канал вертикального отклонения осциллографа.
Схема подключения генератора качающейся частоты для исследования контурной системы радиопередающего устройства (РПдУ) приведена на фиг. 1. Она состоит из:
1 - СДВ или СНЧ радиопередающего устройства;
2 - генератора качающейся частоты (ГКЧ);
3 - осциллографа.
Функциональная схема ГКЧ 2 приведена на фиг. 2. Она содержит:
4 - устройство ввода информации;
5 - устройство управления;
6 - синтезатор частоты;
7 - цифровую микросхему цифроаналогового преобразования (ЦАП);
8 - информационный дисплей;
9 - фильтр нижних частот 40 кГц;
10 - регулируемый усилитель постоянного тока;
11 - выходной усилитель;
12 - изолирующий усилитель;
13 - выходной усилитель со сдвигом уровня.
СДВ или СНЧ радиопередающее устройство 1 - электронное устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению, состоящее из: задающего генератора частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны; модулирующего устройства, изменяющего параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке - возбудитель); усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счет внешнего источника энергии; устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну; антенна, обеспечивающая излучение сигнала.
Генератор качающейся частоты 2 предназначен для обеспечения визуального наблюдения амплитудно-частотных характеристик контурных систем СДВ и СНЧ радиопередающих устройств при работе как на эквивалент антенны, так и на реальную антенную систему, а также для ремонта и регулировки блоков возбуждения радиопередающих устройств»
Осциллограф 3 предназначен для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временных параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, и наглядно отображаемого непосредственно на экране.
Устройство ввода информации 4 предназначено для ввода данных о частоте сигнала с заданным шагом с использованием клавиатуры и валкодера.
Устройство управления 5 построено на основе микроконтроллера типа АТ89С52, который по заданной программе осуществляет управление функциональными узлами генератора качающейся частоты и производит необходимые вычисления. Микроконтроллер типа АТ89С52 вычисляет код, соответствующий данной частоте, и по последовательному интерфейсу загружает его синтезатор частоты.
Синтезатор частоты 6 предназначен для формирования синусоидального сигнала с высокой стабильностью частоты. Для этого применяется цифровая микросхема прямого цифрового синтеза DDS. Сигнал на выходе микросхемы DDS имеет достаточно грязный спектр и малую амплитуду, поэтому далее он проходит через фильтр нижних частот 9 с частотой среза 40 кГц, усиливается и подается на выход устройства. Микроконтроллер типа АТ89С52 5 также вычисляет текущий код для цифроаналогового преобразователя ЦАП 7, соответствующий номеру шага перестройки частоты, и через регулируемый усилитель постоянного тока 10 выходное напряжение ЦАП 7 подается на выход X, управляющий горизонтальной разверткой осциллографа. Выходной усилитель 11 представляет собой усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления, полностью определяет коэффициент усиления/передачи.
Сигнал с исследуемого устройства поступает на вход измерительного устройства и микросхему изолирующего усилителя 12, осуществляющего гальваническую развязку. Через выходной усилитель со сдвигом уровня 13 по постоянному току сигнал поступает на выход Y и на вход вертикального отклонения осциллографа. Все режимы работы устройства отображаются на информационном дисплее 8.
Работа ГКЧ осуществляется в различных режимах.
В режиме генерации несущей устройство управления 5 на базе микроконтроллера типа АТ89С52 вычисляет код, соответствующий данной частоте, и загружает его в синтезатор частоты DDS, который постоянно генерирует сигнал заданной частоты. Данные о частоте сигнала можно ввести с устройства ввода информации 4 как с клавиатуры, так и с помощью валкодера, изменяющего частоту с заданным шагом 1, 10, 100, 1000 Гц. В режиме автоматического качания частоты КЧ-А необходимо ввести с клавиатуры данные о центральной частоте качания и величине девиации. При этом устройство управления 5 (микроконтроллер) следит за корректностью вводимой девиации, и, если величина девиации не удовлетворяет условию Fцентр - dƒ/2≥50 Гц, то сбрасывает данный набор. Период качания составляет 0,3; 0,6; 2,0 с и вводится с клавиатуры. Частота выходного сигнала изменяется квазиплавно, число шагов изменения частоты в этом режиме - 256. Исходя из величины девиации частоты, устройство управления 5 (микроконтроллер) рассчитывает приращение частоты в каждом шаге, вычисляет код и загружает его в синтезатор частоты DDS. Одновременно инкрементируется код ЦАП 7. В режиме ручного качания частоты КЧ-Р изменение частоты происходит при вращении валкодера 4. Число шагов регулирования в этом режиме - 128. Этот режим удобен в случае, когда необходимо просмотреть какой-либо участок амплитудно-частотной характеристики или при исследовании узкополосных устройств, когда максимальный период качания 2 секунды слишком мал.
Основные технические характеристики ГКЧ:
- диапазон рабочих частот 50 Гц ÷ 30 кГц;
- диапазон величин девиации частоты 50 Гц ÷ 20 кГц;
- выходные напряжения:
- синусоидальное фиксированное амплитудой 6 В на нагрузке 75 Ом;
- синусоидальное регулируемое от 0 до 1 В на нагрузке 1 кОм;
- прямоугольное (меандр) амплитудой 5 В на нагрузке 1 кОм (совместимое с TTL и CMOS-логикой).
Основные режимы работы ГКЧ:
1) Режим генерации несущей. При этом девиация равна нулю, качание частоты отсутствует;
2) Режим автоматического качания частоты с заданными центральной частотой и девиацией;
3) Режим ручной перестройки частоты в пределах заданной девиации. При достижении верхней или нижней границ девиации светодиодная индикация информирует об этом.
Ввод частоты настройки и величины девиации осуществляются с клавиатуры, а ручная перестройка частоты осуществляется квазиплавно с помощью валкодера:
- в режиме 1 с шагом 1, 10, 100 или 1000 Гц, выбираемым с помощью клавиатуры;
- в режиме 3 шаг перестройки частоты вычисляется микроконтроллером, исходя из заданной величины девиации частоты.
Число ступеней перестройки частоты в режиме 2 (автоматическая перестройка) равно 256, в режиме 3 (ручная перестройка) - 128.
Период качания частоты в режиме 2 (автоматический) равен 0,3; 0,6 или 3,0 с. Данные величины периода качания также выбираются с помощью клавиатуры.
ГКЧ имеет выход для подключения ко входу горизонтального отклонения осциллографа (вход X) для управления разверткой. Величина пилообразного напряжения на выходе плавно регулируется в пределах от 0 до 12,2 В. Есть возможность с помощью клавиатуры проинвертировать пилообразный сигнал на выходе X.
ГКЧ имеет канал формирования сигнала для входа вертикального отклонения осциллографа. Основное назначение канала - гальваническая развязка осциллографа и исследуемой цепи (1,5 кВ max). Входное сопротивление канала равно 24 кОм, входная емкость 15 пФ. Коэффициент усиления канала равен 38, есть возможность смещения выходного сигнала по постоянному току на величину ±4 В регулятором «Смещение Y».
Данный ГКЧ позволил визуально увидеть процессы, происходящие в контурной системе РПдУ и выбрать согласование с антенной. Как следствие, улучшились режимы работы ламп усилителя, их тепловой режим. Уровень боковых частот в режиме ЧТ в выходном сигнале выровнялся, что положительно сказалось на качестве связи.
Данный генератор качающейся частоты был успешно использован на СДВ РПдУ «Голиаф-2МК» при поиске настройки III промконтура при работе на антенну с одним отключенным зенитом и, следовательно, имеющую другое полное входное сопротивление. Также генератор качающейся частоты постоянно используется для ремонта и диагностики блоков регулировки сеточного возбуждения СДВ РПдУ. Таким образом добиваются согласования радиопередающего устройства с антенной и улучшения качества связи.
Claims (1)
- Генератор качающейся частоты, содержащий синтезатор частоты на основе цифровой микросхемы DDS, фильтр и выходной усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь и регулируемый усилитель постоянного тока, информационный дисплей, устройство ввода информации, содержащее клавиатуру и валкодер, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введено устройство управления на основе микроконтроллера, при этом микроконтроллер своими входами подключен к устройству ввода информации, а своими выходами соединен с синтезатором частоты на основе цифровой микросхемы DDS, обеспечивающей прямой цифровой синтез синусоидального сигнала, с микросхемой цифроаналогового преобразователя ЦАП, а также с информационным дисплеем; причем микросхема DDS своим выходом соединена с фильтром нижних частот с частотой среза 40 кГц, сигнал с которого через выходной усилитель поступает на выход, а цифровая микросхема цифроаналогового преобразователя ЦАП соединена с регулируемым усилителем постоянного тока, обеспечивающим управление горизонтальной разверткой осциллографа, а с исследуемого устройства сигнал через изолирующий усилитель поступает через выходной усилитель со сдвигом уровня в канал вертикального отклонения осциллографа.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793589C1 true RU2793589C1 (ru) | 2023-04-04 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU370702A1 (ru) * | 1970-12-14 | 1973-02-15 | Всесоюзная | |
SU760399A1 (ru) * | 1978-04-18 | 1980-08-30 | Anatolij V Ryzhkov | Генератор качающейся частоты |
SU951639A1 (ru) * | 1980-10-31 | 1982-08-15 | Предприятие П/Я Р-6719 | Генератор качающейс инфранизкой частоты |
SU1054869A1 (ru) * | 1981-11-16 | 1983-11-15 | Предприятие П/Я В-8574 | Генератор качающейс частоты |
US5424667A (en) * | 1991-11-21 | 1995-06-13 | Sony/Tektronix Corporation | Variable frequency signal generating method |
CN109445514A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-08 | 电子科技大学 | 一种高精度随机跳频dds频率合成器 |
KR102101797B1 (ko) * | 2018-02-20 | 2020-04-17 | 주식회사 제트에이치티 | 다수의 직접 디지털 합성기 모듈을 이용한 주파수 합성기 |
CN111740720A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-10-02 | 无锡华测电子系统有限公司 | 一种0~18GHz超宽带扫频源 |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU370702A1 (ru) * | 1970-12-14 | 1973-02-15 | Всесоюзная | |
SU760399A1 (ru) * | 1978-04-18 | 1980-08-30 | Anatolij V Ryzhkov | Генератор качающейся частоты |
SU951639A1 (ru) * | 1980-10-31 | 1982-08-15 | Предприятие П/Я Р-6719 | Генератор качающейс инфранизкой частоты |
SU1054869A1 (ru) * | 1981-11-16 | 1983-11-15 | Предприятие П/Я В-8574 | Генератор качающейс частоты |
US5424667A (en) * | 1991-11-21 | 1995-06-13 | Sony/Tektronix Corporation | Variable frequency signal generating method |
KR102101797B1 (ko) * | 2018-02-20 | 2020-04-17 | 주식회사 제트에이치티 | 다수의 직접 디지털 합성기 모듈을 이용한 주파수 합성기 |
CN109445514A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-08 | 电子科技大学 | 一种高精度随机跳频dds频率合成器 |
CN111740720A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-10-02 | 无锡华测电子系统有限公司 | 一种0~18GHz超宽带扫频源 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2084760A (en) | System for radio spectrography | |
US6081700A (en) | Radio having a self-tuning antenna and method thereof | |
US2412991A (en) | Radio transmission and monitoring system | |
SE426752B (sv) | Sett och system for overvakning | |
RU2793589C1 (ru) | Генератор качающейся частоты | |
US2206903A (en) | Radiant energy distance measuring | |
US2403278A (en) | Cathode-ray sweep circuit | |
US3531722A (en) | Frequency monitoring system employing a local oscillator and fixed-tuned monitor | |
US3419847A (en) | Low bridge warning device for vehicles | |
CN108092932B (zh) | 一种基于双边带调制器和倍频器非线性效应的频率可调多频率输出微波源 | |
US3227949A (en) | Method and apparatus to measure the transmission characteristics of four terminal networks | |
US6456092B1 (en) | Network vector channel analyzer | |
CN108333585B (zh) | 射频探测装置、探测方法和微波炉 | |
US1934879A (en) | Frequency measuring system | |
US2337533A (en) | Signal generator | |
US2433290A (en) | Two-way radio communication system | |
RU190736U1 (ru) | Передатчик для передачи высокочастотного сигнала | |
CN207780105U (zh) | 一种电光调制器的半波电压测量装置 | |
CN207819962U (zh) | 一种频率可调多频率输出微波源 | |
RU2279096C1 (ru) | Панорамный приемник | |
Subramanian et al. | Hardware doppler shift emulation and compensation for LoRa LEO satellite communication | |
CN220173229U (zh) | 一种调频连续3mm波信号源系统 | |
RU17247U1 (ru) | Устройство для контроля и технического обслуживания радиостанций | |
CN217335593U (zh) | 一种手持式射频信号产生与分析装置 | |
US2510026A (en) | Frequency modulation system for microwave generators |