UA126344C2

UA126344C2 - Low and infra-low frequency generator

Info

Publication number: UA126344C2
Application number: UAA202000888A
Authority: UA
Inventors: Володимир Борисович Толубко; Віталій Васильович Бугаєнко; Ольга Миколаївна Ткаченко; Олександр Станіславович Торошанко; В'ячеслав Михайлович Черевик
Original assignee: Державний Університет Телекомунікацій
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2022-09-21

Abstract

The invention relates to electrical engineering and can be used for controlling, debugging servo mechanisms, automatic control systems, for laboratory research, and for testing mechanical and building structures. The low- and infra-low frequency generator contains two sinusoidal voltage generators and a filter unit. A balanced amplitude modulator is introduced into it, the carrier frequency input of which is supplied with a signal from the first generator, and the modulating input is supplied with a signal from the second generator, the output of the modulator is connected to the input of the filtering unit, which passes the lower side frequency of the modulator signal spectrum, and the output of the filtering unit serves as the output of the device. Technical result: a signal with an unlimitedly low frequency and smooth frequency tuning is generated while simplifying the device circuit.

Description

Винахід належить до електронної техніки і може бути застосований для контролю, налагодження сервомеханізмів, систем автоматичного регулювання, для лабораторних досліджень, для випробування механічних та будівельних конструкцій.The invention belongs to electronic engineering and can be used for control, adjustment of servomechanisms, automatic regulation systems, for laboratory research, for testing mechanical and building structures.

Відомі цифрові генератори низької та інфранизької частоти, основані на принципі формування цифрового коду з подальшим перетворенням його в аналоговий гармонічний сигнал, які мають високі метрологічні характеристики: висока точність і стабільність частоти, малий коефіцієнт гармонік і т. ї. (Мирский Г.Я. Злектроннье измерения. - М.: Радио и связь, 1986. - 440 с. - См. с. 379-385, "Цифровье генераторь! низкочастотньїх и инфранизкочастотньх сигналов"). Проте ці пристрої складні за побудовою.Digital generators of low and infra-frequency frequency are known, based on the principle of forming a digital code with subsequent conversion into an analog harmonic signal, which have high metrological characteristics: high accuracy and frequency stability, low harmonic ratio, etc. (Mirskyi G.Ya. Zlektronnye immensiya. - M.: Radio and communication, 1986. - 440 p. - See p. 379-385, "Digital generator! low-frequency and infra-low-frequency signals"). However, these devices are complex in construction.

Відомі генератори низької та інфранизької частоти, побудовані на І С-елементах. Для їх побудови потрібні великі значення індуктивностей і ємностей, що є недоліком, особливо якщо знадобиться регулювання частоти в широких межах (Мирский Г.Я. Злектронньєе измерения. - М:Known generators of low and infra-frequency, built on IC elements. For their construction, large values of inductances and capacities are required, which is a disadvantage, especially if it is necessary to adjust the frequency within wide limits (Mirskyi G.Ya. Zlektronnyye izmeniya. - M:

Радио и связь, 1986. - 440 с. - См. с. 372 "І О-генераторь").Radio and communication, 1986. - 440 p. - See p. 372 "And O-generator").

Відомий також генератор низької частоти, оснований на биттях між двома синусоїдальними напругами, вибраний за прототип (Мирский Г.Я. Злектроннье измерения. - М.: Радио и связь, 1986. - 440 с. - См. с. 372 "Генераторьї, работающиеє по методу биений"). Генератор складається з двох генераторів високої частоти, сигнали яких змішуються у змішувачі з нелінійним елементом, в якому коливання биття перетворюються в коливання, що містять основну та вищі гармоніки биття і високочастотні коливання. Змішувач навантажений на фільтр нижніх частот, що виділяє шукану низьку частоту биття. Недолік генератора на биттях полягає в неможливості отримання дуже низьких частот внаслідок захоплення частоти одного генератора іншим при малій різниці в частотах генераторів (Знциклопедия современной техники.A low-frequency generator based on beats between two sinusoidal voltages is also known, chosen as a prototype (G.Ya. Myrskyi. Zlektronnye zimeneziya. - M.: Radio and communication, 1986. - 440 p. - See p. 372 "Generators working by the beaten method"). The generator consists of two high-frequency generators, the signals of which are mixed in a mixer with a non-linear element, in which the beat oscillations are converted into oscillations containing the fundamental and higher harmonics of the beat and high-frequency oscillations. The mixer is loaded with a low-pass filter that selects the desired low beat frequency. The disadvantage of a beat generator is the impossibility of obtaining very low frequencies due to the capture of the frequency of one generator by another with a small difference in the frequencies of the generators (Zncyclopedia of modern technology.

Автоматизация производства и промь!шленная злектроника. ТТ. 1. - М.: Советская знциклопедия, 1962. - 524 б. - См. с. 215-216 "Генератор звуковой частоть).Automation of production and industrial electronics. TT. 1. - M.: Soviet Encyclopedia, 1962. - 524 p. - See p. 215-216 "Sound frequency generator).

Суттєвими спільними ознаками прототипу і винаходу, що пропонується, є два генератори синусоїдальних напруг і фільтр, що подавляє частоти, вищі за шукані низькі та інфранизькі частоти.Essential common features of the prototype and the proposed invention are two generators of sinusoidal voltages and a filter that suppresses frequencies higher than the sought low and infra-low frequencies.

В основу винаходу поставлена задача отримати необмежено низьку частоту синусоїдальних сигналів, забезпечивши незалежність роботи генераторів один від одного, при збереженніThe invention is based on the task of obtaining an infinitely low frequency of sinusoidal signals, ensuring the independence of the generators from each other, while maintaining

Зо простоти схеми пристрою шляхом зміни методу отримання шуканої різницевої низької частоти за рахунок введення нових елементів та нових зв'язків.From the simplicity of the device scheme, by changing the method of obtaining the desired differential low frequency due to the introduction of new elements and new connections.

Поставлена задача вирішується тим, що в генератор низьких та інфранизьких частот, який містить два генератори синусоїдальних напруг і фільтруючий вузол, введено амплітудний модулятор, зокрема балансний амплітудний модулятор, на вхід несучої якого подано сигнал першого генератора, а на модулюючий вхід подано сигнал другого генератора, вихід модулятора підключено до входу фільтруючого вузла, що пропускає нижню бокову частоту спектра сигналу модулятора, причому вихід фільтруючого вузла служить виходом пристрою.The problem is solved by the fact that an amplitude modulator, in particular a balanced amplitude modulator, is introduced into the low and infra-low frequency generator, which contains two sinusoidal voltage generators and a filter node, the signal of the first generator is applied to the carrier input, and the signal of the second generator is applied to the modulating input. the output of the modulator is connected to the input of the filter node that passes the lower side frequency of the spectrum of the modulator signal, and the output of the filter node serves as the output of the device.

Введення амплітудного модулятора, нижня бокова частота вихідного сигналу якого використовується як шукана низька або інфранизька, забезпечує отримання необмежено низької частоти при збереженні простоти схеми пристрою та незалежності роботи генераторів один від одного. Це засноване на тому, що амплітудний модулятор при модуляції лише одним синусоїдальним сигналом формує напругу, що має в спектрі лише три частоти: несучу і дві бокових - верхню, рівну сумі несучої і модулюючої частот, та нижню, рівну різниці цих частот.The introduction of an amplitude modulator, the lower side frequency of the output signal of which is used as the sought-after low or infra-frequency, ensures obtaining an infinitely low frequency while preserving the simplicity of the device circuit and the independence of the generators from each other. This is based on the fact that the amplitude modulator, when modulated by only one sinusoidal signal, forms a voltage that has only three frequencies in the spectrum: the carrier and two side frequencies - the upper one, equal to the sum of the carrier and modulating frequencies, and the lower one, equal to the difference of these frequencies.

Оскільки несуча і верхня бокова частоти значно перевищують нижню бокову частоту, яка є шуканою низькою та інфранизькою частотою, то вони легко відфільтровуються простими фільтрами. При використанні балансного амплітудного модулятора (в спектрі його сигналу відсутня несуча частота) задача фільтрації ще спрощується.Since the carrier and upper side frequencies significantly exceed the lower side frequency, which is the desired low and infra-low frequency, they are easily filtered by simple filters. When using a balanced amplitude modulator (there is no carrier frequency in the spectrum of its signal), the filtering task is further simplified.

На кресленні зображені: на фіг. 1 - блок-схема пропонованого пристрою; на фіг. 2 - спектр амплітудно-модульованого коливання.The drawing shows: in fig. 1 - block diagram of the proposed device; in fig. 2 - spectrum of amplitude-modulated oscillation.

Генератор низьких та інфранизьких частот (фіг. 1) містить перший генератор 1, який генерує напругу ц. несучої частоти З, другий генератор 2, генеруючий модулюючу напругу що З частотою 9, амплітудний модулятор З і фільтруючий вузол 4. Вихід генератора 1 підключений до входу несучої 5 модулятора 3, а вихід генератора 2 підключений до входу модуляції 6 вказаного модулятора, вихід якого навантажений на вхід фільтруючого вузла 4. Вихід вузла 4 є виходом пристрою. І оThe generator of low and infra-low frequencies (Fig. 1) contains the first generator 1, which generates a voltage c. carrier frequency C, the second generator 2, generating a modulating voltage with a frequency 9, an amplitude modulator C and a filter node 4. The output of the generator 1 is connected to the input of the carrier 5 of the modulator 3, and the output of the generator 2 is connected to the modulation input 6 of the specified modulator, the output of which is loaded to the input of filtering node 4. The output of node 4 is the output of the device. And about

При подачі напруг ЦО, - Црвіпої б - Омодвіп ОЇ відповідно на входи 5 і 6 модулятора З останній формує сигналWhen applying the voltages ЦО, - Црвипой б - ОМодвип ОЙ, respectively, to the inputs 5 and 6 of the modulator C, the latter generates a signal

Омод - Он віпої я ХМ. сою - ОК - УМ. Он сою о),Omod - He will drink I HM. soy - OK - UM. On soyu o),

мно де нмод . коефіцієнт модуляції.many de nmod . modulation factor.

Спектр цього сигналу складається з трьох частот: несучої та двох бокових частот - нижньої і верхньої (фіг. 2).The spectrum of this signal consists of three frequencies: the carrier and two side frequencies - lower and upper (Fig. 2).

Цей сигнал подається на фільтруючий вузол 4, який виділяє синусоїдальний сигнал з нижньою боковою частотою 9-2, яка і є шуканою частотою пристрою. Вузол 4 подавляє всі частоти, вищі за нижню бокову частоту, може бути побудований на різних комбінаціях фільтрів нижчих та вищих частот, і може містити підсилювач сигналу. В разі застосування балансного амплітудного модулятора в спектрі його вихідного сигналу відсутня несуча частота 9, що полегшує фільтрацію частот.This signal is fed to the filter node 4, which extracts a sinusoidal signal with a lower side frequency of 9-2, which is the desired frequency of the device. Node 4 rejects all frequencies above the low-pass frequency, can be built on various combinations of low-pass and high-pass filters, and can contain a signal amplifier. In the case of using a balanced amplitude modulator in the spectrum of its output signal, there is no carrier frequency 9, which facilitates frequency filtering.

Claims

FORMULATION OF THE INVENTION Low and infra-low frequency generator, which contains two generators of sinusoidal voltages and a filter node, which differs in that a balanced amplitude modulator is introduced into it, the carrier frequency input of which is fed with the signal of the first generator, and the modulating input is fed with the signal of the second generator, the output of the modulator is connected to the input of the filtering node that passes the lower side frequency of the spectrum of the modulator signal, and the output of the filtering node serves as the output of the device. 7 -

Fig. 1

THE SAME MA N o-0 o) soUkO

Fig. 2