Программируемый фазовращатель-аттенюатор на пав
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ФАЗОВРАШАТЕЛЫАТТЕНЮАТОР НА ; ПАВ, содержащий блок ключевых элементов , входы которого подключены соответстБенно к управляющим и сигнальным входным клеммам, и двухканальный блок векторного сложения, каждый из каналов, которого включает входной электроакустический преобразователь (ЭП) ПАВ- и общий для обоих каналов ЭП ПАВ, причем расстояния между входными и выходным ЭП ПАВ в каналах отличны на четверть цлины волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования фазы и амплитуды, ЭП ПАВ в блоке векторного сложения выполнены секшюнированными по апертуре с числом секций N у каждого из входных ЭП и 2N у выходного ЭП, секции входных ЭП соединены с соответствующими выводами блока ключевых элементов, а секции выходного ЭП соединены между собой параллельно и их апероуры W)g(,, выбраны из соотношения квых/%зх1/2 - где ,М, Wpex -апертура каждой секции входного ЭП ПАВ.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11)
З 15ц Н 03 H 9/68
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 1) 3378539/18-23. (22) 25. 12.8 1 (46) 30.04.84. Бюл. N 16 (72) А.Н. Алексеев, В.С. Бондаренко, Г.В. Дуковский, М.В. Злоказов и А.П. Крутов (53) 621.372.852.29 (088.8) (56) 1. Патент США % 4024480, кл. 333-30 1978.
2. "1974 Netrasonics Symp", IEEE, 1974, рр. !77-180 (прототип). (54) (57) ПРИГРАММИРУЕМЫй фАЗО»
ВРА ШАТЕЛЬ-АТТЕНЮАТОР НА
ПАВ, содержащий блок ключевых элементов, входы которого подключены соответственно к управляющим и сигнальным входным клеммам, и двухканальный блок векторного сложения, каждый из каналов . которого включает входной электроакустический преобразователь (ЭП) ПАВ и общий для обоих каналов ЭП ПАВ, причем расстояния между входными и выходным
ЭП ПАВ в каналах отличны на четверть длины волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования фазы и амплитуды, ЭП ПАВ в блоке векторного сложения выполнены
: секционированными по апертуре с числом секций N у каждого из входных ЭП и 2Й у выходного ЭП, секции входных ЭП сое динены с соответствующими выводами блока ключевых элементов, а секции выходного ЭП соединены между собой парал.
aего " m anePryPM ®клык из соотношения
Живых/Цвк1(2
k-1 где К 1,Й, Фрвх апертура каждой секции входного ЭП ПАВ. к897!.1В
Изобретение относится K ."диотехнике,, радиоэлектронике и предназначено gJI55 использования преимущественно в трапсверсальных фильтрах на ПЛВ, а также может бьць ислользоваllo как фазовращатель с дискретным управлением, аттенюатор и др.
Известен фазовра5цатегп -аттенюатор, входящий в состав программируемого трансверсального фильтра на ПАВ, выпол - """ ненного в виде мостовой диодной ñõe. мы (,1j..
Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования фазы и амплитуды сигнала, обусловленная не55 возможностью получения более двух раз-личных значений регулипуек5ь5х Iiapa 5e!— роВ, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является r::I-;e-. 20 грамм нруемый kavoBpall5a "Гель-а".Г Генюатор на ПАВ, содержащий блок кл5счевых элементов, входь5 которого лодключень5 соответственно к управляющими сигнальным входны55 клеммам, и цвухка Ialiiы5ь5й блок векторного сложения, каждый из каналов которого включает входной электроекустический преобразователь (П)
ПАВ, и общий цля обоих каналов выходной ЭП ПЛВ, причем расстояния между
BxoQHbItvfH и выходными ЗП ПЛВ B капа" лах отличны на четверть д5пины волны и блок взвешива5ющих элементов, содержащий 2N элементов„ло М в каждом кана ле, соединенных с соответствующими вы=
-" 5 ходами блока клк5чевь5х элементов, и входными ЗП причем отнссительные веса взвешивающих элементов каждого л=- каналов кратны 1/2 (23 . естве блока взвеш лаю5ц55х эле- .,о ментов В устройстве кспользую5цся лвя набора конденсаторов, но И = каждом канале. Емкости конденсаторов 5э каждом
НЗ НабОРОВ ВЫбРаНЫ КРатНЬ5М55 1 в 2, ЧтО С5= С, С = (1/2)Са, С-.,=.:1/ ))5.-ав,,<
С =(1/8)Co, ..., С=, (1/2 )С .
ОИ .3 0 4Недостатком известного устройства является сложность конструкци,:, требу ющей большого количества навесных сс"=-: динений между блоками, приводящих к
Возникновению паразитных связей между каналами и отдельными элементами уст=.
poAcTBa, дополнительным искажениям фа-= зы и амплитуды регул55ру емого с51ч 5еала, снижению надежности устройства. ВтоpbtM недостатком устройства является низкая точность управления фазой и амплитудой clipHQ JIB олределяе5 5BII достигае .:эй на практике величиной минимального изм пения регулируемых параметров.
JeJIb изобре Гения — повышение точности регулирования фазы и амплитуды входного сигнала.
Поставленная цель достигается тем, что в программируемом фазовращателеаттенюаторе па ПАВ, содержащем блок к5почевых элементов, входы которого подклкчены соответственно к управляющим и сигнальным входным клеммам, и двухкана5ц.нь:й блок векторного сложения, каждый из каналов которого включает входнои электроакустический преобразователь (ЗП) ПАБ, и общий для обо; каналов выходной ЭП ПЛВ, причем расстояния между входными и выходным .= .П ПАВ в каналах отличны ча четверть длины вол55ы, ЭП ПАВ в блоке векторного сложения выполнены секционированНЫМИ ПО аПЕРтУРЕ С ЧИСЛОМ СЕКЦИЙ Гв У каждого из входных ЭП и 2М у выходного ЗП, секции входных ЭП соединены с соответствующими выходами блока квпочевых элементов, а секции выходного
ЗП соединены межцу собой параллельно и и их апертуры Wyl5bl выбраны из соотношения: ввьх/e âx= - e; K „— апертура каждой секции входного ЭП ПАБ. На чертеже изображена блок-схема программ ируемого фазоврашателя-аттенюатоэра. Программируемый фазовращатель-аттенюатор содержит блок 1 ключевых элементов, которь5й представляет собой набор из 2N высокочастотных ключей 2, которые могут быть выполнены, наприм5 -5 в виде диодной мостовой схемы. Квпсчи 2 соединены с управляющим цифровым входом через ограничительнь.= резисторы 3. Входы 4 и 5 блока 1 являются соответственно аналоговым и .цифровым входами устройства. Блок 6 взекторного сложения представляет собой ло существу двухканальную линию задержки на ПЛВ, в которой оба канала констру.:-;т55вно могут быть выполнены на еци«о;.5 звукопроводе. Каждый из каналов 7 и В блока 6 содержит входной электро:=..Г устический преобразователь fAB 9 .. 0, а также выходной злектроакустиче:кий преобразователь 11, общий для обоих каналов. При использовании пьезозпектр55ческого звукопровода в качестве злектроакустических преобразователей в5ОГут бЫтЬ ИСПОЛЬЗОВаНЫ ВСтрЕЧНО-ШтЫ3 10897 ревые преобразователи (ВШП). Расстояния 0 и И между входными и выход2 ным преобразователями в каналах различаются на четверть gJIHHbi акустической волны, IIpH GToM BbIxog 1 2 вь|хо диого преобразователя 11 является аналоговым выходом устройства. Входные и выходной преобразователи 9-11 выполнены секцио нированными вдоль апертуры с числом секций N в каждом из входных преобра- 1о эователей и 2N в выходном преобразователе, при этом секции 13 входных преобразователей 9 и 10 имеют одинаковые апертуры 9/ов„, а апертуры сек,ций 14 выходного преобразователя 11 15 выбраны из условия, что соотношение апертуры Ж,вы„К-ой секции выходного преобразователя к апертуре равно величине 1/2, причем секции 13 входного преобразователя 9 и 20 10 соединены с соответствующими выходами блока 1, а секции 14 выходного преобразователя 11 соединены между собой параллельно. При указанных соотношениях акусти- ?5 ческий тракт каждого из каналов фазовращателя-аттенюатора разделяется на М акустически параллельных секций, каждая из которых образована одной секцией входного и одной, соответствую- Зо щей ей, секцией выходного преобразователя. Для акустической секции реализуется коэффициент передачи по амлитуде, пропорциональный 1/2 ", где К вЂ” номер секции, при этом отдельная акустическая секция выполняет одновременно функцию взвешивающего элемента, и функцию векторного сложения. Необходимый коэффициент передачи по амплитуде обеспечивается путем под-" ключения к аналоговому вхрду устройства требуемого количества секций входного преобразователя 9 и 10 и выбора фазы 8 этого подключения 8 = 0 или 8 180 . Равенство апертур секций вход-" ного преобразователя 9 и 10, а также указанные выше взаимные соединения между элементами конструкции, существенны для обеспечения необходимых коэффициентов передачи акустических секций 5 " и работоспособности всего устройства в целом. Предлагаемая конструкция позволяет по крайней мере вдвое повысить точность управления фазой и амплитудой выходного сигнала, поскольку число значений амплитуды сигнала каждого иэ каналов равно 2 «1 (2 -1 при М+1 й 58 4 2 " -1 при 8 "180 и нуле вой уровень). Точность управления фазой выходного сигнала в предлагаемом устройстве также по крайней мере в два раза выше. Дополнительному повышению точности регулирования фазы и амплитуды способствует тот факт, что все секции входных преобразователей 9 и 10 имеют одинаковый электрический импеданс вследствие равенства апертур секций 13 и одинакового числа пар штырей. В этом случае имеется возможность обеспечить наилучшие условия согласова.ния секций 13 с источником аналогового сигнала. Кроме того, повышение точности регулирования достигается еще и за счет подключения к каждой секции 13 входных преобразователей 9 и 10 только одного комму тирующего элемента (ключа), что позволяет в предлагаемом устройстве приблизительно в М раз снизить искажающее влияние коммутирующих элементов на работу устройства. Устройство работает следующим образом. Аналоговый сигнал, фаза и:амплитуда которого подлежат регулированию, подает ся на аналоговый вход 4, на цифровой вход 5 поступает управляющий сигнал в виде параллельного кода. Для- блока 1 сигнал каждой иэ 2N шин цифрового входа 5 может принимать одно из трех значений + 0 е — U, Î . Положительное напряжение + Цв не шине цифрового входа 5 открывает одну пару диодов высокочастотного ключа 2, при этом соод ветствующая ключу 2 секция 13 входного преобразователя 9 блока 6 оказывается подключенной одним электродом к общей "земляной шине аналогового входа 4, а вторым электродом к второй, сигнальной шине того же входа. Отрицательное напряжение -0е на шине цифрового входа 5 открывает другую пару диодов высокочастотного ключа 2, при этом электроды секции 13 преобразователя оказываю тся подключенными к аналоговому входу 4 таким образом, что фаза излучаемых ПАВ изменяется на 180 . Нулевое .напряжение на шине соответствует отключенной секции, Ограничительные резисторы 3 служат для разделения цепей высокой частоты и цепей управления, k Коэффициенты передачи по амплитуде К акустических секций каналов, определяемые рассогласованием апертур секций 13 и 14 входных 9, 10 и выход1089758 выражением: К=И К х/2 1 — положение клк ча 2 блока 1 соответствует Е 0о 0 — ключ блока 1 разомкнут 1 — положение ключа 2 блока 1 соответствует 9180 r ne 0 — фаза ПАВ, излучаемой секци-ей 1З входного преобразователя 9; % - номер секции (1 < к «< М ). Поверхностные волны каналов 7 и 8, t нмекнцие различную амплитуду, суммиру-ются на общем для обоих каналов преоб= разавателе 11, выход которого 12 являетс:я аналоговым выходом устройства. Поскольку расстояния, и между эхо иплми 9, 10 и выходным.. 11 преобразователями отличаются на четверть длины акустической волны, то суммированне ПАВ происходит с относительным фазовым сдвигом 90 (или -90 ). Любое дискретное значение фазы и амплиту ды выходного сигнала, являющегося суммой сигналов каналов блока 6 векторного 11 преобразователей, выбраны таким образом (1, 1/2, 1/4 ..., 1/2" ), что имеется возможность получить Не выходе каждого канала 2 уровней амплий туды сигнала. 1с Коэффициенты передачи по амплитуде К каждого из каналов определяются пего сложения, может быть получено путем выбора коэффициентов К Фазовые соотношения между сигналами в каналах сохраняются в полосе час5 тот 10-20% от центральной частоты ВШП ПАВ в случае, когда штыри преобразователей выполнены расщепленными. Испытания предлагаемого программируемого фазоврашателя-аттенюатора показали, что при числе акустических секций каналов блока векторного сложения равном 4 точность управления ампли тудой выходного сигнала не хуже 6% от максимального значения, а минимальное изменение фазы при максимальной амплитуде выходного сигнала и минимальной паразитной амплитудной модуляции не превышает 1% от максимального значения относительной регулируемой фазы, 20 равного Д60". Предлагаемое устройство имеет следу-, ющие технические преимушества: более простую схему стыковки с цифровыми управляющими устройствами (без ЦАП и аналоговой схемы управления); более высокую точность регулирования фазы и амплитуды вследствие отсутствия аналоговых элементов, как подвержен- . ных тепловому дрейфу; зо более широкую полосу пронускания, что обусловлено применением квадратурных (сдвинутых на четверть длины волны) каналов, позволяющих сохранить фазовые соотношения между сигналами в каналах в полосе до 10-20% центральной частоты устройства. 1089758 Заказ 2953/55 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственнсп о комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Н. Чистякова Редактор П. Макаревич Техред М.Кузьма КоРРектоР С. Шекмар
