Преобразователь прямоугольных импульсов типа меандр двух разных частот

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

М

CO

ОО

Комитет Российской Федерации пе патентам и теварным знакам (21) 4950485/21 (22) 27.06.91 (46) 15.10.93 Бютт. Ма 37-38 (76) Афанасоа 8асипий Дмитриевич (54) ПРЕОБРАЗОВАТБЗЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ

ИМПУЛЬСОВ ТИПА МЕАНДР ДВУХ РАЗНЫХ

ЧАСТОТ (S7) Применение: изобретение относится к импупь(19) КЦ (11) (51) 01R23 00 G04F10 04

НОЗР13 00 Н03К5 26

Н 03 В 19 00 Н ОЗ К 5 19 сной технике и может найти применение в синтезаторах частот. Сущность изобретения устройство содержит четыре генератора пилообразного напряжения 1, 4, 6, 8, два аналоговых перемножитепя

2, 7, два устройства сдвига фазы 3, 5, суммирующую схему 9, формироватепь прямоугопьных импупьсов 10 с соответствующими связями. 3 ил

2001408

25 гармоник, что еще больше усложняет настройку фильтров.

Близким к изобретению по технической сути является аналоговый перемножитель 30 (2), содержащий аналоговый перемножитель, первый и второй входы которого являются входами устройства и подключены к источникам синусоидальных сигналов рабочих частот. Выход аналогового перемножи- 35 теля соединен с входом подбираемого для каждого конкретного случая фильтра, на выходе которого получают необходимую частоту.

Недостатком такого устройства явля- 4о ется также ограниченность диапазона оперируемых частот, обусловленная до45

55

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в синтезаторах частот, Известно устройство сложения и вычитания частот (11, содержащее нелинейный смеситель, входы которого являются входами устройства, причем первый вход устройства подключен к источнику синусоидальных сигналов, а второй — к источнику узкополосного спектрального сигнала. Выход нелинейного смесителя соединен с входом подбираемого для каждого конкретного лучая фильтра, на выходе которого получаем необходимую частоту.

Недостатком такого устройства является ограниченность диапазона оперируемых частот, обусловленная добротностью применяемых фильтров, что затрудняет выделение необходимой частоты, особенно когда одна из частот значительно меньше другой.

Кроме того, необходимо подбирать свой рассчитываемый фильтр, что ограничивает диапазон перестройки и усложняет процесс настройки фильтров при больших изменениях частот. При подаче импульсных последовательностей частот увеличивается число бротностью применяемых фильтров. При подаче импульсной последовательности частот данное устройство неработоспособно, (см. фиг. 2, диаграммы 9,10), Наиболее близким к изобретению по технической сути является фазокомпенсационный метод формирования однополосного сигнала (3), основанный на фазовой компенсации колебаний нежелательной боковой полосы и несущей частоты. Входной сигнал одной частоты поступает на фаэосдвигающую схему, которая позволяет получить две равных по величине составляющих, сдвинутых Ilo фазе HB 90 . Эти два напряжения подаются на вход балансных модуляторов, к которым одновременно подводятся два синусоидальных напряжения второй частоты, сдвинутые друг относитель5

20 но друга по фазе также на 90О. В результате сложения двух напряжений с выхода балансных модуляторов в суммирующей схеме получается сигнал суммы или разности vacтот, Данное устройство работает с синусоидальными сигналами и чтобы получить сумму или разность частот необходимо из импульсной последовательности частот с помощью фильтров выделить синусоидальные сигналы, что приводит к сужению диапазона применяемых частот. Если подавать на входы устройства прямоугольные импульсы, то сигнал на выходе устройства будет иметь форму (см. фиг. 2, диаграмма 11) и без фильтра данные сигналы не мо. - подвергаться дальнейшей обработке, т.е. о лять приходим к высокодобротным фильтрам и сужению диапазона частот.

Цель изобретения — расширение диапазона частот.

Цель достигается путем подавления комбинационных гармоник.

Это достигается эа счет того, что при подаче на входы устройства прямоугольных импульсов (меандров) частоты f > и fz на входы аналоговых перемножителей поступают два пилообразных сигнала частоты f1 и fz u сдвинутые по фазе на 90 пилообразные сигналы fi u fz. Сдвиг по фазе на 90 происходит в двух устройствах сдвига фазы, например компараторах. 3а счет того, что компараторы срабатывают при переходе пилообразного сигнала из отрицательной полуволны в положительную и обратно. на выходе компаратора получаются прямоугольные импульсы. сдвинутые относительно входных сигналов на 90 (см. фиг. 3, диаграмма 5).

Сигналы пилообразного напряжения содержат только нечетные гармоники, при этом размах гармоник убывает по мере возрастания гармоник, причем в квадратичной зависимости. При перемножении сигналов в аналоговом перемножителе искажается форма сигнала (см. фиг. 3, диаграммы 9,10).

Также искажается форма сигнала на выходе суммирующего устройства, но точки перехода через нуль соответствуют точкам перехода суммарной и раэностной частоты, ксторые в формирователе прямоугольных импульсов, выполненном на компараторе, п евращаются в прямоугольные импульсы суммарной и разностной частоты. которые можно использовать для дальнейшей обработки.

Это решение позволяет отказаться от применения фильтров, и как результат, расширить диапазон частот и выделить необходимую частоту в случае, когда одна из частот

2001408

50 значительно меньше другой, в том числе и в области низких частот.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Структурная схема устройства содержит два аналоговых перемножителя 2,7, генераторы пилообразного напряжения

1,4,6,8, два устройства сдвига фазы 3,5 (выполненных на компараторах, с помощью которых осуществляется сдвиг сигналов частоты f> и fz на 90О), суммирующую схему

9 и формирователь прямоугольных импульсов 10.

Устройство работает следующим образом.

На первый и второй входы устройства подаются прямоугольные импульсы (меандры) разной частоты f> и fz (см. фиг. 3, диаграммы 1,4), которые поступают на входы генераторов пилообразного напряжения

1,8, на выходе которых прямоугольные сигналы преобразуются в импульсы треугольной формы (фиг. 3-2,8), которые подаются на аналоговые перемножители 2,7. Кроме того, импульсы треугольной формы подаются на компараторы 3,5, на выходе которых в момент перехода от отрицательной области к положительной и обратно образуются прямоугольные импульсы (3,5) (см. фиг. 3, диаграммы 3,5), фаза которых сдвинута относительно входных импульсов 1,7 на 90О.

Эти импульсы подаются на входы генераторов пилообразного напряжения 4,6, на выходе которых получаются импульсы треугольной формы (4,6) (см. фиг. 3, диаграммы 4.6). Первая пара импульсов треугольной формы отличается от второй пары сдвигом фазы на 90 . Генератор пилообразного напряжения представляет собой интегрирующий усилитель (интегратор) на операционном усилителе.

Работа компараторов 3,5 определяется напряжением порога срабатывания, которое должно быть на средней части треугольника сигнала.

Работа аналоговых перемножителей суммирующей схемы и компараторов показана на фиг. 3. На входы аналоговых перемножителей поступают сигналы 2,4 и 6,8. На выходах аналоговых перемножителей получаются сигналы 9,10. На выходе сумми5

35 рующей схемы получается сигнал 11, а на выходе комларатора, являющимся формирователем прямоугольных импульсов, получаются сигнал прямоугольной формы 12 суммарной частоты входных сигналов, являющийся выходным сигналом устройства. На фиг. 1 пунктиром показана схема вычитания входных частот.

Таким образом, использование предложенного устройства позволяет расширить диапазон оперируемых частот по области малых частот до частот, определяемых частотными характеристиками аналоговых перемножителей, ГПН (операционных усилителей) и компараторов. В основном частотные характеристики определяются аналоговыми перемножителями, например до 1 МГц, при использовании микросхемы

140МА1. Кроме того, в качестве перемножителей можно использовать двухэатворные полевые транзисторы и другие балансные модуляторы. Использование предложенного устройства дает воэможность отказаться от необходимости применения фильтров, изготовление которых в некоторых случаях обходится дорого. Кроме того, с помощью данного устройства можно оперировать частотами, отличаощимся друг от друга на несколько порядков, что трудно выполнить при применении известных преобразователей частот. Использование данной схемы позволяет также расширить область ее применения, особенно в синтезаторах частот, в которых синтез частот дополняется операциями сложения и вычитания частот, что позволяет создать схему частот с заранее заданной дискретностью, позволяет создать устройство, формирующее выходную частоту вых-(1 «-1/п) вх, где п-1,2,3...„. (56) 1. Гоноровский И.С., Радиотехнические цепи и сигналы, M.: Радио и связь, 1986. с, 252.

2. Под редакцией Якубовского С.В. Аналоговые и цифровые интегральные схемы.

M. Советское радио, 1979, с. 239.

3. Дробова С.А., бычкова С.И. Радиопередающие устройства. M,: Советское радио.

1969, с. 283.

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушскэя наб., 4/5

Заказ 3127

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель Л.Клевцова

Редактор В.Трубченко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Патрушева