Система синхронизма частоты гетеродина и частоты сигнала в радиоканале

 

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может использоваться при организации радиоканалов. Система синхронизма частоты гетеродина и частоты сигнала в радиоканале содержит в пункте передачи и пункте приема источник питания с напряжением U(t) единой энергосистемы промышленной частоты F, диодный выпрямительный мост, повышающий трансформатор, два двухполупериодных выпрямителя, узкополосный фильтр, фильтр нижних частот, два полосовых фильтра, два усилителя, фазовращатель. Достигаемый технический результат - получение равенства фаз сигналов в пункте передачи и пункте приема. 2 ил.

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может найти применение при организации радиоканалов связи при использовании синхронного детектирования (см. , например, И.С. Гоноровский. "Радиотехнические цепи и сигналы". Советское радио, М., 1967, стр.146). Известно, что реализация системы синхронного детектирования имеет значительные трудности, т.к. обеспечение синхронизма частоты гетеродина и частоты принимаемого сигнала является сложной проблемой (см. там же, стр.147).

Известна "Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети" (Патент RU 2143785 С1, кл. 6 Н 04 В 3/54, Бюллетень 36 от 27.12.99 г.) Недостатками известной системы являются организация синхронного канала в тональном диапазоне частот (500-2000) Гц.

Наиболее близким, к заявленной системе является "Система передачи и приема сигналов в трехфазной электрической сети" (Патент RU 2144730 С1, кл. 7 Н 04 В 3/54, Бюллетень 2 от 20.01.2000 г.) - прототип, который имеет те же недостатки.

Заявленная система решает задачу повышения несущей частоты сигнала до частот, которые находятся в радиодиапазоне.

Система синхронизма частоты гетеродина и частоты принимаемого сигнала в радиоканале, содержащая в пунктах передачи и приема источник питания единой энергосистемы напряжением U(t) = U_msinΩt, амплитуда, Ω=2ПF; F - промышленная частота, а в пункте приема содержит резистор 3, соединенный параллельно цепи, состоящей из соединенных последовательно конденсатора 4 и первичной обмотки повышающего трансформатора 5, вторичная обмотка которого подключена к входу узкополосного фильтра 6, фильтр нижних частот 1, фазовращатель 13, в нее введены в пунктах приема и передачи диодный двухполупериодный мост 2, первый двухполупериодный выпрямитель 7, первый полосовой фильтр 8, первый усилитель 9, второй двухполупериодный выпрямитель 10, второй полосовой фильтр 11, второй усилитель 12, кроме того, в пункте передачи введены резистор, соединенный параллельно цепи, состоящей из соединенных последовательно конденсатора 4 и первичной обмотки повышающего трансформатора 5, вторичная обмотка которого подключена к входу узкополосного фильтра 6, фильтр нижних частот 1, фазовращатель 13, при этом в пунктах приема и передачи источник питания U(t) единой энергосистемы промышленной частоты F подключен к входам фильтра нижних частот 1, выходы которого подключены к входной диагонали двухполупериодного моста 2, выходная диагональ которого подключена параллельно резистору 3, выход узкополосного фильтра 6 подключен к входу первого двухполупериодного выпрямителя 7, выход которого подключен к входу первого полосового фильтра 8, выход которого подключен к входу первого усилителя 9, выход которого подключен к входу второго двухполупериодного выпрямителя 10, выход которого подключен к входу второго полосового фильтра 11, выход которого подключен к входу второго усилителя 12, выход которого подключен к входу фазовращателя, при этом соединение общих точек между блоками в описании опущены, На фиг.1 приведена блок-схема системы в пункте приема, на фиг. 2 приведена блок-схема в пункте передачи.

В пунктах приема (фиг.1) и передачи (фиг.2) имеют питающее напряжение U(t) = U_msinΩt единой энергосистемы промышленной частоты F, амплитуда, Ω=2ПF, а также 1. Фильтр нижних частот (ФНЧ) 2. Диодный двухполупериодный мост (мост) 3. Резистор 4. Конденсатор 5. Повышающий трансформатор 6. Узкополосный фильтр (УПФ) 7. Первый двухполупериодный выпрямитель (выпрямитель) 8. Первый полосовой фильтр (ПФ)
9. Первый усилитель (усилитель)
10. Второй двухполупериодный выпрямитель (выпрямитель)
11. Второй ПФ
12. Второй усилитель
13. Фазовращатель (ФВ)
Система работает следующим образом.

Напряжение U(t) единой энергосистемы в пунктах приема (фиг.1) и передачи (фиг. 2) подают на входы ФНЧ-1, который имеет частоту среза F_cp=50 Гц. На выходе ФНЧ-1 имеют напряжение, которое не содержит гармоник частоты F. Это напряжение подают на мост-2, на его выходе имеют напряжение
0≤U(t)(П(П=π=3,14) (1)
после разложения 1 в ряд Фурье имеют

Пусть потенциал в т.1 моста 2 будет выше, чем потенциал в т.2. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения U(t) будет протекать по цепи точка 1 - диод Д1 - резистор 3 - диод Д2 - точка 2. Ток К-й гармоники частоты Ω будет протекать по цепи точка 1 - диод Д1 - конденсатор 4 - первичная обмотка повышающего трансформатора 5 - диод Д3 - точка 2. Напряжение, вызванное этим током, будет трансформировано во вторичную обмотку повышающего трансформатора 5, которое подают на УПФ-6, который имеет коэффициент передачи, равный единице, и настроен на К-ю гармонику частоты Ω. Конденсатор 4 и обмотки повышающего трансформатора 5 настраивают в резонанс на частоту ωк = кΩ, где к= 20. Повышающий трансформатор 5 имеет коэффициент трансформации α=24. С учетом вышесказанного напряжение на выходе УПФ-6 будет равно

амплитуда напряжения на входе моста 4, α=24;
U_m6=12 В - амплитуда напряжения на выходе УПФ, К=20.

Напряжение 3 подают на выпрямитель 7, с выхода которого имеют напряжение
0≤U₇(t)(П (П=π=3,14) (4)
После разложения 4 в ряд Фурье имеют

Напряжение U₇(t) подают на ПФ-8, где U_m7=U_m6=12 В - амплитуда напряжения U₆(t).

Напряжение на выходе ПФ-8, который настроен на частоту ω_γ= γ×ω_к при γ= 10, равно

где U_m8=0,1 В - амплитуда напряжения U₈(t).

Считаем коэффициенты передачи ПФ, равными единице.

Напряжение U₈(t) подают на вход усилителя 9, напряжение на выходе которого равно
U₉(t) = 0,1k₉sinω_γt = 12sinω_γt (7)
где U_m9=12 В - амплитуда, к₉=120 - коэффициент усиления.

Напряжение U₉(t) подают на выпрямитель 10, на выходе которого имеют напряжение
0≤U₉(t)≤П. (8)
После разложения 8 в ряд Фурье имеют

Напряжение U9(t) подают на ПФ-11, который настроен на частоту ω₀= β×ω_γ, при β=10 напряжение на выходе ПФ-11 равно

Напряжение 10 подают на усилитель 12, где его усиливают в 120 раз, при этом получают напряжение в пункте передачи (фиг.2)

где U_m0=12 В - амплитуда, ϕ_o - начальная фаза.

По аналогии с получением выражения (11) в пункте приема имеют (фиг.1)
U_г(t) = U_mrcos(ω_rt+ϕ_r) = 12cos(ω_rt+ϕ_r) (12)
где U_mr=12 B, ϕ_r - начальная фаза.

В ФВ-13 производят изменение начальной фазы ϕ_o в пункте передачи (фиг.2) или производят изменение начальной фазы ϕ_r в пункте приема (фиг.1), при этом получают равенство
ϕ_o = ϕ_r. (13)
Частота F= F(t)≠const согласно ГОСТ 13109-97 имеет предельно допустимые отклонения от частоты 50 Гц ±0,4 Гц. С учетом ГОСТ 13109-97 определяют необходимые полосы пропускания УПФ-6, ПФ-8 и ПФ11.

УПФ-6 настроен на К-ю гармонику частоты Ω=2ПР при К=20, т.е. с учетом предельно допустимых значений по ГОСТ 13109-97 имеют
49,6 Гц≤F(t)≤50,4 Гц,
для 20-й гармоники частоты F имеют
992 Гц≤F(t)₂₀≤1008 Гц. (14)
С учетом (14) полосу УПФ-6 принимают
F_УПФ=20 Гц.

ПФ-8 настроен на γ-ю гармонику частоты 1000 Гц при γ=10, т.е. он настроен на 200-ю гармонику частоты F
9920 Гц≤F(t)₂₀₀≤10080 Гц. (15)
С учетом (15) полосу ПФ-8 принимают
F_ПФ8=200 Гц.

ПФ-11 настроен на β-ю гармонику частоты 10 кГц при β=10, т.е. он настроен на 2000-ю гармонику частоты F
99200 Гц≤F(t)₂₀₀₀≤100800 Гц. (16)
С учетом (16) полосу ПФ-11 принимают
F_ПФ11=2000 Гц.

Таким образом, заявленная система обеспечивает синхронизм частоты гетеродина и частоты принимаемого сигнала в радиоканале, что и было целью изобретения.

Формула изобретения

Система синхронизма частоты гетеродина и частоты сигнала в радиоканале, содержащая в пункте передачи и пункте приема источник питания с напряжением U(t) единой энергосистемы промышленной частоты F, где U(t) = U_msinΩt, амплитуда, Ω = 2ПF, а в пункте приема содержит резистор, соединенный параллельно цепи, состоящей из, соединенных последовательно, конденсатора и первичной обмотки повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу узкополосного фильтра, фильтр нижних частот, фазовращатель, отличающаяся тем, что в нее введены в пункте приема и в пункте передачи диодный двухполупериодный мост, первый двухполупериодный выпрямитель, первый полосовой фильтр, первый усилитель, второй двухполупериодный выпрямитель, второй полосовой фильтр, второй усилитель, кроме того, в пункте передачи введены резистор, подсоединенный параллельно цепи, состоящей из соединенных последовательно конденсатора и первичной обмотки повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу узкоплосного фильтра, фильтр нижних частот, фазовращатель, при этом в пунктах передачи и приема источник питания U(t) единой энергосистемы промышленной частоты F подключен к входам фильтра нижних частот, выходы которого подключены к входной диагонали диодного двухполупериодного моста, выходная диагональ которого подключена параллельно резистору, выход узкополосного фильтра подключен к входу первого двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен к входу первого полосового фильтра, выход которого подключен к входу первого усилителя, выход которого подключен к входу второго двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого подключен к фазовращателю.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2