Широкополосный разностный фазовращатель

 

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к формирователям квадратурных сигналов, и может быть использовано для формирования и детектирования однополосного сигнала в передающей и приемной радио- и телевизионной аппаратуре, при построении помехоустойчивых систем радиосвязи и локации и т. д. Технический результат изобретения заключается в повышении точности и снижении нечувствительности к разбросу параметров. Широкополосный разностный фазовращатель содержит четное количество последовательно соединенных элементарных фазовых контуров, схемы вычитания, количество которых равно количеству пар элементарных фазовых контуров, и сумматор. Выход первого и последнего, второго и предпоследнего и так далее элементарных фазовых контуров соединен каждый с соответствующим входом первой схемы вычитания, второй схемы вычитания и так далее. Выход каждой из схем вычитания подключен каждый к соответствующему входу сумматора. Один из ортогональных сигналов снимается с соединения, осуществляющего связь срединной пары элементарных фазовых контуров, другой - с выхода сумматора. 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к формирователям квадратурных сигналов, и может быть использовано для формирования и детектирования однополосного сигнала в передающей и приемной радио- и телевизионной аппаратуре, при построении помехоустойчивых систем радиосвязи и локации, устройств для анализа частотных характеристик цепей (систем), схем специальных измерений, в частности схем измерения составляющих мощности электромагнитных сигналов и помех, при построении устройств, моделирующих аналитические функции, а также для решения ряда задач антенной техники.

Известны схемы широкополосных фазовращателей (см., например, Пат. США 5548236 А опубл. Бюл. изобр. стран мира 14, 1997 г.).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является широкополосный фазовращатель, построенный по принципу разностной цепи, содержащей два четырехполюсника, соединенных по входу параллельно, каждый из которых представляет собой несколько элементарных фазовых контуров, включенных последовательно (см. Авраменко В. Л., Галямичев Ю.П., Ланнэ А.А. Электрические линии задержки и фазовращатели. Справочник. М.: Связь, 1973, с. 107-110).

Недостатком данного устройства является его чувствительность к изменению параметров элементов схемы и как следствие сложность настройки.

Сущность изобретения заключается в том, что в широкополосном разностном фазовращателе, содержащем четное количество последовательно соединенных элементарных фазовых контуров, введены схемы вычитания, количество которых равно количеству пар элементарных фазовых контуров, и сумматор. Выход первого и последнего, второго и предпоследнего и так далее элементарного фазового контура соединен каждый со своим соответствующим входом первой схемы вычитания, второй схемы вычитания и так далее. Выход каждой из схем вычитания подключен каждый к своему соответствующему входу сумматора. Ортогональные сигналы снимаются: один с соединения, осуществляющего связь срединной пары элементарных фазовых контуров, другой - с выхода сумматора.

На фиг. 1 приведена схема широкополосного разностного фазовращателя; на фиг. 2 - векторные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы фазовращателя.

Широкополосный разностный фазовращатель (фиг.1) содержит элементарные фазовые контуры 1, соединенные последовательно, схемы вычитания 2, входы каждой из которых подключены к выходам соответствующей пары фазовых контуров, и сумматор 3, своими входами подключенный к выходам схем вычитания.

Широкополосный разностный фазовращатель работает следующим образом.

Входной сигнал, ортогональные копии которого требуется получить, поступает на шину in (фиг.1) и распространяется далее по цепочке последовательно соединенных элементарных фазовых контуров 1. В каждом фазовом контуре происходит сдвиг фаз гармонических составляющих сигнала на определенный свой для каждой гармоники угол, при этом амплитуды гармоник остаются неизменными. Таким образом, сигнал, полученный на шине out1, является полной, задержанной на некоторое время, копией исходного сигнала. Сигналы с выходов элементарных фазовых контуров, расположенных до шины out1, опережают копию исходного сигнала на шине out1. Сигналы с выходов элементарных фазовых контуров, расположенных после шины out1, отстают от копии исходного сигнала на шине out1.

Рассмотрим произвольную гармоническую составляющую исходного сигнала. На фиг.2 копия гармонической составляющей исходного сигнала на шине out1 обозначена как вектор . Опережающая на некоторый угол ϕ гармоническая составляющая, полученная с одного из выходов элементарного фазового контура, расположенного до шины out1, обозначена на фиг.2 как вектор . Отстающая на некоторый угол -ϕ гармоническая составляющая, полученная с одного из выходов элементарного фазового контура, расположенного после шины out1, обозначена на фиг.2 как вектор . Геометрическая разность векторов и , образуемая с помощью соответствующей (фиг. 1) схемы вычитания 2, является ортогональной вектору .

Ортогональный вектору вектор , полученный в одной из схем вычитания, в общем случае отличается от вектора длиной. Нормирование длины ортогонального вектора происходит (фиг.1) в сумматоре 3, где он суммируется с аналогичными векторами, полученными точно так же в других схемах вычитания. В результате на выходе out2 образуется сигнал, ортогональный сигналу на выходе out1.

При сравнении с более традиционными типами фазовращателей широкополосный разностный фазовращатель имеет преимущество, заключающееся в высокой точности реализации, меньшей погрешности преобразования даже на очень низких частотах и ряде выгодных особенностей, к которым относятся: нечувствительность широкополосного разностного фазовращателя к разбросу параметров его элементов, их временному и температурному дрейфам; малые масса и габариты; возможность микроминиатюризации.

Формула изобретения

Широкополосный разностный фазовращатель, содержащий пары элементарных фазовых контуров, включенных последовательно, отличающийся тем, что в него введены схемы вычитания в количестве, равном количеству пар элементарных фазовых контуров, и сумматор, причем выходы первого и последнего, второго и предпоследнего и так далее элементарных фазовых контуров, обеспечивающих одинаковый сдвиг фазы и неизменность амплитуды сигнала, соединены с входами соответствующих схем вычитания, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, а ортогональные сигналы снимаются один с соединения, осуществляющего связь срединной пары элементарных фазовых контуров, а другой - с выхода сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2