Широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы
Владельцы патента RU 2303326:
Вербова Наталья Михайловна (RU)
Агунов Михаил Викторович (RU)
Агунов Александр Викторович (RU)
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам управления фазой сигнала, и может быть использовано при построении широкополосных радиоастрономических систем, широкополосных когерентных систем беспроводной передачи энергии, широкополосных систем радиосвязи и локации, а также для решения ряда задач антенной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в широкополосном фазовращателе с управляемым углом фазы, содержащем широкополосный разностный квадратурный фильтр (1), два пропорциональных звена (2) с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор (3), один из выходов квадратурного фильтра подключен к входу первого, а другой - к входу второго пропорциональных звеньев. Пропорциональные звенья обеспечивают соответствующее изменение амплитуды квадратурных составляющих сигнала. Выходы пропорциональных звеньев (2) соединены с входами сумматора (3). Широкополосный фазовращатель позволяет реализовать круговое вращение фазы практически с любой скоростью, а также одновременно осуществить преобразование частоты. 2 ил.
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам управления фазой сигнала, и может быть использовано при построении широкополосных радиоастрономических систем, широкополосных когерентных систем беспроводной передачи энергии, широкополосных систем радиосвязи и локации, а также для решения ряда задач антенной техники.
Известны схемы регулирующих фазовращателей с управляемым значением фазы волны, содержащие изменяющий удельную проводимость p-i-n диод (см., например, Справочник по элементам радиоэлектронных устройств, М.: Энергия, 1977, стр.471-474).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулируемый фазовращатель, содержащий фазовый фильтр с управляемым потенциометром (см. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994. стр.136-137).
Недостатком данного устройства является ограниченный угол изменения фазы в интервале от некоторого ϕmin до некоторого ϕmax, как правило, в пределах не более одного - двух квадрантов.
Сущность изобретения заключается в том, что в широкополосном фазовращателе с управляемым углом фазы, содержащем широкополосный разностный квадратурный фильтр, два пропорциональных звена с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор, один из выходов квадратурного фильтра подключен к входу первого, а другой - к входу второго пропорциональных звеньев. Пропорциональные звенья обеспечивают соответствующее изменение амплитуды квадратурных составляющих сигнала. Выходы пропорциональных звеньев соединены с входами сумматора.
На фиг.1 приведена схема широкополосного фазовращателя с управляемым углом фазы; на фиг.2 - векторные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы фазовращателя.
Широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы (фиг.1) содержит квадратурный фильтр 1, два пропорциональных звена с регулируемым коэффициентом передачи 2, вход каждого из которых соединен с соответствующими выходами квадратурного фильтра, и сумматор 3, на входы которого подаются сигналы с выходов пропорциональных звеньев.
Широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы работает следующим образом.
Входной сигнал, управление фазой которого следует получить, поступает на вход in (фиг.1) квадратурного фильтра. Квадратурный фильтр - это специфический вид фильтра с двумя выходами. На одном из выходов квадратурного фильтра образуется полная копия входного сигнала, на другом, сопряженная по Гильберту, квадратурная составляющая последней. Квадратурная составляющая образуется за счет изменения фазы спектральных компонент исходного сигнала на 90 электрических градусов, при этом амплитуды спектральных составляющих сигнала остаются без изменений. Таким образом, на выходах фильтра образуются квадратурные составляющие аналитического сигнала. С выходов фильтра копии квадратурных составляющих исходного сигнала поступают каждая на вход своего соответствующего регулируемого пропорционального звена. Коэффициенты передачи пропорциональных звеньев управляются в соответствии с уравнением окружности:
при этом на их выходах образуются квадратурные составляющие с соответствующим образом измененной амплитудой, обозначенные на фиг 2 как векторы 
и 
. Полученные таким образом квадратурные составляющие поступают на вход сумматора, где происходит их сложение, в результате чего на выходе сумматора out получается выходной сигнал, обозначенный на фиг.2 как вектор 
. Как следует из свойств аналитического сигнала, осуществление такого управления приводит к тому, что годограф вектора описывает окружность радиуса R, величина которого равна амплитуде входного сигнала.
При сравнении с более традиционными типами фазовращателей широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы имеет преимущество, заключающееся в возможности реализовать круговое вращение фазы практически с любой скоростью, а следовательно, и в возможности одновременно организовать преобразование частоты.
Широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы, содержащий широкополосный разностный квадратурный фильтр, два пропорциональных звена с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор, отличающийся тем, что один из выходов квадратурного фильтра подключен к входу первого, а другой к входу второго, обеспечивающих соответствующее изменение амплитуды квадратурных составляющих сигнала, пропорциональных звеньев, выходы которых соединены с входами сумматора.
