Устройство для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах и измерительной технике. Технический результат заключается в возможности селекции и преобразования частоты радиосигналов различного вида модуляции в одном устройстве без побочных каналов преобразования. Устройство состоит из двухпроводной линии (ДПЛ) (1), на вход которой подведен модулированный радиосигнал Ucсс), a также двухпроводной линии (ДПЛ) (2), на вход которой подведен сигнал от генератора модулированных колебаний Uггг), несущая частота которых совпадает с несущей частотой модулированного радиосигнала (ωгс), а частота модуляции Ωг больше частоты модуляции Ωc радиосигнала. (ДПЛ) (1), (ДПЛ) (2) порознь нагружены на сопротивление R, равное волновому сопротивлению линии, и по направлению бегущих в них волн ориентированы встречно. Между проводами (ДПЛ) (1), (ДПЛ) (2), параллельно им, размещен проводник (П) (3), который присоединен к полосовому фильтру (ПФ) (4), настроенному на частоту модуляции Ωг колебаний генератора. При этом длина (ДПЛ) (1), (ДПЛ) (2) и длина (П) (3) выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного радиосигнала. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах и измерительной технике для селекции (избирательности) и преобразования частоты модулированных радиосигналов.

Известны:

1. Устройства для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов, содержащие полупроводниковые приборы и резонансные системы [Давыдов Ю.Г. и др. Радиоприемные устройства. / Под редакцией проф. А.П.Жуковского - М.: Высшая школа, 1989, с.8-10, 32, 38, 40, 81-82, 85-86, 87-92], которые выполнены в виде отдельных узлов, и для изменения частоты радиоприемного устройства одновременно должны перестраиваться резонансные системы селектора и преобразователя частоты. Характерным недостатком таких устройств является возникновение побочных каналов приема: зеркального, комбинационного, интермодуляционного.

2. Преобразователи частоты [Патенты РФ: №2248661, H03D 7/00, №2276452, H03D 7/00, №2285330, H03D 7/14, №2311728, H03D 7/14], которые переносят радиосигнал с одной несущей частоты на другую, но не позволяют осуществлять селекцию радиосигналов.

3. Демодулятор амплитудно-модулированных (AM), частотно-модулированных (ЧМ), фазомодулированных (ФМ) сигналов [Патент РФ №2204195, H03D 5/00], который выделяет сообщение из модулированного радиосигнала, но не позволяет производить селекцию и преобразование частоты, т.е. переносить спектр радиосигнала с одной несущей частоты на другую. Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности совпадающих существенных признаков является демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов [Патент РФ №2204195, H03D 5/00 - прототип].

Демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов содержит двухпроводную короткозамкнутую линию и проводник между ее проводами, параллельно им, той же длины, концы которого подключены к входу фильтра нижних частот.

Цель изобретения - селекция и преобразование частоты модулированных радиосигналов, т.е. перенос модулированного сигнала с одной несущей частоты на другую, совместив селекцию и преобразование частоты модулированных сигналов в одном устройстве, исключив при этом возникновение побочных каналов приема. Указанная цель достигается тем, что модулированный радиосигнал подведен к входу двухпроводной линии, между проводами которой, параллельно им, размещен проводник той же длины, а для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов соосно с ней введена другая двухпроводная линия той же длины и к ее входу подведен сигнал от генератора модулированных колебаний. Несущая частота генератора модулированных колебаний совпадает с несущей частотой модулированного радиосигнала, а частота модуляции выше частоты модуляции радиосигнала.

Двухпроводные линии порознь нагружены на сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, и по направлению бегущих в них волн ориентированы встречно, а проводник, размещенный между проводами линий, параллельно им, присоединен к входу полосового фильтра, настроенного на частоту модуляции колебаний генератора. При этом длина двухпроводных линий и длина проводника, размещенного между проводами линий, параллельно им, выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного радиосигнала. С выхода полосового фильтра сигнал с несущей частотой, равной частоте модуляции колебаний генератора, модулированный сообщением радиосигнала, подается для последующего усиления и демодуляции.

Авторы не установили среди известных им технических решений аналогичного назначения такого, которое содержало бы совокупность существенных признаков, с заявленными отличительными признаками. Это позволяет признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию «новизна».

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается электрической схемой устройства для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов, принципом его работы и экспериментальными результатами.

Устройство для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов, изображенное на чертеже, содержит:

1) двухпроводную линию 1, на вход которой подведен модулированный радиосигнал Uccс), например, от антенны или широкополосного антенного усилителя;

2) двухпроводную линию 2, на вход которой подведен сигнал Uггг) от генератора модулированных колебаний, несущая частота которого совпадает с несущей частотой модулированного радиосигнала (ωгс), а частота модуляции Ωг больше частоты модуляции Ωс радиосигнала;

3) двухпроводные линии 1, 2 порознь нагружены на сопротивление R, равное волновому сопротивлению линии, и по направлению бегущих в них волн ориентированы встречно;

4) проводник 3, который размещен между проводами двухпроводных линий 1, 2, параллельно им;

5) полосовой фильтр 4, к входу которого присоединен проводник 3.

Длина двухпроводных линий 1, 2 и длина проводника 3 выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного радиосигнала.

Полосовой фильтр 4 настроен на частоту модуляции Ωг колебаний генератора. С выхода полосового фильтра 4 сигнал с несущей частотой, равной частоте модуляции колебаний генератора, и модулированный сообщением радиосигнала, подается для последующего усиления и демодуляции.

Для описания принципа работы заявляемого устройства для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов исходными соотношениями являются следующие.

1. Сила высокочастотного давления , действующая на электрон, находящийся в пространственно неоднородном по амплитуде электромагнитном поле [Л.А.Арцимович, Р.З.Сагдеев. Физика плазмы для физиков. - М.: Атомиздат, 1979, с.35]:

где е - заряд электрона;

mе - масса электрона;

ω - круговая частота электромагнитного поля;

∇ - математическая операция градиента;

|E| - амплитуда электрического поля.

2. Квадрат амплитуды результирующего электрического поля бегущих встречно электромагнитных волн одинаковой частоты [Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. Справочник по физике. - М.: Наука, 1985, с.291]:

где |Еc| - амплитуда электрического поля в двухпроводной линии 1:

- при AM;

- при ЧМ, ФМ,

где Umc - амплитуда напряжения несущего колебания радиосигнала;

dэ - эквивалентное расстояние между проводами линии;

г| - амплитуда электрического поля в двухпроводной линии 2:

- при AM,

- при ЧМ, ФМ,

где U - амплитуда напряжения несущего колебания генератора;

ΔΨ - разность фаз бегущих навстречу электромагнитных волн в двухпроводных линиях 1, 2:

ΔΨ=2mz - при AM радиосигнала и AM сигнала генератора;

ΔΨ=2mz+(МгcosΩгt-МсcosΩct) - при ЧМ, ФМ радиосигнала и ЧМ, ФМ сигнала генератора;

ΔΨ=2mz-МсcosΩct - при ЧМ, ФМ радиосигнала и AM сигнала генератора;

m - волновое число высокочастотных колебаний радиосигнала и сигнала генератора при совпадении их частот.

Ωс, Ωг - круговая частота модуляции радиосигнала и сигнала генератора, при этом Ωгс;

Мс, Мг - глубина модуляции радиосигнала и сигнала генератора при AM или индекс модуляции при ЧМ, ФМ;

z - текущая координата, отсчитываемая от входа двухпроводной линии 1.

На основании выше приведенных соотношений принцип работы заявляемого устройства для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов заключается в следующем. При пропускании по двухпроводным линиям 1, 2, ориентированных встречно, высокочастотных модулированных токов бегущей волны радиосигнала и сигнала от генератора в области двухпроводных линий 1, 2 в результате интерференции электромагнитных полей одинаковой частоты образуется пространственно неоднородное по амплитуде электрическое поле, градиент квадрата амплитуды которого для различных видов модуляции радиосигнала и колебаний генератора при совпадении их несущих частот равен следующему.

1. При AM радиосигнала и AM сигнала генератора

2. При узкополосной ЧМ, ФМ радиосигнала и узкополосной ЧМ, ФМ сигнала генератора

3. При узкополосой ЧМ, ФМ радиосигнала и AM сигнала генератора

В проводнике 3, размещенном между проводами двухпроводных линий 1,2, параллельно им, под воздействием силы высокочастотного давления (1) с учетом (3, 4, 5) возникает ток, пропорциональный ∇|E|2, в спектральном составе которого содержится составляющая с частотой модуляции генератора Ωг и две боковые составляющие с частотой (Ωгс) и (Ωгс):

1. При AM радиосигнала и AM сигнала генератора:

2. При узкополосной ЧМ, ФМ радиосигнала и узкополосной ЧМ, ФМ сигнала генератора:

3. При узкополосной ЧМ, ФМ радиосигнала и AM сигнала генератора:

Под воздействием тока (6, 7, 8) на концах проводника 3 возникает напряжение, изменяющееся во времени с частотой модуляции колебаний генератора Ωг, модулированное сообщением Ωс радиосигнала. Это напряжение подается на вход полосового фильтра 4, который настроен на частоту модуляции колебаний генератора Ωг и не пропускает на выход фильтра 4 составляющую спектра с частотой сообщения Ωс, а также частично просачивающееся в проводнике 3 высокочастотное напряжение радиосигнала и генератора.

Селекция модулированных радиосигналов в заявленном устройстве осуществляется путем изменения частоты генератора без изменения частоты модуляции Ωг. При совпадении частоты колебаний генератора с частотой модулированного радиосигнала, поступающего из антенны, в области двухпроводных линий 1, 2 формируется неоднородное по амплитуде электрическое поле, под воздействием которого в проводнике 3 возникает напряжение с частотой модуляции Ωг колебаний генератора, модулированное сообщением Ωс радиосигнала. При этом в спектре преобразованного радиосигнала не возникает комбинационных составляющих и, следовательно, при использовании заявляемого устройства для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов не образуются побочные каналы приема, свойственные известным устройствам аналогичного назначения.

Таким образом, селекция и преобразование частоты модулированных радиосигналов на линиях с распределенными параметрами осуществляется благодаря тому, что сила высокочастотного давления на электроны проводимости и обусловленный ею ток в проводнике 3 с частотой модуляции колебаний генератора, модулированный сообщением радиосигнала, пропорциональны градиенту квадрата амплитуды высокочастотного модулированного пространственно неоднородного электрического поля в области линий с распределенными параметрами.

Прием сигналов радиовещательных станций с использованием заявляемого устройства подтверждает его работоспособность.

Устройство для селекции и преобразования частоты модулированных радиосигналов, содержащее фильтр и двухпроводную линию, к входу которой подведен модулированный радиосигнал, а между ее проводами параллельно им размещен проводник той же длины, который присоединен к фильтру, при этом длины двухпроводной линии и проводника выбраны не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала, отличающееся тем, что соосно с двухпроводной линией, к входу которой подведен модулированный радиосигнал, введена другая двухпроводная линия той же длины и к ее входу подведен сигнал от генератора модулированных колебаний, несущая частота которых совпадает с несущей частотой модулированного радиосигнала, а частота модуляции выше частоты модуляции радиосигнала, при этом двухпроводные линии порознь нагружены на сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, и по направлению бегущих в них волн ориентированы встречно, а проводник, размещенный между проводами двухпроводных линий параллельно им присоединен к входу полосового фильтра, настроенного на частоту модуляции колебаний генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в структуре радиоприемных устройств ВЧ и СВЧ диапазонов. .

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение при создании высококачественных радиоприемных устройств вещательного и связного назначения с целью подавления зеркального канала.

Изобретение относится к приемникам системы связи и, в частности, к методикам коррекции смещения для смесителей в приемниках системы связи. .

Изобретение относится к технике измерений, в частности к измерению интенсивности электромагнитного излучения с пространственным и поляризационным разрешением. .

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных устройствах, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах фазовой автоподстройки умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого зависит от уровня сигнала управления.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих радиотехнических устройствах. .

Изобретение относится к приемникам в системе связи. .

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к балансному СВЧ-смесителю ортомодного типа для приемопередающей и измерительной аппаратуры. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных приемных устройствах

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является обеспечение работоспособности смесителя сигналов при однофазном управлении по каналу «Y». Аналоговый смеситель сигналов содержит противофазные входы с источниками сигналов канала «X», первый, второй, третий и четвертый входные транзисторы, базы которых подключены к противофазным входам, а объединенные эмиттеры первого и второго входных транзисторов через первый токостабилизирующий двухполюсник соединены с первой шиной источника питания, двухполюсники нагрузки, включенные между второй шиной источника питания и первым и вторым выходами устройства. Второй токостабилизирующий двухполюсник включен между объединенными эмиттерами третьего и четвертого входных транзисторов и второй шиной источников питания, источник входного напряжения канала «Y» соединен с эмиттерами входных транзисторов через последовательно соединенные конденсаторы и вспомогательные резисторы, коллектор третьего и четвертого входных транзисторов соединены с третьим и четвертым выходами устройства соответственно и связаны с первой шиной источника питания через двухполюсники нагрузки, причем второй выход устройства связан через конденсатор с третьим выходом устройства, а первый выход устройства через конденсатор соединен с четвертым выходом устройства. 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоприемным устройствам прямого преобразования, и может быть использовано в составе программно-определяемых радиоприемных устройств (Software Defined Radio).Технический результат заключается в увеличении степени подавления помех по зеркальному каналу при одновременном упрощении устройства. Приемник прямого преобразования с квадратурно-трехфазной архитектурой содержит: радиочастотный усилитель, сплиттер, первый и второй балансные смесители, синтезатор частоты, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй умножающие цифроаналоговые преобразователи, первый второй и третий автоматические регуляторы, преобразователь двухфазного напряжения в трехфазное, тактовый генератор, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, регистр шины данных, микроконтроллер. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при супергетеродинном приеме и демодуляции сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) с подавлением ложных сигналов, помех, принимаемых по дополнительным каналам. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей путем подавления ложных сигналов, помех, принимаемых по комбинационным каналам, и фазового детектирования принимаемых по основному каналу сигналов с фазовой манипуляцией. Устройство приема и демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, реализуюшее способ, содержит смеситель, встроенный гетеродин, фильтр нижних частот, перемножитель, фазовращатель на 90° и фазовый детектор. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к радиоприемникам и может использоваться в телеуправлении спутником. Достигаемый технический результат - подавление запрещенных полос в синтезаторах частот при их использовании в устройствах преобразования частоты. Устройство двойного преобразования частоты содержит цепь усиления и фильтрации, два смесителя, два синтезатора частот, средства управления частотами FOL1, FOL2 первого и второго синтезаторов частоты для получения требуемых соотношений их частот для получения заданных первой и второй промежуточных частот. Приемник телеуправления для геостационарного спутника содержит средства для демодуляции сигнала на заданной промежуточной частоте, формируемой устройством двойного преобразования частоты. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике цифровой сотовой радиосвязи, и может быть использовано для создания цифровых радиотелефонных сетей нового поколения. Технический результат заключается в создании радиотракта с цифровым (номерным) способом вызова и адресации корреспондентов, обеспечивающего конфиденциальность передачи информации. Предложены способ адресации корреспондентов мобильной радиосети, основанный на принципе кодового разделения каналов, и устройство динамической адресации радиосредств мобильной радиосети. Устройство состоит из Регистра передаваемых команд, Регистра принимаемых команд, Регистра динамической адресации передатчика, Регистра динамической адресации приемника, Генератора псевдослучайных кодовых последовательностей передатчика, Генератора псевдослучайных кодовых последовательностей приемника, Модулятора и Демодулятора радиочастотных сигналов, Блока вычислителя-преобразователя кодов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относиться к области приема радиосигналов в железнодорожных радиостанциях. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и качества радиоприема за счет повышения степени подавления зеркального канала в приемнике. Фазокомпенсационный подавитель зеркального канала в приемнике радиосигналов состоит из преселектора, двух смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора и фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), при этом в него дополнительно введены два резистора одинаковых сопротивлений, два конденсатора одинаковых емкостей и два ограничителя амплитуды сигналов. 2 ил.
Наверх