Преобразователь частоты

 

lc,, о ю л; .К 1г 1 и-,, г, ИЗОБРЕТЕН ИЯ

4050 SI

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. 6 01г 27/28

Н Olp 1/16

Заявлено 12.1.1971 (№ 1622476/26-9) с присоединением заявки № 1622477/26-9

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 28.III.1974

Государственный «сметет

Совета Мнннстров СССР

IID делам нэасретеннй н откаытнй

УДК 621.314.263(088 8) Авторы изобретения

А. И, Ванюрихин, В. А. Рубан и В. Д. Тронько

Заявитель

Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т. Г. Шевченко

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для преобразования спектра сигналов, а также для генерирования инфракрасных и звуковых частот.

Известен преобразователь частоты электрического сигнала, содержащий входные и выходные цепи с фазовращателями, ограничителями амплитуд и оптический преобразователь. Недостатком известного преобразователя является наличие составляющих сигнала на комбинационных частотах.

Целью изобретения является устранение этого недостатка.

Для достижения поставленной цели оптический преобразователь состоит из источника света с формирующей оптикой и последовательно установленных на пути светового луча поляризатора, вращателей плоскости поляризации светового луча, выполненных, например, в виде двух магнитооптически активных полуволновых пластин, обладающих квадратичным магнитооптическим эффектом и помещенных в расположенные взаимно перпендикулярно переменные магнитные поля, сдвинутые по фазе на 90, анализатора и фотоэлектрической усилительной схемы, причем переменные магнитные поля создаются источниками преобразуемых электрических сигналов.

На фиг. 1 показана функциональная схема преобразователя частоты; на фиг. 2 а,б — векторные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь частоты содержит оптический преобразователь, состоящий из источника света 1 с формирующей оптикой и последовательно установленных по пути светового луча поляризатора 2, полуволновых магнито10 оптически активных пластин 3 и 4, анализатора 5 и фотоусилительной схемы, включающей в себя фотоприемник 6 и электронный усилитель 7; ограничители амплитуд 8 и 9, фазовращатели 10 и 11 и взаимно перпенди15 кулярные катушки 12 и 13, 14 и 15, создающие вращающееся магнитное поле.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

Š— направление плоскости поляризации падающего на полуволновую пластину 3 све20 тового потока;

Š— направление плоскости поляризации светового потока, прошедшего полуволновую пластину 3;

Е" — направление плоскости поляризации

25 светового потока, прошедшего через полуволновую пластину 4;

H — направление вращающегося магнитного поля, создаваемого катушками 12 и 13;

Н вЂ” направление вращающегося магнитно30 го поля, создаваемого катушками 14 и 15.

405081

Световой поток, излучаемый источником света 1, проходит поляризатор 2, ось наибольшего пропускания которого лежит в горизонтальной плоскости. Плоскополяризованный свет проходит через две последовательно расположенные полуволновые пластины 3 и 4.

При этом плоскость поляризации прошедшего светового потока вращается со скоростью, пропорциональной разностной частоте двух электрических сигналов. После прохождения анализатора 5 угловое вращение плоскости поляризации света превращается в амплитудную модуляцию интенсивности света с частотой, равной 4 (во — а,), где о, — частота электрического сигнала; юо — частота опорного сигнала.

Модулированный по интенсивности световой сигнал затем превращается в электрический с помощью фотоприемника 6 и усиливается усилителем 7.

Полуволновые магнитооптические пластины находятся во вращающихся магнитных полях, создаваемых взаимно перпендикулярными катушками 12 и 13 (14 и 15). Направление (азимут) вращающегося магнитного поля определяется фазой электрического сигнала.

В катушках 12, 13 азимут магнитного поля в текущий момент равен во t, а в катушках

14, 15 — соответственно а,t. Вращение магнитного поля создается сдвинутыми по фазе на

90 с помощью фазовращателей 9 двумя электрическими сигналами, подаваемыми на взаимно перпендикулярные катушки 12 и 13 (14 и 15) .

Полуволновые пластинки изготовлены из магнитооптически активного вещества, обладающего большим квадратичным магнитооптическим эффектом, например эффектом Коттона-Мутона. При пропускании через такой кристалл плоскополяризованного света (с направлением плоскости поляризации Е) возникает сдвиг по фазе между двумя взаимно перпендикулярными компонентами Е„и Е>.

Следует отметить, что направление внешнего магнитного поля всегда совпадает с направлением Х или У (при вращении магнитного поля координаты Х и Y также вращаются). Подбором кристалла можно добиться того, чтобы сдвиг по фазе между компонентами Е, и Ег был равен 180 . Направление плоскости поляризации прошедшего света Е будет составлять относительно направления

Е угол 2|о, t. При вращении магнитного поля по закону |о„/ плоскость поляризации прошедшего света Е вращается с удвоенной скоростью в том же направлении (фиг. 2,а). Далее световой поток проходит через другую полуволновую пластину (фиг. 2,б), находящуюся в магнитном поле О, ось наибольшсй скорости полуволновой пластинки и направ10 ление магнитного поля совпадают.

Очевидно, что азимут плоскости поляризации E" проходящего через вторую полуволновую пластину светового потока равен

6: 2а>о„t — 2(2u>æt оф: 2(®с >о„) t. () Разность же фаз двух электрических сигналов равна (2) ел — (ос оп) t.

20 Сравнивая формулы (1) и (2), можно сделать вывод, что плоскость поляризации прошедшего через магнитооптическую систему светового потока повернется на угол, равный удвоенной разности фаз двух электрических

25 сигналов разностной частоты. Затем световой поток, плоскость поляризации которого вращается с частотой 2 (а, — о, ), превращается в электрический сигнал частоты 4 (оо — ооо) Предмет изобретения

Преобразователь частоты электрического сигнала, содержащий входные и выходные цепи с фазовращателями и ограничителями амплитуд и оптический преобразователь, от35 личающийся тем, что, с целью исключения составляющих сигнала на комбинационных частотах, оптический преобразователь состоит из источника света с формирующей оптикой и последовательно установленных на пути

40 светового луча поляризатора, вращателей плоскости поляризации светового луча, выполненных, например, в виде двух магнитооптически активных полуволновых пластин, обладающих квадратичным магнитооптиче45 ским эффектом и помещенных в расположенные взаимно перпендикулярно переменные магнитные поля, сдвинутые по фазе на 90, анализатора и фотоэлектрической усилительной схемы, причем переменные магнитные

50 поля создаются источниками преобразуемых электрических сигналов.