Устройство для формирования однополосного сигнала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) gg9233

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву

/ (22) Заявлено 081275 (21) 2196785/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15л 3.78. Бюллетень № 10 (45) Дата опубликования описания 21.02;78

Н 03 К 7/00

Гоеударетввввмб аоювтвт

Соната Мнвнетров ССОР ао данам нвобрвтвннй н отнрытнй (53) УДК 621. 374. 38 (088. 8) (72) Автор изобретения

И.М.Федоров (71) заявитель институт геофизики Уральского научного центра AH cccP (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОПОЛОСНОГО СИГНМ)А

Изобретение относится к электроизмерительной технике диапазонов инфраниэких и звуковых частот и может использоваться при конструировании аппаратуры для биофизических, акусти.ческих., геофизических и т.д. исследований.

Известны устройства для формирования однополосного сигнала фазокомпенсационным методом, содержащие два 10 кольцевых модулятора и выходных трансформаторов с соединенными последовательно выходными обмотками (1) .

Недостатком этого устройства явля- )5 ется высокая критичность схемы к амплитудным характеристикам модуляторов.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для формирования од- ЯО нополосного сигнала, состоящее из умножителей частоты исходных сигналов, формирователей последовательностей коротких импульсов, которые суммируются элементом ИЛИ и подаются на вход 25 триггерного делителя частоты, с выхода которого снимается однополосный сигнал ) 2 ) .

Недостатком такого устройства является неоднозначность по фазе выход- 30 ного сигнала, что приводит к уменьшению точности измерения.

Это обусловлено применением для формирования однополосного сигнала делителя частоты. Любому возможному стационарному значению начальной фазы выходного колебания делителя частоты (c коэффициентом деления kl ) соответствует еще М -1 возможных значений начальных фаз, каждое из которых отличается от соседнего на 211/M.

Фазовая неоднозначность выходного сигнала такого устройства ведет к неопределенности результатов фазовых или фазочувствительных измерений, выполняемых системой,. в которую в качестве составной части входит подобное устройство. Так, если И "- 4, то фазовые углы определяются с погрешностью

1< )1 /2 (Я = О, 1, 2), а вместо, например, реальной компон ен ты си гн ал а может быть ошибочно измерена мнимая компонента и т.д.

)1ель предлагаемого изобретения повышение точности измерения °

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для формирования однополосного сигнала для фазовых измерений н диапазонах инфранизких и звуковых частот, содержащее

5ЭВ231 источники сигналов несущей и рабочей частот, каждый из которых подключен через два последовательно соединенных удвоителя частоты к входам сборки, выход которой соединен с входом делителя частоты из двух триггеров, вве5 дены аналоговый умножитель мгновенных значений, первый вход которого подключен к источнику сигнала рабочей частоты непосредственно, второй вход — через элемент НЕ, а третий и Ю четвертый входы соединены с выходами второго триггера делителя частоты, два элемента ИЛИ, три элемента И и дополнительный элемент НЕ, выход которого соединен с входом первого эле- 15 мента И, а вход подключен к точке соединения первого входа третьего элемента И, выхода одного и входа другого удвоителя рабочей частоты, причем второй вход третьего элемента И под- щ соединен к одному выходу первого триг-. гера делителя частоты и к другому

° входу первого элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом аналогового умножителя мгновенных зна= чений, а выход подключен ко входу.второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом сборки, второй вход подключен к источнику сигналов несущей частоты, а третий вход З,> соединен с выходом второго элемента И, один вход которого еоединен с вторым выходом аналогового умножителя мгновенных значений, а другой вход под" ключен через первый элемент .ИЛИ,к второму выходу первого триггера делителя ч5 частоты и к выходу третьего элемента И.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы.

Устройство для формирования однополосного сигнала состоит иэ удвоителей 1 и 2 несущей частоты, удвоите- 45 лей 3 и 4 рабочей частоты, сборки 5, делителя частоты, состоящего из двух триггеров 6 и 7, первого, второго и третьего элементов И 8-10 соответственно, первого и второго элементов 9)

ИЛИ 11 и 12, аналогового умножителя

13 мгновенных значений, двух элементов HE 14 и 15, источника 16 сигналов рабочей частоты и источника 17 сигналов несущей частоты. 55

От источников 16 и 17 сигналов рабочей и несущей .частоты соответственно на вход устройства поступают последовательности однополярных прямоугольных импульсов рабочей Л,и промежуточной су частот (фиr.2, а и б соответственно). Удвоители 1-4 удваивают частоты подводимых к их вхс..дам сигналов и форьмруют последоват ельяести импульсов U1 = 1 + ьк 2 (()иг-2д), 0 = 1 + Ьп 4at (фиг2е), 1)> = 1 +

+gq252t (ф . 2,в), и„= 1+srt 4S2t (фиг. 2, г), где U П, D и напряжения с выходов соответствующих удвоителей частот. Положительные перепады U H U4 выделяются дифферен2 цированием, суммируются сборкой 5 (фиг. 2, ж) и подаются на вход делителя частоты, состоящего из триггера 6.

На фиГ. 2, з и к показаны. напряжения с выхода триггера 6 делителя частоты, а на фиг. 2, и и л показаны напряжения с выхода триггера 7 делителя частоты, причем напряжения показанные на фиг. 2, и и л, и есть искомый однополосный сигнал, напри— мер, в .верхней боковой полосе частот.

Эпюры однополосного сигнала сдвигаются вдоль оси времени в зависимости от начального состояния ячеек делителя частоты (при 1 = О). Так, если при ). = О оба триггера делителя частоты находятся в нулевом состоянии, то временная диаграмма однополосного сигнала отвечает фиг. 2, и. Если же принять иное начальное состояние ячеек делителя частоты, то получают однополосный сигнал, сдвинутый во времени эквивалентно фазовому сдвигу.

Следовательно, однополосный сигнал, .вырабатываемый устройством с делителем частоты, неоднозначен по фазе, причем все возможные значения установившейся фазы однополосного сигнала соответствуют одному и тому же сигналу (фиг. 2, ж), возбуждающему делитель частоты и, следовательно, одним и тем же исходным сигналам рабо-. чей (фиг, .2, г) и промежуточной (фиг.2, б) частот.

Способ устранения фазс)вой неоднозначности однополосного сигнала состоит в использовании сигналов треггеров 6 и 7 делителя частоты,а также выходных напряжений умножителей час- тоты 1-4 в тракте преобразования сигнала, например, рабочей частоты (фиг.2,а) и восстановлении сигнала несущей (промежуточной), частоты, при .этом фаза этого сигнала определяется начальным состоянием триггеров б и 7 делителя частоты..

Если при сравнении по фазе восстановленного и исходного сигналов несущей частоты, фазовый сдвиг между ними не равен наперед заданной величине, то аналоговый умножитель 13 мгновенных значений выдает на сборку

5 добавочные импульсы. С их помощью устанавливается требуемое начальное состояние триггеров б и 7 делителя частоты, при котором выходной сигнал аналогового умножителя 13 исчезает, а искомый однополосный сигнал оказывается синхронизированным с исходными сигналами рабочей и несущей частот.

598231

Формирование последовательности добавочных импульсов, сдвигающих фазу однополосного сигнала, производится следующим образом.

Сначала аналоговый умножитель 13 осуществляет перемножение сигналов, поступающих с триггера 7 (фиг. 2, и и л) и исходного сигнала рабочей частоты (фиг.2, а). С выхода этого умножителя снимается сигнал, показанный на фиг. 2,, м и н . Сигналы, поступающие с триггера 6 (фиг. 2, з и к), проходят через элемент И 10 (фиг.2,о) и элемент ИЛИ 11 (фиг.2, п).

Далее выходное напряжение с элемента ИЛИ 11 (фиг.2,п) с помощью эле- 15 мента И 9 умножается на сигнал (фиг2м) аналогового умножителя 13,. в результате чего на выходе элемента И 9 получают сигнал, показанный на фиг.2,р.

Элемент И 8, в свою очередь, осуще- 20 ствляет перемножение выходного напряжения триггера 6 делителя частоты (фиг.2,з), инвертированного сигнала первого удвоителя 1 рабочей частоты ,(фиг.2, с) и сигнала, поступающего от д аналогового умножителя 13 (фиг.2,н) °

С выхода элемента И 8 (фиг,2. т) сигнал поступает на элемент ИЛИ 12, где осуществляется сложение исходного сигнала несущей частоты (фиг.2,б) и выходных напряжений элементов И 8 и 9, причем выходное напряжение элемента

ИЛИ 12 (фиг.2,у), подводиМое к сборке 5 и есть искоьый синхронизирующий сигнал, первый же положительный перепад которого, воздействуя на сборку 5, вызывает смещение формируемого однополосного сигнала по фазе на угол

+ Jt/2 и изменение начального состояния триггеров б и 7 делителя частоты.

Этот сдвиг происходит.до тех пор, пока не будет достигнуто начальное состояние триггеров 6 и 7 делителейчастоты, при котором выходной сигнал элемента .ИЛИ 12 равен константе и не содержит перепадов напряжения, кото- 46 рые через сборку 5 воздействуют на делитель частоты и вызывают дальнейшее изменение состояния входящих в него триго еров б и 7.

Таким образом формируется однополосный сигнал, синхронизированный с системой исходных сигналов рабочей и несущей частот. В дальнейшем при возможных сбоях в работе устройства синхронизм восстанавливается автоматически.

Формула изобретения

Устройство для формирования однополосного сигнала для фазевых измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот, содержащее источники сигналов несущей и рабочей частот, каждый из которых подключен через два последовательно соединенных удвоителя частоты ко входам сборки, выход которой соединен со входом делителя частоты из двух триггеров, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены аналоговый умножитель мгновенных значений, первый вход которого подключен к источнику сигнала рабочей частоты непосредственно, второй входчерез элемент НЕ, а третий и четвертый входы соединены с выходами. второго триггера делителя частоты, два элемента ИЛИ, три элемента И и дополнительный элемент НЕ, выход которого соединен со входом первого элемента

И, а вкод подключен к точке соединения первого входа третьего элемента И, выхода одного и входа другого удвоителя рабочей частоты, причем второй вход третьего элемента И подсоединен к одному выходу первого триггера делителя частоты и к другому входу первого элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом аналогового умножителя мгновенных значений, а выход подключен ко входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом сборки, второй вход подключен к источнику сигналов несущей частоты, а третий вход соединен с выходом второго элемента И, один вход которого соединен со вторым выходом аналогового умножителя мгновенных значений,.а другой вход подключен через первый элемеита ИЛИ ко второму выходу первого триггера делителя частоты и к выходу третьего элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Мейнке Х. и Гундлах ф. Радиотехнический справочник том. Ц, М-Л.,о

Госэнергоиздат, 1962, с. 386, рис.21-59, 2. Авторское свидетельство 9259266, H 03 K 7/00 15.06.68 г.

598231

Фиг. r

u) д)

s) д) е)

e) и) к) л) и) и) п) и)

u) с)

Фиг. z

ЦНИИПИ Заказ 1270/49 Тираж 1086 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4