УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в измерительной аппаратуре в качестве генератора парных сигналов сантиметрового диапазона с регулируемой фазой.
Известно устройство формирования парных сложно манипулированных сигналов сантиметрового диапазона [RU №68817, Н03С 5/00, 2006 г.], содержащее синтезатор сетки частот, умножитель частоты, первый преобразователь частоты, опорный генератор, делитель частоты, второй преобразователь частоты, первый амплитудный модулятор и коммутатор, второй амплитудный модулятор, первый перестраиваемый генератор, второй перестраиваемый генератор, устройство управления, синхронизатор и делитель мощности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является формирователь парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации [RU №76523U1, МПК Н03С 5/00, 2006 г.], содержит опорный генератор, синтезатор сетки частот, второй преобразователь частоты, первый амплитудный модулятор, второй амплитудный модулятор, первый преобразователь частоты, синхронизатор, делитель мощности, устройство управления. Первый выход опорного генератора соединен с первым входом синтезатора сетки частот, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, второй выход синхронизатора соединен со вторым входом второго амплитудного модулятора, выход второго амплитудного модулятора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, выход первого преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности, третий выход синхронизатора соединен со вторым входом первого амплитудного модулятора, третий выход устройства управления соединен со вторым входом синтезатора сетки частот, четвертый выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, вход устройства управления является входом сигналов управления режимом работы формирователя парных многочастотных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации. Для достижения возможности формирования парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации, введены, генератор, формирователь сигнала подстройки частоты, первый формирователь частоты, второй формирователь частоты, формирователь модулированных сигналов, третий амплитудный модулятор, четвертый амплитудный модулятор, причем, второй выход опорного генератора подключен к первому входу второго формирователя частоты, третий выход опорного генератора подключен к первому входу формирователя модулированных сигналов, пятый выход опорного генератора подключен к первому входу первого формирователя частоты, шестой выход опорного генератора подключен к входу формирователя сигнала подстройки частоты, выход формирователя подстройки частоты соединен с входом опорного генератора, первый выход синтезатора сетки частот подключен к первому входу второго преобразователя частоты, второй выход синтезатора сетки частот является третьим выходом сигнала формирователя парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации, выход первого амплитудного модулятора подключен ко второму входу второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с первым входом первого преобразователя частоты, второй выход устройства управления подключен к третьему входу второго формирователя частоты, первый выход устройства управления подключен к третьему входу формирователя модулированных сигналов, выход формирователя модулированных сигналов соединен со вторым входом второго формирователя частоты, выход второго формирователя частоты соединен со вторым входом первого формирователя частоты, выход первого формирователя частоты подключен к первому входу второго амплитудного модулятора, первый выход генератора соединен с первым входом первого амплитудного модулятора, второй выход генератора является четвертым выходом сигнала формирователя парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации, первый выход синхронизатора соединен с четвертым входом второго формирователя частоты, четвертый выход синхронизатора соединен с первым входом третьего амплитудного модулятора, пятый выход синхронизатора соединен с первым входом четвертого амплитудного модулятора, шестой выход синхронизатора соединен со вторым входом формирователя модулированных сигналов, первый выход делителя мощности соединен со вторым входом третьего амплитудного модулятора, выход которого является первым выходом сигнала формирователя парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низки уровнем флюктуации, второй выход делителя мощности соединен со вторым входом четвертого амплитудного модулятора, выход которого является вторым выходом сигнала формирователя парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуации.
Недостатками известных устройств является невозможность формировать сигналы с низким уровнем шумов на двух выходах с регулируемым уровнем мощности в на каждом выходе и регулируемой разностью фазы в одном канале по отношению к другому.
Технический результат предлагаемого устройства формирования сигналов заключается в возможности формировать парные СВЧ сигналы с низким уровнем шумов с регулируемой разностью фазы сигнала и уровнем мощности в одном канале по отношению к другому.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что устройство формирования сигналов содержит опорный генератор, синтезатор сетки частот, первый преобразователь частоты, генератор, формирователь сигнала подстройки частоты, первый формирователь частоты, амплитудный модулятор, второй преобразователь частоты, формирователь модулированных сигналов, второй формирователь частоты, синхронизатор, делитель мощности, устройство управления. Первый выход опорного генератора соединен с первым входом синтезатора сетки частот, второй выход опорного генератора соединен с первым входом второго формирователя частоты, третий выход опорного генератора соединен с первым входом генератора частотной модуляции, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, пятый выход опорного генератора соединен с первым входом первого формирователя частот, шестой выход опорного генератора соединен с входом формирователь сигнала подстройки частоты, выход синтезатор сетки частот соединен с первым входом первого преобразователя частоты, выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход генератора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, выход формирователя подстройки частоты соединен с входом опорного генератора, выход первого формирователя частоты подключен к первому входу амплитудного модулятора, выход амплитудного модулятора подключен ко второму входу второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности, выход формирователя модулированных сигналов соединен со вторым входом второго формирователя частоты, выход второго формирователя частоты соединен со вторым входом первого формирователя частоты, первый выход синхронизатора соединен с четвертым входом второго формирователя частоты, второй выход синхронизатора соединен с первым входом формирователя модулированных сигналов, третий выход синхронизатора соединен со вторым входом амплитудного модулятора, первый выход устройства управления подключен к третьему входу формирователя модулированных сигналов, второй выход устройства управления подключен к третьему входу второго формирователя частоты, третий выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, шестой выход устройства управления соединен со вторым входом синтезатора сетки частот, вход устройства управления является входом сигналов управления режимом работы устройства формирования сигналов.
Для достижения возможности формирования сигналов с низким уровнем флюктуации и прецизионной регулировкой фазы дополнительно введены фазовращатель, первый аттенюатор, второй аттенюатор, причем, первый выход делителя мощности соединен с первым входом фазовращателя, второй выход делителя мощности соединен с первым входом первого аттенюатора, четвертый выход устройства управления соединен со вторым входом фазовращателя, пятый выход устройства управления подключен ко второму входу первого аттенюатора, выход первого аттенюатора является первым выходом устройства формирования, седьмой выход устройства управления соединен со вторым входом второго аттенюатора, выход фазовращателя соединен с первым входом второго аттенюатора, выход второго аттенюатора является вторым выходом устройства формирования сигналов.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства формирования сигналов.
На фиг.2 представлен вариант исполнения фазовращателя 14.
Устройство формирования сигналов содержит опорный генератор 1, синтезатор сетки частот 2, первый преобразователь частоты 3, генератор 4, формирователь сигнала подстройки частоты 5, первый формирователь частоты 6, амплитудный модулятор 7, второй преобразователь частоты 8, формирователь модулированных сигналов 9, второй формирователь частоты 10, синхронизатор 11, делитель мощности 12, устройство управления 13, фазовращатель 14, первый аттенюатор 15, второй аттенюатор 16.
Первый выход опорного генератора 1 соединен с первьм входом синтезатора сетки частот 2.
Второй выход опорного генератора 1 соединен с первым входом второго формирователя частоты 10.
Третий выход опорного генератора 1 соединен со вторым входом формирователя модулированных сигналов 9.
Четвертый выход опорного генератора 1 соединен с первым входом синхронизатора 11.
Пятый выход опорного генератора 1 соединен с первым входом первого формирователя частот 6.
Шестой выход опорного генератора 1 соединен с входом формирователя сигнала подстройки частоты 5.
Выход синтезатора сетки частот 2 соединен с первым входом первого преобразователя частоты 3.
Выход первого преобразователя частоты 3 соединен с первым входом второго преобразователя частоты 8.
Выход генератора 4 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 3.
Выход формирователя сигнала подстройки частоты 5 соединен с входом опорного генератора 1.
Выход первого формирователя частоты 6 подключен к первому входу амплитудного модулятора 7.
Выход амплитудного модулятора 7 подключен ко второму входу второго преобразователя частоты 8.
Выход второго преобразователя частоты 8 соединен с входом делителя мощности 12.
Выход формирователя модулированных сигналов 9 соединен со вторым входом второго формирователя частоты 10.
Выход второго формирователя частоты 10 соединен со вторым входом первого формирователя частоты 6.
Первый выход синхронизатора 11 соединен с четвертым входом второго формирователя частоты 10.
Второй выход синхронизатора 11 соединен с первым входом формирователя модулированных сигналов 9.
Третий выход синхронизатора 11 соединен со вторым входом амплитудного модулятора 7.
Первый выход делителя мощности 12 соединен с первым входом фазовращателя 14.
Второй выход делителя мощности 12 соединен с первым входом первого аттенюатора 15.
Первый выход устройства управления 13 подключен к третьему входу формирователя модулированных сигналов 9.
Второй выход устройства управления 13 подключен к третьему входу второго формирователя частоты 10.
Третий выход устройства управления 13 соединен со вторым входом синхронизатора 11.
Четвертый выход устройства управления 13 соединен со вторым входом фазовращателя 14.
Пятый выход устройства управления 13 подключен ко второму входу первого аттенюатора 15.
Шестой выход устройства управления 13 соединен со вторым входом синтезатора сетки частот 2.
Седьмой выход устройства управления 13 соединен со вторым входом второго аттенюатора 16.
Вход устройства управления является входом сигналов управления режимом работы устройства формирования.
Выход фазовращателя 14 соединен с первым входом второго аттенюатора 16.
Выход первого аттенюатора 15 является первым выходом 1U устройства формирования сигналов.
Выход второго аттенюатора является вторым выходом 2U устройства формирования сигналов.
Фазовращатель 14, вариант исполнения которого представлен на Фиг.2, содержит регулятор фазы 17, первый формирователь сигнала установки фазы 18, второй формирователь сигнала установки фазы 19, второе устройство управления 20, первую катушку намагничивания с магнитопроводом 21, волноводный элемент с ферритовым сердечником 22, вторую катушку намагничивания с магнитопроводом 23.
Вход волноводного элемента с ферритовым сердечником 22 является первым входом регулятора фазы 17 и первым входом фазовращателя 14.
Второй вход фазовращателя 14 является входом второго устройства управления 20.
Первый выход второго устройства управления 20 соединен с входом первого формирователя сигнала установки фазы 18.
Второй выход второго устройства управления 20 соединен с входом второго формирователя сигнала установки фазы 19.
Первый выход первого формирователя сигнала установки фазы 18 соединен с первым входом первой катушки намагничивания с магнитопроводом 21 и является вторым входом регулятора фазы 17.
Второй выход первого формирователя сигнала установки фазы 18 соединен со вторым входом первой катушки намагничивания с магнитопроводом 21 и является третьим входом регулятора фазы 17.
Первый выход второго формирователя сигнала установки фазы 19 соединен с первым входом второй катушки намагничивания с магнитопроводом 23 и является четвертым входом регулятора фазы 17.
Второй выход второго формирователя сигнала установки фазы 19 соединен со вторым входом второй катушки намагничивания с магнитопроводом 23 и является пятым входом регулятора фазы 17.
Выход волноводного элемента с ферритовым сердечником 22 является выходом регулятора фазы 17 и выходом фазовращателя 14.
Устройство формирования сигналов работает следующим образом.
o
o
о
о
o
o
o
о
Опорный генератор 1 формирует на своих шести (с первого по шестой) выходах сигнал Fоп. Формирователь сигнала подстройки частоты 5 вырабатывает на своем выходе, из сигнала Fоп на входе и из сигнала высокостабильного кварцевого генератора, входящего в его состав, сигнал подстройки частоты опорного генератора 1. С первого выхода опорного генератора 1 сигнал Fоп поступает на первый вход синтезатора сетки частот 2, на выходе которого происходит когерентный сигналу Fоп синтез сигналов Fcj в дециметровом диапазоне волн, переключаемых по частоте с фиксированным шагом, по командам управления, поступающим на его второй вход синтезатора сетки частот 2. С выхода синтезатора сетки частот 2 сигнал Fcj поступает на первый вход первого преобразователя частоты 3, на второй вход которого с выхода сверх малошумящего СВЧ генератора 4, поступает сигнал Fагi, частота которого может меняться заменой генератора, в зависимости от требований к СВЧ диапазону, в котором должно работать устройство формирования сигналов. На выходе первого преобразователя частоты 3 из сигналов Fагi и Fcj формируется сетка частот Fгет.1k=Fагi-Fcj. В формирователе модулированных сигналов 9 во время импульса синхронизации, поступающего на его первый вход со второго выхода синхронизатора 11, по командам управления, поступающим на его третий вход, на его выходе, из сигнала Fоп, поступающего на его второй вход с третьего выхода опорного генератора 1, формируется радио импульсный сигнал Fмод=(Fоп/2)+/-ΔF с внутри импульсной ЛЧМ с девиацией равной ΔF. С выхода формирователя модулированных сигналов 9 сигнал Fмод поступает на второй вход второго формирователя частоты 10. На первый вход второго формирователя частоты 10 со второго выхода опорного генератора 1 поступает сигнал Fоп, делится по частоте на 2 до Fоп/2 и по командам управления, поступающим на его третий вход в соответствии с синхронизирующими импульсами на его четвертом входе, поступающими с первого выхода синхронизатора 12, на выходе второго формирователя частоты 10 формируется сигнал Fпр.2 либо в непрерывном, либо в импульсном режиме Fпр.2=Fоп/2, либо в импульсном режиме с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией Fпр.2=Рмод. С выхода второго формирователя частоты 10 сигнал Fпр.2 поступает на второй вход первого формирователя частоты 6 в котором, из сигналов Fпр.2 и Fоп, поступающего на его первый вход с пятого выхода опорного генератора 1, формируется сигнал Fпр.1=Fоп×n+Fпр.2. С выхода первого формирователя частоты 6 сигнал Fпр.1 поступает на первый вход амплитудного модулятора 7, где, при поступлении на его второй вход модулирующего импульса, происходит амплитудная модуляция сигнала Fпр.1 на его выходе. В синхронизаторе 11, из сигнала Fоп, поступающего на его первый вход со второго выхода опорного генератора 1, по командам управления режимом работы, поступающим на его второй вход с третьего выхода устройства управления 13, на его первом, втором и третьем выходах формируются модулирующие импульсы, поступающие, соответственно, на четвертый вход второго формирователя частоты 10, на первый вход формирователя модулированных сигналов 9 и на второй вход амплитудного модулятора 7. В устройстве управления 13, из сигналов управления режимом работы на его входе, поступившем с входа устройства формирования сигналов с низким уровнем флюктуации и прецизионной регулировкой фазы, на его выходах, с первого по седьмой, формируются сигналы управления режимом работы, поступающими, соответственно, на третий вход формирователя модулированных сигналов 9, на третий вход второго формирователя частоты 10, на второй вход синхронизатора 11, на второй вход фазовращателя 14, на второй вход первого аттенюатора 15, на второй вход синтезатора сетки частот 2 и на второй вход второго аттенюатора 16. С выхода амплитудного модулятора 7 сигнал Fпр.1 поступает на второй вход второго преобразователя частоты 8, в котором, из сигналов Fпр.1, на его втором входе и из сигнала Fгет.1k, на его первый вход с выхода второго преобразователя частоты 3, формируется сигнал с частотой Fok=Fпр.1+Fгет.1k. С выхода второго преобразователя частоты 8 сигнал Fok поступает на вход делителя мощности 12. С первого выхода делителя мощности 12 сигнал Fok поступает на первый вход фазовращателя 14, который работает следующим образом. На второй вход фазовращателя 14 (фиг.2), являющимся входом второго устройства управления 20, поступают сигналы управления режимом его работы. При поступлении сигнала изменения фазы сигнала F′k на выходе фазовращателя 14 на вход второго устройства управления 20, на его первом выходе формируется двоичный 12-разрядный код установки фазы, который поступает на вход первого формирователя сигнала установки фазы 18, где, с помощью ЦАП и устройства согласования, преобразуется в токовый сигнал управления фазой. Токовый сигнал управления фазой с первого и второго выходов первого формирователя сигнала установки фазы 18, через, соответственно, второй и третий входы регулятора фазы 17, поступает на первый и второй входы первой катушки намагничивания с магнитопроводом 21. Под действием магнитного поля, образуемого обмоткой первой катушки намагничивания с магнитопроводом 21 в ферритовом сердечнике, установленном в волноводном элементе с ферритовым сердечником 22, изменяется фазовая скорость электромагнитных волн, что приводит к временной задержке и, как следствие, требуемому изменению фазы СВЧ сигнала F′k на величину φ+Δφ на выходе фазовращателя 14, по сравнению с фазой φ сигнала Fk на входе. Перед изменением фазы сигнала F′k на вход второго устройства управления 20 подается сигнал обнуления фазы, при этом на его втором выходе формируется логическая (TTL) команда на обнуление фазы, которая поступает на вход второго формирователь сигнала установки фазы 19, который преобразует ее в импульс обнуления фазы поступающий, с первого и второго выхода через, соответственно, четвертый и пятый входы регулятора фазы 17, на первый и второй входы второй катушки намагничивания с магнитопроводом 23, обеспечивая сброс установленного уровня намагниченности ферритового сердечника и установку фазы СВЧ сигнала F′k на выходе фазовращателя 14 в значение φ.
o
С выхода фазовращателя 14 сигнал F′k с установленным значением фазы, поступает на первый вход второго аттенюатора 16 где регулируется по уроню по командам управления на его втором входе. Выход первого аттенюатора 15 является первым выходом 1U устройства формирования сигналов. Со второго выхода делителя мощности 12 сигнал Fok поступает на первый вход первого аттенюатора 15, где регулируется по уроню по командам управления на его втором входе. Выход второго аттенюатора 16 является вторым выходом 2U устройства формирования сигналов.
Использование предлагаемого устройства формирования сигналов в качестве источника сигналов сантиметрового СВЧ диапазона в непрерывном режиме, в импульсном режиме и в импульсном с внутриимпульсной частотной модуляцией, на одном или двух выходах с раздельной регулировкой уровней сигналов, с регулируемой фазой сигнала на одном выходе, относительно другого, позволяет проводить измерение вносимых шумовых, амплитудно-частотных и других характеристик радиотехнических устройств, работающих в различных частях СВЧ диапазона, стандартными средствами измерения.