УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СПЕКТРОВ В САНТИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах сантиметрового диапазона в качестве задающего генератора.
Известен формирователь амплитудно-фазомодулированных сигналов сантиметрового диапазона [RU №26708, Н03С 5/00, 2002 г.], содержащий опорный генератор, делитель частоты, первый и второй преобразователи частоты, амплитудный модулятор, синтезатор частот, умножитель сигналов, фазовый модулятор. Кроме того, первый и второй коммутаторы, первый и второй формирователи импульсов, схему управления, сумматор сигналов, волновод выходного сигнала, разъем входного сигнала переключения фазы, разъемы первого и второго входных модулирующих импульсов, разъемы выходных сигналов первого и второго гетеродина частоты приемника, разъем сигналов управления режимами и разъем сигналов управления синтезатором.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является формирователь сигналов сантиметрового диапазона с амплитудной, фазовой и линейно-частотной модуляциями [RU №2253182 C1, МПК Н03С 5/00, 2005 г.], содержащий опорный генератор, делитель частоты, первый и второй преобразователи частоты, амплитудный модулятор, фазовый модулятор, синтезатор частоты, умножитель частоты, первый и второй формирователи импульсов, первый и второй коммутаторы, схему управления и сумматор. Четвертый вход синтезатора частоты соединен с разъемом сигналов управления синтезатором частоты, первый вход синтезатора частоты соединен с первым выходом опорного генератора. Четвертый выход опорного генератора соединен с входом делителя частоты, частоты соединен с первым входом первого преобразователя частоты. Первый выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом амплитудного модулятора, выход амплитудного модулятора соединен с первым входом фазового модулятора. Второй вход фазового модулятора соединен с разъемом входного сигнала переключения фазы, выход фазового модулятора соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с волноводом выходного сигнала. Третий выход опорного генератора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, второй выход первого преобразователя частоты соединен с разъемом выходного сигнала второго гетеродина приемника. Первый и второй выходы делителя частоты соединены соответственно со вторым и третьим входами синтезатора частоты, первый выход синтезатора частоты соединен с разъемом выходного сигнала первого гетеродина приемника. Второй выход синтезатора частоты соединен с входом умножителя частоты, выход умножителя частоты соединен со вторым входом второго преобразователя частоты. Вход схемы управления соединен с разъемом сигнала управления режимами работы, первый выход схемы управления соединен со вторым входом первого коммутатора, второй выход схемы управления соединен со вторым входом второго коммутатора.
Первый вход второго коммутатора соединен с разъемом второго входного модулирующего импульса. Кроме того, он содержит генератор линейной частотной модуляции, выход которого соединен с третьим входом первого преобразователя частоты. Первый вход генератора линейной частотной модуляции соединен со вторым выходом опорного генератора, второй вход генератора линейной частотной модуляции соединен с разъемом управления сигналов, генератором линейной частотной модуляции. При этом вход первого формирователя импульсов соединен с разъемом первого входного модулирующего импульса, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом первого коммутатора. Выход первого коммутатора соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом второго коммутатора. Выход сумматора соединен с входом второго формирователя импульсов, выход второго формирователя импульсов соединен со вторым входом амплитудного модулятора.
Недостатками известных устройств является не возможность формирования широкополосного спектра за счет коммутации фазы непосредственно сигнала сантиметрового диапазона.
Технический результат предлагаемого устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне заключается в возможности последовательно формировать на двух параллельных выходах сигналы с регулируемой разностью несущих частот и разнесенных по времени, с амплитудной, частотной и фазовой модуляциями, причем, фазовая модуляция осуществляется модуляцией либо сигнала промежуточной частоты с последующим ее переносом в сантиметровый диапазон, либо модуляцией непосредственно выходного сигнала сантиметрового диапазона, что расширяет его функциональные возможности.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что устройство формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне содержит синтезатор частот, умножитель частоты, первый
преобразователь частоты, опорный генератор, второй преобразователь частоты, амплитудный модулятор, устройство управления, первый фазовый модулятор, генератор частотной модуляции и коммутатор. Выход синтезатора частот соединен с входом умножителя частоты, выход умножителя частоты соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, первый выход опорного генератора соединен с первым входом синтезатора сетки частот, второй выход опорного генератора соединен с первым входом второго преобразователя частоты, третий выход опорного генератора соединен с первым входом генератора частотной модуляции, выход первого фазового модулятора соединен с первым входом первого преобразователя частоты, четвертый выход устройства управления соединен со вторым входом коммутатора. Для достижения возможности формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне введены второй фазовый модулятор, синхронизатор и аттенюатор, причем, первый выход устройства управления подключен ко второму входу синтезатора частот, второй выход устройства управления подключен ко второму входу генератора частотной модуляции, третий выход устройства управления подключен ко второму входу синхронизатора, пятый выход устройства управления соединен со вторым входом аттенюатора, вход устройства управления является входом сигналов управления режимами работы устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне, выход генератора частотной модуляции соединен со вторым входом второго преобразователя частоты, выход которого соединен с первым входом первого фазового модулятора, второй вход амплитудного модулятора соединен с третьим выходом синхронизатора, второй выход синхронизатора соединен со вторым входом второго фазового модулятора, выход которого подключен к первому входу амплитудного модулятора, первый выход синхронизатора соединен со вторым входом первого фазового модулятора, четвертый выход синхронизатора подключен к третьему входу генератора частотной
модуляции, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом второго фазового модулятора, выход амплитудного модулятора соединен с первым входом коммутатора, второй выход коммутатора соединен с первым входом аттенюатора, выход которого является вторым выходом устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне, а первый выход коммутатора является первым выходом устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне.
На фиг.2 представлен пример построения функциональной схемы синтезатора частот 1.
Устройство формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне содержит синтезатор частот 1, умножитель частоты 2, первый преобразователь частоты 3, второй фазовый модулятор 4, опорный генератор 5, второй преобразователь частоты 6, первый фазовый модулятор 7, амплитудный модулятор 8, устройство управления 9, генератор частотной модуляции 10, синхронизатор 11, коммутатор 12, аттенюатор 13. Выход синтезатора частот 1 соединен с входом умножителя частоты 2.
Выход умножителя частоты 2 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 3.
Первый выход опорного генератора 5 соединен с первым входом синтезатора частот 1.
Второй выход опорного генератора 5 соединен с первым входом второго преобразователя частоты 6.
Третий выход опорного генератора 5 соединен с первым входом генератора частотной модуляции 10.
Выход первого фазового модулятора 7 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 3.
Четвертый выход устройства управления 9 соединен со вторым входом коммутатора 12.
Первый выход устройства управления 9 подключен ко второму входу синтезатора частот 1.
Второй выход устройства управления 9 подключен ко второму входу генератора частотной модуляции 10.
Третий выход устройства управления 9 подключен ко второму входу синхронизатора 11.
Пятый выход устройства управления 9 соединен со вторым входом аттенюатора 13.
Вход устройства управления 9 является входом сигналов управления режимами работы устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне.
Выход генератора частотной модуляции 10 соединен со вторым входом второго преобразователя частоты 6, выход которого соединен с первым входом первого фазового модулятора 7.
Второй вход амплитудного модулятора 8 соединен с третьим выходом синхронизатора 11.
Второй выход синхронизатора 11 соединен со вторым входом второго фазового модулятора 4, выход которого подключен к первому входу амплитудного модулятора 8.
Первый выход синхронизатора 11 соединен со вторым входом первого фазового модулятора 7.
Четвертый выход синхронизатора 11 подключен к третьему входу генератора частотной модуляции 10.
Четвертый выход опорного генератора 5 соединен с первым входом синхронизатора 11.
Выход первого преобразователя частоты 3 соединен с первым входом второго фазового модулятора 4.
Выход амплитудного модулятора 8 соединен с первым входом коммутатора 12.
Второй выход коммутатора 12 соединен с первым входом аттенюатора 13, выход которого является вторым выходом устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне, а первый выход коммутатора 12 является первым выходом устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне.
Синтезатора частот 1, пример выполнения которого, приведен на Фиг.2, состоит из формирователя импульсов 14, первого делителя частоты 15, второго делителя частоты 16, третьего делителя частоты 17, четвертого делителя частоты 18, второго умножителя частоты 19, третьего умножителя частоты 20, четвертого умножителя частоты 21, первого полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 22, второго полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 23, третьего полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 24, четвертого полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 25, пятого полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 26, третьего преобразователя частоты 27, четвертого преобразователя частоты 28, пятого преобразователя частоты 29, шестого преобразователя частоты 30, второго коммутатора 36, седьмого преобразователя частоты 31, восьмого преобразователя частоты 32, девятого преобразователя частоты 33, десятого преобразователя частоты 34, одиннадцатого преобразователя частоты 35, третьего коммутатора 37.
Вход формирователя импульсов 14 соединен с входами второго умножителя частоты 19, третьего умножителя частоты 20, четвертого умножителя частоты 21 и является первым входом синтезатора частот 1. Сигналы управления режимом работы поступают через второй вход синтезатора частот 1 на одиннадцатый вход второго коммутатора 36 и шестой вход третьего коммутатора 37. Первый выход второго формирователя импульсов 14 соединен со входом первого ППФ 22, второй выход второго формирователя импульсов 14 соединен со входом первого делителя частоты 15.
Первый выход первого делителя частоты 15 соединен со входом второго ППФ 23, второй выход первого делителя частоты 15 соединен со входом второго делителя частоты 16.
Первый выход второго делителя частоты 16 соединен со входом третьего ППФ 24, второй выход второго делителя частоты 16 соединен со входом третьего делителя частоты 17.
Первый выход третьего делителя частоты 17 соединен со входом четвертого ППФ 25, второй выход третьего делителя частоты 17 соединен со входом четвертого делителя частоты 18.
Первый выход четвертого делителя частоты 18 соединен со входом пятого ППФ 26.
Выход первого ППФ 22 соединен с первым входом третьего преобразователя частоты 27 и первым входом второго коммутатора 36.
Выход второго ППФ 23 соединен с первым входом четвертого преобразователя частоты 28 и третьим входом второго коммутатора 36.
Выход третьего ППФ 24 соединен с первым входом пятого преобразователя частоты 29, соединен с первым входом шестого преобразователя частоты 30 и соединен с шестым входом второго коммутатора 36.
Выход четвертого полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 25 соединен со вторым входом пятого преобразователя частоты 29.
Выход пятого полосно-пропускающего фильтра (ППФ) 26 соединен с объединенными вторыми входами шестого преобразователя частоты 30, четвертого преобразователя частоты 28 и третьего преобразователя частоты 27.
Выход третьего преобразователя частоты 27 соединен со вторым входом второго коммутатора 36.
Первый выход четвертого преобразователя частоты 28 соединен с четвертым входом второго коммутатора 36.
Второй выход четвертого преобразователя частоты 28 соединен с пятым входом второго коммутатора 36.
Первый выход пятого преобразователя частоты 29 соединен с седьмым входом второго коммутатора 36.
Второй выход пятого преобразователя частоты 29 соединен с восьмым входом второго коммутатора 36.
Первый выход шестого преобразователя частоты 30 соединен с девятым входом второго коммутатора 36.
Второй выход шестого преобразователя частоты 30 соединен с десятым входом второго коммутатора 36.
Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы второго коммутатора 36 соединены, соответственно, со вторыми входами седьмого преобразователя частоты 31, восьмого преобразователя частоты 32, девятого преобразователя частоты 33, десятого преобразователя частоты 34 и одиннадцатого преобразователя частоты 35.
Выход второго умножителя частоты 19 соединен с первым входом седьмого преобразователя частоты 31.
Первый выход третьего умножителя частоты 20 соединен с первым входом восьмого преобразователя частоты 32.
Второй выход третьего умножителя частоты 20 соединен с первым входом девятого преобразователя частоты 33.
Первый выход четвертого умножителя частоты 21 соединен с первым входом десятого преобразователя частоты 34.
Второй выход четвертого умножителя частоты 21 соединен с первым входом одиннадцатого преобразователя частоты 35.
Выходы седьмого преобразователя частоты 31, восьмого преобразователя частоты 32, девятого преобразователя частоты 33, десятого преобразователя частоты 34 и одиннадцатого преобразователя частоты 35 соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами третьего коммутатора 37, выход которого является выходом синтезатора частоты 1.
Устройство формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне (Фиг.1) работает следующим образом:
1
2
3
4
1
2
3
4
3
4
1
2
3
Синтезатор частот 1 (Фиг.2) когерентно формирует частотную сетку сигналов на своем выходе с выхода третьего коммутатора 37. Выходной сигнал формируется из входного сигнала Fоп, поступающего на первый вход синтезатора частот 1 с первого выхода опорного генератора 5, а их несущая частота переключается по сигналам управления на его втором входе, поступающим с первого выхода устройства управления 9. Сигнал Fоп поступает на формирователь импульсов 14, где из него формируется импульсный сигнал с частотой Fоп.имп. При последовательном делении сигнала Fоп.имп. на первом 15, втором 16, третьем 17, четвертом 18 делителях частоты с коэффициентами деления n=2 каждый, формируются сигналы с частотами F=Fоп/2, F=Fоп/4, F=Fоп/8, F=Fоп/16. Эти сигналы и сигнал Fоп.имп. поступают на полосно-пропускающие фильтры (ППФ), настроенные на их гармоники: - первый ППФ 22 - на вторую гармонику сигнала Fоп; - второй ППФ 23 - на пятую гармонику сигнала F; - третий ППФ - 24 на девятую гармонику сигнала F; - четвертый ППФ 25 - на первую гармонику сигнала F; - пятый ППФ 26 - на первую гармонику сигнала F. Сформированные на выходах ППФ (22, 23, 24) сигналы подставок Fп1, Fп9, Fп5 и сигналы F, F, на выходах ППФ 25 и 26, а так же, полученные при их комбинировании сигналы Fп2, Fп8, Fп10, Fп3, Fп7, Fп4, Fп6 на выходах третьего, четвертого, пятого и шестого преобразователей частоты (с 27 по 30), поступают на входы, с первого по десятый, второго коммутатора 36, где происходит их коммутация на соответствующие выходы, с первого по пятый, в зависимости от выбранных значений частот, которые должен формировать синтезатор на своем выходе. Сигнал Fоп, после умножения соответственно на коэффициенты умножения N, N, N:
1
- сигнал Fг1=N×Fоп с выхода второго умножителя частоты 19;
2
- сигнал Fг2=N×Fоп с выхода третьего умножителя частоты 20;
3
A
A
пр1
пр1
пр1
пр1
0
пр.1
0
пр.1
2
0
3
0
0
0
- сигнал Fг3=N×Fоп с выхода четвертого умножителя частоты 21, поступают на первые входы соответственно седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого преобразователя частоты (31, 32, 33, 34, 35), а с первого, второго, третьего, четвертого и пятого выходов второго коммутатора 36 сигналы с выбранной частотой из множества Fп1, Fп2, Fп3, Fп4, Fп5, Fп6, Fп7, Fп8, Fп9, Fп10 поступают на вторые входы соответственно седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого преобразователя частоты (31, 32, 33, 34, 35), с выходов которых поступают на входы, с первого по пятый третьего коммутатора 37, где, с посредством сигналов управления на шестом входе, формируются сигналы Fci. Сформированный в синтезаторе частот 1 сигнал Fci с выхода поступают на вход умножителя частоты 2, где происходит умножение частоты сигнала на его входе до значений соответственно Fi=Fci×4, в представленном случае, на выходе. Далее сигнал Fi с выхода умножителя частоты 2, поступает на первый вход первого преобразователя частоты 3. На второй вход первого преобразователя частоты 3 поступают сигналы F или F'. с выхода второго преобразователя частоты 6 через первый фазовый модулятор 7. На выходе первого преобразователя частоты 3 происходит перенос спектра сигнала на его первом входе в сторону увеличения на величину, равную частоте несущей сигналов F или F '. В результате, на выходе первого преобразователя частоты 3 формируются сигналы Fi=Ai+F или F'i=Ai+F'. Сигналы с выхода первого преобразователя частоты 3 поступают на первый вход второго фазового преобразователя 4, в котором, при посредстве модулирующих импульсов Т на его втором входе, осуществляется фазовая модуляция сигнала Fi. С выхода второго фазового модулятора сигналы поступают на первый вход амплитудного модулятора 8, в котором, при посредстве модулирующих импульсов Т на его втором входе, осуществляется амплитудная модуляция сигнала Fi. Сигналы Fi или F'i с выхода амплитудного модулятора 8 поступают на первый вход коммутатора 12, который, по сигналу управления на его втором входе,
0
0
переключает эти сигналы либо на свой первый выход 1Uo (Fi), который является первым выходом устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне, либо на свой второй выход, и, далее, на первый вход аттенюатора 13, выход которого является вторым выходом 2Uo(F'i) устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне. Аттенюатор 13, по сигналам управления на его втором входе, управляет величиной сигнал 2Uo.
пр.1
ГЧМ
ГЧМ
on
ГЧМ
ГЧМ
on
ГЧМ
ГЧМ
ГЧМ
ГЧМ
4
Требуемая частота несущей и разность частот сигналов Fo, и F'o, а, так же, выбор наличия или отсутствия модуляции, характера и уровня модуляции, определяется сигналами управления режимом работы, поступающими на вход устройства управления 9 и далее, с его выходов первого, второго, третьего, четвертого и пятого поступающими на, соответственно, второй вход синтезатора частот 1, где происходит формирование одной из множества несущих частот, второй вход генератора частотной модуляции 10, где происходит формирование частотно модулированных сигналов с управляемой разностью по частоте несущей, второй вход синхронизатора 11, осуществляющего формирование модулирующих сигналов, второй вход коммутатора 12, формирующего сигналы на двух выходах 1Uo и 2Uo, второй вход аттенюатора 13. Сигналы с частотами F=(Fоп×N)+/-F либо F'пр.1=(Fоп×N)+/-F' формируются во втором преобразователе частоты 6 из сигнала с частотой Fпоступающего на его первый вход со второго выхода опорного генератора 5, и из сигнала с частотой F или, соответственно, из сигнала с частотой F', поступающих на его второй вход с выхода генератора частотной модуляции 10. Генератор частотной модуляции 10 из сигнала F, поступающего на его первый вход с третьего выхода опорного генератора 5, формирует сигналы F или F'. при подаче команды выбора крутизны или индекса модуляции на его второй вход. Расстановка сигналов F и F' во времени определяется управляющими импульсами Т, поступающими на второй вход генератора частотной модуляции 10 с
on
1
2
3
np1
np1
четвертого выхода синхронизатора 11. Синхронизатор 11 формирует из сигнала F, поступающего с четвертого выхода опорного генератора 5 на его первый вход с помощью сигналов управления на его втором входе, модулирующие импульсы T, Т и Т, поступающие на вторые входы, соответственно первого фазового модулятора 7, второго фазового модулятора 4 и амплитудного модулятора 13, которые осуществляют фазовую модуляцию сигнала F (F') а, следовательно и сигнала Fo (F'o), или, фазовую модуляцию непосредственно сигнала Fo (F'o).
Использование предлагаемого устройства формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне позволяет последовательно формировать на двух параллельных выходах сигналы с регулируемой разностью несущих частот и разнесенных по времени, амплитудно-, частотн- и фазово- модулированные, причем, фазовая модуляция осуществляется модуляцией либо сигнала промежуточной частоты с последующим ее переносом в сантиметровый диапазон, либо модуляцией непосредственно выходного сигнала сантиметрового диапазона, что расширяет его функциональные возможности.