ФОРМИРОВАТЕЛЬ СВЧ-СИГНАЛА

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в измерительной аппаратуре в качестве генератора калиброванного по уровню мощности сигнала, модулированного доплеровскими частотами, ЛЧМ и шумами.
Известно устройство формирования широкополосных спектров в сантиметровом диапазоне [RU №71196 U1, МПК Н03С 5/00, 2006 г.], содержащее синтезатор частот, умножитель частоты, первый преобразователь частоты, опорный генератор, второй преобразователь частоты, амплитудный модулятор, устройство управления, первый фазовый модулятор, генератор частотной модуляции, коммутатор, второй фазовый модулятор, синхронизатор и аттенюатор.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство формирования парных сложно-манипулированных сигналов сантиметрового диапазона [RU №68817 U1, МПК 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. Выход синтезатора сетки 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 подключен к входу делителя частоты. Третий выход опорного генератора соединен с первым входом второго преобразователя частоты. Первый выход делителя частоты подключен ко второму входу синтезатора сетки частот. Второй выход делителя частоты подключен к третьему входу синтезатора сетки частот. Выход второго преобразователя частоты соединен с первым входом первого амплитудного модулятора. Кроме того, он содержит второй амплитудный модулятор, первый перестраиваемый генератор, второй перестраиваемый генератор, устройство управления, синхронизатор и делитель мощности, причем четвертый выход опорного выход опорного генератора соединен с третьим входом второго перестраиваемого генератора. Шестой выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора. Первый выход устройства управления подключен к четвертому входу синтезатора сетки частот. Второй выход устройства управления подключен к первому входу первого перестраиваемого генератора. Третий выход устройства управления подключен к первому входу коммутатора. Четвертый выход устройства управления соединен с первым входом второго перестраиваемого генератора. Пятый выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, а вход устройства управления является входом сигналов управления режимами работы устройства формирования парных сложно-манипулированных сигналов сантиметрового диапазона. Выход первого перестраиваемого генератора соединен с третьим входом коммутатора. Выход коммутатора подключен ко второму входу второго преобразователя частоты. Второй вход первого амплитудного модулятора соединен с первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора соединен со вторым входом второго перестраиваемого генератора, выход которого подключен ко второму входу коммутатора. Третий выход синхронизатора соединен с вторым входом второго амплитудного модулятора, выход которого подключен к первому входу первого преобразователя частоты, а первый вход второго амплитудного модулятора соединен с выходом первого амплитудного модулятора. Четвертый выход синхронизатора соединен с вторым входом первого перестраиваемого генератора. Выход первого преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности. Второй выход делителя мощности является вторым выходом устройства формирования парных сложно-манипулированных сигналов сантиметрового диапазона, первым выходом которого является первый выход делителя мощности.
Недостатками известных устройств является не возможность формирования СВЧ сигнала калиброванного по уровню мощности, модулированного доплеровскими частотами, ЛЧМ и шумами.
Технический результат предлагаемого формирователя СВЧ сигнала заключается в расширении его функциональных возможностей.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что формирователь СВЧ сигнала содержит делитель частоты, опорный генератор, первый перестраиваемый генератор, устройство управления, синтезатор сетки частот, второй преобразователь частоты, первый модулятор, второй перестраиваемый генератор, первый умножитель частоты, второй модулятор, первый коммутатор, синхронизатор, первый преобразователь частоты и делитель мощности, первый выход делителя частоты подключен к первому входу синтезатора сетки частоты, второй выход делителя частоты подключен ко второму входу синтезатора сетки частот, первый выход опорного генератора подключен к входу делителя частоты, второй выход опорного генератора соединен с третьим входом синтезатора сетки частот, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, пятый выход опорного генератора соединен с первым входом первого перестраиваемого генератора, шестой выход опорного генератора соединен с первым входом второго перестраиваемого генератора, второй выход устройства управления соединен с третьим входом второго перестраиваемого генератора, третий выход устройства управления соединен с третьим входом первого перестраиваемого генератора, шестой выход устройства управления соединен с четвертым входом синтезатора сетки частот, двенадцатый выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, выход синтезатора сетки частот соединен с входом первого умножителя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с первым входом первого модулятора, выход первого умножителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя частоты, первый выход синхронизатора соединен со вторым входом первого перестраиваемого генератора, четвертый выход синхронизатора соединен со вторым входом второго перестраиваемого генератора, выход первого преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности, вход устройства управления является входом сигналов управления режимом работы формирователя СВЧ сигнала. Для достижения возможности формирования СВЧ сигнала калиброванного по уровню мощности, модулированного доплеровскими частотами, ЛЧМ и шумами, введены третий модулятор, четвертый модулятор, первый аттенюатор, второй аттенюатор, третий аттенюатор, четвертый аттенюатор, пятый аттенюатор, шестой аттенюатор, сумматор, формирователь сигналов, второй умножитель частоты, переключатель, второй коммутатор, излучатель, синхронный детектор, устройство контроля, причем, третий выход опорного генератора соединен с входом второго умножителя частоты, седьмой выход опорного генератора соединен с первым входом формирователя сигналов, первый выход первого перестраиваемого генератора соединен с четвертым входом синхронного детектора, второй выход первого перестраиваемого генератора соединен с первым входом третьего модулятора, выход третьего модулятора соединен с первым входом первого аттенюатора, выход первого аттенюатора соединен с первым входом сумматора, первый выход сумматора соединен с первым входом второго преобразователя частоты, второй выход сумматора соединен со вторым входом устройства контроля, первый выход формирователя сигналов соединен со вторым входом второго модулятора, второй выход формирователя сигналов соединен со вторым входом третьего модулятора, третий выход формирователя сигналов соединен с первым входом синхронного детектора, четвертый выход формирователя сигналов соединен с первым входом четвертого модулятора, первый выход устройства управления соединен со вторым входом формирователя сигналов, четвертый выход устройства управления соединен со вторым входом первого аттенюатора, пятый выход устройства управления соединен с третьим входом синхронного детектора, седьмой выход устройства управления соединен с первым входом второго аттенюатора, восьмой выход устройства управления соединен с первым входом четвертого аттенюатора, девятый выход устройства управления соединен с первым входом переключателя, десятый выход устройства управления соединен с первым входом шестого аттенюатора, одиннадцатый выход устройства управления соединен с первым входом третьего аттенюатора, тринадцатый выход устройства управления соединен с первым входом пятого аттенюатора, выход второго умножителя частоты соединен со вторым входом второго преобразователя частоты, выход первого модулятора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, выход второго аттенюатора соединен со вторым входом сумматора, первый выход второго перестраиваемого генератора соединен со вторым входом синхронного детектора, второй выход второго перестраиваемого генератора соединен со вторым входом второго аттенюатора, выход второго модулятора соединен со вторым входом третьего аттенюатора, выход третьего аттенюатора соединен с первым входом первого коммутатора, выход первого коммутатора соединен со вторым входом четвертого аттенюатора, выход четвертого аттенюатора соединен со вторым входом переключателя, выход переключателя соединен входом излучателя, второй выход синхронизатора соединен со вторым входом первого коммутатора, третий выход синхронизатора соединен с первым входом второго коммутатора, пятый выход синхронизатора соединен со вторым входом первого модулятора, первый выход делителя мощности соединен со вторым входом четвертого модулятора, второй выход делителя мощности соединен с первым входом второго модулятора, выход четвертого модулятора соединен со вторым входом пятого аттенюатора, выход пятого аттенюатора соединен со вторым входом второго коммутатора, выход второго коммутатора соединен со вторым входом шестого аттенюатора, выход шестого аттенюатора соединен с третьим входом переключателя, выход синхронного детектора соединен с первым входом устройства контроля, выход излучателя является выходом U1 формирователя СВЧ сигнала.
На фиг.1 представлена функциональная схема формирователя СВЧ сигнала.
Формирователь СВЧ сигнала содержит делитель частоты 1, опорный генератор 2, первый перестраиваемый генератор 3, третий модулятор 4, первый аттенюатор 5, сумматор 6, формирователь сигналов 7, устройство управления 8, синтезатор сетки частот 9, второй умножитель частоты 10, второй преобразователь частоты 11, первый модулятор 12, второй аттенюатор 13, второй перестраиваемый генератор 14, первый умножитель частоты 15, второй модулятор 16, третий аттенюатор 17, первый коммутатор 18, четвертый аттенюатор 19, переключатель 20, синхронизатор 21, первый преобразователь частоты 22, делитель мощности 23, четвертый модулятор 24, пятый аттенюатор 25, второй коммутатор 26, шестой аттенюатор 27, излучатель 28, синхронного детектора 29, устройство контроля 30.
Первый выход делителя частоты 1 подключен к первому входу синтезатора сетки частот 9.
Второй выход делителя частоты 1 подключен ко второму входу синтезатора сетки частот 9.
Первый выход опорного генератора 2 подключен к входу делителя частоты 1.
Второй выход опорного генератора 2 соединен с третьим входом синтезатора сетки частот 9.
Третий выход опорного генератора 2 соединен с входом второго умножителя частоты 10.
Четвертый выход опорного генератора 2 соединен с первым входом синхронизатора 21.
Пятый выход опорного генератора 2 соединен с первым входом первого перестраиваемого генератора 3.
Шестой выход опорного генератора 2 соединен с первым входом второго перестраиваемого генератора 14.
Седьмой выход опорного генератора 2 соединен с первым входом формирователя сигналов 7.
Первый выход первого перестраиваемого генератора 3 соединен с четвертым входом синхронного детектора 29.
Второй выход первого перестраиваемого генератора 3 соединен с первым входом третьего модулятора 4.
Выход третьего модулятора 4 соединен с первым входом первого аттенюатора 5.
Выход первого аттенюатора 5 соединен с первым входом сумматора 6.
Первый выход сумматора 6 соединен с первым входом второго преобразователя частоты 11.
Второй выход сумматора 6 соединен со вторым входом устройства контроля 30.
Первый выход формирователя сигналов 7 соединен со вторым входом второго модулятора 16.
Второй выход формирователя сигналов 7 соединен со вторым входом третьего модулятора 4.
Третий выход формирователя сигналов 7 соединен с первым входом синхронного детектора 29.
Четвертый выход формирователя сигналов 7 соединен с первым входом четвертого модулятора 24.
Первый выход устройства управления 8 соединен со вторым входом формирователя сигналов 7.
Второй выход устройства управления 8 соединен с третьим входом второго перестраиваемого генератора 14.
Третий выход устройства управления 8 соединен с третьим входом первого перестраиваемого генератора 3.
Четвертый выход устройства управления 8 соединен со вторым входом первого аттенюатора 5.
Пятый выход устройства управления 8 соединен с третьим входом синхронного детектора 29.
Шестой выход устройства управления 8 соединен с четвертым входом синтезатора сетки частот 9.
Седьмой выход устройства управления 8 соединен с первым входом второго аттенюатора 13.
Восьмой выход устройства управления 8 соединен с первым входом четвертого аттенюатора 19.
Девятый выход устройства управления 8 соединен с первым входом переключателя 20.
Десятый выход устройства управления 8 соединен с первым входом шестого аттенюатора 27.
Одиннадцатый выход устройства управления 8 соединен с первым входом третьего аттенюатора 17.
Двенадцатый выход устройства управления 8 соединен со вторым входом синхронизатора 21.
Тринадцатый выход устройства управления 8 соединен с первым входом пятого аттенюатора 25.
Вход устройства управления 8 является входом сигналов управления режимом работы формирователя СВЧ сигнала.
Выход синтезатора сетки частот 9 соединен с входом первого умножителя частоты 15.
Выход второго умножителя частоты 10 соединен со вторым входом второго преобразователя частоты 11.
Выход второго преобразователя частоты 11 соединен с первым входом первого модулятора 12.
Выход первого модулятора 12 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 22.
Выход второго аттенюатора 13 соединен со вторым входом сумматора 6.
Первый выход второго перестраиваемого генератора 14 соединен со вторым входом синхронного детектора 29.
Второй выход второго перестраиваемого генератора 14 соединен со вторым входом второго аттенюатора 13.
Выход первого умножителя частоты 15 соединен с первым входом первого преобразователя частоты 22.
Выход второго модулятора 16 соединен со вторым входом третьего аттенюатора 17.
Выход третьего аттенюатора 17 соединен с первым входом первого коммутатора 18.
Выход первого коммутатора 18 соединен со вторым входом четвертого аттенюатора 19.
Выход четвертого аттенюатора 19 соединен со вторым входом переключателя 20.
Выход переключателя 20 соединен входом излучателя 28.
Первый выход синхронизатора 21 соединен со вторым входом первого перестраиваемого генератора 3.
Второй выход синхронизатора 21 соединен со вторым входом первого коммутатора 18.
Третий выход синхронизатора 21 соединен с первым входом второго коммутатора 26.
Четвертый выход синхронизатора 21 соединен со вторым входом второго перестраиваемого генератора 14.
Пятый выход синхронизатора 21 соединен со вторым входом первого модулятора 12.
Выход первого преобразователя частоты 22 соединен с входом делителя мощности 23.
Первый выход делителя мощности 23 соединен со вторым входом четвертого модулятора 24.
Второй выход делителя мощности 23 соединен с первым входом второго модулятора 16.
Выход четвертого модулятора 24 соединен со вторым входом пятого аттенюатора 25.
Выход пятого аттенюатора 25 соединен со вторым входом второго коммутатора 26.
Выход второго коммутатора 26 соединен со вторым входом шестого аттенюатора 27.
Выход шестого аттенюатора 27 соединен с третьим входом переключателя 20.
Выход синхронного детектора 29 соединен с первым входом устройства контроля 30.
Выход излучателя 28 является выходом U1 формирователя СВЧ сигнала.
Формирователь СВЧ сигнала работает следующим образом.
Опорный генератор 2, на своих семи выходах, с первого по седьмой, формирует сигналы Fоп, которые поступают, соответственно, на вход делителя частоты 1, на третий вход синтезатора сетки частот 9, на вход второго умножителя частоты 10, на первый вход синхронизатора 21, на первый вход первого перестраиваемого генератора 3, на первый вход второго перестраиваемого генератора 14, на первый вход формирователя сигналов 7. На первом и втором выходах делителя частоты 1, из сигнала Fоп на его входе, формируются сигналы Fоп/8 и Fоп/16, поступающие, соответственно, на первый и второй входы синтезатора частот 9, на выходе которого, из этих сигналов и из сигала Fоп на его третьем входе, формируется сигнал Fci, изменяющий свою частоту с шагом ΔF=Fоп/16, при поступлении соответствующей команды на его четвертый вход. С выхода синтезатора 9 сигнал fci поступает на вход первого умножителя частоты 15, где умножается на коэффициент умножения четыре, до значения 4×Fci. Сигнал с выхода первого умножителя частоты 15 поступает на первый вход первого преобразователя частоты 22, где смешивается с сигналом fпр.1 на его втором входе и преобразуется в сигнал foi=4×Fci+fпр.1 Второй умножитель частоты 10 из сигнала Fon на его входе формирует сигнал N×Fоп, поступающий с его выхода на второй вход второго преобразователя частоты 11.
Первый перестраиваемый генератор 3 и второй перестраиваемый генератор 14 из сигнала Fоп на первом входе, по сигналам управления на третьем входе, при наличии управляющего импульса на втором входе, формируют сигналы, соответственно, Fп - помехи и Fс - отраженный сигнал. Сигналы Fп и Fс формируются либо в непрерывном режиме, с фиксированной, перестраиваемой частотой, либо в режиме ЛЧМ - линейной частотной модуляции. Сигналы Fп и Fс с первых выходов, соответственно первого перестраиваемого генератора 3 и второго перестраиваемого генератора 14 поступают, соответственно на 4 и 2 входы синхронного детектора 29.
Сигнал Fп со второго выхода первого перестраиваемого генератора 3 поступает на первый вход третьего модулятора 4. В третьем модуляторе 4, при поступлении на его второй вход модулирующего сигнала, осуществляется формирование частотно-модулированного сигнала с подавлением опорной частоты. С выхода третьего модулятора 4 частотно-модулированный сигнал Fп поступает на первый вход первого аттенюатора 5, который, по сигналам управления на его втором входе, регулирует уровень сигнала на своем выходе. С выхода первого аттенюатора 5 сигнал Fп поступает на первый вход сумматора 6.
Сигнал Fc со второго выхода второго перестраиваемого генератора 14 поступает на второй вход второго аттенюатор 13, который, по сигналам управления на первом входе, регулирует уровень сигнала на своем выходе. С выхода второго аттенюатора 13 сигнал Fc поступает на второй вход сумматора 6. Со второго выхода сумматора 6 сигналы Fп и Fc поступают на второй вход устройства контроля 30. С первого выхода сумматора 6 сигналы Fп и Fc поступают на первый вход второго преобразователя частоты 11. На выходе второго преобразователя частоты 11, из сигнала N×Foп на его втором входе и из сигналов Fп и Fc на первом входе, формируется сигнал fпр.1=N×Fоп+Fп(Fc), поступающий на первый вход первого модулятора 12, в котором, при поступлении на его второй вход модулирующего сигнала, осуществляется амплитудная модуляция сигнала fпр.1. С выхода первого модулятора 12 сигнал fпр.1 поступает на второй вход первого преобразователя частоты 22. С выхода первого преобразователя частоты 22 сигнал foi поступает на вход делителя мощности 23, где делиться на равные части между его первым и вторым выходами.
Со второго выхода делителя мощности 23 сигнал поступает на первый канал формирования сигнала foi, состоящий из второго модулятора 16, третьего аттенюатора 17, первого коммутатора 18, четвертого аттенюатора 19. Сигнал foi поступает на первый вход второго модулятора 16, в котором, при поступлении на его первый вход шумового модулирующего сигнала, осуществляется амплитудная модуляция сигнала foi. С выхода второго модулятора сигнал foi поступает на второй вход третьего аттенюатора 17, который, по сигналам управления на первом входе, ступенчато регулирует уровень сигнала на выходе. С выхода третьего аттенюатора 17 сигнал foi поступает на первый вход первого коммутатора 18, в котором, при наличии модулирующего сигнала на втором входе происходит импульсная модуляция выходного сигнала. С выхода первого коммутатора 18 сигнал foi поступает на второй вход четвертого аттенюатора 19, который, по сигналам управления на первом входе, осуществляет плавную регулировку уровня сигнала на выходе. С выхода четвертого аттенюатора 19 сигнал foi поступает на второй вход переключателя 20.
С первого выхода делителя мощности 23 сигнал поступает на второй канал формирования сигнала foi, состоящий из четвертого модулятора 24, пятого аттенюатора 25, второго коммутатора 26, шестого аттенюатора 27. Сигнал foi поступает на второй вход четвертого модулятора 24, в котором, при поступлении на его первый вход синусоидального модулирующего сигнала, осуществляется амплитудная модуляция сигнала foi. С выхода четвертого модулятора 24 сигнал foi поступает на второй вход пятого аттенюатора 25, который, по сигналам управления на первом входе, ступенчато регулирует уровень сигнала на выходе. С выхода пятого аттенюатора 25 сигнал foi поступает на второй вход второго коммутатора 26, в котором, при наличии модулирующего сигнала на первом входе происходит импульсная модуляция выходного сигнала. С выхода второго коммутатора 26 сигнал foi поступает на второй вход шестого аттенюатора 27, который, по сигналам управления на первом входе, осуществляет плавную регулировку уровня сигнала на выходе. С выхода шестого аттенюатора сигнал foi поступает на третий вход переключателя 20. В переключателе 20 по сигналу управления возможно подключение сигналов со второго и третьего входов на выход раздельно либо одновременно. С выхода переключателя 20 сигнал foi поступает на вход излучателя 28, выход которого является выходом U1 формирователя СВЧ сигнала.
Синхронный детектор 29 сравнивает частоту сигнала Fc на втором входе с частотой сигала Fп, на четвертом входе, или с частотой сигнала Рпр.ст., не первом входе, и формирует на своем выходе сигнал с частотой, равной разности частот сравниваемых сигналов по командам управления режимом работы на третьем входе. С выхода синхронного детектора 29 сигнал поступает на вход устройства контроля 30.
Формирователь сигналов 7 из сигала Fоп, на первом входе, по сигналам управления режимом работы, на втором входе, на своих выходах, с первого по четвертый, формирует следующие сигналы: - на первом выходе формируется шумовой сигнал, поступающий на второй вход второго модулятора 16; - на втором выходе формируется импульсный сигнал со скважностью Q=10, поступающий на второй вход третьего модулятора 4; - на третьем выходе формируется сигнал Рпр.ст., поступающий на первый вход синхронного детектора 29; - на четвертом выходе формируется синусоидальный модулирующий сигнал, поступающий на первый вход четвертого модулятора 24. Устройство управления 8 на своих выходах, с первого по 13, формирует сигналы управления режимом работы устройств, соответственно, формирователя сигналов 7, второго перестраиваемого генератора 14, первого перестраиваемого генератора 3, первого аттенюатора 5, синхронного детектора 29, синтезатора сетки частот 9, второго аттенюатора 13, четвертого аттенюатора 19, переключателя 20, шестого аттенюатора 27, третьего аттенюатора 17, синхронизатора 21, пятого аттенюатора 25.
Синхронизатор 25, из сигнала Fоп, поступающего на первый вход, при поступлении сигналов управления режимом работы на второй вход, формирует сигналы синхронизации на своих выходах, с первого по пятый, которые поступают, соответственно, на второй вход первого перестраиваемого генератора 3, на второй вход первого коммутатора 18, на первый вход второго коммутатора 26, на второй вход второго перестраиваемого генератора 14, на второй вход первого модулятора 12 и синхронизируют их работу. Устройство контроля 30 контролирует частоту сигнала на первом входе, а частоту и уровень сигнала, на втором воде.