СПОСОБ АМПЛИТУДНОЙ И ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ, ЧАСТОТНОЙ И АМПЛИТУДНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ И МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

1. Способ амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, состоящий во взаимодействии высокочастотных и низкочастотных сигналов с многофункциональным устройством амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, выполненном из реактивного четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, в режиме частотной демодуляции высокочастотный сигнал преобразовывают в амплитудно-частотно-модулированный сигнал путем подачи высокочастотного сигнала на левый склон АЧХ многофункционального устройства, в режиме частотной демодуляции и в режиме амплитудной демодуляции с помощью нелинейного элемента разрушают спектр высокочастотного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, с помощью фильтра нижних частот выделяют низкочастотную составляющую, с помощью разделительной емкости устраняют постоянную составляющую, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого в режиме частотной демодуляции изменяется по закону изменения частоты входного высокочастотного сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции изменяют амплитуду и фазу высокочастотного сигнала путем воздействия низкочастотным сигналом на нелинейный элемент, отличающийся тем, что перед фильтром нижних частот в поперечную цепь вводят высокочастотную нагрузку, в качестве нелинейного элемента выбирают трехполюсный нелинейный элемент и включают его между выходом четырехполюсника и высокочастотной нагрузкой по схеме с общим одним из трех электродов, в режиме частотной демодуляции преобразование высокочастотного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал реализуют за счет формирования квазилинейного левого склона АЧХ с заданной крутизной путем реализации заданной зависимости модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от частоты, в режиме амплитудной демодуляции осуществляют корректировку коэффициента амплитудной модуляции высокочастотного сигнала путем обеспечения квазилинейной амплитудной демодуляционной характеристики с заданной крутизной за счет обеспечения заданных зависимостей модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от частоты в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения амплитуды входного высокочастотного сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции на высокочастотную нагрузку подают сформированный модулированный сигнал, амплитуда и фаза которого изменяются по закону изменения амплитуды низкочастотного сигнала, во всех режимах фильтрацию, усиление амплитуды и физическую реализуемость указанных операций осуществляют путем формирования заданных форм АЧХ и ФЧХ высокочастотной части многофункционального устройства за счет реализации необходимых частотных зависимостей параметров четырехполюсника, определяемых с помощью следующих математических выражений:
; ; ; ,
1
ч
2
ч
1
a
2
a
1
ч
2
ч
1
a
2
a
1
a
ч
2
a
ч
0а
0
1
а
ч
2
ч
a
0а
0
1
ч
0
0
0a
a
a
a
a
a
a
ч
11
22
11T
22T
12
21
12T
21T
11Т
н
11Т
н
2нч
22
н
∂
21
н
21T
н
ч
11
22Т
11Т
22
12Т
21
12
21Т
11
н
11Т
н
2нч
22Т
н
∂
21
н
21T
н
ч
ч
a
a
0
0
0a
0a
н
н
на
на
11
12
21
22
11T
12T
21T
22T
где A=AH+AG; B=-AH-AG; C=CG+CH; D=-CG-CH; A=D-D; A=E-E+x-x; C=F-F; C=E-E+x-x; ; ; ; y=m[(K-K)rr(HA-GC)+2[B(FA-EC)-D(EA+DC)]]; ; ; ; ; ; ; ; r=rr-xx-rr+xx-rr+xx; r=-r+r; r=rr-xx; x=rx+xr-xr-rx-rx-xr; x=-x+x; x=rx+xr; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ,  - оптимальные зависимости отношении соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника a, b, c, d от высокой частоты в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала в режиме амплитудной демодуляции, равными двум значениям амплитуды низкочастотного сигнала в режиме амплитудной и фазовой модуляции, причем одно из этих значений амплитуд равно амплитуде входного высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции; d - оптимальная зависимость одного из элементов классической матрицы передачи четырехполюсника от высокой частоты в указанных состояниях во всех режимах; m - заданная зависимость модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; φ - заданная зависимость фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; m - оптимальная зависимость модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции, удовлетворяющая условию физической реализуемости; φ - заданная зависимость фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r, x - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r, x - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r, x - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r, x - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r, r, r, r, x, x, x, x, - заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; , , , , , , ,  - заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.
1n
2n
3n
4n
5n
1k
1k
2k
2k
2. Многофункциональное устройство амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, включенное между источником высокочастотных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящее из линейного реактивного четырехполюсника, нелинейного элемента, фильтра нижних частот и разделительной емкости, отличающееся тем, что перед фильтром нижних частот введена высокочастотная нагрузка в поперечную цепь, в качестве нелинейного элемента использован трехполюсный нелинейный элемент, который включен по схеме с общим одним из трех электродов между выходом четырехполюсника и высокочастотной нагрузкой, четырехполюсник выполнен в виде каскадно-соединенных Г-образного и П-образного звеньев из пяти реактивных двухполюсников с сопротивлениями x, x, x, х, x соответственно, первый, третий и пятый двухполюсники сформированы из двух параллельно соединенных последовательных контуров с параметрами L, C, L, C, параметры этих двухполюсников выбраны из условий формирования квазилинейного склона и заданных форм частотных характеристик в режиме частотной демодуляции, условий обеспечения квазилинейной амплитудной демодуляционной характеристики и заданных форм частотных характеристик в режиме амплитудной демодуляции и условий обеспечения квазилинейной модуляционной характеристики и заданных форм частотных характеристик в режиме амплитудной и фазовой модуляции с помощью определенных математических выражений:
; ; ; ' где ; ;
a
a
a
a
2
1
1
2
2
1
2
1
1
2
1
2
2
1
1
2
x=c-c; y=d+bc-d-bc; z=bd-bd;
; ; ; ; ; ; ; ; ;; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ,
1
ч
2
ч
1
a
2
a
1
ч
2
ч
1
a
2
a
1
a
ч
2
a
ч
0аn
0n
1
а
ч
2
ч
a
0аn
0n
1
чn
0
0
0an
a
a
a
a
a
a
ч
11n
22n
11Tn
22Tn
12n
21n
12Tn
21Tn
11Тn
нn
11Тn
нn
2нч
22n
нn
∂
21n
нn
21Tn
нn
ч
11n
22Тn
11Тn
22n
12Тn
21n
12n
21Тn
11n
нn
11Тn
нn
2нч
22Тn
нn
∂
21n
нn
21Tn
нn
n
n
чn
чn
an
an
0n
0n
0аn
0аn
нn
нn
наn
наn
11n
12n
21n
22n
11Tn
12Tn
21Tn
22Tn
2n
4n
а
где A=AH+AG; B=-AH-AG; C=CG+CH; D=-CG-CH; A=D-D; A=E-E+x-x; C=F-F; C=E-E+x-x; ; ; ; y=m[(K-K)rr(HA-GC)+2[B(FA-EC)-D(EA+DC)]]; ; ; ; ; ; ; ; r=rr-xx-rr+xx-rr+xx; r=-r+r; r=rr-xx; x=rx+xr-xr-rx-rx-xr; x=-x+x; x=rx+xr; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; , ,  - оптимальные частотные отношения соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника , b, с, d на заданных четырех частотах ω=2πf в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала в режиме амплитудной демодуляции, равными двум значениям амплитуды низкочастотного сигнала в режиме амплитудной и фазовой модуляции, причем одно из этих значений амплитуд равно амплитуде входного высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции; n=1, 2, 3, 4 - номера заданных частот; d - оптимальные значения одного из элементов классической матрицы передачи на заданных четырех значениях высокой частоты в указанных состояниях; m - заданные значения модулей передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; φ - заданные значения фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; m - оптимальные значения модулей передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства во втором из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты, удовлетворяющие условию физической реализуемости; φ - заданные значения фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства во втором из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r, r, r, r, x, x, x, x - заданные значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; , , , , , , ,  - заданные значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; k=1, 3, 5 - номера первого, третьего и пятого двухполюсников каскадно-соединенных Г-образного и П-образного звеньев из пяти реактивных двухполюсников; x, x - заданные значения сопротивлений второго и четвертого двухполюсников на заданных четырех частотах; одна из заданных частот должна совпадать с несущей частотой в режиме амплитудной демодуляции и с несущей частотой в режиме амплитудно-фазовой модуляции, другая - с несущей частотой частотно-модулированного сигнала в режиме частотной демодуляции, а остальные две частоты выбираются из условия формирования квазилинейного склона в режиме частотной демодуляции и заданных форм частотных характеристик во всех режимах; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.