УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА В САНТИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах сантиметрового диапазона в качестве задающего генератора многочастотного сигнала.
Известно многочастотное генераторное устройство [RU №2076549 С1, 6 Н03В 5/18, 1997 г.], содержащее N, где N=2, 3..., соединенных с общей нагрузкой посредством N-канального переключателя или сумматора СВЧ автогенераторов, каждый из которых содержит усилитель и цепь обратной связи, выполненную в виде полоснопропускающего фильтра на диэлектрическом резонаторе и включенную между входом и выходом усилителя, отличающуюся тем, что активные элементы всех автогенераторов
непосредственно подключены к источнику питания, а в цепи обратной связи каждого автогенератора введен р-i-n-диодный фазовращатель, выполненный с возможностью нарушения баланса фаз в автогенераторе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является формирователь сигналов сантиметрового диапазона с амплитудной, фазовой и линейно-частотной модуляциями [RU №2253182 С1, 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 формировать многочастотный сигнал, состоящий из нескольких, различающихся и перестраиваемых по частоте в широком частотном диапазоне, когерентных сигналов одновременно, на одном выходе.
Технический результат предлагаемого устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне заключается в возможности формировать многочастотный сигнал, состоящий из нескольких, различающихся и перестраиваемых по частоте в широком частотном диапазоне, когерентных сигналов одновременно, на одном выходе.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что устройство формирования многочастотного сигнала сантиметрового диапазона содержит синтезатор частот, умножитель частоты, первый
преобразователь частоты, опорный генератор, второй преобразователь частоты, сумматор. Первый вход синтезатора частот является входом сигналов управления режимами работы устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне, второй вход синтезатора частот соединен с первым выходом опорного генератора, первый выход синтезатора частот соединен с первым входом умножителя частоты, второй выход опорного генератора соединен с первым входом первого преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты является выходом устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне. Новым в предлагаемой полезной модели является введение генератор частоты сдвига. Причем, третий выход опорного генератора соединен с входом генератора частоты сдвига, выход генератора частоты сдвига соединен со вторым входом первого преобразователя частоты. Второй выход синтезатора частот подключен ко второму входу умножителя частоты, третий выход синтезатора частот подключен к третьему входу умножителя частоты. Четвертый выход синтезатора частот подключен к четвертому входу умножителя частоты, пятый выход синтезатора частот подключен к пятому входу умножителя частоты. Первый выход умножителя частоты подключен к первому входу сумматора, второй выход умножителя частоты подключен ко второму входу сумматора, третий выход умножителя частоты подключен к третьему входу сумматора. Четвертый выход умножителя частоты подключен к четвертому входу сумматора, пятый выход умножителя частоты подключен к пятому входу сумматора. Выход сумматора подключен к первому входу второго преобразователя частоты, а второй вход соединен с выходом первого преобразователя частоты.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне.
На фиг.2
а) представлена расстановка в частотной области сигналов Fc, сформированных на выходах синтезатора частот.
б) представлена расстановка в частотной области сигналов А на выходах умножителя частоты.
в) представлен спектр многочастотного сигнала Uo, состоящий из пяти несущих Fo и области частот, в которых возможно переключение частоты каждой несущей, при их комбинировании.
На фиг.3 представлен пример построения функциональной схемы синтезатора частот.
На фиг.4 представлен пример построения функциональной схемы первого преобразователя частоты.
Устройство формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне содержит синтезатор частот 1, умножитель частоты 2, сумматор 3, опорный генератор 4, первый преобразователь частоты 5, второй (преобразователь частоты 6, генератор частоты сдвига 7.
Первый вход синтезатора частот 1 является входом сигналов управления режимами работы устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне.
Второй вход синтезатора частот 1 соединен с первым выходом опорного генератора 4.
Первый выход синтезатора частот 1 соединен с первым входом умножителя частоты 2.
Второй выход опорного генератора 4 соединен с первым входом первого преобразователя частоты 5.
Третий выход опорного генератора 4 соединен с входом генератора частоты сдвига 7.
Выход генератора частоты сдвига 7 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 5.
Второй выход синтезатора частот 1 подключен ко второму входу умножителя частоты 2.
Третий выход синтезатора частот 1 подключен к третьему входу умножителя частоты 2.
Четвертый выход синтезатора частот 1 подключен к четвертому входу умножителя частоты 2.
Пятый выход синтезатора частот 1 подключен к пятому входу умножителя частоты 2.
Первый выход умножителя частоты 2 подключен к первому входу сумматора 3.
Второй выход умножителя частоты 2 подключен ко второму входу сумматора 3.
Третий выход умножителя частоты 2 подключен к третьему входу сумматора 3.
Четвертый выход умножителя частоты 2 подключен к четвертому входу сумматора 3.
Пятый выход умножителя частоты 2 подключен к пятому входу сумматора 3.
Выход сумматора 3 подключен к первому входу второго преобразователя частоты 6.
Выход второго преобразователя частоты 6 является выходом устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне.
Второй вход второго преобразователя частоты 6 соединен с выходом первого преобразователя частоты 5.
Синтезатора частот 1, пример выполнения которого приведен на Фиг.3, состоит из делителя частоты 8, первого умножителя частоты 9, второго умножителя частоты 10, третьего умножителя частоты 11, четвертого умножителя частоты 12, пятого умножителя частоты 13, шестого умножителя частоты 14, седьмого умножителя частоты 15, восьмого умножителя частоты 16, девятого умножителя частоты 17, коммутатора 18, десятого умножителя частоты 19, одиннадцатого умножителя частоты 20, двенадцатого умножителя частоты 21, первого преобразователя частоты 22,
второго преобразователя частоты 23, третьего преобразователя частоты 24, четвертого преобразователя частоты 25, пятого преобразователя частоты 26.
Вход делителя частоты 8 соединен с входами десятого умножителя частоты 19, одиннадцатого умножителя частоты 20, двенадцатого умножителя частоты 21 и является вторым входом синтезатора частот 1. Сигналы управления режимами работы устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне поступают через первый вход синтезатора частот 1 на первый вход коммутатора 18.
Выход делителя частоты 8 соединен с входами первого умножителя частоты 9, второго умножителя частоты 10, третьего умножителя частоты 11, четвертого умножителя частоты 12, пятого умножителя частоты 13, шестого умножителя частоты 14, седьмого умножителя частоты 15, восьмого умножителя частоты 16, девятого умножителя частоты 17.
Выходы первого умножителя 9, второго умножителя 10, третьего умножителя частоты 11, четвертого умножителя частоты 12, пятого умножителя частоты 13, шестого умножителя частоты 14, седьмого умножителя частоты 15, восьмого умножителя частоты 16, девятого умножителя частоты 17 соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым входами коммутатора 18.
Выходы первый, второй, третий, четвертый, пятый коммутатора 18 соединены со вторыми входами соответственно первого преобразователя частоты 22, второго преобразователя частоты 23, третьего преобразователя частоты 24, четвертого преобразователя частоты 25, пятого преобразователя частоты 26.
Выход десятого умножителя частоты 19 соединен с первым входом первого преобразователя частоты 22.
Первый выход одиннадцатого умножителя частоты 20 соединен с первым входом второго преобразователя частоты 23.
Второй выход одиннадцатого умножителя частоты 20 соединен с первым входом третьего преобразователя частоты 24.
Первый выход двенадцатого умножителя частоты 21 соединен с первым входом четвертого преобразователя частоты 25.
Второй выход двенадцатого умножителя частоты 21 соединен с первым входом пятого преобразователя частоты 26.
Выход первого преобразователя частоты 22 является первым выходом синтезатора частот 1.
Выход второго преобразователя частоты 23 является вторым выходом синтезатора частот 1.
Выход третьего преобразователя частоты 24 является третьим выходом синтезатора частот 1.
Выход четвертого преобразователя частоты 25 является четвертым выходом синтезатора частот 1.
Выход пятого преобразователя частоты 26 является пятым выходом синтезатора частот 1.
Первый преобразователь 5, пример выполнения которого приведен на
Фиг.4, состоит из умножителя частоты 27 и преобразователя частоты 28.
Вход умножителя частоты 27 является первым входом первого преобразователя частоты 5, а его выход соединен с первым входом преобразователя частоты 28.
Второй вход преобразователя частоты 28 является вторым входом первого преобразователя частоты 5.
Выход преобразователя частоты 28 является выходом первого преобразователя частоты 5.
Устройство формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне (Фиг.1) работает следующим образом:
Синтезатор частот 1 (Фиг.3) когерентно формирует частотные сетки сигналов на своих, в представленном примере пяти, выходах: - на первом выходе Fci (с выхода первого преобразователя частоты 22); - на втором
шаг синт.
шаг синт.
4
4
4
4
4
шаг синт.
1
2
3
1
2
выходе Fcj (с выхода второго преобразователя частоты 23); - на третьем выходе Fck (с выхода третьего преобразователя частоты 24); - на четвертом выходе Fcl (с выхода четвертого преобразователя частоты 25); - на пятом выходе Fcm (с выхода пятого преобразователя частоты 26). Выходные сигналы формируются из входного сигнала Foп, поступающего на второй вход синтезатора частот 1 с первого выхода опорного генератора 4, а их несущая частота переключается по сигналам управления на его первом входе. Сигнал Foп поступает на делитель частоты 8 и делится на коэффициент деления n, до частоты F, которая определяет минимальный шаг перестройки выходных частот Fci, Fcj, Fck, Fcl, Fcm синтезатора 1 (Фиг.2а). Сигнал F поступает на девять, в представленном примере, умножителей частоты с первого по девятый (9...17) с коэффициентами умножения N4, N+1, N+2..., N+8 (возрастающие на единицу). На выходах этих умножителей частоты (9...17) формируются сигналы подставок, в представленном примере с частоты Fп1=(N)×Foп до частоты Fп9=(N+8)×Foп, значения которых (последовательно возрастают на величину шага F, и которые, затем, поступают на девять, в представленном примере, входов, со 2 по 10, коммутатора 18. С первого входа синтезатора сетки частот 1 на первый вход коммутатора 18 поступают сигналы управления, которые, в зависимости от выбора значений частот сигналов Fci, Fcj, Fck, Fcl, Fcm, формируют на пяти, в представленном примере, выходах, с первого по пятый, коммутатора 18, частоты подставок с Fп1 no Fп9, которые поступают на вторые входы пяти, с первого по пятый, преобразователей частоты (22...26). На первые входы пяти, с первого по пятый, преобразователей частоты (22...26) поступают сигналы с выходов, в нашем примере трех, с десятого по двенадцатый умножителей частоты (19, 20, 21), в которых сигнал Foп, поступающий на их входы, умножается на коэффициенты умножения N, N и N, до частоты N×Foп на выходе десятого умножителя частоты 19, до частоты N×Foп на выходе
3
одиннадцатого умножителя частоты 20 и до частоты N×Foп на выходе двенадцатого умножителя частоты 21. Сформированные в синтезаторе частот 1 сигналы Fci, Fcj, Fck, Fcl, Fcm, (Фиг.2а) поступают на входы умножителя частоты 2, содержащего, в представленном примере, пять каналов умножения, в которых происходит умножение частоты сигналов на его входе до значений соответственно Ai, Aj, Ak, Al, Am на выходе (Фиг.2б). Далее сигналы Ai, Aj, Ak, Al, Am, с выходов умножителя частоты 2, поступают на сумматор 3, который на выходе формирует многочастотный сигнал, состоящий из комбинации пяти когерентных сигналов (набора) с несущими частотами Ai; Aj; Ak; Al; Am, каждая из которых имеет возможность переключаться по частоте. Тем самым обеспечивается комбинирование частот сигналов в наборах.
пр.
Со второго выхода опорного генератора 4 на первый вход первого преобразователя частоты 5 (Фиг.4), являющегося первым входом умножителя частоты 27, поступает сигнал Foп, который умножается на коэффициент умножения N до частоты N×Foп и далее поступает на вход преобразователя частоты 28. На второй вход преобразователя частоты 5, являющегося вторым входом преобразователя частоты 28, поступает сигнал Fсдв. Сигнал Fсдв формируется в генераторе частоты сдвига 7 из сигнала Foп, который поступает на его вход с третьего выхода опорного генератора 4. С выхода преобразователя частоты 28 сигнал F1=(Fоп×N)-Fсдв поступает на выход первого преобразователя частоты 5.
На первый вход второго преобразователя частоты 6 поступает сигнал, сформированный на выходе сумматора. На второй вход второго преобразователя частоты 6 поступает сигнала Fпp.1 с выхода первого преобразователя частоты 5. Во втором преобразователе частоты 6 происходит перенос спектра частот на его первом входе в сторону увеличения на величину частоты сигнала Fпp.1
На выходе второго преобразователя частоты 6, который является выходом устройства формирования многочастотного сигнала в
0
пp.1
0
пp.1
0
пp.1
0
пp.1
0
пp.1
сантиметровом диапазоне, формируется многочастотный сигнал Uo, состоящий из комбинации пяти когерентных, одновременно формируемых на одном выходе сигналов (набора) с несущими частотами Fi=Ai+F; Fj=Aj+F; Fk=Ak+F; Fl=Al+F; Fm=Am+F, каждый из которых имеет возможность переключаться по частоте. Тем самым обеспечивается комбинирование частот сигналов в наборах (Фиг.2в). Использование предлагаемого устройства формирования многочастотного сигнала в сантиметровом диапазоне позволяет формировать многочастотный сигнал, состоящий из нескольких, одновременно формируемых на одном выходе когерентных сигналов, составляющих набор сигналов с переменным составом, что расширяет его функциональные возможности.