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

1. Способ амплитудной, фазовой и частотной модуляции высокочастотного сигнала, основанный на взаимодействии высокочастотного и низкочастотного сигналов с многофункциональным устройством амплитудной, фазовой и частотной модуляции высокочастотного сигнала, выполненным из нелинейного элемента, согласующего четырехполюсника и нагрузки, причем в режиме частотной модуляции преобразуют энергию источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организуют внутреннюю обратную связь в нелинейном элементе путем использования в качестве него двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполняют условия возбуждения стационарного режима генерации в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющие соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условия согласования нелинейного элемента с нагрузкой с помощью согласующего четырехполюсника, изменяют частоту генерируемого высокочастотного сигнала путем изменения баланса фаз по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции изменяют амплитуду и фазу входного высокочастотного сигнала под действием низкочастотного управляющего сигнала, отличающийся тем, что к двухполюсному нелинейному элементу, включенному перед четырехполюсником в поперечную цепь, подключают комплексный двухполюсник в поперечную цепь, в режиме частотной модуляции изменяют частоту генерируемого высокочастотного сигнала и реализуют условия согласования за счет изменения сопротивления двухполюсного нелинейного элемента под действием низкочастотного управляющего сигнала и обеспечения условия стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи на всем диапазоне изменения сопротивления двухполюсного нелинейного элемента от амплитуды низкочастотного управляющего сигнала и на заданном первом диапазоне изменения частоты генерируемого сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции изменяют амплитуду и фазу выходного высокочастотного сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала путем реализации заданных отношений модулей и разностей фаз передаточной функции многофункционального устройства в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды низкочастотного сигнала, на заданном втором диапазоне изменения частоты за счет выбора оптимальных частотных характеристик параметров четырехполюсника из условия обеспечения физической реализуемости перечисленных операций в соответствии со следующими математическими выражениями:
н
на
a
a
н
a
a-
на
α=(x+Е)γ-D=(x+E)γ-D; β=Fγ+E-x=Fγ+Ex; ,
где ; ; ; ; ; ; ; ;
;
1
2
0
2
0
21
21
1
0
1
0
21
21
1
0
1
0
; A=gx+br-mcosφ(gx+br)-msinφ(1+gr-bx);
1
2
0
2
0
21
21
1
0
1
0
21
21
1
0
1
0
B=1+gr-bx-mcosφ(1+gr-bx)+msinφ(gx-br);
a
а
0
0
н
н
0а
0а
на
на
1,2
1,2
21
21
; , b, c, d - элементы классической матрицы передачи четырехполюсника; α, β, γ - оптимальные частотные зависимости отношений соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника в обоих режимах;  - оптимальная частотная зависимость соответствующего элемента классической матрицы передачи четырехполюсника в обоих режимах; r, х - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления комплексного двухполюсника в первом диапазоне изменения частоты в режиме частотной модуляции, имитирующего сопротивление источника высокочастотных сигналов, возникающих в момент включения источника постоянного напряжения; r, х - заданная частотная зависимость действительной и оптимальная частотная зависимость мнимой составляющих сопротивления нагрузки в первом диапазоне изменения частоты в режиме частотной модуляции; g, b - заданные зависимости действительной и мнимой составляющих проводимости двухполюсного нелинейного элемента от частоты в первом диапазоне изменения частоты и амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в режиме частотной модуляции; r, х - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления комплексного двухполюсника во втором диапазоне изменения частоты в режиме амплитудной и фазовой модуляции, совпадающего с сопротивлением источника высокочастотного гармонического сигнала; r, х - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки во втором диапазоне изменения частоты в режиме амплитудной и фазовой модуляции; g, b - заданные зависимости действительной и мнимой составляющих проводимости двухполюсного нелинейного элемента в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, от частоты во втором диапазоне изменения частоты в режиме амплитудной и фазовой модуляции; m, φ - заданные частотные зависимости отношения модулей и разности фаз передаточных функций в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, во втором диапазоне изменения частоты в режиме амплитудной и фазовой модуляции; остальные обозначения имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.
1
1
0
1k
1k
2k
2k
2. Многофункциональное устройство амплитудной, фазовой и частотной модуляции высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, реактивного четырехполюсника, нагрузки и источника низкочастотного управляющего сигнала, отличающееся тем, что к входу четырехполюсника и к двухполюсному нелинейному элементу, включенному перед четырехполюсником в поперечную цепь, подключен комплексный двухполюсник в поперечную цепь, источник низкочастотного управляющего сигнала подключен к двухполюсному нелинейному элементу, мнимая составляющая сопротивления нагрузки реализована последовательным колебательным контуром с параметрами L, С, параллельно соединенным с емкостью С, реактивный четырехполюсник выполнен в виде П-образного соединения трех двухполюсников, выполненных в виде двух последовательно соединенных параллельных контуров из элементов с параметрами L, C, L, C, значения указанных параметров определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
; ;
;
; ; ; ,
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;
; ;
; ;
;
;
;
;
;
;
;
; ; ;
нn
a
a-
наn
; β=Fγ+E-x=Fγ+Ex;
; ; ;
;
; ; ;
;
1
2n
0n
2n
0n
21n
21n
1n
0n
1n
0n
21n
21n
1n
0n
1n
0n
A=gx+br-mcosφ(gx+br)-msinφ(1+gr-bx);
1
2n
0n
2n
0n
21n
21n
1n
0n
1n
0n
21n
21n
1n
0n
1n
0n
B=1+gr-bx-mcosφ(1+gr-bx)+msinφ(gx+br);
; ; ; ; ;
n
n
0n
0n
нn
нn
n
n
0аn
0аn
наn
наn
1n,2n
1n,2n
21n
21n
1n
2n
3n
а
a, b, c, d - элементы классической матрицы передачи четырехполюсника; α, β, γ - оптимальные значения отношений соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника в обоих режимах на заданных четырех частотах ω=2πf; n=1, 2, 3, 4 - номер частоты; - оптимальные значения соответствующего элемента классической матрицы передачи четырехполюсника в обоих режимах на заданных четырех частотах; r, х- заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления комплексного двухполюсника в первом диапазоне изменения частоты на заданных первых трех частотах в режиме частотной модуляции, имитирующего сопротивление источника высокочастотных сигналов, возникающих в момент включения источника постоянного напряжения; r, х - заданные значения действительной и оптимальные значения мнимой составляющих сопротивления нагрузки на заданных первых трех частотах в режиме частотной модуляции; g, b - заданные значения действительной и мнимой составляющих проводимости двухполюсного нелинейного элемента на заданных первых трех частотах и соответствующих трех значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в режиме частотной модуляции; r, х - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления комплексного двухполюсника на заданной четвертой частоте в режиме амплитудной и фазовой модуляции, совпадающего с сопротивлением источника высокочастотного гармонического сигнала; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки на заданной четвертой частоте в режиме амплитудной и фазовой модуляции; g, b - заданные значения действительной и мнимой составляющих проводимости двухполюсного нелинейного элемента в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, на заданной четвертой частоте в режиме амплитудной и фазовой модуляции; m, φ- заданные значения отношения модулей и разности фаз передаточных функций в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, на заданной четвертой частоте в режиме амплитудной и фазовой модуляции; x, x, x - оптимальные значения сопротивлений двухполюсников П-образного соединения трех двухполюсников на заданных четырех частотах; k=1, 2, 3 - номера двухполюсников П-образного соединения; остальные обозначения имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.