Преобразователь двоичного кода в девиациючастоты

 

212621

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски

Социалистическиа

Республив

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл 42m, 14

Заявлено 15.XII.1966 (№ 1119535/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

МПК О 061

УДК 681.325.63(088.8) Комитет ео делам изобретений и открытий при Caaete Министров

СССР

Опубликовано 29.II.1968. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 13.V.1968

Автор изобретсния

И. А. Берсенев

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ДВОИЧНОГО КОДА В ДЕВИАЦИ|О

ЧАСТОТЪ|

Цифро-аналоговые синтезаторы частоты и цифровые гетеродины, представляющие собой преобразователи цифрового кода в заданную частоту гармонических колебаний, находят применение в автоматике, радиолокации и связи.

Известны быстродействующие преобразователи двоичного кода в девиацию частоты гармонических колебаний, содержащие балансные смесители с фильтрами, электронные коммутаторы и фазовращатели.

В таких преобоазователях достигается кварцованная девиация выходной частоты, равная и

5 k, 2"- Ь f относительно несущей частоты, i=l равной fp+ (n — 1) /т, или fp+n f (здесь: Af— цена младшего разряда преобразователя, i =1, 2, 3, ...n — номер разряда, n — число разрядов, k,- = 1,0 — значение цифрового кода т-ом разряде, fp и f> — вспомогательные стабильные частоты, которые могут быть жестко связаны между собой) .

В эти преобразователи вследствие практически ограниченной селективности фильтров, используемых в схемах формирования эталонных частот и на выходе смесителей, а также необходимости соблюдения определенного соотношения между центральной частотой фильтра и полосой пропускания, приходится вводить вспомогательную частоту f> и синхронизованный или кварцевый генератор в каждый разряд.

По этой же причине величины частот ЛД» и /т взаимосвязаны и не могут быть выбраны независимо друг от друга, что при наличии комбинационных частот в смесителях требует тщательного подбора вспомогательных частот

fpu fs

Это затрудняет также получение большого диапазона девиации выходной частоты относительно частоты несущей и не позволяет работать без несущей. Кроме того, условия работы смесителей и фильтров в отдельных раз15 рядах преобразователя неидентичны, так как частота на выходе каждого разряда возрастает по мере увеличения номера разряда. Все это усложняет преобразователь и его настройку, особенно при большом числе разрядов.

В предлагаемом быстродействующем широкодиапазонном двоичном преобразователе код-частота для исключения элементов частотной селекции (фильтров), исключения

25 вспомогательной частоты f> и синхронизованных или кварцевых генераторов в каждом разряде, а также исключения зависимости цены младшего разряда hf от величины несущей частоты fp и расширения диапазона девиации

ЗО выходной частоты, в каждом разряде в тракте

212621

Ul; — cos 2;. f; >

ll; — cos2.—.F; l

4; = . in 2-,. F; суммирования частот вход одного смесителя непосредственно, а другого через фазовращатель соединен с выходом предыдущего разряда, другой вход смесителей соединен соответственно с выходами электронных коммутаторов О и 90 данного разряда, выходы смесителей подключены ко входу следующего разряда, а в тракте формирования эталонных часзот один вход смесителей непосредственно, а другой через фазовращатель соединен с выходом предыдущего разряда и соответственно со входом «1> электронных коммутаторов 90 и 0, а выходы смесителей подключены ко входу следующего разряда.

В каждом разряде в тракте суммирования частот первые входы смесителей каналов соединены соответственно с выходами каналов 0

v 90 предыдущего разряда. Второй смеситель канала 90" соединен через фазоинвертор, вторые входы смесителей соединены соответственно с выходами электронных коммутаторов

О и 90, а выходы смесителей обоих каналов соответственно соединены между собой и со входами следующего разряда.

На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 — осуществление преобразователя по двойным квадратурным схемам.

Преобразователь содержит: тракт из и квадратурных схем балансных смесителей (каждая состоит из двух балансных смесителей-леремножителей) 1 и и фазовращателей 2 для суммирования частот fo и А 2 — и в каждом разряде; тракт из n — 1 квадратурных схем балансных смесителей (каждая из двух смесителей 1) и и фазовращателей на л/2 для формиà — ое — 1 рования весовых эталонных частот Р, = 2—

Af из опорной частоты Af, определяющей цену младшего разряда преобразователя; 2и элек ронных коммутаторов 8, управляемых цифровым кодом, для управления работой квадратурных схем смесителей в тракте суммирования частот.

На один вход смесителей 1 в каждом разряде тракта суммирования частот поступает переменное напряжение частоты ) 1 с выхода предыдущего разряда соответственно непосредственно и через фазовращатель 2. На второй вход тех же смесителей поступают соответственно постоянное напряжение (f, =О) и нулевой потенциал либо переменное напряжение частоты F, непосредственно и через фазовращатель 2 тракта формирования эталонных частот с выходов электронных коммутаторов 8 данного (-го разряда, в зависимости от того, находятся коммутаторы в положении

«О» или в положении «1».

На первые входы смесителей первого разряда ((=1) подается переменное напряжение несущей частоты fo соответственно непосредственно и через фазовращатель.

Электронные коммутаторы 8 находятся в положении «О», если в i-ом разряде на них подается кодовый знак «О», и в положении «1», если подается знак «1».

4

На один вход смесителей 1 в тракте формирования весовых эталонных частот поступает переменное напряжение частоты Р l с выхода предыдущей схемы соответственно непосредственно и через фазовращатель 2. На второй вход тех же смесителей поступает переменное напряжение частоты Р > соответственно через тот же фазовращатель 2 и непосредственно с выхода предыдущей схемы.

На вход схемы первого разряда подается переменное напряжение частоты Л/, представляющей цену младшего разряда преобразователя.

Суммирование частот в квадратурных схемах смесителей тракта суммирования частог происходит следующим образом.

Если ооозначить входные напряжения смесителей 1-го разряда соответственно через

/ /и — — 51п 2;. f l с1 ; = со" "2 -. А,. 2 — b, f для смесителя канала О

Uz = sin2-.k,2 — Л f для смесителя канала 90, то на выходе квадратурной схемы образуется переменное напряжение

I I

Ьзс — Ulcc 21 + Ulà (121 — in 2 .- (; l +, 2 †iaaf) Из этого выражения видно, что частота выходного колебания с1з; такой схемы содержит сумму частот входных колебаний и не содержит других составляющих. Это будет тем более справедливо, чем лучше осуществляется операция перемножения в смесителях, для чего необходимо использовать кольцевые оалансные схемы, датчики Холла, перемножавщие лампы и трубки.

Умножение частоты на два в каждой квадратурной схеме смесителей в тракте формирования весовых эталонных частот Р, происходит следующим образом.

Если обозначить входные напряжения смесителей квадратурной схемы i-ro разряда соответственно через в

ll; — —.in2 F; то на выходе квадратурной схемы получится:

131: (li l2i + (и ((— sin 2 (2,-. F; ).

Из этого выражения видно, что частота выходного колебания ls. представляет собой удвоенную частоту входного колебания. В результате удвоения частоты в схеме каждого разряда на выходах тракта получаются переменные напряжения, частоты которых F; =

= 2 - Ы соотносятся как веса разрядов двоичного кода.

В результате суммирования частот в каждом разряде тракта суммирования частот на выходе преобразователя получается переменное напряжение частоты

212б21

В большинстве случаев девиация частоты на выходе преобразователя невелика по сравнению с частотой несущей, т. е. af (fp, при этом не возникает трудностей в построении фазовращателей 2 в тракте суммирования частот. Однако в тех случаях, когда девиация сравнима с несущей, особенно при отсутствии несущей ((), = О), когда изменение выходной частоты начинается с «нулевой» частоты, точные фазовращатели практически - нереализуемы.

В этих случаях для осуществления предлагаемого преобразователя квадратурные схемы смесителей в тракте суммирования частот должны быть усложнены и построены по двойным квадратурным схемам, как показано на фиг.2, где 4 — фазоинвертор.

Такая схема при наличии на входах смесителей разряда квадратурных сигналов

Гl; = sin 2.: f; Uli — cos2.—. fi l (за счет предыдущего разряда) и квадратурных сигналов

U2i = cos 2- lг, 2 - A f Г2; = . in 2. k, 2 — Ь f (за счет фазовращателей 2 в тракте формирования эталонных частот) обеспечивает квад/ ратурные выходы ("3; и U3i необходимые для работы следующего разряда преобразователя. При этом

/ / /

U3f = Uli ы+ Uli 2i =

=. in2;,(fi >+k,2 - ()

/ / (зс — (и (.. 2е — Ulс 2с — соз2-„((,, +4 2 — f)

Таким образом, двойная квадратурная схема обеспечивает необходимый сдвиг фазы в

/ л/2 между Гз и Гз в любом диапазоне частот, который ограничивается только возможностями балансных смесителей (перемножителей) 1 и фазоинверторов 4, так как фазовращатели 2 в тракте эталонных частот работают на фиксированных частотах. Сдвиг фаз в д/2 на входе смесителей первого разряда

ЗЬ

45 обеспечивается одним фазовращателем 2, работающим на фиксированной частоте fp.

Преобразователь имеет два квадратурных выхода U3„U3„что в некоторых случаях, например при квадратурном приеме, может быть полезно. Частота 1 „выходных напряжений (3(I4 Гзл определяется тем же выражение((, ITQ и assr /„ схемы фиг. 1.

Предмет изобре-. ения

1. Преобразователь двоичного кода в девиацию частоты, содержащий балансные смесители, фазовращатели и электронные коммутаторы, отличающийся тем, что, с целью исключения зависимости цены младшего разряда от величины несущей частоты и упрощения устроиства, в нем в каждом разряде в тракте суммирования частот вход одного смесителя непосредственно, а другого через фазовращатель соединен с выходом предыдущего разряда, другой вход смесителей соединен соответственно с выходами электронных коммутаторов

0 и 90 данного разряда, выходы смесителей подключены ко входу следуюгцего разряда, а в тракте формирования эталонных частот один вход смесителей непосредственно, а другой вход через фазовращатель соединен с выходом предыдущего разряда и соответственно со ходом «1» электронных коммутаторов 90 и

0, а выходы смесителей подключены ко вход, .следующего разряда. .. Преобразователь по п, 1, отличающийся тем что, с целью расширения диапазона изменен .я выходной частоты и обеспечения постоянс ва сдвига фаз между квадратурными канал .ми преобразователя, в нем в каждом разряд(в тракте суммирования частот первые вход. смесителей каналов соединены соответственно с выходами каналов 0 и 90 предыдущего разряда, при этом второй смеситель канала 90" соединен через фазоинвертор, вторые входы смесителей соединены соответственно с выходами электронных коммутаторов 0 и 90, а выходы смесителей обоих каналов соответственно соединены между собой и со входами следующего разряда.

2i262! и-1

Составитель В, Д. Махнанов

Техрсд T. П. Курилко Корректоры: А. П. Татаринцена и С. А. Бак;лыкова

Редактор E. Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 901j8 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета пс делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4