Интегратор промежуточной частоты
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сова Советских
Социалистических
Респтслик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 19.I.1971 (№ 1626086, 18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 21,Х1.1972. Бюллетень № 35
Дата опубликования описания 27.XI I.1972
М. Кл. G 06g 7/ 18
Комитет оо делам иаобротеиий и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 681.335.7(088.8) Авторы изобретения
И. А. Берсенев, В. Д. Завьялов и Ю. А. Сафонов
Заявитель
ИНТЕГРАТОР ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
Изобретение предназначено для когерентного интегрирования (накопления) импульсных сигналов на промежуточных частотах, сохранения накопленной величины в виде гармонических колебаний и быстрого их затухания (для восстановления работоспособности интегратора), и может быть использовано для аналоговой обработки сигналов при корреляционном и спектральном анализе и в измерительной технике.
Известны интегрирующие устройства, выполненные в виде узкополосных резонансных усилителей на электромеханических или кварцевых фильтрах, применяемых при обработке сигналов на промежуточных частотах, Недостатками узкополосных фильтров являются большая длительность переходных процессов, практически исключающая возможность их использования в импульсном режиме при малой скважности импульсов, отсутствие достаточной памяти и потери в отношении сигнал/шум при квазисогласованности полосы фильтра с длительностью накапливаемого сигнала, а также высокая стоимость кварцевых фильтров.
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при накоплении, наличия памяти накопленного значения и быстрого сброса данных, увеличение динамического диапазона амплитудной характеристики, стабильности частоты настройки и эксплуатационной надежности.
Для этого в предлагаемом интеграторе имеется специальная частотно-избирательная цепь, выполненная в виде емкостного моста, в одно плечо которого включен кварцевый резонатор, а в выходную диагональ — индуктивность, выход эмиттерного повторителя через последовательно соединенные усили10 тель, фазовращатель и второй ключ подключен ко входу фазорасщепителя, управляющий вход второго ключа соединен с одним из выходов формирователя, второй выход которого подключен к управляющему входу первого
15 ключа.
На фиг. 1 представлена блок-схема интегратора; на фиг. 2 — временные диаграммы.
Интегратор состоит из цепи передачи сигнала, содержащей ключ 1 балансного элек20 тронного коммутатора фазорасщепитель 2, частотно-избирательную цепь — мост 8 с кварцевым резонатором КР, эмиттерный повторитель 4, потенциометр 5 регулировки усиления и выходной буферный каскад б, и из
25 цепи отрицательной обратной связи, содержащей усилитель 7 обратной связи, фазовращатель 8 и ключ 9. Кроме того, интегратор промежуточной частоты (ИПЧ) содержит формирователь 1О в цепи подачи коммутирующе30 го импульса работы интегратора ИРИ, по359668 ступающего далее на ключи 1 и 9. В плечи моста 8 включены конденсаторы C . С и С и кварцевый резонатор КР, а в выходную диагональ моста включена индуктивность L.
В свою очередь эквивалентная схема кварцевого резонатора КР содержит две параллельные ветви, одна из которых состоит из статической емкости Со электродов кварца, а другая — из последовательного соединения динамической емкости Сд, динамической индуктивности L è динамического сопротивления
Яд кварца.
ИПЧ работает следующим образом.
На вход ИПЧ поступает сигнал в виде одиночного радиоимпульса (см. фиг. 2, а) или пачки когерентных радиоимпульсов промежуточной частоты /, длительностью Т. Одновременно с этим на оба ключа балансного электронного коммутатора подается импульс ИРИ (см, фиг. 2, б) длительностью Т+Тп (где Т вЂ” длительность памяти ИПЧ), при этом ключ 1 коммутатора открывается, а ключ 9 закрывается. Поэтому цепь прямой передачи сигнала оказывается замкнутой, а цепь обратной связи — разомкнутой. С помощью фазорасщепителя 2 входной сигнал ИПЧ расщепливается на две фазы О и 180 и подается на входную диагональ моста 8. Мост 8 обеспечивает компенсацию прямого прохождения сигнала (за счет балансировки емкостей моста таким образом, что Ci.C„=C Cp), минимум влияния на добротность кварцевого резонатора выходного сопротивления буферного каскада 2 и входного сопротивления эмиттерного повторителя 4 (за счет неполного включения кварцевого резонатор а соответственно с коэффициентами включения P ——
=Сд/С <<1 и P — — L/L„< 1 (за счет настройки элементов L u ф с,, Л, С> на частоту fp). Ha частоте входного сигнала f=fp в контуре C L gpC L возникают линейно-нарастающие колебания за счет высокой добротности кварца, мост разбалансируется, и накапливаемый сигнал на частоте fp, снимаемый с диагонали L, через элементы 4 — б проходит на выход ИПЧ (см. фиг. 2, а). Роль потенциометра 5 заключается в выравнивании коэффициентов передачи цепей сигнала при большом количестве каналов ИПЧ. По окончании времени Т входной сигнал прекращается, колебания в контуре достигают максимального значения и за счет высокой добротности кварца сохраняются почти постоянными на протяжении времени памяти Т, необходимого для дальнейшего использования накопленного сигнала (например, для осуществления последовательного опроса накопительных фильтров в многоканальных системах). В частности, буферный каскад б может быть использован в качестве опросного ключа, если сделать его коммутируемым с помощью импульса опроса, действующего в определенном месте интервала T . Затем пре5 65 кращается импульс ИРИ, ключ 1 электронного коммутатора запирается, а ключ 9 отпирается, поэтому цепь передачи сигнала размыкается, а цепь обратной связи замыкается. При этом сохранившиеся колебания с выхода моста 8 через элементы 4, 7, 8, 9, 2 в противофазе поступают на вход моста, что приводит к резкому уменьшению добротности кварца и тем самым к быстрому затуханию колебаний (см. фиг. 2, в). Длительность сброса Тс6р тем меньше, чем больше коэффициент усиления в цепи обратной связи, огределяемый в основном усилителем 7, лучше фазировка в этой цепи, подбираемая с помощью фазовращателя 8 (например, колебательного контура), и оольше динамический диапазон амплитудной характеристики цепи обратной связи. Ограничивающим фактором здесь является условие устойчивости замкнутой петли в отношении самовозбуждения. TBK как цепь обратной связи замкнута, а цепь сигнала разомкнута на все время до начала следующего цикла накопления, то это способствует повышению помехозащищенности интегратора, как за счет увеличения затухания помехи в ключе 1, так и за счет увеличения затухания в контуре резонатора моста 8. Помимо полезных колебаний кварца за счет входного сигнала в мосте 8 возникают небольшие паразитные колебания за счет ударного возбуждения резонатора видеоимпульсами, образующимися на фронтах ИРИ в электронном коммутаторе, что уменьшает динамический диапазон амплитудной характеристики ИПЧ. Для уменьшения паразитных колебаний кварца и увеличения динамического диапазона ИПЧ в предлагаемом устройстве применен балансный коммутатор, состоящий из ключей 1 и 9, в котором за счет балансировки плеч-ключей 1 и 9 происходит компенсация плоской части импульса ИРИ, а с помощью формирователя 10, расщепляющего импульс ИРИ на два импульса, сдвинутые друг относительно друга на период колебаний в кварцевом резонаторе, и сглаживающего их фронты с помощью RC-цепей, происходит формирование коротких сглаженных импульсов на фронтах ИРИ, согласованных по длительности с периодом колебаний в резонаторе, что минимизирует амплитуду паразитных колебаний. Преимуществами предлагаемого устройства являются возможность высококачественного интегрирования радиоимпульсов любой формы при малой скважности, широкий предел изменения длительности накопления Т, памяти Т, сброса TÄpÄ и частоты настройки резонатора fp при точности и стабильности настройки, простота управления параметрами схемы по сравнению с кварцевыми фильтрами, большой динамический диапазон амплитудной характеристики по сравнению с ИПС, эксплуатационная надежность и помехоустойчивость, сокращение до минимума числа дефицитных кварцевых резонаторов. 359668 "д иод о(ИРИ Составитель С. Белан Техред Т. Ускова Редактор Н. Коляда Корректоры: В. Жолудева и Е. Михеева Заказ 4227/2 Изд. № 1762 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Экспериментальная проверка схем ИПЧ, построенных как на транзисторах, так и на микросхемах серии 228, подтверждает преимущества предлагаемого устройства. При этом были получены следующие значения параметров: Т=0,5 —:5 лсек, Т=0,5 мсек (при уменьшении накопленного сигнала к концу памяти на 5 —:20% ) Теор=0,5 —: 1 мсек до уровня 80 дб при коэффициенте усиления в цепи обратной связи 300 —:500, динамический диапазон амплитудной характеристики 60 †: 80 дб. Эти данные получены при применении кварцевых резонаторов с добротностью 50.10 †: 500.10 и частотами настройки 0,3 —:3 мгц. Предмет изобретения Интегратор промежуточной частоты, содержащий частотно-избирательную цепь, соедипенную через фазорасщепитель и ключ со входом устройства и через эмиттерный повторитель и буферный каскад с выходом устройства, усилитель, фазовращатель, формирователь и второй ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, стабильности и помехоустойчивости устройства, частотно-избирательная цепь выполнена в виде емкостного моста, в одно плечо которого включен 10 кварцевый резонатор, а в выходную диагональ — индуктивность, выход эмиттерного повторителя через последовательно соединенные усилитель, фазовращатель и второй ключ подключен ко входу фазорасщепителя, управляющий вход второго ключа соединен с одним из выходов формирователя, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа.
