Устройство для формирования однополосного сигнала

(11) 98231 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 15 л 3,78. Бюллетень10 (45) Дата опубликования описания 210278 Н 03 К 7/00 Говударотввввмб аоювтвтСовета Мвваотров ССОРао даава ввобрвтввааа отарытва(71) заявитель институт геофизики Уральского научного центра Ан сссР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОПОЛОСНОГО СИГНМ)А 1Изобретение относится к электроизмерительной технике диапазонов инфра" низких и звуковых частот и может использоваться при конструировании аппаратуры для биофизических, акусти .ческих., геофизических и т.д. исследований.Известны устройства для формирования однополосного сигнала Фазокомпенсационным методом, содержащие два 1 О кольцевых модулятора и выходных трансформаторов с соединенными последовательно выходными обмотками )1).ЮНедостатком этого устройства явля ется высокая критичность схемы к амплитудным характеристикам модуляторов.Из известных устройствнаиболее близким по технической сущности является устройство для формирования од- ЯО нополосного сигнала, состоящее из умножителей частоты исходных сигналов, формирователей последовательностей коротких импульсов, которые суммируются элементом ИЛИ и подаются на вход 25 триггерного делителя частоты, с выхода которого снимается однополосный сигнал 121.Недостатком такого устройства является неоднозначность по фазе выход- ЗО ного сигнала, что приводит к уменьшению точности измерения.Это обусловлено применением для Формирования однополосного сигнала делителя частоты. Любому возможному стационарному значению начальной фазы выходного колебания делителя частоты (с коэффициентом деления) соответствует еще М -1 возможных значений начальных фаз, каждое из которых отличается от соседнего на 2 Й/Ы. фазовая неоднозначность выходного сигнала такого устройства ведет к неопределенности результатов фазовых или Фазочувствительных измерений, выполняемых системой,. в которую в качестве составной части входит подобное устройство. Так, если И "- 4, то фазовые углы определяются с погрешностью Тс)т /2 : О, 1, 2), а вместо, например, реальной компоненты сигнала может быть ошибочно измерена мнимая компонента и т.д.Цель предлагаемого изобретения повышение точности измеренияУказанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для Формирования однополосного сигнала для фазовых измерений н диапазонах инфра- низких и звуковых частот, содержащееисточники сигналов несущей и рабочей частот, каждый из которых подключен через два последовательно соединенных удвоителя частоты к входам сборки, выход которой соединен с входом делителя частоты из двух триггеров, вве 5 дены аналоговый умножитель мгновенных значений, первый вход которого подключен к источнику сигнала рабочей частоты непосредственно, второй вход - через элемент НЕ, а третий и 10 четвертый входы соединены с выходами второго триггера делителя частоты, два элемента ИЛИ, три элемента И и дополнительный элемент НЕ, выход которого соединен с входом первого эле мента И, а вход подключен к точке соединения первого входа третьего элемента И, выхода одного и входа другого удвоителя рабочей частоты, причем второй вход третьего элемента И под) соединен к одному выходу первого триг гера делителя частоты и к другомувходу первого элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом аналогового умножителя мгновенных зна=116 чений, а выход подключен ко входу.второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом сборки, второй вход подключен к источнику сигналов несущей частоты, а третий вход З 0соединен с выходом второго элемента И,один вход которого еоединен с вторымвыходом аналогового умножителя мгновенных значений, а другой вход под"ключен через первый элемейТ ИЛИ,к вто" рому выходу первого триггера делителя 6частоты и к выходу третьего элемента И.На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого устройства на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие работусхемы.Устройство для Формирования одио. полосного сигнала состоит иэ удвои"телей 1 и 2 несущей частоты, удвоителей 3 и 4 рабочей частоты, сборки 5,делителя частоты, состоящего иэ двухтриггеров 6 и 7, первого, второго итретьего элементов И 8-10 соответственно, первого и второго элементов 60ИЛИ 11 и 12,. аналогового умножителя13 мгновенных значений, двух элементов НЕ 14 и 15, источника 16 сигналоврабочей частоты и источника 17 сигналов несущей частоты. МОт источников 16 и 17 сигналов рабочей и несущей .частоты соответственно на вход устройства поступают последовательности однополярных прямоугольных импульсов рабочей Л,и промежуточ ной сд частот (фиг.2, а и б соответственно). Удвоители 1-4 удваивают частоты подводимых к их вх.дам сигналов и Форьеруют последоват ельяести импуль" сов Ю: 1 + ьп 2 ьь 1 (4 иг.2 д),Ц +ьп 4 ы 1 (фиг.2 е), Ц =1+(фиг, 2, ж) и подаются на вход делителя частоты, состоящего из триггера б.На фиГ. 2, з и к показаны.напряжения с выхода триггера б делителя частоты, а на фиг. 2, и и л показанынапряжения с выхода триггера 7 делителя частоты, причем напряжения показанные на фиг. 2, и и л , и естьискомый однополосный сигнал, напри -мер, в .верхней боковой полосе частот.Эпюры однополосного сигнала сдвигаются вдоль оси времени в зависимости от начального состояния ячеекделителя частоты (при 1 = О). Так,если при 1: О оба триггера делителячастоты находятся в нулевом состоянии,то временная диаграмма однополосногосигнала отвечает фиг. 2, и. Если жепринять иное начальное состояние ячеек делителя частоты, то получают однополосный сигнал, сдвинутый во времени эквивалентно фазовому сдвигу.Следовательно, однополосный сигнал,.вырабатываемый устройством с делителем частотЫ, неоднозначен по фазе,причем все возможные значения установившейся фазы однополосного сигнала соответствуют одному и тому же сиг.налу (фиг. 2, ж), возбуждающему делитель частоты и, следовательно, одним и тем жеисходным сигналам рабо-,чей (фиг, .2, г) и промежуточной(фиг.2, б) частот,Способ устранению фазбвой неоднозначности однополосного сигнала состоит в использовании сигналов треггеров б и 7 делителя частоты,а такжевыходных напряжений умножителей час-тоты 1-4 в тракте преобразования сигнала, например, рабочей частоты(фиг.2,а) и восстановлении сигналанесущей (промежуточной), частоты, приэтом Фаза этого сигнала определяетсяначальным состоянием триггеров б и 7делителя частотыЕсли при сравнении по фазе восстановленного и исходного сигналов несущей частоты, фазовый сдвиг междуними не равен наперед заданной величине, то аналоговый умножитель 13мгновенных значений выдает на сборку5 добавочные импульсы. С их помощьюустанавливается требуемое начальноесостояние триггеров б и 7 делителячастоты, при котором выходной сигналаналогового умножителя 13 исчезает,а искомый однополосный сигнал оказывается синхронизированным с исходными сигналами рабочей и несущейчастот.Формирование последовательности добавочных импульсов, сдвигающих фазу однополосного сигнала, производится следующим образом.Сначала аналоговый умножитель 13 осуществляет перемножение сигналов, поступающих с триггера 7 (фиг. 2, и и л) и исходного сигнала рабочей частоты (фиг.2, а). С выхода этого умно- жителя снимается сигнал, показанный на фиг. 2 м и н . Сигналы, поступаю щие с триггера б (Фиг. 2, з и к), проходят через элемент И 10 (фиг.2,о) и элемент ИЛИ 11 (Фиг.2, п).Далее выходное напряжение с элемента ИЛИ 11 (фиг.2,п) с помощью эле мента И 9 умножается на сигнал (фиг 2 м) аналогового умножителя 13,. в результате чего на выходе элемента И 9 получают сигнал, показанный на фиг.2,р. Элемент И 8, в свою очередь, осуще- ,Ю ствляет перемножение выходного напряжения триггера б делителя частоты (фиг.2,з), инвертированного сигнала первого удвоителя 1 рабочей частоты ,(фиг.2,с) и сигнала, поступающего от аналогового умножителя 13 (фиг.2,н)С выхода элемента И 8 (Фиг,2. т) сигнал поступает на элемент ИЛИ 12, где осуществляется сложение исходного сигнала несущей частоты (Фиг.2,б) и выходных напряжений элементов И 8 и 9, причем выходное напряжение элемента ИЛИ 12 (Фиг.2,у), подводиМое к сборке 5 и есть искоьый синхронизирующий сигнал, первый же положительный перепад которого, воздействуя на сборку 5, вызывает смещение Формируемого одно- полосного сигнала по Фазе на угол + Л/2 и изменение начального состояния триггеров б и 7.делителячастоты.Этот сдвиг прОисходитдо тех пор, 40 пока не будет достигнуто начальное состояние триггеров 6 и 7 делителей- частоты, при котором выходной сигнал элемента .ИЛИ 12 равен константе и не содержит перепадов напряжения, кото рые через сборку 5 воздействуют на делитель частоты и вызывают дальнейшее изменение состояния входящих в него триггеров б и 7.Таким образом формируется однопо- Щ лосный сигнал, синхронизированный с системой исходных сигналов рабочей и несущей частот. В дальнейшем при возможных сбоях в работе устройства синхронизм восстанавливается автоматически.Формула изобретенияУстройство для формирования одно- полосного сигнала для фазевых измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот, содержащее источники сигналов несущей и рабочей частот, каждый из которых подключен через два последовательно соединенных удвоителя частоты ко входам сборки выход которой соединен со входом делителя частоты из двух триггеров, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены аналоговый умножитель мгновенных значений, первый вход которого подключен к источнику сигнала рабочей частоты непосредственно, второй вход- через элемент НЕ, а третий и четвертый входы соединены с выходами. второго триггера делителя частоты, два элемента ИЛИ, три элемента И и дополнительный элемент НЕ, выход которого соединен со входом первого элемента И, а вкод подключен к точке соединения первого входа третьего элемента И, выхода одного и входа другого удвоителя рабочей частоты, причем второй вход третьего элемента И подсоединен к одному выходу первого триггера делителя частоты и к другому входу первого элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом аналогового умножителя мгновенных значений, а выход подключен ко входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом сборки, второй вход подключен к источнику сигналов несущей частоты, а третий вход соединен с выходом второго элемента И, один вход которого соединен со вторым выходом. аналогового умножителя мгновенных значений,.а другой вход подключен через первый элемеита ИЛИ ко второму выходу первого триггера делителя частоты и к выходу третьего элемента И.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1,МейнкеХ,и Гундлах ф. Радиотехнический справочник том. 3 , М-Л.,о Госэнергоиздат, 1962, с.386, рис,21-59,2. Авторское свидетельство 9259266, Н 03 К 7/00 15.06.68 г.598231Фиг. 1 д) и) к) ЦНИИПИ Заказ 1270/49 Тираж 1086 Подписно Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная