Контури для створення сигналу з гойданням частоти

Реферат: Винахід належить до мікрохвильової техніки, зокрема до контурів для створення над широкосмугового сигналу з гойданням частоти. Контур включає джерело еталонної частоти, що функціонує для створення сигналу еталонної частоти, перший контур комбінування частоти, який функціонує у першому діапазоні частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти, другий контур комбінування частоти, який функціонує у другому діапазоні частот, відмінному від першого діапазону частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти, багаторівневий перемикач з входом, з'єднаним з виходом першого контуру комбінування частоти і з входом другого контуру комбінування частоти, та контрольний контур, UA 110866 C2 (12) UA 110866 C2 який з'єднується з першим контуром комбінування частоти, другим контуром комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот та сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на виході багаторівневого перемикача у переміжному режимі. Технічним результатом, що досягається, є підвищення швидкості гойдання і розширення ширини гойдання частоти, при високому чистому спектрі сигналу з гойданням частоти (низьким рівнем шуму). UA 110866 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Варіанти втілення даного винаходу в цілому стосуються мікрохвильової техніки, зокрема контурів для створення надширокосмугового сигналу зі швидким гойданням частоти, який має високий чистий спектр. Сигнал з гойданням частоти зазвичай застосовують у системі мовлення та комунікацій. Сигнал з гойданням частоти, як правило, створюють шляхом застосування джерела еталонної частоти, керованого напругою осцилятора, фазового детектора та петлі фазової синхронізації, що складається з петлі фільтра зворотного зв'язку, причому ці чотири частини у комбінації називаються синтезатором частоти. Ширина гойдання частоти PLL обмежується діапазоном робочої частоти керованого напругою осцилятора. Шум у сигналі з гойданням частоти залежить від часу гойдання частоти, для низького рівня шуму вимагається тривалий час для фіксації при великому шумі з метою одержання вихідного сигналу зі швидкою частотою гойдання. Три характеристики, тобто, частота гойдання з широкою смугою частоти, швидке гойдання та високий вихід чистого спектра (тобто, вихід з низьким рівнем шуму), є вимогами системи візуалізації міліметрового діапазону довжини хвиль до сигналу з гойданням частоти. Нині використовуваний сигнал з гойданням частоти створюється комбінатором частот сигналу. Також існує варіант, у якому застосовуються два комбінатори частот з однаковим діапазоном частот для поліпшення швидкості гойдання. Такий комбінований спосіб гойдання може лише поліпшувати швидкість гойдання, але не може розширити ширину частоти гойдання, а також поліпшити спектр сигналу з гойданням частоти (тобто, знизити шум). Він не дозволяє досягати швидкого гойдання у широкому діапазоні частот при виведенні сигналу, який має високий чистий спектр (тобто, з низьким рівнем шуму). З врахуванням проблем існуючого рівня техніки пропонується контур для створення сигналу з гойданням частоти, здатний досягати швидкого гойдання у широкому діапазоні частот при виведенні сигналу, який має високий чистий спектр. В одному аспекті заявки пропонується контур для створення сигналу з гойданням частоти, який включає джерело еталонної частоти, яке функціонує для створення сигналу еталонної частоти, перший контур комбінування частоти, який функціонує у першому діапазоні частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти, другий контур комбінування частоти, який функціонує у другому діапазоні частот, відмінному від першого діапазону частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти, багаторівневий перемикач з входом, з'єднаним з виходом першого контуру комбінування частоти і з входом другого контуру комбінування частоти, та контрольний контур, який з'єднується з першим контуром комбінування частоти, другим контуром комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот та сигналу з переміжним гойданням частоти у другому діапазоні частот на виході багаторівневого перемикача. Згідно з варіантами втілення, перший діапазон частот та другий діапазон частот обидва належать до міліметрового діапазону довжини хвиль. Згідно з варіантами втілення, багаторівневий перемикач включає певну кількість перемикальних каналів, кожен з яких включає три рівні послідовно з'єднаних перемикальних пристроїв, причому кожен перемикальний пристрій включає перший перемикач та другий перемикач, причому перший термінал першого перемикача з'єднується з першим терміналом другого перемикача, а інший термінал другого перемикача є заземленим. В іншому аспекті заявки пропонується контур для створення сигналу з гойданням частоти, який включає джерело еталонної частоти, що функціонує для створення сигналу еталонної частоти, кількість N контурів комбінування частоти, які функціонують у різних діапазонах частот, з усіма входами, з'єднаними з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонують для створення сигналів з гойданням частоти у відповідних діапазонах частот на відповідних виходах на основі сигналу еталонної частоти, причому кількість N дорівнює або є більшою за 3, багаторівневий перемикач з входом, з'єднаним з виходом зазначеної кількості контурів комбінування частоти, та контрольний контур, який з'єднується з зазначеною кількістю контурів комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти на першій частоті у першому діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на першій частоті у другому діапазоні частот, …, сигналу з гойданням частоти на першій частоті у N-му діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на другій частоті у першому діапазоні частот, …, сигналу з гойданням частоти на другій частоті у N-му діапазоні частот, … послідовно на виході багаторівневого перемикача. 1 UA 110866 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з варіантами втілення, швидкість гойдання підвищується, і ширина частоти гойдання розширюється, при високому чистому спектрі сигналу з гойданням частоти (тобто, з низьким рівнем шуму). Для кращого розуміння даного винаходу варіанти втілення даного винаходу описуються з посиланням на представлені нижче фігури, серед яких Фіг. 1 показує структурну схему контуру для створення сигналу з гойданням частоти згідно з варіантом втілення даного винаходу; Фіг. 2 показує конструкцію багаторівневого перемикача згідно з варіантом втілення даного винаходу; і Фіг. 3 показує структурну схему контуру для створення сигналу з гойданням частоти згідно з іншим варіантом втілення даного винаходу. Усі контури або конструкції згідно з варіантами втілення на фігурах не показано. На всіх фігурах однакові або подібні компоненти або елементи позначаються однаковими умовними номерами. Конкретні варіанти втілення винаходу детально описуються нижче. Слід зазначити, що представлені авторами варіанти втілення мають на меті лише пояснення, але вони не обмежують обсяг винаходу. У представленому нижче описі пояснюється багато деталей для забезпечення кращого розуміння винаходу. Однак, як стане зрозуміло спеціалістам у даній галузі, винахід може бути втілений без цих конкретних деталей. В інших варіантах втілення загальновідомі контури, матеріали або способи не описуються для уникнення обтяження винаходу деталями. По всьому тексту опису посилання на "один варіант втілення", "втілення", "один приклад" або "приклад" означає, що конкретні особливості, конструкції або властивості, описані у зв'язку з варіантом втілення або прикладом, є включеними до принаймні одного варіанта втілення даного винаходу. Таким чином, фрази "в одному варіанті втілення", "у варіанті втілення", "в одному прикладі" або "у прикладі", які трапляються у різних позиціях по всьому тексту опису, можуть стосуватися не одного варіанта втілення або прикладу. Крім того, конкретні особливості, конструкції або властивості можуть поєднуватися в один або кілька варіантів втілення або прикладів будь-якими прийнятними способами. Крім того, спеціалістам у даній галузі стане зрозуміло, що фігури представлено для пояснення, і зображення не обов'язково є виконаними у масштабі. Слід зазначити, що у випадках, коли елемент вказується як "з'єднаний" або "зв'язаний" з іншим елементом, це означає, що він є прямо з'єднаним з іншим елементом, або існує проміжний елемент. І навпаки, якщо елемент вказується як "прямо з'єднаний" або "прямо зв'язаний" з іншим елементом, це означає відсутність проміжного елемента. Однакові елементи позначаються однаковими позиціями посилання. Вжитий авторами термін "та/або" означає будь-які й усі комбінації одного або кількох перелічених предметів. З врахуванням швидкості гойдання, ширини спектра та чистоти частоти забезпечується контур для створення сигналу з гойданням частоти. Фіг. 1 показує структурну схему контуру для створення сигналу з гойданням частоти згідно з варіантом втілення даного винаходу. Як показано на Фіг. 1, контур включає джерело еталонної частоти 110, перший контур комбінування частоти 121, другий контур комбінування частоти 122, багаторівневий перемикач 130 та контрольний контур 140. Джерелом еталонної частоти 110 є, наприклад, точне джерело еталонної частоти, яке створює сигнал еталонної частоти. Перший контур комбінування частоти 121 та другий контур комбінування частоти 122 обидва є виконаними на основі технології PLL і включають, наприклад, керований напругою осцилятор, фазовий детектор та петлю фільтра зворотного зв'язку. Перший контур комбінування частоти 122 функціонує у першому діапазоні частот, з входом, який з'єднується з виходом джерела еталонної частоти 110, і створює сигнал з гойданням частоти у першому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти. Другий контур комбінування частоти 122 функціонує у другому діапазоні частот, відмінному від першого діапазону частот, з входом, який з'єднується з виходом джерела еталонної частоти 110, і створює сигнал з гойданням частоти у другому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти. Багаторівневий перемикач має вхід, з'єднаний з виходом першого контуру комбінування частоти 121 і з виходом другого контуру комбінування частоти 122. Контрольний контур 140 з'єднується з першим контуром комбінування частоти 121, другим контуром комбінування частоти 122 та багаторівневим перемикачем 130 і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот та сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на виході багаторівневого перемикача 130 у переміжному режимі. 2 UA 110866 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 2 показує конструкцію багаторівневого перемикача згідно з варіантом втілення даного винаходу. Багаторівневий перемикач включає певну кількість перемикальних каналів, кожен з яких включає три рівні послідовно з'єднаних перемикальних пристроїв. Кожен перемикальний пристрій включає перший перемикач та другий перемикач, причому перший термінал першого перемикача з'єднується з першим терміналом другого перемикача, а інший термінал другого перемикача є заземленим. Як можна побачити на Фіг. 2, кожен перемикальний канал включає три рівні перемикальних пристроїв, причому кожен рівень складається з двох перемикачів. Сигнали на двох перемикальних каналах, які пройшли багаторівневий перемикач, комбінуються силовим комбінаційним контуром у сигнал. Порівняно з варіантом втілення, в якому застосовуються два контури комбінування частоти, багаторівневий перемикач потребує лише двох перемикальних каналів. Якщо застосовуються кілька контурів комбінування частоти (наприклад, у разі, коли застосовуються N контурів комбінування частоти, причому кількість N дорівнює або є більшою за 3), багаторівневий перемикач може мати більшу кількість перемикальних каналів. Термін "багаторівневий" у контексті даного опису означає, що кілька перемикальних пристроїв послідовно з'єднуються в одному перемикальному каналі. Наприклад, кожен перемикальний канал має три рівні перемикальних пристроїв, як показано на Фіг. 2. Оскільки контур згідно з варіантом втілення функціонує на високій частоті, перемикальний пристрій є по суті з'єднаним, навіть якщо він є відімкненим. Таким чином, багаторівневий перемикач послаблює сигнал з кожним рівнем у випадку, коли перемикальні пристрої є відімкненими. Спеціалістові у даній галузі стане зрозуміло, що слід застосовувати більшу кількість рівнів перемикальних пристроїв для того, щоб складався перемикальний контур. Згідно з деякими варіантами втілення, у джерелі еталонної частоти 110 застосовують одне високостійке еталонне джерело для забезпечення еталонної частоти. Два контури комбінування частоти 121 та 122 функціонують у різних діапазонах частот. Багаторівневий перемикач 130 являє собою дворівневу перемикальну систему. Таким чином, швидкість гойдання підвищується, і ширина частоти гойдання розширюється, при високому чистому спектрі сигналу з гойданням частоти (тобто, з низьким рівнем шуму), завдяки чому можуть задовольнятися вимоги системи візуалізації міліметрового діапазону довжини хвиль до сигналу з гойданням частоти. У варіанті втілення, показаному на Фіг. 1, два контури комбінування частоти 121 та 122 функціонують у різних діапазонах частот, відповідно. Наприклад, перший контур комбінування частоти 121 створює сигнал з гойданням частоти на частоті f1-f2, а другий контур комбінування частоти 122 створює сигнал з гойданням частоти на частоті f3-f4. Коли перший контур комбінування частоти 121 стійко виводить сигнал на частоті f1-1, другий контур комбінування частоти 122 підготовляється до наступної вихідної частоти f2-1. Коли другий контур комбінування частоти 122 стійко виводить сигнал на частоті f2-1, перший контур комбінування частоти 121 підготовляється до третьої вихідної частоти f1-2. Перший та другий контури комбінування частоти 121 та 122 разом з багаторівневим перемикачем 130 у такий спосіб контролюються для виведення сигналів на виході багаторівневого перемикача на частоті f1-1, f2-1, f1-2, f2-2,…, f2 (верхня межа вихідної частоти першого контуру комбінування частоти 121) та f4 (верхня межа вихідної частоти другого контуру комбінування частоти 122). У разі, коли константа часу контурного фільтра у контурі комбінування частоти 121 та 122 є визначеною, тобто, контур для створення сигналу з гойданням частоти випускає певну кількість шумів, час перемикання контуру для створення сигналу з гойданням частоти є вдвічі меншим порівняно з випадком, коли застосовується один контур комбінування частоти. Іншими словами, час перемикання зменшується, коли виводиться така сама кількість шумів, а отже, швидкість гойдання підвищується. Оскільки перший контур комбінування частоти 121 та другий контур комбінування частоти 122 функціонують у різних діапазонах частот, ширина частоти, яка охоплюється варіантом втілення, подвоюється порівняно з випадком, у якому застосовують один контур комбінування частоти або два контури комбінування частоти одного діапазону частот. Згідно з цією ж ідеєю, можуть застосовуватися три або більше контурів комбінування частоти разом з відповідним багаторівневим перемикачем та контрольним контуром для одержання широкосмугового або навіть надширокосмугового сигналу зі швидким гойданням частоти з низьким рівнем шуму контуру, як показано на Фіг. 3. Фіг. 3 показує структурну схему контуру для створення сигналу з коливданням частоти згідно з іншим варіантом втілення даного винаходу. Порівняно з Фіг. 1, контур, показаний на Фіг. 3, також включає третій контур комбінування частоти 123, … та N-й контур комбінування частоти 12N, причому кількість N дорівнює або є 3 UA 110866 C2 5 10 15 20 25 30 35 більшою за 3. Відповідно, контрольний контур 140 та багаторівневий перемикач 130 змінюються для пристосування до цієї зміни. Принцип роботи та послідовність операцій є такими самими, як для контуру, показаного на Фіг. 1. Контур, показаний на Фіг. 3, включає джерело еталонної частоти 110, кількість N контурів комбінування частоти 121,…,12N, багаторівневий 130 та контрольний контур 140. Джерело еталонної частоти 110 створює сигнал еталонної частоти. N контурів комбінування частоти 121,…,12N функціонують у різних діапазонах частот, відповідно, причому всі входи з'єднуються з виходом джерела еталонної частоти 110, і створюють сигнали з гойданням частоти у відповідних діапазонах частот на відповідних виходах на основі сигналу еталонної частоти, причому кількість N дорівнює або є більшою за 3. Багаторівневий перемикач 130 має вхід, з'єднаний з виходом зазначеної кількості контурів комбінування частоти. Контрольний контур 140 з'єднується з кількома контурами комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти на першій частоті у першому діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на першій частоті у другому діапазоні частот, …, сигналу з гойданням частоти на першій частоті у N-му діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на другій частоті у першому діапазоні частот, …, сигналу з гойданням частоти на другій частоті у N-му діапазоні частот, … послідовно на виході багаторівневого перемикача. Таким чином, три вищезгадані параметри можуть бути додатково поліпшені (тобто, скорочення часу, що вимагається для гойдання, зниження шуму вихідного сигналу та розширення ширини частоти сигналу з гойданням частоти) шляхом додавання певної кількості контурів комбінування частоти. Згідно з варіантами втілення заявки, час, який вимагається для гойдання, скорочується, шум у вихідному сигналі знижується, і ширина частоти сигналу з гойданням частоти розширюється, і, таким чином, задовольняються вимоги системи візуалізації міліметрового діапазону довжини хвиль до сигналу з гойданням частоти. Цей спосіб може бути застосований до створення послідовних надширокосмугових сигналів з гойданням частоти в інших смугах. Хоча даний винахід було описано з посиленням на кілька типових варіантів втілення, для спеціаліста у даній галузі є очевидним, що показники представлено з ілюстративною й пояснювальною метою, а не для обмеження обсягу винаходу. Даний винахід може бути практично втілений у різних формах без відхилення від ідеї та суті винаходу. Слід розуміти, що варіанти втілення не обмежуються лише вищезазначеними деталями і можуть широко тлумачитись у межах суті та обсягу, які визначаються представленою далі формулою винаходу. Таким чином, модифікації та альтернативні варіанти, які охоплюються обсягом формули винаходу, та їх еквіваленти мають охоплюватися обсягом даного винаходу, який визначається супровідною формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Контур для створення сигналу з гойданням частоти, який включає: джерело еталонної частоти, що функціонує для створення сигналу еталонної частоти: перший контур комбінування частоти, який функціонує у першому діапазоні частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти; другий контур комбінування частоти, який функціонує у другому діапазоні частот, відмінному від першого діапазону частот, з входом, з'єднаним з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонує для створення сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на його виході на основі сигналу еталонної частоти, багаторівневий перемикач з входом, з'єднаний з виходом першого контуру комбінування частоти і з виходом другого контуру комбінування частоти, причому багаторівневий перемикач включає певну кількість перемикальних каналів, кожен з яких включає три рівні послідовно з'єднаних перемикальних пристроїв, при цьому кожен перемикальний пристрій включає перший перемикач та другий перемикач, де перший термінал першого перемикача з'єднаний з першим терміналом другого перемикача, а інший термінал другого перемикача є заземленим; та контрольний контур, який з'єднаний з першим контуром комбінування частоти, другим контуром комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот та сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот на виході багаторівневого перемикача почергово. 2. Контур для створення сигналу з гойданням частоти за п. 1, який відрізняється тим, що кожен з-поміж першого контуру комбінування частоти та другого контуру комбінування частоти є виконаним на основі технології петлі фазової синхронізації. 4 UA 110866 C2 5 10 15 20 25 30 3. Контур для створення сигналу з гойданням частоти за п. 1, який відрізняється тим, що коли перший контур комбінування частоти стійко виводить перший сигнал з гойданням частоти у першому діапазоні частот, другий контур комбінування частоти підготовляється до першого сигналу з гойданням частоти у другому діапазоні частот; і коли другий контур комбінування частоти стійко виводить перший сигнал з гойданням частоти у другому діапазоні частот, перший контур комбінування частоти підготовляється до другого сигналу з гойданням частоти у першому діапазоні частот. 4. Контур для створення сигналу з гойданням частоти за п. 1, який відрізняється тим, що перший діапазон частот та другий діапазон частот, обидва, належать до міліметрового діапазону довжини хвиль. 5. Контур для створення сигналу з гойданням частоти, який включає джерело еталонної частоти, що функціонує для створення сигналу еталонної частоти, ряд N контурів комбінування частоти, які функціонують у різних діапазонах частот, з усіма входами, з'єднаними з виходом джерела еталонної частоти, а також функціонують для створення сигналів з гойданням частоти у відповідних діапазонах частот на відповідних виходах на основі сигналу еталонної частоти, причому кількість N дорівнює або є більшою 3, багаторівневий перемикач з входом, з'єднаним з виходом зазначеної кількості контурів комбінування частоти, причому багаторівневий перемикач включає певну кількість перемикальних каналів, кожен з яких включає три рівні послідовно з'єднаних перемикальних пристроїв, при цьому кожен перемикальний пристрій включає перший перемикач та другий перемикач, де перший термінал першого перемикача з'єднаний з першим терміналом другого перемикача, а інший термінал другого перемикача є заземленим; та контрольний контур, який з'єднаний з зазначеною кількістю контурів комбінування частоти та багаторівневим перемикачем і контролює їх для виведення сигналу з гойданням частоти на першій частоті у першому діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на першій частоті у другому діапазоні частот, ..., сигналу з гойданням частоти на першій частоті у N-му діапазоні частот, сигналу з гойданням частоти на другій частоті у першому діапазоні частот, ..., сигналу з гойданням частоти на другій частоті у Ν-му діапазоні частот, ... послідовно на виході багаторівневого перемикача. 6. Контур для створення сигналу з гойданням частоти за п. 5, який відрізняється тим, що кожен з N-ї кількості контурів комбінування частоти є виконаним на основі технології петлі фазової синхронізації. 7. Контур для створення сигналу з гойданням частоти за п. 5, який відрізняється тим, що кожен з відповідних діапазонів частот належить до міліметрового діапазону довжини хвиль. 35 5 UA 110866 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6