Устройство для преобразования спектра шумового сигнала в микроволновом и оптическом диапазонах волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()470078

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.03.74 (21) 2007105 26-9 (51) . 1. Кл. Н 04Ь 1 10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.75. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 19.05.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений

I 53) УДК 621.314.26 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Горшков и В. Г. Титов (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СПЕКТРА

ШУМОВОГО СИГНАЛА В МИКРОВОЛНОВОМ

И ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНАХ ВОЛН гоз = о)ь — 2

Устройство может быть применено при приеме и обработке шумоподобных сигналов в диапазоне радиоволн, может быть использовано для выделения слабых сигналов на фоне шума, а также для эффективного сужения спектра с широкой полосой частот с преобразованием в область высоких частот.

Известны устройства для преобразования спектра шумового сигнала в микроволновом и оптическом диапазонах волн, содержащие формирующие и преобразующие элементы, которые представляют собой генераторы частотномодулированных импульсов и согласованные линейные фильтры, временная задержка которых зависит по определенному закону от частоты сигнала.

Одна ко известные устройст|ва обладают ограниченными возможностями в отношении преобразования частотного спектра широкополосных непрерывных во времени сигналов.

Целью изобретения является получение выходного квазигармонического сигнала, обладающего узкой спектральной линией при максимальном коэффициенте полезного действия.

Для этого в предлагаемом устройстве формирователь выполнен в виде параметрического усилителя с бегущей вол.юй, соединенного со входом фильтра низких частот, выхо которого соединен со входом преобразующего элемента, выполненного в виде распределенной нелинейной системы.

Благодаря пспользованшо в качествс формирователя и преобразователя нелинейных распределенных систем оказывастся возможным преооразованпс частотного спектра широкополосных непрерывных во времени сигна;IoB. На чертеже пзооражсна блок-схема устройства.

Устройство состоит пз формирователя 1, фильтра низких частот 2, преобразующего элемента 8.

В формирозателе происходит предварительное фазовое преобразование шумового сигнала. Конструктивно он выполнен в виде распределенного параметрического уснлп.геля с бегущей волной, в котором где о1 — частота средней спектральной компоненты вхо IIIoro шумового сигнала: вз — частота накачки паРаметРнчсскогo усилителя.

Компенсация z»ciiepcIIII во всей полосе прозрачности усилителя позволяет выполнить условие ciIHxpoHHoio взаимодействия волн сигнала и накачкп. B результате на выходе усилителя сумма фаз спектральных составляющих шума, симметричных относительно сред47007Я пей компоненты ю ь оказывается равной фазе волны накачки с частотой coq. Шумовой сигнал с упорядоченной таким образом фазой отфильтровывается от накачки с помощью фильтра низких частот.

Далее следует второй этап преооразованпя. Сигнал с фильтра низких частот подастся на преобразующий элемент, который представляет собой нелинейную среду с периодически изменяющейся по закону прямоугольной волны нелинейностью и компенсированной дисперсией. В микроволновом диапазоне для этой цели используется дискретно распределенная линия с нелинейными элементами, например емкостями р-и перехода полупроводниковых диодов, которые зависят от напряжения в линии v по закону:

С == Сю(1+ g v + уо -1-...), пде (и у —,коэффициенты нелинейности, С— емкость р-п-перехода. Двойной знак = перел нелинейным членом означает, что коэффициент нелинейности вдоль системы периодически изменяется по закону прямоугольной волны. Это достигается благодаря чередованию полярности включения диодов вдоль линии. Периодическое изменение коэффициента нелинейности позволяет добиться синхронного взаимодействия спектральных компонент шумового сигнала с упорядоченной фазой со встречными волнами суммарной частоты 2ююь

При распределении в нелинейной среде взаимодействуют пары спектра IbIIblê компонент, симметричные относительно центральной составляющей ююь В результате появляются волны с частотой 2ююь Ввиду того, что сумма фа"; таких симметричных пар постоянна, волны с частотой 2со, когерентно складываются, и в нелинейной среде образуется квазигармоническая волна с частотой 2ююь возрастающей по амплитуде вдоль направления распространения. B достаточно протяженной нелинейной системе (порядка 10 длин волн в

Распределепны0 линии, которые пспользуются в формирующем и преобразующем устройствах, должны иметь значительную длину.

Оптимальное согласование на концах достигаетсяс помощью активных сопротивлений Zo, 5 равных волновому сопротивлению линии.

Впре,д.лагаемом устройстве в радиочастотном диапазоне используются искусственные линии типа фильтра нижних частот со следующими значениями основных парарметроз: инlo дуктивность ячейки L = 10 мкгн, емкость параметрических диодов С, при v,„ = — 3 в равна 300 икф, коэффициент связи а = — - — = 0,1

L (L, — коэффициент взаимоиндукции между соседними ячейками), верхняя граничная частота f «р — — 6,5 Лги.

Различие в линиях, используемых в формирующем и преобразующем устройствах, заключается в том, что во втором случае поляр20 ность включения параметрических диодов чередуется.

В диапазоне СВЧ данное устройство троится с применением полосковых линий с параметрическими диодами. В оптимальном диапазоне частот в формирующем и преобразующем устройствах соответственно используются анизотропные нелинейные кристаллы и слоистые распределенные среды, в которых чередуются слои с разными значениями коэффициента нелинейности.

Предмет изобретения

Зю Устройство для преобразования спектра шумового сигнала в микроволновом и оптическом диапазонах волн, содержащее формирователь сигнала и преобразующий элемент, отличающееся тем, что, с целью получения выходного квазигармонического сигнала, обладающего узкой спектральной линией при макоимальном коэффициенте, полезного действия, формирователь выполнен в виде параметрического усилителя с бегущей волной, соединенного со входом фильтра низких частот, выход которого соединен со входом преобразующего элемента, выполненного в виде распределенной нелинейной системы.

470078

Редактор Б. Федотов

Тираж 740 По.—,инское

Совета Министров СССР и открытий наб., д. 4/5

Составитель T. Лебедева

Техред М. Семенов

Заказ 236 597 Изд, М 841

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений

Москва, 5Ê-35, Раушская

Тнн Харьк. фил. пред. «Патент»

Кор1п ктор В. Гу1ман