способ амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов и многофункциональное устройство его реализации

Формула изобретения

1. Способ амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, состоящий во взаимодействии высокочастотных и низкочастотных сигналов с многофункциональным устройством амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, выполненном из реактивного четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, в режиме частотной демодуляции высокочастотный сигнал преобразовывают в амплитудно-частотно-модулированный сигнал путем подачи высокочастотного сигнала на левый склон АЧХ многофункционального устройства, в режиме частотной демодуляции и в режиме амплитудной демодуляции с помощью двухэлектродного нелинейного элемента разрушают спектр высокочастотного сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, с помощью фильтра нижних частот выделяют низкочастотную составляющую, с помощью разделительной емкости устраняют постоянную составляющую, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого в режиме частотной демодуляции изменяется по закону изменения частоты входного высокочастотного сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции изменяют амплитуду и фазу высокочастотного сигнала путем воздействия низкочастотным сигналом на двухэлектродный нелинейный элемент, отличающийся тем, что между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот в поперечную цепь вводят высокочастотную нагрузку, двухэлектродный нелинейный элемент выбирают активным с отрицательным дифференциальным сопротивлением и включают его между источником высокочастотных сигналов и входом четырехполюсника в поперечную цепь, в режиме частотной демодуляции преобразование высокочастотного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал реализуют за счет формирования квазилинейного левого склона АЧХ с заданной крутизной путем реализации заданной зависимости модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от частоты, в режиме амплитудной демодуляции осуществляют корректировку коэффициента амплитудной модуляции высокочастотного сигнала путем обеспечения квазилинейной амплитудной демодуляционной характеристики с заданной крутизной за счет обеспечения заданных зависимостей модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от частоты в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала, на низкочастотную нагрузку подают информационный низкочастотный сигнал, амплитуда которого изменяется по закону изменения амплитуды входного высокочастотного сигнала, в режиме амплитудной и фазовой модуляции на высокочастотную нагрузку подают сформированный модулированный сигнал, амплитуда и фаза которого изменяются по закону изменения амплитуды низкочастотного сигнала, во всех режимах фильтрацию, усиление амплитуды и физическую реализуемость указанных операций осуществляют путем формирования заданных форм АЧХ и ФЧХ высокочастотной части многофункционального устройства за счет реализации необходимых частотных зависимостей параметров четырехполюсника, определяемых с помощью следующих математических выражений:

;

; ; ,

где A=A₁H_ч+A₂ G_ч; B=-A₁H_a-A₂G _a; C=C₁G_ч+C₂H_ч ; D=-C₁G_a-C₂H_a; A ₁=D_a-D_ч;

A₂=E _a-E_ч+x_н-x_на; C₁ =F_ч-F_а; C₂=E_a-E _ч+x_на-x_н;

; ; ;

; ; ;

; ;

;

;

; ;

; ;

; ;

A₀=(g_чx₀+b _чr₀)x_н+r_н(1+g_ч r₀-x₀b_ч); B₀=x _н(1+g_чr₀-x₀b_ч )-(g_чx₀+b_чr₀)r _н;

A_0a=(g_ax_0a+b _ar_0a)x_нa+r_нa(1+g_ч r_0a-x_0ab_а); B_0a=x _нa(1+g_ar_0a-x_0ab_a )-(g_ax_0a+b_ar_0a)r _нa;

; ;

; ;

; ; ; - оптимальные зависимости отношений соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника a, b, c, d от высокой частоты в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала в режиме амплитудной демодуляции, равными двум значениям амплитуды низкочастотного сигнала в режиме амплитудной и фазовой модуляции, причем одно из этих значений амплитуд равно амплитуде входного высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции; а - оптимальная зависимость одного из элементов классической матрицы передачи четырехполюсника от высокой частоты в указанных состояниях во всех режимах; m _ч - заданная зависимость модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; _ч - заданная зависимость фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; m_a - оптимальная зависимость модуля передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции, удовлетворяющая условию физической реализуемости; _a - заданная зависимость фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства от высокой частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r₀, x ₀ - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r_0a, x_0a - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; r_н , x_н - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции r_на, x_на - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; g_ч, b _ч - заданные зависимости действительной и мнимой составляющих проводимости активного двухполюсного нелинейного элемента от высокой частоты в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; g_a, b_a - заданные зависимости действительной и мнимой составляющих проводимости активного двухполюсного нелинейного элемента от высокой частоты во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.

2. Многофункциональное устройство амплитудной и фазовой модуляции, частотной и амплитудной демодуляции высокочастотных сигналов, включенное между источником высокочастотных сигналов и низкочастотной нагрузкой и состоящее из линейного реактивного четырехполюсника, двухэлектродного нелинейного элемента, фильтра нижних частот и разделительной емкости, отличающееся тем, что между выходом четырехполюсника и фильтром нижних частот введена высокочастотная нагрузка в поперечную цепь, в качестве двухэлектродного нелинейного элемента использован активный двухэлектродный нелинейный элемент с отрицательным дифференциальным сопротивлением, который включен между источником высокочастотных сигналов и входом четырехполюсника в поперечную цепь, четырехполюсник выполнен в виде каскадно-соединенных Г-образного и П-образного звеньев из пяти реактивных двухполюсников с сопротивлениями x_1n , x_2n, x_3n, x_4n, x_5n соответственно, второй, третий и четвертый двухполюсники сформированы из двух параллельно соединенных последовательных контуров с параметрами L_1k, C_1k, L_2k, C_2k , параметры этих двухполюсников выбраны из условий формирования квазилинейного склона и заданных форм частотных характеристик в режиме частотной демодуляции, условий обеспечения квазилинейной амплитудной демодуляционной характеристики и заданных форм частотных характеристик в режиме амплитудной демодуляции и условий обеспечения квазилинейной модуляционной характеристики и заданных форм частотных характеристик в режиме амплитудной и фазовой модуляции с помощью определенных математических выражений:

; ;

; '

где ; ;

x=a₂c₁-a₁c ₂; y=a₂d₁+b₂c₁ -a₁d₂-b₁c₂; z=b ₂d₁-b₁d₂;







;

;

;





; ;





; ; ;

; x_5n=x_1n

;

;

; A=A₁H_ч+A₂G_ч ; B=A₁H_a-A₂G_a; C=C ₁G_ч+C₂H_ч; D=-C₁ G_a-C₂H_a; A₁=D _a-D_ч; A₂=E_a-E_ч +x_нn-x_наn; C₁=F_ч-F _а; C₂=E_a-E_ч+x_наn -x_нn;

;

; ;

; ;

;

;

;

; ; ;

;

;

; ; - оптимальные частотные отношения соответствующих элементов классической матрицы передачи четырехполюсника а, b, с, d на заданных четырех частотах _n=2 f_n в двух состояниях, определяемых двумя значениями амплитуды входного высокочастотного сигнала в режиме амплитудной демодуляции, равными двум значениям амплитуды низкочастотного сигнала в режиме амплитудной и фазовой модуляции, причем одно из этих значений амплитуд равно амплитуде входного высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции; n=1, 2, 3, 4 - номера заданных частот; a - оптимальные значения одного из элементов классической матрицы передачи на заданных четырех значениях высокой частоты в указанных состояниях; m_чn - заданные значения модулей передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; _чn - заданные значения фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; m_an - оптимальные значения модулей передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства во втором из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты, удовлетворяющие условию физической реализуемости; _an - заданные значения фазы передаточной функции высокочастотной части многофункционального устройства во втором из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r_0n, x_0n - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r _0an, x_0an - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника высокочастотного сигнала во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r_нn, x_нn - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки в режиме частотной демодуляции и в первом из состояний в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; r _наn, x_наn - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления высокочастотной нагрузки во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; g_нn, b_нn - заданные значения действительной и мнимой составляющих проводимости активного двухполюсного нелинейного элемента в режиме частотной демодуляции и в первом состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; g_an, b_an - заданные значения действительной и мнимой составляющих проводимости активного двухполюсного нелинейного элемента во втором состоянии в режиме амплитудной демодуляции и режиме амплитудной и фазовой модуляции на заданных четырех значениях высокой частоты; k=2, 3, 4 - номера второго, третьего и четвертого двухполюсников каскадно-соединенных Г-образного и П-образного звеньев из пяти реактивных двухполюсников; x _5n=x_1n - заданные равные значения сопротивлений первого и пятого двухполюсников на заданных четырех частотах; одна из заданных частот должна совпадать с несущей частотой в режиме амплитудной демодуляции и с несущей частотой в режиме амплитудно-фазовой модуляции, другая - с несущей частотой частотно-модулированного сигнала в режиме частотной демодуляции, а остальные две частоты выбираются из условия формирования квазилинейного склона в режиме частотной демодуляции и заданных форм частотных характеристик во всех режимах; остальные величины имеют смысл промежуточных обозначений в интересах упрощения математических выражений.

Описание изобретения к патенту

Текст описания приведен в факсимильном виде.