RU1800614C - Device for automatic correction of phase distortions in amplification channel - Google Patents

Abstract

Использование: радиотехника, приемопередающа  аппаратура. Сущность изобретени : устройство содержит два направленных ответвител , усилительный тракт, линию задержки, блок выбора мини- мального напр жени , N зондовых датчиков мощности и 2N вычитателей. В устройстве обеспечиваетс  повышение точности коррекции фазовых искажений в усилительном тракте с переменным коэффициентом усилени . 1-2-3-4-7-(1-й 6-1-й 8-1-Й-9-5-2. 2 ил.Usage: radio engineering, transceiver equipment. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises two directional couplers, an amplification path, a delay line, a minimum voltage selection unit, N probe power sensors and 2N subtractors. The device provides an increase in the accuracy of the correction of phase distortions in the amplification path with a variable gain. 1-2-3-4-7- (1st 6-1th 8-1-I-9-5-2. 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре различного назначени , например, в передающих устройствах радиолокационных станций с оптимальной фильтрацией сигнала.The invention relates to radio engineering and can be used in transceiver equipment for various purposes, for example, in transmitting devices of radar stations with optimal signal filtering.

Цель изобретени  - повышение точности коррекции фазовых искажений в усили- тельных трактах с переменным коэффициентом усилени .The purpose of the invention is to increase the accuracy of the correction of phase distortion in amplifying paths with a variable gain.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте, содержащее последовательно соединенные входной направленный ответвитель, усилительный тракт и выходной направленный ответвитель.линию задержки, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвител , блок выбора минимального напр жени , выход которого соединен с входом управлени  фазой усилительного тракта, N зондовых датчиков мощности, где N 1 - целое число, помещенных в волноводную линию св зи,This goal is achieved by the fact that in the device for automatic correction of phase distortion in the amplification path, containing a serially connected input directional coupler, amplifier path and output directional coupler, a delay line connected to the branch power output of the input directional coupler, a minimum voltage selection unit, the output of which connected to the phase control input of the amplifier path, N probe power sensors, where N 1 is an integer placed in the waveguide line bond

соедин ющую линию задержки и выход ответвленной мощности входного направленного ответвител  на рассто ни х между любыми двум  соседними датчиками, составл ющихthe connecting delay line and the branch power output of the input directional coupler at a distance between any two adjacent sensors comprising

( м 1 +kA)/2 ,,1,2...(m 1 + kA) / 2 ,, 1,2 ...

СОWith

сwith

где А - длина волны радиосигнала в волно- водной линии св зи, и N вычитателей, допол- нительно введены N дополнительных вычитателей, причем первый вход i-ro вычита- тел , где 1 i N, подключен к выходу (И)-го зондового датчика, второй вход i-ro вычитате- л  подключен к выходу i-ro зондового датчика, первый вход первого вычитател  соединен с выходом N-го зондового датчика; первый вход i-ro дополнительного вычитател  подключен к выходу i-ro вычитател , второй вход i-ro дополнительного вычитател  подключен к выходу (i+ 1)-го вычитател , второй входМ-го дополнительного вычитател  соединен с выходом первого вычитател , выход каждого из дополнительных вычитателей подключен кwhere A is the wavelength of the radio signal in the waveguide communication line, and N subtractors, N additional subtractors are additionally introduced, and the first input of i-ro subtractors, where 1 i N, is connected to the output of the (I) -th probe sensor, the second input of the i-ro subtractor is connected to the output of the i-ro probe sensor, the first input of the first subtractor is connected to the output of the N-th probe sensor; the first input of i-ro of the additional subtractor is connected to the output of the i-ro subtracter, the second input of i-ro of the additional subtractor is connected to the output of the (i + 1) -th subtracter, the second input of the Mth additional subtractor is connected to the output of the first subtracter, the output of each of the additional subtracters connected to

соwith

ОABOUT

оabout

оabout

соответствующему входу блока выбора минимального напр жени .the corresponding input of the undervoltage selector.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  наличием новых элементов: до- полнительных вычитателей, а также их св з ми между собой и с остальными элементами схемы. Таким образом, за вл емое устройство соответствует критерию изобретени  новизна.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the presence of new elements: additional subtractors, as well as their relationships with each other and with the rest of the circuit elements. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of novelty.

Сравнение за вл емого решени  с другими техническими решени ми показывает, что вновь введенные элементы широко известны . Однако при их введении в указанной св зи в устройство автоматической коррек- ции фазовых искажений в усилительном тракте вышеуказанные элементы про вл ют новые свойства, что приводит к повышению точности коррекции. Это позвол ет сделать вывод о соответствии технического решени  критерию существенные отличи .Comparison of the claimed solution with other technical solutions shows that the newly introduced elements are widely known. However, when they are introduced in this connection into the device for automatically correcting phase distortions in the amplification path, the above elements exhibit new properties, which leads to an increase in the accuracy of correction. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of significant differences.

На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема устройства автоматической коррекции фазовых искажений в уси- лительном тракте; на фиг.2 - пример реализации блока выбора минимального напр жени .In FIG. 1 shows a structural circuit diagram of a device for automatically correcting phase distortions in an amplification path; Fig. 2 is an example implementation of a minimum voltage selection unit.

Устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте содержит последовательно соединенные входной направленный ответвитель 1, усилительный тракт 2 и выходной направленный ответвитель 3, линию задержки 4, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвител  1, блок выбора минимального напр жени  5, выход которого соединен с входом управлени  фазой усилительного тракта 2, N зон- довых датчиков мощности 6, где N 1 - целое число, помещенных в волноводную линию св зи 7, соедин ющую линию задержки 4 и выход ответвленной мощности входного направленного ответвител  1 и N вычитателей 8, а также N .дополнительных вычитателей 9, причем первый вход i-ro вы- читател  8, где 1 i N, подключен к выходу (И)-го зондового датчика 6, второй вход i-ro вычитател  8 подключен к выходу i-ro зондового датчика 6. первый вход первого вычитател  8 соединен с выходом N-ro зондового датчика 6; первый вход i-ro дополнительного вычитател  9 подключен к выходу i-ro вычитател  8, второй вход i-ro дополнительного вычитател  9 подключен к выходу (i+1)-ro вычитател  8, второй вход N-ro дополнительного вычитател  9 соединен с выходом первого вычитател  8, выход каждого из дополнительных вычитателей 9 подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напр жени  5.The device for automatic correction of phase distortions in the amplification path contains a series-connected input directional coupler 1, amplifier path 2 and an output directional coupler 3, a delay line 4 connected to the output of the branch power of the input directional coupler 1, the undervoltage selection unit 5, the output of which is connected to the phase control input of the amplification path 2, N probe power sensors 6, where N 1 is an integer placed in the waveguide communication line 7 connecting the delay line 4 and the output of the branch power of the input directional coupler 1 and N subtractors 8, as well as N. Additional subtractors 9, and the first input of i-ro reader 8, where 1 i N, is connected to the output of the (I) -th probe sensor 6, the second i-ro input of the subtractor 8 is connected to the output of the i-ro probe 6. The first input of the first subtractor 8 is connected to the N-ro output of the probe 6; the first input of i-ro of additional subtractor 9 is connected to the output of i-ro of subtractor 8, the second input of i-ro of additional subtractor 9 is connected to the output of (i + 1) -ro of subtractor 8, the second input of N-ro of additional subtractor 9 is connected to the output of the first subtractor 8, the output of each of the additional subtractors 9 is connected to the corresponding input of the undervoltage selection unit 5.

Блок выбора минимального напр жени  содержит N управл емых ключей 10, N дискриминаторов пол рности 11 и N элементов И 12, выход каждого из которых соединен суправл ющим входом соответствующего управл емого ключа 10, причем первый вход каждого элемента И 12 подключен к выходу положительной пол рности соответствующего дискриминатора пол рности 11, второй вход первого элемента И 12 соединен с выходом отрицательной пол рности N-ro дискриминатора пол рности 11, второй вход i-ro элемента И 12, где 2 i N, соединен с выходом отрицательной пол рности i-1-го дискриминатора пол рности 11, вход каждого из управл емых ключей 10 соединен с входом соответствующего дискриминатора пол рности 11 и  вл етс  соответствующим входом блока выбора минимального напр жени  5, а выходы управл емых ключей 10 соединены между собой и образуют выход блока выбора минимального напр жени  5,The minimum voltage selection block contains N controlled keys 10, N discriminators of polarity 11 and N elements And 12, the output of each of which is connected by the control input of the corresponding controlled key 10, and the first input of each element And 12 is connected to the output of positive polarity of the corresponding discriminator of polarity 11, the second input of the first element And 12 is connected to the negative polarity output N-ro of the discriminator of polarity 11, the second input of the i-ro element And 12, where 2 i N, is connected to the output of negative polarity i-1- go d of the polarizer 11, the input of each of the controlled keys 10 is connected to the input of the corresponding discriminator of the polarity 11 and is the corresponding input of the undervoltage selection unit 5, and the outputs of the controlled keys 10 are interconnected and form the output of the undervoltage selection unit 5 ,

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Часть мощности входного и выходного (усиленного в тракте 2) радиосигналов соответственно через направленный ответвитель 1 и линию задержки 4 и через ответвитель 3 подаетс  с противоположных концов в линию св зи 6. Переходные ослаблени  в ответвител х 1 и 3 выбраны таким образом, чтобы амплитуды сигналов на концах линии св зи 6 были одинаковы, а группова  задержка в линии 4 совпадала с задержкой сигнала в-усилительном тракте 2. что при усилении в тракте 2 модулированных радиосигналов обеспечивает идентичность фаз модул ции встречных сигналов в линии 6.Part of the power of the input and output (amplified in path 2) radio signals, respectively, through the directional coupler 1 and the delay line 4 and through the coupler 3 is supplied from opposite ends to the communication line 6. Transient attenuation in the taps 1 and 3 are selected so that the signal amplitudes at the ends of communication line 6 were the same, and the group delay in line 4 coincided with the delay of the signal in the amplifier channel 2. that, when the channel 2 is amplified, the modulated radio signals ensures the identical phase of the modulation of the oncoming signals in in line 6.

Как известно, в линии св зи 6 образуетс  сто ча  волна, и напр жение U на выходе j-го () зондового датчика мощности 5, расположенного в линии 6 на рассто нииAs is known, a stagnation wave forms in the communication line 6, and the voltage U at the output of the jth () probe power sensor 5 located in the distance 6

(J-1) (1)(J-1) (1)

от выхода ответвленной мощности направленного ответвител  3, зависит от разности фаз радиосигналов на выходе и входе усилительного тракта 2:from the output of the branch power of the directional coupler 3, depends on the phase difference of the radio signals at the output and input of the amplifier path 2:

(-ip-lj-+ip) (2)(-ip-lj- + ip) (2)

где р- амплитуда сто чей волны в линии 6;where p is the amplitude of the standing wave in line 6;

Q - одинаковые дл  всех зондовых датчиков мощности 6 коэффициенты передачи.Q - transmission coefficients identical for all probe power sensors 6.

Напр жение, снимаемое с i-ro зондового датчика мощности, где , подаетс  на второй вход i-ro вычитател  и одновременно на первый вход (1+1)-го вычитател . Следовательно, на выходе i-ro вычитател  формируетс  напр жение, определ емое выражениемThe voltage taken from the i-ro probe power sensor, where, is applied to the second input of the i-ro subtractor and simultaneously to the first input of the (1 + 1) -th subtractor. Therefore, at the output of the i-ro subtracter, a voltage is determined, defined by the expression

Vi1 V 1-1 -Vi: (3)Vi1 V 1-1 -Vi: (3)

Выход i-ro вычитател  соединен с первым входом i-ro дополнительного вычитател  и с вторым входом (М)-го дополнительного вычитател . Таким образом, напр жение, снимаемое с выхода 1-го дополнительного вычитател , описываетс  выражениемThe output of the i-ro subtractor is connected to the first input of the i-ro additional subtractor and to the second input of the (M) -th additional subtractor. Thus, the voltage taken from the output of the 1st additional subtractor is described by the expression

Ul1 Ui -Ui + i (4) или, с учетом (3):Ul1 Ui -Ui + i (4) or, taking into account (3):

+Ui+i -2Ui. (5) После подстановки (2) в (5) имеем: + Ui + i -2Ui. (5) After substituting (2) in (5) we have:

27td27td

4Л .4L.

U | 4Qp( - 1 ) (-ipl i ),U | 4Qp (- 1) (-ipl i),

Дл  первого канала выражение (5) запшетс  в виде:For the first channel, expression (5) is written as:

Ui (UN-Ui)-(Ui-U2), (7) а дл  N-ro канала:Ui (UN-Ui) - (Ui-U2), (7) and for the N-ro channel:

uUi(UN-i-UN)-(UN-Ui). (8)uUi (UN-i-UN) - (UN-Ui). (8)

Подстановка выражени  (2) в (7) и (8.) учетом (1) дает соответственно:Substitution of expression (2) in (7) and (8.) into account (1) gives, respectively:

4/oQ(cos 4 / oQ (cos

2nd2nd

-1)Х-1) X

4л:4l:

X Sin(p-li+p) (9)X Sin (p-li + p) (9)

2л:с12l: s1

()X() X

4л:4l:

X Sin(AlN+p) (Ю)X Sin (AlN + p) (U)

Таким образом, выражение (5) справедливо дл  всех каналов, с первого по N-й включительно:Thus, expression (5) is valid for all channels, from the first to the Nth, inclusive:

2nd2nd

. .

U j 4/oQ (cosU j 4 / oQ (cos

-1)Х-1) X

4л:4l:

ij+) О1)ij +) O1)

50fifty

5555

Каждый из электрических сигналов (11)Each of the electrical signals (11)

5 поступает на соответствующий вход блока выбора минимального напр жени  5, служащего дл  выбора из совокупности напр жений (11) наиболее близкого к нулю и, следовательно, соответствующего области5 is fed to the corresponding input of the minimum voltage selection block 5, which serves to select from the set of voltages (11) closest to zero and, therefore, the corresponding region

10 максимальной крутизны функции амплитуды сто чей волны в волноводной линии св зи 7. С выхода блока 5 выбора минимального напр жени  выбранный сигнал подаетс  на вход управлени  фазой усилительного тракта10 of the maximum slope of the amplitude function of the standing wave in the waveguide communication line 7. From the output of the minimum voltage selection unit 5, the selected signal is fed to the phase control input of the amplifier path

15 2.15 2.

Таким образом, управление фазой СВЧ сигнала осуществл етс  напр жением, пропорциональным синусу фазового набега (11).Thus, the phase of the microwave signal is controlled by a voltage proportional to the sine of the phase shift (11).

20 Использование изобретени  позволит осуществл ть автоматическую коррекцию фазовых искажений в усилительном тракте с переменным коэффициентом усилени  с повышенной по сравнению с известными20 The use of the invention will allow for the automatic correction of phase distortions in the amplification path with a variable gain with a higher than known

25 аналогами точностью.25 analogs of accuracy.

Имеет место повышение точности, св занное с уменьшением вли ни  на формирование сигнала управл емых фазой амплитудных погрешностей, вызванных, на30 пример, наличием паразитной внутриим- пульсной модул ции в усилительном тракте. Уменьшение вли ни  амплитудной нестабильности на коррекцию фазовых ошибок обусловлено отсутствием в управл ющемThere is an increase in accuracy associated with a decrease in the influence on the signal formation of phase-controlled amplitude errors caused, for example, by the presence of spurious intrapulse modulation in the amplification path. The decrease in the influence of amplitude instability on the correction of phase errors is due to the absence in the control

35 сигнале аддитивной составл ющей, пропорциональной ( 1 +р ), присутствующей в выходном сигнале, снимаемом непосредственно с зондового датчика мощности. Так, при отклонении амплитуды сто чей волны О на 10% от значени , соответствующего посто нному коэффициенту усилени , погрешность коррекции фазы составл ет 20%, в то врем  как в устройстве-прототипе такое же отклонение амплитуды вызывает ошибку35 signal of the additive component proportional to (1 + p) present in the output signal taken directly from the probe power sensor. So, when the amplitude of the standing wave O deviates by 10% from the value corresponding to the constant gain, the phase correction error is 20%, while in the prototype device the same amplitude deviation causes an error

™ коррекции фазы 30%. Таким образом, имеет место повышение точности коррекции фазовых искажений на 33% по сравнению с прототипом .™ phase correction 30%. Thus, there is an increase in the accuracy of the correction of phase distortion by 33% compared with the prototype.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство автоматической коррекции фазовых искажений в усилительном тракте, содержащее последовательно соединенные входной направленный ответвитель, усилительный тракт и выходной направленный ответвитель, линию задержки, подключенную к выходу ответвленной мощности входного направленного ответвител , линию св зи, включенную между линией задержки и выходом ответвленной мощности выходного направленного ответвител , N зондо- вых датчиков мощности, где N - целое, положительное число, подключенных к линии св зи с рассто нием между любыми соседними зондовыми датчиками, равнымSUMMARY OF THE INVENTION A device for automatically correcting phase distortion in an amplifying path, comprising a series-connected input directional coupler, an amplifying path and an output directional coupler, a delay line connected to a branch power output of the input directional coupler, a communication line connected between the delay line and the output power branch output directional coupler, N probe power sensors, where N is a positive integer connected to the communication line with p the distance between any adjacent probe sensors equal to + kN)/ + kN) / где k 0,1,2, а Я-длина волны радиосигнала в линии св зи, N вычитателей, каждый 1-й вычитатель одним входом подключен к выходу 1-го зондового датчика мощности, и блок выбора минимального напр жени , выход которого подключен к входу управлени  фазой, усилительного тракта, а выход каждого вычитател  подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности коррекции фазовых искажений в усилительномwhere k 0,1,2, and I is the wavelength of the radio signal in the communication line, N subtractors, each 1st subtractor is connected to the output of the 1st probe power sensor by one input, and the unit for selecting the minimum voltage, the output of which is connected to the phase control input, the amplifier path, and the output of each subtractor is connected to the corresponding input of the minimum voltage selection unit, characterized in that, in order to increase the accuracy of the correction of phase distortions in the amplifier тракте с переменным коэффициентом усилени , выход каждого вычитател  подключен к соответствующему входу блока выбора минимального напр жени  через введенный дополнительный вычитатель, другойpath with a variable gain, the output of each subtractor is connected to the corresponding input of the undervoltage selector through an additional subtractor, another вход i-ro вычитател , кроме первого, подключен к выходу (i+1)-ro зондового датчика мощности, другой вход первого вычитател  подключен к выходу N-го зондового датчика мощности, другой вход 1-го дополнительного вычитател , кроме N-го, подключен к выходу (i+1)-ro вычитател , а другой вход N-ro дополнительного вычитател  подключен к выходу первого вычитател .the i-ro input of the subtractor, in addition to the first, is connected to the output of the (i + 1) -ro probe power sensor, the other input of the first subtractor is connected to the output of the Nth probe power sensor, the other input of the 1st additional subtractor, except for the Nth, connected to the output of the (i + 1) -ro subtractor, and the other input N-ro of the additional subtractor is connected to the output of the first subtractor.