автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка и исследование балансных широкополосных преобразователей частотных спектров и устройств на их основе

На правах рукописи

ФИЛАТОВ Владимир Иванович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ БАЛАНСНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ И УСТРОЙСТВ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность: 05.12 04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор

Макаров Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Питолин Владимир Михайлович;

кандидат технических наук, доцент Маковий Александр Нестерович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи

Защита состоится 21 декабря 2004 г. в 15 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета К 212.037.03 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026 г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан 19 ноября 2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Козьмин В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При решении многих радиотехнических задач нередко возникает необходимость в преобразовании частотного спектра сигналов, то есть в транспонировании (перемещении) его вниз или вверх по шкале частот без изменения соотношений между компонентами спектра.

Преобразователи частоты - достаточно широкий класс радиотехнических устройств, включающих в свой состав смесители, модуляторы, умножители частоты, детекторные устройства. Для модулированных колебаний преобразование частоты сопровождается изменением (повышением или понижением) несущей частоты с сохранением вида модуляции и закона изменения модулируемого параметра.

Преобразование частотных спектров сигналов осуществляют с помощью нелинейных или параметрических цепей. В радиотехнике для этой цели в большинстве практических случаев применяют нелинейные цепи. Для преобразования частоты используется нелинейность вольт-амперных характеристик преобразующих элементов, в качестве которых обычно применяются полупроводниковые диоды и транзисторы.

По структурным признакам все многообразные схемы преобразователей частоты можно разделить на однотактные, балансные и кольцевые. Каждую из них можно выполнить как на пассивных, так и на активных нелинейных элементах. Однотактные схемы из-за низких качественных показателей не нашли практического применения, т. е. предпочтение отдано различным вариантам балансных и кольцевых преобразователей частоты.

Недостатком широко используемых на практике диодных балансных и кольцевых преобразователей частоты является наличие в них частотно-зависимых элементов типа трансформаторов, которые существенно сужают частотный диапазон их применения и имеют сравнительно большие размеры, значительно ограничивающие их применение в малогабаритной, особенно микроэлектронной радиоаппаратуре. По той же причине на самых низких звуковых частотах трудно или даже невозможно обеспечить требуемые амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики смесительных устройств, поскольку индуктивные сопротивления обмоток трансформаторов становятся малыми.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью преодоления вышеупомянутых проблем в диапазонах крайне низких и сверхнизких частот путем создания резистивно-диодных схем балансных преобразователей частотных спектров сигналов.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства, системы передачи, приема, обработки и защиты информации» в рамках темы «Исследование и разработка методов повышения эффективности систем

БНБЛИОТСКА

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка балансных широкополосных аналоговых преобразователей частотных спектров и устройств на их основе: умножителей частоты, амплитудных модуляторов, пиковых вольтметров и анализаторов гармоник с высокой избирательностью и разрешающей способностью по частоте, а также разработка методов расчета параметров и характеристик этих устройств.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1) разработки метода аппроксимации характеристик нелинейных элементов преобразователей частоты полиномами повышенных степеней (от шестой до десятой включительно);

2) разработки методики анализа спектральных составляющих широкополосных преобразователей;

3) разработки методики анализа помеховых составляющих балансных умножителей частоты;

4) разработки новых схемотехнических решений для измерительных приборов с преобразованием спектра частот;

5) разработки методики оценки точностных характеристик пиковых вольтметров с преобразованием измеряемых сигналов в амплитудно-модулированное (АМ) напряжение.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы спектрального анализа колебаний в нелинейных электрических цепях, метод математической индукции при определении коэффициентов аппроксимирующих полиномов с повышенными степенями, методы измерительных преобразований, методы математического описания точностных характеристик средств измерений. Основные технические результаты проверены путем макетирования и натурных экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1) на основе полученных обобщенных аналитических соотношений для коэффициентов полиномов разработан метод аппроксимации характеристик частотопреобразующих элементов, отличающийся использованием полиномов с повышенными степенями;

2) с помощью установленных закономерностей предложена методика оценки спектрального состава выходных напряжений широкополосных преобразователей частоты, отличающаяся возможностью учета составляющих спектра более высоких порядков;

3) осуществлено определение внутренней помехоустойчивости умножителей частоты с тройным балансом помеховых составляющих на основе предложенных математических соотношений, учитывающих особенности физических процессов в широкополосных преобразователях частоты;

4) на основе новых схемотехнических решений (положительное решение о выдаче патента на изобретение) разработан широкополосный пиковый вольтметр, отличающийся применением преобразования измеряемых сигналов в АМ напряжение и позволяющий повысить пороговую чувствительность вольтметра и линейность его отсчетной шкалы;

5) разработан метод оценки погрешностей пиковых вольтметров с использованием установленных аналитических зависимостей, отличающийся возможностью учета влияния на точность измерений дополнительно введенных структурных преобразований контролируемых сигналов.

Практическая ценность. Практическая значимость диссертационных исследований заключается в возможности использования разработанных широкополосных преобразователей частоты как в области сверхнизких и крайне низких частот, так и на более высоких частотах, поскольку частотный диапазон предлагаемых смесителей будет ограничиваться сверху фактически только применяемыми частотопреобразующими элементами.

Устройства, разработанные на основе этих преобразователей, по сравнению с аналогами характеризуются существенно лучшими параметрами: более широкой полосой пропускания, равномерностью АЧХ, линейностью ФЧХ, равномерностью отсчетных шкал вольтметров (в том числе и в их нижней части), более высокой чувствительностью и т.п.

Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в ходе выполнения диссертационной работы, могут быть использованы инженерами-проектировщиками с целью повышения качества и надежности радиопередающих и радиоприемных устройств, а также средств измерения.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы были использованы в Федеральном государственном унитарном предприятии Воронежский научно-исследовательский институт связи, а также внедрены в учебный процесс на кафедре радиотехники Воронежского государственного технического университета, что подтверждается соответствующими актами.

По результатам диссертационной работы получено положительное решение по заявке на изобретение №2003106689/28(006980).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Воронежской высшей школы МВД России (Воронеж, 1997 - 1998); на межвузовских научно-практических конференциях Воронежского института МВД России (Воронеж, 1999 - 2000); на 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Охрана-99» ВИ МВД (Воронеж, 1999); на 5-й и 6-й международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 1999 - 2000); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 2001 - 2004).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 31 печатной работе, включая положительное решение по заявке на изобретение (из них 12 публикаций в центральной печати). В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: разработка метода аппроксимации вольт-амперных характеристик нелинейных элементов полиномами с повышенными степенями [13, 15], методики анализа спектральных составляющих частотопреобразующих устройств [1, 5, 6, 16-18]; разработка схемотехнических решений построения широкополосных преобразователей частоты [7-9, 11, 12, 19-21], а также вольтметров пиковых значений [22, 23, 25-29] и анализаторов гармоник [31].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований и двух приложений, изложена на 201 странице, содержит 58 рисунков и 31 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, определена практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Первая глава посвящена сравнительному анализу существующих преобразователей частотных спектров, которые широко применяются в современных радиотехнических системах и устройствах, а также в измерительной технике.

Основными тенденциями развития современных преобразователей частоты (ПЧ) являются: устранение побочных продуктов преобразования частотных спектров (мешающих комбинационных частот), расширение частотного диапазона использования смесителей, улучшение технических параметров (например, расширение динамического диапазона входных сигналов, повышение устойчивости работы преобразователя, уменьшение неравномерности амплитудно-частотной и улучшение линейности фазочастотной характеристик и т.п.), использование передовых достижений в области микроэлектронной техники (т.е. выполнение преобразователей по интегральной технологии), снижение массогабаритных показателей.

Достоинствами диодных преобразователей являются низкий уровень собственных шумов, высокая надежность, отсутствие необходимости в источниках питания, а недостатками - большее ослабление преобразуемого сигнала, узкая полоса пропускания, неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ, большие габариты.

Отличительными чертами транзисторных преобразователей являются усиление амплитуды преобразуемого сигнала, малые габариты и возможность построения преобразователей по схемам с совмещенным гетеродином. Можно выделить следующие основные недостатки преобразователей частоты на транзисторах: высокий уровень собственных шумов, малый динамический диапазон по входу,

область применения сильно ограничена быстродействием используемых транзисторов, необходимость использования дополнительного источника питания.

Существующие преобразователи частоты в интегральном исполнении не могут обеспечить полный набор достаточно высоких качественных показателей. Достоинство преобразователей на основе переменного сопротивления -простота схемы, а недостатки: самая высокая из всех перемножителей суммарная погрешность, малый динамический диапазон, достаточно узкая полоса пропускания. Логарифмическим преобразователям присущ большой динамический диапазон, небольшая суммарная погрешность, высокая температурная стабильность, а к недостаткам следует отнести зависимость ширины полосы пропускания от амплитуды входного сигнала. Преобразователи на основе переменной крутизны характеризуются небольшой суммарной погрешностью, широкой полосой пропускания, но малым динамическим диапазоном. Перемножители с нормировкой токов обладают невысокой суммарной погрешностью, полосой пропускания менее 1 МГц с потенциальным выходом и 10 МГц с токовым выходом, небольшим динамическим диапазоном, самой высокой термостабильностью. Импульсный преобразователь имеет наименьшую суммарную погрешность, а также самую малую полосу пропускания, небольшой динамический диапазон по входу.

Во второй главе рассмотрены вопросы преобразования частотных спектров сигналов.

Предложены новые схемотехнические решения построения бестрансформаторных балансных и кольцевых смесителей, свободных от ранее указанных недостатков, причем они могут быть выполнены как с симметричным, так и с несимметричным выходом. Второй вариант с практической точки зрения является более предпочтительным.

На рис.1 и рис.2 представлены принципиальные схемы соответственно балансного и кольцевого преобразователей частоты резистивно-диодного типа, имеющих несимметричный выход и отличающихся от известных устройств значительно более широкой полосой пропускания.

На рисунках приняты обозначения: Е1 4- Е12 - резисторы постоянного сопротивления; - нагрузочный резистор каждого из смесителей;

ег,е(.,—е1-,—е(-,и1,ис,—и1,—ис, - ЭДС, вырабатываемые гетеродином и источником сигнала и создаваемые ими напряжения на резисторах ЕА -г Е6 (рис.1) и Ю+Ш2 (рис.2);

И, -=- и4 - напряжения, приложенные к диодам УБ1-т- УБ4, используемым в качестве нелинейных элементов;

-г - токи, каждый из которых протекает через соответствующий диод и нагрузочный резистор Ян;

ин - выходное напряжение преобразователя (балансного или кольцевого).

Рис. 1. Балансный смеситель с несимметричным выходом

При анализе частотных спектров смесителей полагалось, что используемые в них частотопреобразующие элементы (ЧПЭ) одного и того же типа, а их вольт-амперные характеристики идентичны и описываются в общем случае полиномом степени.

Установлено, что выходные напряжения равны: для балансного преобразователя

(1)

(2)

В (1) и (2) q - порядковый номер полиномиального коэффициента.

Анализ соотношения (1) показал, что в спектре Чн балансного смесителя в зависимости от способов подачи на его входы напряжений и в одном случае отсутствуют колебания с частотами и т.д., а также колебания с частотами и т.д., а в другом случае колебания с частотами и т.д. и колебания с частотами и т.д.

6

Указанные составляющие оказались подавленными (скомпенсированными) в процессе преобразования. Здесь через Ы1- и й>(. - обозначены частоты напряжений гетеродина и источника сигнала.

При анализе (2) выяснено, что в составе ин кольцевого смесителя отсутствуют как колебания с частотами и так и все их гармоники (четные и нечетные), а присутствуют лишь колебания с суммарно-разностными частотами (табл.1).

Рис. 2. Кольцевой смеситель с несимметричным выходом

В отличие от балансных, в кольцевых смесителях частотные спектры являются одинаковыми при четной и нечетной степенях используемого для аппроксимации полинома при условии, если нечетная степень больше четной на единицу. Однако в целом амплитудно-частотные спектры все же будут раз-

личными, поскольку изменение п приводит к изменению значений полиномиальных коэффициентов Д|/(|.

Таблица 1

Спектры выходных напряжений кольцевых смесителей

п Частоты гармонических составляющих ин

2; 3 0)г ±(Ос;

4; 5 сау ±3о)с;3(ог ±(ос;

6; 7 со, ±5о}( ;3(сог ±о)с У, 5ú)г ±о)с;

8; 9 (о,- ±7(ос;3(о,- ±5о)с',5(ог ±3(ос;7(ог ±(ос\

10 (о,- ±9о)с;3(ог ±1(ос\5{(ог ±(ос},7(ог ±3(ос;9(о,. ±(ос

Во второй главе диссертации определены также частотные спектры тройного балансного преобразователя частоты, состоящего из двух кольцевых смесителей резистивно-диодного типа, на входы которых подаются сдвинутые по фазе на 90° как напряжения от гетеродина, так и напряжения от источника сигнала; выходные напряжения смесителя одновременно воздействуют на суммирующее устройство и блок вычитания. Частотные спектры их выходных сигналов приведены в табл. 2, где МЙЫГ| - сигнал на выходе суммирующего устройства, а икыхг -на выходе блока вычитания.

Таблица 2

Частотные спектры выходных напряжений ДО^П^р и п = 2... 10

п иных\ иНЫХ2

2; 3 (0,-Ц (О у +(Ос

4; 5 (о,- + 3(ос,3(ог + о)с (оу - 3(0с,3(0у -сос

(ог -5(ос,3{о),.-о)1), (о,. + 5(ос, 3 {(Оу + (ос),

6; 7

5(0г ~(ос 5 (Оу + (ос

(оу +7(ос,3(о,. + 5сос, (о,. - 7(oc,3(úy-5ú)c,

8; 9 5со,- +3(ос, 7(ог + й)с 5(0у -Зй)г, 7а)у -ас

а,- -9(0с,3(0у -7(ос, (о у +9о}с,Зй)у + 7(ос,

10 5(<Уу-(ос\ 7(О,- -3(ос, 5(а)у + (0с),7(0у +3(ос,

9(0у-(0с, 9 (о,. + (ос,

В спектрах иЙЫХ1 и ииыхг отсутствуют не только напряжения с частотами (Ог, (У(- и их гармоники, но и значительная часть составляющих с суммарно-разностными частотами, что существенно повышает помехоустойчивость преобразователя.

При проведении схемотехнического моделирования работы преобразователей частоты был использован пакет прикладных программ ADVANCED DESIGN SYSTEM версии 1,5. В результате было определено, что спектральные составы выходных напряжений резистивно-диодных преобразователей частоты (балансных и кольцевых схем) в качественном отношении полностью совпадают со спектрами, полученными при помощи аналитических выражений. Это подтверждает правильность выбранного метода анализа электрических процессов в схемах смесителей.

Более того, расхождение между экспериментальными данными и результатами моделирования составило не более 4 - 5 %, что можно отнести на счет погрешности измерительных приборов и неполной адекватности модели полупроводникового диода, которая была использована при моделировании.

Третья глава диссертации посвящена аппроксимации вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, входящих в состав частото-преобразующих устройств.

Проанализированы различные способы аппроксимации ВАХ ЧПЭ. Дана сравнительная оценка таким видам аппроксимации, как кусочно-линейной, экспоненциальной, полиномиальной, тригонометрической и другим.

Отмечается, что для аппроксимации ВАХ большинства ЧПЭ, в том числе и полупроводниковых диодов наиболее приемлемой со многих точек зрения является полиномиальная аппроксимация, обеспечивающая не только удобство объяснения принципа действия самых разнообразных нелинейных устройств (смесителей, модуляторов, детекторов, умножителей частоты и т.д.), но и высокую точность совпадения расчетной кривой с действительной, особенно при повышенных степенях полиномов.

Установлено, что в литературных источниках имеются расчетные формулы для полиномиальных коэффициентов лишь при степени полинома не выше пятой, что явно недостаточно при анализе частотных спектров таких устройств, как тройные балансные умножители частоты.

Методом математической индукции получены обобщенные аналитические соотношения для нахождения коэффициентов аппроксимирующих полиномов при любой (реально обоснованной) их степени.

Обнаружено, что с изменением степени полинома и порядкового номера полиномиального коэффициента наблюдается определенная структурная зако-

номерность в формулах для нахождения полиномиальных коэффициентов, что позволило объединить эти формулы в одно обобщенное выражение:

где п - степень полинома;

q - порядковый номер искомого коэффициента в полиноме;

Ри, Рв,...,Р>, Рг - коэффициенты, значения которых берутся из составленной определенным образом таблицы;

1к - ток в к-й опорной точке аппроксимируемого участка ВАХ.

Показано, что приведенное обобщенное соотношение пригодно для аппроксимации как монотонно, так и немонотонно изменяющихся вольт-амперных характеристик, причем деление кривой на участки по оси напряжений может быть равномерным и неравномерным, а начальная точка аппроксимируемого участка ВАХ может совпадать и не совпадать с началом координат.

Выяснено, что при равноотстоящих интерполяционных узлах или при кратности величин всех интервалов величине наименьшего из них математические выражения для полиномиальных коэффициентов существенно упрощаются, а точность аппроксимации повышается, причем тем лучше, чем выше степень полинома, но только на аппроксимируемом участке ВАХ, а за пределами его наблюдается резкое расхождение расчетной и исходной характеристик.

Приведены конкретные расчетные формулы для всех коэффициентов при степенях полиномов, равных п = 2. ..10.

Экспериментальная проверка полностью подтвердила правильность теоретически полученных формул.

Установлено, что точность полиномиальной аппроксимации вольт-амперных характеристик в основном зависит от следующих факторов:

1) вида аппроксимируемой ВАХ и точности соответствия ее реальной характеристике;

2) способа задания ВАХ нелинейного элемента;

3) места положения аппроксимируемого участка на вольт-амперной характеристике и способа выбора на нем интерполяционных узлов;

4) степени аппроксимирующего полинома;

5) масштабов ВАХ ЧПЭ по осям напряжений и токов;

6) ширины графика вольт-амперной характеристики;

7) стабильности ВАХ ЧПЭ и т.п.

Отмечается, что вольт-амперные характеристики с монотонным изменением тока от напряжения аппроксимируются более точно и более простыми полиномами, чем характеристики, имеющие изломы.

Табличный способ задания ВАХ ЧПЭ по сравнению с графическим способом обеспечивает при прочих равных условиях несколько большую точность аппроксимации.

Выяснено, что точность аппроксимации зависит и от места положения аппроксимируемого участка на ВАХ: она будет наихудшей в области малых токов (близких к нулевым) и увеличивается с ростом тока.

С ростом степени полинома аппроксимация улучшается, что связано с увеличением числа интерполяционных узлов, в которых расчетные и справочные значения токов совпадают.

Увеличение масштаба ВАХ ЧПЭ как по оси напряжений, так и по оси токов увеличивает точность аппроксимации и особенно в области малых токов. Масштаб можно увеличить фотографированием ВАХ и проецированием ее на экран.

Ширина линии графика ВАХ имеет в основном значение при малых токах. Чем она уже, тем точнее можно определить токи в интерполяционных узлах.

Стабильность ВАХ ЧПЭ практически мало влияет на точность аппроксимации.

В четвертой главе рассмотрены схемотехнические решения по разработке устройств на основе широкополосных преобразователей частоты. К ним относятся умножители частоты, вольтметры пиковых значений и анализаторы гармоник.

Умножители частоты отличаются от смесителей лишь тем, что на их входы подаются напряжения сигнальной частоты. В отдельных случаях умножение частоты можно получить и путем воздействия напряжения сигнала лишь на один из входов умножителя, оставляя при этом второй вход свободным, то есть без подачи на него напряжения.

Показано, что выходной сигнал балансного умножителя частоты имеет в своем составе четные и нечетные гармонические составляющие, начиная от первой и заканчивая десятой (при п = 10), причем амплитуды нечетных гармоник определяются нечетной частью ВАХ полупроводниковых диодов, а четных соответственно четной частью. Постоянная составляющая напряжения ин определяется также четной частью ВАХ диодов. Число гармонических составляющих равно степени п аппроксимирующего полинома.

Нечетных гармоник в спектре выходного напряжения кольцевого рези-стивно-диодного умножителя не будет: они полностью скомпенсированы в самом умножителе частоты.

Выделение нужных гармоник из выходного напряжения умножителя частоты осуществляется фильтровыми способами.

Далее описывается умножитель частоты с малым уровнем собственных помех, созданный на основе двух кольцевых смесителей резистивно-диодного типа с несимметричным выходом. Отмечается, что от одного и того же источ-

11

ника сигнала, подлежащего умножению по частоте, подаются на входы каждого из смесителей синфазные между собой синусоидальные напряжения различной амплитуды в соотношении приблизительно 1:3, причем напряжения, подводимые к одному смесителю, сдвинуты по фазе на угол 90° по отношению к напряжениям, подводимым к другому смесителю, что обеспечивается с помощью простейших фазовращателей, состоящих из резисторов и конденсаторов и включенных на входах смесителей. Отмечается также, что выходы обоих смесителей подключены одновременно ко входам суммирующего устройства (СУ) и блока вычитания (БВ).

Путем аппроксимации степенными полиномами вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов, используемых в смесителях в качестве нелинейных частотопреобразующих элементов, получены математические выражения для выходных напряжений БВ и СУ. Показано, что при использовании БВ умножитель работает как удвоитель частоты, а в случае использования СУ - как учетверитель частоты входного сигнала.

Исследованиями установлено, что частотные спектры выходных напряжений БВ и СУ практически одинаковы при четной и нечетной степенях аппроксимирующих полиномов при условии, что четная степень меньше нечетной на единицу; при этом боковые составляющие в спектрах обоих напряжений, являющиеся в умножителе помеховыми, не превышают по величине одного процента от уровня полезных сигналов.

Аналитически выяснено, что при вольт-амперных характеристиках диодов, описываемых полиномом со степенью не выше пятой, боковые составляющие вообще отсутствуют в составе выходных напряжений.

Экспериментальная проверка работоспособности умножителя показала его достаточно высокую помехоустойчивость даже без применения дополнительных фильтрующих устройств.

Структурная схема такого умножителя приведена на рис.3, где приняты обозначения: ИС - источник сигнала; ФВ1, ФВ2 - фазовращатели резистивно-емкостного типа; ДН1, ДН2 - делители напряжений; KCI, ^2 - широкополосные кольцевые смесители; СУ, БВ - суммирующее устройство и блок вычитания.

Выяснено, что схему умножителя на рис.3 можно упростить, если подавать на оба входа смесителей КС1 и КС2 сигналы одинаковой амплитуды. К тому же, как показывает анализ, улучшается и подавление помеховых составляющих в составе выходных напряжений СУ и БВ, причем при /7 = 10 на выходе СУ полезной будет четвертая гармоника, а помеховой - только одна восьмая; на выходе БВ полезной будет вторая гармоника, а помеховыми - шестая и десятая.

Рис. 3. Тройной балансный умножитель частоты

Графики относительного изменения полезных и помеховых составляющих при различных п представлены на рис.4 и 5, где ит - амплитуда входного сигнала.

Рис. 4. Графики относительного изменения 2-й и 6-й гармоник

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 и т,В

Рис. 5. Графики относительного изменения 4-й и 8-й гармоник

Определено, что возможно создание тройных балансных умножителей частоты, обеспечивающих без дополнительной фильтрации превышение полезных сигналов над помеховыми на 60 дБ и более, что удовлетворяет многим практическим требованиям.

Установлено, что применение широкополосных преобразователей частоты позволяет создать и вольтметры пиковых значений, отличающихся от известных аналогов большей чувствительностью, линейностью отсчетных шкал и другими параметрами и характеристиками. Структурная схема одного из таких вольтметров изображена на рис.6, где приняты обозначения: ПУ - предварительный усилитель входного сигнала; АМ - амплитудный модулятор рези-стивно-диодного типа; ОУ - оконечный усилитель; ГНЧ - генератор несущей частоты; ПД, ЛД - пиковый и линейный детекторы; ДН1, ДН2 - делители напряжений; СИ - стрелочный индикатор.

Рис. 6. Структурная схема пикового вольтметра

Отмечается, что в вольтметре измеряемый сигнал с помощью дополнительно введенных блоков АМ и ГНЧ преобразуется в АМ напряжение, что позволяет при соответствующей амплитуде напряжения ГНЧ обеспечить практически линейный режим работы ПД по отношению к контролируемым сигналам. Эта линейность возрастает с уменьшением амплитуды исследуемого сигнала, в чем и заключается основное отличие предлагаемого вольтметра от существующих. Линейный детектор предназначен для компенсации постоянной составляющей сигнала на выходе ПД, пропорциональной амплитуде напряжения ГНЧ.

В результате фактически без усложнения схемы обеспечивается повышение чувствительности и увеличение линейности шкалы вольтметра при малых уровнях сигнала. Кроме того, увеличивается и устойчивость работы измерительного прибора, поскольку усиление сигнала в нем до и после модулятора производится на разных частотах.

Путем анализа погрешностей вольтметра выяснено, что на точность его измерений практически не влияет наличие в нем дополнительно введенных блоков генератора несущей частоты и модулятора, поскольку пиковый и линейный детекторы выполнены по одинаковым схемам и их элементы однотипны и находятся в одинаковых климатических условиях.

Отмечается, что вольтметр пригоден для контроля напряжений не только синусоидальной, но и другой формы, причем его шкала может быть линейно проградуирована как в единицах напряжения, так и в единицах амплитудной модуляции.

В конце четвертой главы рассмотрены схемотехнические решения и по разработке анализаторов гармоник.

Отмечается, что в диапазоне сверхнизких и крайне низких частот весьма затруднительно и даже невозможно осуществить надлежащую селекцию сигналов по частоте с помощью ЬС- и ЯС-фильтров из-за их малой добротности.

Предлагается узкополосная селекция составляющих сигналов сложной формы с использованием электромеханических фильтров и смесителей рези-стивно-диодного типа, позволяющих с высокой разрешающей способностью производить анализ спектрального состава электрических колебаний в названной выше области частот.

Заключение содержит обобщение результатов и основные выводы.

Основные результаты работы.

1. Разработан метод аппроксимации характеристик частотопреобразующих нелинейных элементов полиномами с повышенными степенями.

2. Рассмотрена методика анализа составляющих частотного спектра выходных сигналов широкополосных преобразователей частоты.

3. Изложен принцип построения умножителей частоты на основе балансных и кольцевых смесителей резистивно-диодного типа.

4. Определена внутренняя помехоустойчивость умножителей частоты с тройным балансом помеховых составляющих.

5. Предложены новые схемотехнические решения для высокочувствительных пиковых вольтметров с преобразованием измеряемых сигналов в АМ напряжение.

6. Произведено сопоставление погрешностей измерения вольтметров пиковых значений с учетом введения в них дополнительного преобразования контролируемых сигналов.

7. Разработан принцип построения анализаторов гармоник с высокой избирательностью в диапазоне сверхнизких и крайне низких частот.

Рассмотренные в диссертационной работе широкополосные преобразователи частотных спектров могут быть использованы в радиопередающих и радиоприемных устройствах, измерительной аппаратуре для контроля как электрических, так и неэлектрических величин, характеризующих те или иные физические процессы, интересующие науку и производство.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Филатов В.И., Филатов ИА, Костылев А.В. Двойное преобразование частоты в усилителях медленно меняющихся сигналов // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997.11 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 8.07.97, № 2276-В97.

2. Филатов В.И. Трижды балансный преобразователь частоты // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1997. -С. 193-197.

3. Филатов В.И. Малогабаритный преобразователь частотных спектров // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1997. - С. 31-34.

4. Филатов В.И. Использование резистивно-диодных преобразователей частоты в усилителях постоянного тока // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1998. Ч. 2. - С. 77.

5. Завражнов Ю.В., Макаров Г.В., Филатов В.И. Методика анализа радиотехнических устройств с несколькими нелинейными элементами // Теория и техника радиосвязи: Науч.-техн. сб. - Воронеж, 1998. Вып. 2. - С. 108-112.

6. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов И.А. УПТ с резистивно-диодными преобразователями частотных спектров // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 5-й Междунар. НТК. Воронеж, 1999. Т. 3. - С. 1499-1506.

7. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов И.А. Смеситель с компенсацией помеховых составляющих // ИЛ № 79-174-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

8. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА Дважды балансный бестрансформаторный смеситель с несимметричным выходом // ИЛ № 79-081-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

9. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА Резистивно-диодный кольцевой смеситель с симметричным выходом // ИЛ № 79-082-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

10. Филатов В.И. Бестрансформаторные балансные модуляторы // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1997. Ч. 2. - С. 59.

11. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов ИА Радиотехнические способы передачи информации в бесконтактных преобразователях угловых перемещений // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 6-й Междунар. НТК. Воронеж, 2000. Т. З. - С. 1652-1656.

12. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА. Амплитудный модулятор: // ИЛ № 79-174-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

13. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов И.А Обобщенные соотношения для коэффициентов полиномов, аппроксимирующих ВАХ нелинейных элементов // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 5-й Междунар. НТК. Воронеж, 1999. Т. 3. - С. 1491-1498.

14. Филатов В.И. Использование полиномов повышенных степеней при аппроксимации ВАХ нелинейных элементов // Науч.-практ. конф. ВИ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 2000. Ч. 2. - С. 148.

15. Филатов В.И., Филатов ИА Определение полиномиальных коэффициентов ВАХ частотопреобразующих элементов // Воронежский гос. техн. унт. Воронеж, 1997.13 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 11.08.97, № 2648-В97.

16. Филатов В.И., Филатов ИА, Перепелица Н.И. Балансные перемножители резистивно-диодного типа // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 17 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 5.06.97, № 1808-В97.

17. Филатов В.И., Маслов ЕА Умножитель частоты с малым уровнем боковых составляющих // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1998. Ч. 2.-С. 128.

18. Макаров Г.В., Филатов В.И. Резистивно-диодные балансные смесители как умножители частоты // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. - С. 88-93.

19. Макаров Г.В., Филатов В.И. Умножитель частоты с высокой степенью компенсации собственных помех // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. - С. 94-98.

20. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов И.А. Удвоитель частоты балансного типа // ИЛ № 79-179-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

21. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА. Устройство с четырехкратным умножением частоты // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 47-51.

22. Филатов В.И., Филатов ИА Электронный вольтметр с преобразованием спектра частот // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 10 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 12.03.97, № 759-В97.

23. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА. Пиковый вольтметр с преобразованием измеряемых напряжений в АМ сигнал // Радиолокация, навигация, связь:Сб.докл.5-йМеждунар.НТК. Воронеж, 1999.Т.3.-С. 1507-1512.

24. Филатов В.И. Детекторное устройство вольтметра с преобразованием спектра частот // Межвузовская науч.-практ. конф. ВИ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1999.Ч.2.-С. 26.

25. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов ИА Селективный вольтметр КНЧ и СНЧ диапазонов // Изобретатели машиностроению. - 2002. - № 1. - С. 42-43.

26. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов И.А Аналоговый диодный вольтметр пиковых значений // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 52-57.

27. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов ИА. Вольтметр с линейной шкалой отсчета // ИЛ № 79-163-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

28. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов И.А. Широкополосный пиковый вольтметр // Фед. ин-т пром. собст.: Реш. о выд. пат. на изобр. по заявке на изобретение № 2003106689/28(006980), заявл. 11.03.03. М., 2003.

29. Макаров Г.В., Филатов В.И., Филатов ИА. Пиковый вольтметр компенсационного типа // ИЛ № 79-083-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

30. Филатов В.И. Особенности построения схем анализаторов спектров частот в КНЧ и СНЧ диапазонах // Охрана-99: Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж: ВИ МВД, 1999. Ч. 2. - С. 83.

31. Филатов В.И., Макаров Г.В., Филатов И А. Особенности построения схем анализаторов спектров частот угловых перемещений // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 6-й Междунар. НТК. Воронеж, 2000. Т. 3. - С. 1661-1664.

Подписано в печать 17.11.04. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ № НУг.

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

»2533 f

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ И ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

1.1. Пассивные преобразователи частоты, построенные по балансным схемам

1.2. Активные преобразователи частоты на дискретных элементах

1.3. Преобразователи частоты в интегральном исполнении

1.4. Постановка задачи разработки смесителей в диапазонах КНЧиСНЧ

2. РЕЗИСТИВНО-ДИОДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ

2.1. Простой резистивно-диодный преобразователь частоты

2.2. Резистивно-диодные преобразователи частотных спектров типа БСКГ

2.3. Резистивно-диодные преобразователи частотных спектров типа БСКС

2.4. Двойные двухтактные резистивно-диодные преобразователи частотных спектров

2.5. Тройной балансный преобразователь частотного спектра 60 Выводы

3. АППРОКСИМАЦИЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТОПРЕОБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1. Выбор способа аппроксимации

3.2. Обобщенные соотношения при полиномиальной аппроксимации

ВАХ ЧПЭ

3.3. Определение полиномиальных коэффициентов ВАХ ЧПЭ

3.4. Оценка точности аппроксимации вольт-амперных характеристик 89 Выводы

4. УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ РЕЗИСТИВНО-ДИОДНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ

4.1. Умножители частоты

4.1.1. Умножители частоты на основе балансных смесителей

4.1.2. Умножители частоты на основе кольцевых смесителей

4.1.3. Резистивно-диодные умножители частоты с высокой степенью компенсации собственных помех

4.2. Электронные вольтметры с резистивно-диодными амплитудными модуляторами

4.3. Анализаторы гармоник с резистивно-диодными преобразователями частоты

Выводы

Актуальность темы. При решении многих радиотехнических задач нередко возникает необходимость в преобразовании частотного спектра сигналов, то есть в транспонировании (перемещении) его вниз или вверх по шкале частот без изменения соотношений между компонентами спектра.

Преобразователи частоты — достаточно широкий класс радиотехнических устройств, включающих в свой состав смесители, модуляторы, умножители частоты, детекторные устройства. Для модулированных колебаний преобразование частоты сопровождается изменением (повышением или понижением) несущей частоты с сохранением вида модуляции и закона изменения модулируемого параметра.

Преобразование частотных спектров сигналов осуществляют с помощью нелинейных или параметрических цепей. В радиотехнике для этой цели в большинстве практических случаев применяют нелинейные цепи. Для преобразования частоты используется нелинейность вольт-амперных характеристик преобразующих элементов, в качестве которых обычно применяются полупроводниковые диоды и транзисторы.

По структурным признакам все многообразные схемы преобразователей частоты можно разделить на однотактные, балансные и кольцевые. Каждую из них можно выполнить как на пассивных, так и на активных нелинейных элементах. Однотактные схемы из-за низких качественных показателей не нашли практического применения, т. е. предпочтение отдано различным вариантам балансных и кольцевых преобразователей частоты.

Недостатком широко используемых на практике диодных балансных и кольцевых преобразователей частоты является наличие в них частотно-зависимых элементов типа трансформаторов, которые существенно сужают частотный диапазон их применения и имеют сравнительно большие размеры, значительно ограничивающие их применение в малогабаритной, особенно микроэлектронной радиоаппаратуре. По той же причине на самых низких звуковых частотах трудно или даже невозможно обеспечить требуемые амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики смесительных устройств, поскольку индуктивные сопротивления обмоток трансформаторов становятся малыми.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью преодоления вышеупомянутых проблем в диапазонах крайне низких и сверхнизких частот путем создания резистивно-диодных схем балансных преобразователей частотных спектров сигналов.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства, системы передачи, приема, обработки и защиты информации» в рамках темы «Исследование и разработка методов повышения эффективности систем передачи и обработки информации».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка балансных широкополосных аналоговых преобразователей частотных спектров и устройств на их основе: умножителей частоты, амплитудных модуляторов, пиковых вольтметров и анализаторов гармоник с высокой избирательностью и разрешающей способностью по частоте, а также разработка методов расчета параметров и характеристик этих устройств.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1) разработки метода аппроксимации характеристик нелинейных элементов преобразователей частоты полиномами повышенных степеней (от шестой до десятой включительно);

2) разработки методики анализа спектральных составляющих широкополосных преобразователей;

3) разработки методики анализа помеховых составляющих балансных умножителей частоты;

4) разработки новых схемотехнических решений для измерительных приборов с преобразованием спектра частот;

5) разработки методики оценки точностных характеристик пиковых вольтметров с преобразованием измеряемых сигналов в амплитудно-модулированное (AM) напряжение.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы спектрального анализа колебаний в нелинейных электрических цепях, метод математической индукции при определении коэффициентов аппроксимирующих полиномов с повышенными степенями, методы измерительных преобразований, методы математического описания точностных характеристик средств измерений. Основные технические результаты проверены путем макетирования и натурных экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1) на основе полученных обобщенных аналитических соотношений для коэффициентов полиномов разработан метод аппроксимации характеристик частотопреобразующих элементов, отличающийся использованием полиномов с повышенными степенями;

2) с помощью установленных закономерностей предложена методика оценки спектрального состава выходных напряжений широкополосных преобразователей частоты, отличающаяся возможностью учета составляющих спектра более высоких порядков;

3) осуществлено определение внутренней помехоустойчивости умножителей частоты с тройным балансом помеховых составляющих на основе предложенных математических соотношений, учитывающих особенности физических процессов в широкополосных преобразователях частоты;

4) на основе новых схемотехнических решений (положительное решение о выдаче патента на изобретение) разработан широкополосный пиковый вольтметр, отличающийся применением преобразования измеряемых сигналов в AM напряжение и позволяющий повысить пороговую чувствительность вольтметра и линейность его отсчетной шкалы;

5) разработан метод оценки погрешностей пиковых вольтметров с использованием установленных аналитических зависимостей, отличающийся возможностью учета влияния на точность измерений дополнительно введенных структурных преобразований контролируемых сигналов.

Практическая ценность. Практическая значимость диссертационных исследований заключается в возможности использования разработанных широкополосных преобразователей частоты как в области сверхнизких и крайне низких частот, так и на более высоких частотах, поскольку частотный диапазон предлагаемых смесителей будет ограничиваться сверху фактически только применяемыми частотопреобразующими элементами.

Устройства, разработанные на основе этих преобразователей, по сравнению с аналогами характеризуются существенно лучшими параметрами: более широкой полосой пропускания, равномерностью АЧХ, линейностью ФЧХ, равномерностью отсчетных шкал вольтметров (в том числе и в их нижней части), более высокой чувствительностью и т.п.

Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в ходе выполнения диссертационной работы, могут быть использованы инженерами-проектировщиками с целью повышения качества и надежности радиопередающих и радиоприемных устройств, а также средств измерения.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы были использованы в Федеральном научно-производственном центре «Воронежский НИИ связи», а также внедрены в учебный процесс на кафедре радиотехники Воронежского государственного технического университета, что подтверждается соответствующими актами.

По результатам диссертационной работы получено положительное решение по заявке на изобретение №2003106689/28(006980).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Воронежской высшей школы МВД России (Воронеж, 1997 - 1998); на межвузовских научно-практических конференциях Воронежского института МВД России (Воронеж, 1999 - 2000); на 3-ей Всероссийской научно-практической конференции «Охрана-99» ВИ МВД (Воронеж, 1999); на 5-й и 6-й Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 1999 - 2000); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (2001 - 2004).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 31 печатной работе, включая положительное решение по заявке на изобретение (из них 12 публикаций в центральной печати). В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце диссертации, лично соискателю принадлежит: разработка метода аппроксимации вольт-амперных характеристик нелинейных элементов полиномами с повышенными степенями [80, 82], методики анализа спектральных составляющих частотопреобразующих устройств [66, 70, 71, 85-87]; разработка схемотехнических решений построения широкополосных преобразователей частоты [72-74, 76, 77, 88-90], а также вольтметров пиковых значений [98, 99, 101-105] и анализаторов гармоник [107].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований и двух приложений, изложена на 201 странице, содержит 58 рисунков и 31 таблицу.

ВЫВОДЫ

1. Выходные напряжения умножителей частоты, созданных на основе балансных смесителей, имеют в своем составе как четные, так и нечетные гармонические составляющие при условии, что напряжение сигнала воздействует на оба входа умножителя; при воздействии сигнала на один из входов выходное напряжение либо равно нулю, либо содержит только нечетные гармоники.

2. Выходные напряжения умножителей, созданных на основе кольцевых смесителей, состоят из четных гармоник и постоянной составляющей при условии воздействия сигнала на все входы умножителя. При отсутствии сигналов на любых двух одинаковых входах выходное напряжение равно нулю.

3. В тройном балансном умножителе с двумя выходами одно из выходных напряжений содержит четные гармоники с частотами 2й)с,6б)с,10(Ос и т.д., а другое - четные гармоники с частотами

4сос, 8й)с, 12сос и т.д., что облегчает фильтрацию нужной составляющей.

4. При равенстве амплитуд входных сигналов электрическая схема тройного балансного умножителя значительно упрощается.

5. Электронные пиковые вольтметры с резистивно-диодными преобразователями характеризуются широкой полосой пропускания, повышенной чувствительностью и точностью.

6. Анализаторы гармоник с резистивно-диодными преобразователями частоты и электромеханическими фильтрами имеют высокую избирательность и разрешающую способность по частоте (порядка 1 Гц).

159

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан метод аппроксимации характеристик частотопреобразую-щих нелинейных элементов полиномами с повышенными степенями.

2. Рассмотрена методика анализа составляющих частотного спектра выходных сигналов широкополосных преобразователей частоты.

3. Изложен принцип построения умножителей частоты на основе балансных и кольцевых смесителей резистивно-диодного типа.

4. Определена внутренняя помехоустойчивость умножителей частоты с тройным балансом помеховых составляющих.

5. Предложены новые схемотехнические решения для высокочувствительных пиковых вольтметров с преобразованием измеряемых сигналов в AM напряжение.

6. Произведено сопоставление погрешностей измерения вольтметров пиковых значений с учетом введения в них дополнительного преобразования контролируемых сигналов.

7. Разработан принцип построения анализаторов гармоник с высокой избирательностью в диапазоне сверхнизких и крайне низких частот.

Рассмотренные в диссертационной работе широкополосные преобразователи частотных спектров могут быть использованы в радиопередающих и радиоприемных устройствах, измерительной аппаратуре для контроля как электрических, так и неэлектрических величин, характеризующих те или иные физические процессы, интересующие науку и производство.

1. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ / Под ред. О.В. Алексеева. -М.: Радио и связь, 1987. 392 с.

2. Проектирование радиопередатчиков / Под ред. В.В. Шахгильдяна. -М.: Радио и связь, 2000. 696 с.

3. Калихман С.Г. Радиоприемники на полупроводниковых приборах. Теория и расчет / С.Г. Калихман, Я.М. Левин. М.: Связь, 1979. - 352 с.

4. Устройства генерирования и формирования радиосигналов / Под ред. Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова М.В. Благовещенского. М.: Радио и связь, 1994. -416 с.

5. Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств / М.А. Сивере, Г.А. Зейтленок, Ю.Б. Несвижский и др. М.: Радио и связь, 1989.-368 с.

6. Головин О.В. Радиоприемные устройства. М.: Горячая линия -Телеком, 2004. - 384 с.

7. Основы радиоэлектроники: Учеб. пособие / Под ред. Г.Д. Петрухина.- М.: Изд-во МАИ, 1993. 416 с.

8. Жеребцов И.П. Основы радиоэлектроники. — Л.: Энергоатомиздат, 1990.-352 с.

9. Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей. М.: Связь, 1972.-328 с.

10. Мовшович М.Е. Полупроводниковые преобразователи частоты. — Л.: Энергия, 1974. 336 с.

11. Брацлавский И.А. Полупроводниковые приборы в аппаратуре связи.- М.: Воениздат, 1962. 128 с.

12. Радиотехнические схемы на транзисторах и туннельных диодах / Под ред. Р.А. Валитова. М.: Связь, 1972. - 464 с.

13. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский, М.П. Демин. — М.: Радио и связь, 1994. — 462 с.

14. Рэд Э.Т. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. — М.: Связь, 1990.-256 с.

15. Шумилин М.С. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков / М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов. М.: Радио и связь, 1987.-320 с.

16. Радиопередающие устройства / Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 2003. - 560 с.

17. Судовые радиопередающие устройства / Под ред. Э.К. Путрайма. -М.: Транспорт, 1985. 335 с.

18. Радиопередающие устройства / М.С. Шумилин, О.В. Головин, В.П. Севальнев, Э. А. Шевцов. М.: Высш. шк., 1981. - 293 с.

19. Теория передачи сигналов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, JT.M. Финк. М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

20. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высш. шк., 2000.-462 с.

21. Розов В.М. Радиовещательные однополосные передатчики. — М.: МТУ СИ, 1992. 60 с.

22. Данилов Б.С. Однополосная передача цифровых сигналов / Б.С. Данилов, М.Г. Штейнбок. М.: Связь, 1974. — 136 с.

23. Городецкий С.Э. Радиопередающие устройства магистральной радиосвязи. М.: Связь, 1980. - 176 с.

24. Зингеренко А.М. Системы многоканальной связи / A.M. Зингеренко, Н.Н. Баева, М.С. Тверецкий. М.: Связь, 1980. - 440 с.

25. Соберг У.М. Цепи, сигналы, системы: Пер. с англ. / Под ред. И.С. Рыжика. М.: Мир, 1988. - 426 с.

26. Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. О.В. Алексеева. М.: Связь, 1978. - 302 с.

27. Зарубежные радиопередающие устройства / Под ред. Г.А. Зейтленка, А.Е. Рыжкова. М.: Радио и связь, 1989. - 136 с.

28. Маковеева М.М. Радиорелейные линии связи. М.: Радио и связь, 1988.-312 с.

29. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1985.230 с.

30. Справочная книга радиолюбителя-конструктора: В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. Н.И. Чистякова. 2-е изд. - М.: Радио и связь, 1993. - 336 с.

31. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. — М.: Радио и связь, 1981. 400 с.

32. Ильина Н.Н. Радиовещательные передающие устройства. М.: Радио и связь, 1980. - 184 с.

33. Системы спутниковой связи / Под ред. Л.Я. Кантора. — М.: Радио и связь, 1992.-224 с.

34. Бобров Н.В. Радиоприемные устройства. М.: Энергия, 1976. — 368 с.

35. Радиовещание и электроакустика / Под ред. М.В. Гитлица. М.: Радио и связь, 1989.-432 с.

36. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высш. шк., 1988.204 с.

37. Системы радиосвязи / Под ред. В.И. Калашникова. — М.: Радио и связь, 1988. 352 с.

38. Иванов В.К. Оборудование радиотелевизионных передающих станций. — М.: Радио и связь, 1989. 336 с.

39. Техника электросвязи за рубежом / Л.И. Яковлев, В.Д. Федотов, Г.В. Дедюкин, А.С. Немировский. М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

40. Шапиро Д.Н. Основы теории синтеза частот / Д.Н. Шапиро, А.А. Пайн. М.: Радио и связь, 1981. - 264 с.

41. Микросхемотехника / Под ред. И.П. Степаненко. М.: Радио и связь, 1982.-416 с.

42. Шило В.Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1982. - 128 с.

43. Функциональные устройства на интегральных микросхемах дифференциального усилителя / Под ред. В.З. Найдерова. М.: Сов. Радио, 1977. — 128 с.

44. Аналоговые и цифровые интегральные схемы / Под ред. С. В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1984. - 432 с.

45. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. М.: Радио и связь, 1980.-360 с.

46. Алексенко А.Г. Применение прецизионных аналоговых ИС / А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. — М.: Радио и связь, 1981. — 224 с.

47. Применение интегральных схем: Пер. с англ. / Под ред. А. Уильямса. -М.: Мир, 1987.-432 с.

48. Тимонтеев В. Н. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре / В. Н. Тимонтеев, Л. М. Величко, В. А. Ткаченко. М.: Радио и связь, 1982. - 112 с.

49. Four-quadrant analogue multiplier // Electronic Engineering. — 1972. № 532/6. - P. 23-27.

50. Burwen R. Save money with analog multipliers // Electronic Design. 1971. - № 7. - P. 45-51.

51. Тимонтеев В.H. Проектирование интегральных аналоговых перемножителей сигналов / В.Н. Тимонтеев, В.В. Заика, B.C. Рысин // Электронная техника. 1977. - № 6. - С. 50-58.

52. Тимонтеев В.Н. Проектирование биполярных ИС перемножителей сигналов / В.Н. Тимонтеев, В.А. Ткаченко, B.C. Рысин // Электронная промышленность. 1974. — № 4. — С. 36-39.

53. Тимонтеев В.Н. Аналоговый перемножитель сигналов 525ПС1 / В.Н. Тимонтеев, В.А. Ткаченко // Электронная промышленность. — 1979. -№ 7. -С. 10-13.

54. Бессарабов Б.Ф. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения: Справочник / Б.Ф. Бессарабов, В.Д. Федюк, Д.В. Федюк. Воронеж: ИПФ «Воронеж», 1994. - 720 с.

55. Schmid H. Build a precision pulse-time multiplier // Electronic Design.-1972.-№9.- P. 61-64.

56. Marosi G. Choose the right analog multiplier by understanding it's limitations // EDN. 1973. - № 9. - P. 69-73.

57. Counts L. Analog dividers: what choice do you have? // EDN. — 1974. -№9.-P. 56-59.

58. Бруевич A.H. Аппроксимация нелинейных характеристик и спектры при гармоническом воздействии / А.Н. Бруевич, С.И. Евтянов. М.: Сов. радио, 1965.-344 с.

59. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Госиздат физико-математической литературы, 1962. — 236 с.

60. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. — Элиста: АПП «Джангар», 1996. 416 с.

61. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1963. - 696 с.

62. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк., 1983.-536 с.

63. Горохов С.Ф. Основы радиотехники. — М.: ВЗЭИС, 1962. 88с.

64. Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей. — М.: Радио и связь, 1982.-280 с.

65. Горохов С.Ф. Нелинейные и параметрические процессы. — М.: ВЗЭИС, 1963.-90 с.

66. Филатов В.И. Двойное преобразование частоты в усилителях медленно меняющихся сигналов / В.И. Филатов, И.А. Филатов, А.В. Костылев // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. И с. Деп. в ВИНИТИ РАН 8.07.97, № 2276-В97.

67. Филатов В.И. Трижды балансный преобразователь частоты // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1997.-С. 193-197.

68. Филатов В.И. Малогабаритный преобразователь частотных спектров // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1997. С. 31-34.

69. Филатов В.И. Использование резистивно-диодных преобразователей частоты в усилителях постоянного тока // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1998. Ч. 2. С. 77.

70. Завражнов Ю.В. Методика анализа радиотехнических устройств с несколькими нелинейными элементами / Ю.В. Завражнов, Г.В. Макаров, В.И. Филатов // Теория и техника радиосвязи: Науч.-техн. сб. Воронеж, 1998. Вып. 2.-С. 108-112.

71. Макаров Г.В. УПТ с резистивно-диодными преобразователями частотных спектров / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 5-й Междунар. НТК. Воронеж, 1999. Т. 3.-С. 1499-1506.

72. Макаров Г.В. Смеситель с компенсацией помеховых составляющих / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // ИЛ № 79-174-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

73. Филатов В.И. Дважды балансный бестрансформаторный смеситель с несимметричным выходом / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // ИЛ № 79-081-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

74. Филатов В.И. Резистивно-диодный кольцевой смеситель с симметричным выходом / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // ИЛ № 79-082-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

75. Филатов В.И. Бестрансформаторные балансные модуляторы // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1997. Ч. 2. С. 59.

76. Макаров Г.В. Радиотехнические способы передачи информации в бесконтактных преобразователях угловых перемещений / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 6-й Междунар. НТК. Воронеж, 2000. Т. 3. С. 1652-1656.

77. Филатов В.И. Амплитудный модулятор / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // ИЛ № 79-174-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

78. Овсищер П.И. Справочник по полупроводниковым диодам и триодам / П.И. Овсищер, Н.Н. Кочкина. Л.: Гос. союзн. изд-во судостр. пром-ти, 1961.-240 с.

79. Диоды: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев. М.: Радио и связь, 1990. — 336 с.

80. Макаров Г.В. Обобщенные соотношения для коэффициентов полиномов, аппроксимирующих ВАХ нелинейных элементов / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 5-й Междунар. НТК. Воронеж, 1999. Т. 3. С. 1491-1498.

81. Филатов В.И. Использование полиномов повышенных степеней при аппроксимации ВАХ нелинейных элементов // Науч.-практ. конф. ВИ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 2000. Ч. 2. С. 148.

82. Филатов В.И. Определение полиномиальных коэффициентов ВАХ частотопреобразующих элементов / В.И. Филатов, И.А. Филатов // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 13 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 11.08.97, №2648-В97.

83. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. — М.: Наука, 1973. 832 с.

84. Жаботинский М.Е. Основы теории и техники умножения частоты / М.Е. Жаботинский, Ю.Л. Свердлов. М.: Сов. радио, 1964. — 328 с.

85. Филатов В.И. Балансные перемножители резистивно-диодного типа / В.И. Филатов, И.А. Филатов, Н.И. Перепелица // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 17 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 5.06.97, № 1808-В97.

86. Филатов В.И. Умножитель частоты с малым уровнем боковых составляющих / В.И. Филатов, Е.А. Маслов // Науч.-практ. конф. ВВШ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1998. Ч. 2. — С. 128.

87. Макаров Г.В. Резистивно-диодные балансные смесители как умножители частоты / Г.В. Макаров, В.И. Филатов // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. С. 88-93.

88. Макаров Г.В. Умножитель частоты с высокой степенью компенсации собственных помех / Г.В. Макаров, В.И. Филатов // Синтез, передача и приём сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. — С. 94-98.

89. Филатов В.И. Удвоитель частоты балансного типа / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // ИЛ № 79-179-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

90. Филатов В.И. Устройство с четырехкратным умножением частоты / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2004. С. 47-51.

91. Горшков Е.С. Широкополосный RC- фазовращатель на шесть особых точек // Радиотехника. 1971. - Т. 26. - С. 102-103.

92. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения / Ф.В. Кушнир, В.Г. Савенко. Л.: Энергия, 1975. - 368 с.

93. Мирский Г.Я. Электронные измерения: 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1986. - 440 с.

94. Цывинский В.Г. Измерение напряжений инфразвуковых частот / В.Г. Цывинский, В.Е. Быков. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 192 с.

95. Методы электрических измерений / Под ред. Э.И. Цветкова. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

96. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. М.: Радио и связь, 1985. - 368 с.

97. Гаврилов Ю.С. Справочник по радиоизмерительным приборам / Ю.С. Гаврилов, А.С. Еременко и др. М.: Энергия, 1976. - 425 с.

98. Филатов В.И. Электронный вольтметр с преобразованием спектра частот / В.И. Филатов, И.А. Филатов // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 10 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 12.03.97, № 759-В97.

99. Филатов В.И. Пиковый вольтметр с преобразованием измеряемых напряжений в AM сигнал / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докл. 5-й Междунар. НТК. Воронеж, 1999. Т.З.-С. 1507-1512.

100. Филатов В.И. Детекторное устройство вольтметра с преобразованием спектра частот // Межвузов, науч.-практ. конф. ВИ МВД России: Тез. докл. Воронеж, 1999. Ч. 2. С. 26.

101. Филатов В.И. Селективный вольтметр КНЧ и СНЧ диапазонов / В.И. Филатов, Г.В. Макаров, И.А. Филатов // Изобретатели машиностроению. — 2002. -№ 1.-С. 42-43.

102. Макаров Г.В. Аналоговый диодный вольтметр пиковых значений / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2004. С. 52-57.

103. Макаров Г.В. Вольтметр с линейной шкалой отсчета / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // ИЛ № 79-163-03. Воронеж: ЦНТИ, 2003.

104. Макаров Г.В. Широкополосный пиковый вольтметр / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // Фед. ин-т пром. собст.: Реш. о выд. пат. на изобр. по заявке на изобретение № 2003106689/28(006980), заявл. 11.03.03. М., 2003.

105. Макаров Г.В. Пиковый вольтметр компенсационного типа / Г.В. Макаров, В.И. Филатов, И.А. Филатов // № 79-083-04. Воронеж: ЦНТИ, 2004.

106. Филатов В.И. Особенности построения схем анализаторов спектров частот в КНЧ и СНЧ диапазонах // Охрана-99: Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж: ВИ МВД, 1999. Ч. 2. С. 83.

107. Исследование и разработка балансных широкополосных преобразователей частотных спектров и устройств на их основе»

108. Мы, члены технической комиссии в составе:

109. Председатель Бокк О.Ф. начальник НТК-7

110. Члены комиссии Маковий В.А. начальник НТО-27

111. Слипко С.В. начальник отд. 226констатируем, что ниже перечисленные результаты диссертационной работы Филатова В.И. внедрены в Воронежском научно-исследовательском институте связи в 2002 2004 г.г. в ОКР «Пирамида».

112. ПЕРЕЧЕНЬ ВНЕДРЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВп/п Содержание Достигнутая эффективность

113. Схемотехнические решения по созданию умножителей частоты с малым уровнем помеховых составляющих Повышение внутренней помехоустойчивости умножителей, расширение их полосы пропускания, уменьшение себестоимости и габаритов систем радиосвязи

114. Экономический эффект от внедренных результатов не определялся.

115. Председатель комиссии Члены комиссии

116. Бокк О.Ф. Маковий В.А. Слипко С.В.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

117. Указанные результаты использованы в лекционном курсе по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы» по специальности 210302 «Радиотехника».

118. Зав. кафедрой радиотехники1. Г. В. Макаров1. В. С. Железный