способ многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов и устройство его реализации

Формула изобретения

1. Способ модуляции амплитуды и фазы многочастотных сигналов, состоящий в том, что модулятор выполняют из управляемого полупроводникового диода, источника низкочастотного управляющего сигнала и четырехполюсника, вход которого подключен к источнику многочастотных сигналов, четырехполюсник состоит из трех двухполюсников, каждый из двухполюсников формируют из количества реактивных элементов, не меньшего количества частот интерполяции требуемых амплитудно- и фазочастотных характеристик, параметры реактивных элементов двухполюсников выбирают из условия обеспечения двухуровневых законов изменения амплитуды и фазы многочастотных сигналов на выбранных частотах интерполяции при изменении импеданса управляемого полупроводникового диода из одного состояния в другое под действием управляющего низкочастотного сигнала, отличающийся тем, что управляемый полупроводниковый диод включают в продольную цепь между выходом четырехполюсника и источником управляющего низкочастотного сигнала, количество фиксированных частот выбирают из условия обеспечения заданных отклонений частотных характеристик от требуемых на частотах интерполяции, импедансы источника многочастотных сигналов и нагрузкок для проходных и отраженных модулированных по амплитуде и фазе многочастотных сигналов выбирают комплексными, значения параметров реактивных элементов выбирают из условия одновременного обеспечения заданных разных законов изменения амплитуды и фазы проходных и отраженных многочастотных сигналов на выбранном количестве фиксированных частот интерполяции требуемых амплитудно и фазочастотных характеристик.

2. Устройство модуляции амплитуды и фазы многочастотных сигналов, содержащее циркулятор, первое плечо которого является высокочастотным входом для многочастотных сигналов, а третье плечо - высокочастотным выходом для отраженных модулированных многочастотных сигналов, а во второе плечо включены реактивный четырехполюсник и полупроводниковый диод, подключенный к источнику низкочастотного управляющего сигнала, включенному в поперечную цепь, причем четырехполюсник выполнен в виде Т-образного соединения трех реактивных двухполюсников, отличающееся тем, что сопротивление второго и третьего плеч выбрано комплексным, полупроводниковый диод включен в продольную цепь, параллельно источнику низкочастотного управляющего сигнала включена нагрузка для проходных модулированных многочастотных сигналов с комплексными сопротивлениями на двух заданных частотах, а двухполюсники с сопротивлениями x_1n, x _2n, x_3n Т-образного соединения выполнены из последовательно соединенных между собой последовательного и параллельного колебательных контуров, при этом реактивные сопротивления двухполюсников на каждой из двух заданных частот ₁, ₂, и параметры параллельного контура L₁, C₁ выбраны из следующих математических выражений:

x_1n =x₁₁-x₂₁; x _2n=x₂₁; x_3n =-x₂₂-x₂₁;

где k=1, 2, 3 - номер двухполюсника, считая со стороны источника сверхвысокочастотного сигнала;

n=1, 2 - номер частоты;

- заданные действительные и мнимые части комплексного сопротивления источника многочастотных сигналов, то есть второго плеча циркулятора, а также третьего плеча циркулятора, являющегося выходом или нагрузкой для модулированных отраженных многочастотных сигналов, различные на каждой из двух частот;

- заданные действительные и мнимые части комплексного сопротивления нагрузки для проходного сигнала, различные на каждой из двух частот;

r_1n,2n, x _1n,_2n - заданные действительные и мнимые части комплексного сопротивления полупроводникового диода в двух состояниях, определяемых уровнями тока или напряжения источника низкочастотного управляющего сигнала, различные на каждой из двух частот;

m₂₁, _21n - заданные отношения модулей и разность фаз коэффициентов передачи в двух состояниях полупроводникового диода на двух частотах;

m_n, _n - заданные отношения модулей и разность фаз вспомогательного элемента волновой матрицы передачи в двух состояниях на двух частотах, причем параметры m _21n, _21n, m_n, _n на каждой из двух частот выбираются из условия m_11n=m_n m_21n; _11n= _n+ _21n, где m_11n , _11n - заданные отношения модулей и разность фаз коэффициентов отражения в двух состояниях полупроводникового диода;

параметры L₂, С ₂ последовательного контура выбраны произвольно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов.

Известен способ манипуляции (модуляции) параметров отраженного сигнала, состоящий в том, что входное сопротивление устройства манипуляции изменяют таким образом, что коэффициент отражения этого устройства изменяет фазу на , /2, /4, причем для разделения входного и отраженного сигнала используют циркулятор [Радиопередающие устройства. / Под редакцией О.А.Челнокова. - М.: Радио и связь, 1982, стр.152-156]. Известно устройство реализации этого способа [там же], состоящее из циркулятора, первый вход которого подключен к источнику сигнала, третий вход подключен к нагрузке, а второй подключен к отрезку разомкнутой линии передачи длиной /4, вначале которой включен р-i-n диод.

Если диод закрыт, то от сечения, в котором он включен, происходит отражение, отраженная волна попадает в нагрузку с сопротивлением 50 Ом. Если диод открыт, то отражение происходит от конца линии. Фаза отраженного сигнала в одном состоянии диода отличается от фазы отраженного сигнала в другом состоянии диода на . При необходимости изменения разности фаз длина отрезка линии передачи изменяется соответствующим образом.

Недостатком этого способа и устройства его реализации является то, что в двух состояниях диода изменяется только фаза отраженного сигнала, причем заданные значения разности фаз отраженного сигнала в двух состояниях диода обеспечивается только на одной фиксированной частоте. Другим недостатком является постоянство амплитуды отраженного сигнала в двух состояниях диода, то есть отсутствие манипуляции амплитуды, что сужает функциональные возможности. Например, это не позволяет обеспечить два канала радиосвязи на одной несущей частоте [один канал можно образовать с помощью манипуляции амплитуды, а другой с помощью манипуляции фазы, или не позволяет обеспечить кодировку передаваемой информации]. Третьим недостатком следует считать большие массы и габариты, связанные с необходимостью использования отрезков линии передачи. Четвертым недостатком является то, что устройство манипуляции, состоящее из управляемой и неуправляемой частей, включается между источником сигнала и нагрузкой, которые имеют определенные значения сопротивлений. Источник сигнала имеет чисто действительное сопротивление (второй вход). Нагрузка для отраженного сигнала (третий вход) имеет также действительное сопротивление. Манипулятор подключен к разомкнутой (бесконечное сопротивление) или замкнутой к (нулевое сопротивление) линии передачи. Следующим важным недостатком является то, что данный способ и данное устройство не обеспечивают одновременно манипуляцию амплитуды и фазы проходного и отраженного сигнала.

Известен способ манипуляции фазы отраженного сигнала, основанный на использовании двухимпедансных устройств СВЧ [В.Г.Соколинский, В.Г.Шейнкман. Частотные и фазовые модуляторы и манипуляторы. - М.: Радио и связь, 1983, стр.146-158]. Известно устройство реализации этого способа [там же], состоящее из определенного количества реактивных элементов типа L, С, параметры которых выбраны из условия обеспечения требуемой произвольной разности фаз коэффициента отражения.

По сравнению с предыдущими способом и устройством данный способ и устройство его реализации не требуют использования полупроводниковых диодов только в открытом и только закрытом состояниях. При любых состояниях диодов, определяемых двумя уровнями низкочастотного управляющего воздействия, при определенных значениях параметров типа L, C может быть обеспечено заданное значение разности фаз отраженного сигнала на фиксированной частоте. Если амплитуда управляющего низкочастотного сигнала между указанными двумя уровнями изменяется непрерывно, то обеспечивается модуляция.

Основными недостатками данного способа и устройства его реализации являются отсутствие возможности обеспечения требуемых значений разности фаз и отношения модулей коэффициентов отражения в двух состояниях управляемого элемента на двух и более частотах. Другим недостатком является то, что, как и первый способ и устройство, манипулятор может быть включен только между определенными сопротивлениями. Следующим важным недостатком является то, что данный способ и данное устройство не обеспечивают манипуляцию амплитуды и фазы проходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ [Головков А.А. Устройство для модуляции отраженного сигнала. А.с. №1800579 от 09.10.1992], состоящий в том, что неуправляемую часть (согласующе-фильтрующее устройство) формирует из определенным образом соединенных между собой двухполюсников, сопротивление каждого двухполюсника выбирают из условия обеспечения одинакового заданного двухуровневого закона изменения амплитуды и фазы отраженного сигнала при изменении управляемого элемента из одного состояния в другое под действием управляющего низкочастотного напряжения или тока.

Известно устройство (прототип) реализации способа [там же], содержащее циркулятор, первое и третье плечи которого являются СВЧ-входом и СВЧ-выходом, а во второе плечо включены реактивный четырехполюсник и полупроводниковый диод, подключенный к источнику низкочастотного управляющего воздействия, при этом четерехполюсник выполнен в виде Т-образного соединения двухполюсников со значениями реактивных сопротивлений, которые выбраны из условия обеспечения требуемых законов двухуровневого изменения амплитуды и фазы отраженного сигнала на двух заданных частотах. Так же как и в предыдущих способе и устройстве реализация возможна модуляция фазы и амплитуды, если управляющий сигнал изменяется непрерывно.

К основным недостаткам данного способа и устройства относятся отсутствие возможности реализации разных заданных законов изменения амплитуды и фазы отраженного сигнала на двух и более заданных значениях частот, что уменьшает функциональные возможности и объем передаваемой информации. Другим недостатком является то, что, как и в первых двух способах и устройствах, манипулятор может быть включен только между определенными сопротивлениями. Следующим важным недостатком является то, что данный способ и данное устройство не обеспечивают манипуляцию амплитуды и фазы проходного сигнала.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и увеличение объема передаваемой информации за счет реализации требуемых разных законов изменения амплитуды и фазы одновременно отраженного и проходного сигналов на заданном количестве фиксированных частот при включении манипулятора между произвольными сопротивлениями.

Указанный результат достигается тем, что в способе многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов, состоящем в том, что модулятор разделяют на управляемую и неуправляемую части включают их между источником сигнала и нагрузкой, неуправляемую часть модулятора формируют из определенным образом соединенных между собой двухполюсников, каждый из двухполюсников формируют из необходимого количества реактивных элементов, параметры которых выбирают из условия обеспечения двухуровневого изменения амплитуды и фазы сигнала при изменении импедансов управляемой части модулятора из одного состояния в другое под действием управляющего низкочастотного напряжения или тока на фиксированных частотах, дополнительно импедансы источника сигнала и нагрузи выбирают произвольно, количество фиксированных частот выбирают произвольно, количество реактивных элементов, формирующих двухполюсники неуправляемой части, и их значения выбирают из условия обеспечения заданных разных законов изменения амплитуды и фазы одновременно проходного и отраженного сигналов на выбранном количестве фиксированных частот.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве реализации способа многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов, содержащем циркулятор, первое и третье плечо которого являются СВЧ-входом и СВЧ-выходом или нагрузкой для отраженного сигнала, а во второе плечо, являющееся источником СВЧ несущего сигнала, включены реактивный четырехполюсник и полупроводниковый диод, подключенный к источнику низкочастотного управляющего сигнала, включенному в поперечную цепь, причем четырехполюсник выполнен в виде Т-образного соединения трех реактивных двухполюсников, дополнительно сопротивление второго плеча выбрано произвольным, полупроводниковый диод включен в продольную цепь, параллельно источнику низкочастотного управляющего сигнала включена нагрузка для проходного СВЧ-сигнала с произвольными импедансами на двух заданных частотах, а двухполюсники с сопротивлениями x_1n,x_2n,x _3n Т-образного соединения выполнены из последовательно соединенных между собой последовательного и параллельного колебательных контуров, при этом реактивные сопротивления двухполюсников на каждой из двух заданных частот ₁, ₂ и параметры параллельного контура L₁, С₁ выбраны из следующих математических выражений:

x_1n =x₁₁-x₂₁; x _2n=x₂₁; x_3n =-x₂₂-x₂₁;

где k=1, 2, 3 - номер двухполюсника считая со стороны источника СВЧ-сигнала; n=1, 2 - номер частоты;

;

, - действительные и мнимые части комплексного сопротивления источника сигнала, то есть второго плеча циркулятора, а также третьего плеча циркулятора, являющегося выходом или нагрузкой для отраженного сигнала, различные на каждой из двух; частот; , - действительные и мнимые части комплексного сопротивления нагрузки для проходного сигнала, различные на каждой из двух частот; r_1n,2n, x_1n,2n - действительные и мнимые части комплексного сопротивления управляемого элемента в двух состояниях, определяемых двумя уровнями тока и напряжения источника низкочастотного управляющего сигнала, различные на каждой из двух частот; m_21n , _21n - заданные отношения модулей и разность фаз коэффициентов передачи в двух состояниях управляемого элемента на двух частотах; m_n, _21n - заданные отношения модулей и разность фаз вспомогательного элемента волновой матрицы передачи в двух состояниях на двух частотах, причем параметры m _21n, _21n, m_n, _n, на каждой из двух частот выбираются из условия: m_11n=m_n m_21n; _11n= _n+ ₂₁ - где m_11n , _11n заданные отношения модулей и разность фаз коэффициентов отражения в двух состояниях управляемого элемента; параметры L₂, С ₂ последовательного контура выбраны произвольно.

Указанный результат достигается тем, что в предыдущем устройстве реализации способа многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов четырехполюсник выполнен в виде П-образного соединения трех двухполюсников, при этом реактивные сопротивления двухполюсников на каждой из двух частот выбраны в соответствии со следующими математическими выражениями:

где

Указанный результат достигается тем, что в первом устройстве реализации способа многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов количество частот выбрано равным трем, а двухполюсники Т-образного соединения выполнены из последовательно соединенных конденсатора с емкостью С₀, параллельного колебательного контура с параметрами L₁ , С₁ и двухполюсника с реактивным сопротивлением x₀, при этом параметры С ₀, L₁, C₁ выбраны с помощью следующих математических выражений:

где

₁, ₂, ₃, - заданные фиксированные частоты; Х_k1=x_k1-x ₀( ₁); Х_k2=х _k2-х₀( ₂); Х_k3=х _k3-х₀( ₃); X_k1, X _k2, X_k3 - реактивные сопротивления последовательно соединенных емкости С₀ и параллельного колебательного контура с параметрами L ₁, С₁; х_k1, х_k2, х_k3 - реактивные сопротивления последовательно соединенных емкости С ₀, параллельного контура с параметрами L ₁, С₁ и двухполюсника с реактивным сопротивлением x₀ на трех заданных частотах, при этом двухполюсник с реактивным сопротивлением x ₀ формируется из произвольного количества соединенных любым образом реактивных элементов с произвольными значениями параметров L, С.

Указанный результат достигается тем, что в предыдущем устройстве реализации способа многочастотной модуляции амплитуды и фазы сигналов четырехполюсник выполнен в виде П-образного соединения трех двухполюсников, при этом реактивные сопротивления двухполюсников на каждой из трех частот выбраны в соответствии со следующими математическими выражениями:

где

На фиг.1 показана схема устройства модуляции амплитуды и фазы сигналов, реализующего способ-прототип.

На фиг.2 приведена схема первого предлагаемого устройства модуляции амплитуды и фазы сигналов отраженного и проходного сигналов, реализующего предлагаемый способ многочастотной модуляции, для случая n=1, 2.

На фиг.3 изображена схема второго предлагаемого устройства модуляции амплитуды и фазы сигналов отраженного и проходного сигналов, реализующего предлагаемый способ многочастотной модуляции, для случая n=1, 2.

На фиг.4 представлена схема третьего предлагаемого устройства модуляции амплитуды и фазы сигналов отраженного и проходного сигналов, реализующего предлагаемый способ многочастотной модуляции, для случая n=1, 2, 3.

На фиг.5 сформирована схема четвертого предлагаемого устройства модуляции амплитуды и фазы сигналов отраженного и проходного сигналов, реализующего предлагаемый способ многочастотной модуляции, для случая n=1, 2, 3.

Устройство-прототип содержит циркулятор 1 с входным 2, нагрузочным 3 и выходным 4 плечами, три двухполюсника с реактивными сопротивлениями x₁, x ₂, x₃, соединенных между собой по Т-схеме, а также полупроводниковый диод 8, подключенный параллельно к источнику сигнала модуляции 9. двухполюсник 7 подключен к диоду 8, двухполюсник 5 - к нагрузочному плечу 3 циркулятора 1.

Принцип действия устройства манипуляции параметров сигнала, реализующего способ-прототип состоит в следующем.

Сигнал от задающего генератора (на фигуре 1 не показан) через входное плечо 2 циркулятора 1 поступает в нагрузочное плечо 3. В результате взаимодействия пришедшего сигнала с реактивными элементами и диодом и благодаря специальному выбору значений реактивных элементов двухполюсников, значения фаз и амплитуд отраженных сигналов на двух частотах оказывается такими, что в результате их интерференции на выходное плечо циркулятора 1 поступают сигналы, амплитуда и фаза которых в одном состоянии диода 8, определенном одним крайним значением сигнала модуляции источника 9 отличаются от амплитуды и фазы этих сигналов в другом состоянии диода 8 на заданные величины на соответствующих двух частотах. Максимальная девиация фазы может составлять 360°, минимальная - ноль, максимальное отношение амплитуд равно .

Предлагаемые четыре устройства модуляции параметров сигнала (фиг.2-5) содержат циркулятор 1 с входным 2, нагрузочным 3 и выходным для отраженного сигнала 4 плечами, три двухполюсника с реактивными сопротивлениямих x_1n, x _n2, x_n3, соединенных между собой по Т или П-схеме, а также полупроводниковый диод 8, подключенный последовательно к источнику сигнала модуляции 9, двухполюсник 7 подключен последовательно к диоду 8, двухполюсник 5 - к нагрузочному плечу 3 циркулятора 1. К источнику сигнала модуляции (упрадляющего сигнала) подключена нагрузка 10 для проходного сигнала.

Эти устройства функционируют следующим образом. Благодаря специальному выбору количества реактивных элементов двухполюсников схемы их соединений и значений их параметров при переключении управляющего (модулирующего) сигнала на диоде будет одновременно происходить манипуляция отраженного и проходного сигналов на заданном количестве частот в общем случае различными законами двухуровневого изменения амплитуды и фазы. При непрерывном изменении амплитуды управляющего сигнала будет реализована модуляция отраженного и проходного сигналов по амплитуде и фазе в общем случае по произвольным законам. Отраженный сигнал, промодулированный по амплитуде и фазе на заданном количестве частот попадает на выход 4, а проходной в нагрузку 10.

Докажем возможность реализации указанных свойств.

Пусть на фиксированной частоте известны сопротивления источника сигнала z₀=r₀+jx ₀, нагрузки z_н=r_н +jx_н и управляемого элемента z _1,2=х_1,2+jx_1,2 в двух состояниях, определяемых уровнями управляющего воздействия.

Требуется определить структуру схемы, минимальное количество элементов и значения параметров, при которых переключение управляемого элемента из одного состояния в другое однозначно приводило бы к изменению модулей и фаз коэффициентов отражения и передачи по следующим законам [Головков А.А., Минаков В.Г. Взаимосвязи между элементами матрицы сопротивлений и их использование для синтеза согласующе-фильтрующих устройств амплитудно-фазовых манипуляторов. Телекоммуникации, №8, 2004, с.29-32.]:

где m₁₁=|S ₁₁'|/|S₁₁"|; m ₂₁=|S₂₁'|/|S₂₁ "|; ₁₁'= ₁₁'- ₁₁"; ₂₁= ₂₁'- ₂₁"

- требуемые отношения модулей и разности фаз коэффициентов отражения S ₁₁', S₁₁" и передачи S ₂₁', S₂₁" в двух состояниях управляемого элемента.

Пусть управляемый элемент включен в продольную цепь между СФУ и нагрузкой, причем в СФУ предполагается использовать только реактивные элементы так, что оно характеризуется матрицей сопротивления

и соответствующей классической матрицей передачи [Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмлюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971, 388 с.]:

где |х|=-x₁₁x ₂₂-x₂₁ ² - определитель матрицы (3).

Управляемый элемент в двух состояниях характеризуется следующей матрицей передачи.

Перемножим матрицы (4) и (5) и с учетом z ₀, z_н [там же] запишем нормированную матрицу передачи всего устройства:

Используя известные соотношения между элементами классической матрицы передачи и элементами матрицы рассеяния [там же], с учетом (6) получим выражения для коэффициентов отражения и передачи:

Подставим (8) в (2) и разделим действительную и мнимую части в полученном комплексном уравнении между собой:

Решение этой системы имеет следующий вид:

x₁₁=D₁x ₂₂+E₁x₀;

где

Полученные два соотношения (9) между элементами матрицы сопротивления СФУ амплитудно-фазового манипулятора означают, что количество неуправляемых элементов должно быть не менее двух. Значения параметров этих элементов, оптимальных по критерию обеспечения требуемых значений m₂₁, ₂₁, должны удовлетворять системе двух уравнений, формируемых на основе (9). Для этого необходимо взять пробную схему СФУ, найти матрицу сопротивлений этой схемы и представить ее в виде (3). Полученные таким образом элементы x₁₁, x₂₂, x ₂₁, выраженные через параметры схемы, нужно подставить в (9) и решить сформированную систему двух уравнений относительно выбранных двух параметров.

Остальные параметры при этом относятся к управляемой части и участвуют в формировании z ₁, z₂, т.е. входят в коэффициенты D, Е, F.

Условия физической реализуемости заданных значений m₂₁, ₂₁ вытекают из обеспечения положительности подкоренного выражения в (10).

Поскольку Е ²+FD=-r₀ ², то это условие сводится к требованию D<0.

Из последнего неравенства следует ограничение на ₂₁:

Из выражения (10) по тем же соображениям следует ограничение на

где - качество управляемой части манипулятора с учетом действительной части сопротивлением нагрузки.

Аналогичное решение для отраженного сигнала является очень громоздким из-за более сложного вида выражения для коэффициента отражения (7) по сравнению с (8). Этих трудностей можно избежать, если воспользоваться решением более легкой вспомогательной задачи обеспечения требуемых значений разности фаз и отношений модулей одного из элементов Т₂₁ волновой матрицы передачи [там же]:

Подставим (13) в требуемый закон изменения амплитуды и фазы элемента Т₂₁:

где ; = '- " - требуемые отношения модулей и разности фаз элементов Т₂₁', Т₂₁'' в двух состояниях управляемого элемента.

После разделения действительных и мнимых частей в (14) с учетом (13) получим систему двух уравнений:

решение которой имеет вид:

x ₁₁=D₂x₂₂+E ₂+x₀;

где

Условия физической реализуемости, вытекающие из тех же соображений сводятся к ограничению на m, .

где

Поскольку соотношения (10), (16) описывают взаимосвязи между элементами матрицы сопротивления одного и того же СФУ, то они должны быть попарно равны. Из этих равенств следует выражение для х₂₂:

Таким образом, все три элемента матрицы (3) оказываются строго заданными. Это означает, что для обеспечения требуемых значений m₁₁, ₁₁ необходимо иметь минимум три независимых элемента в СФУ. Их параметры должны определяться из решений трех систем уравнений (10), (19) или (16), (16) по алгоритму, описанному для проходного сигнала. При этом в соответствии с (13) требуемые разность фаз и отношение модулей коэффициентов отражения в двух состояниях определяются по формулам:

где m, m₂₁, , ₂₁ задаются из условия обеспечения требуемых m₁₁ и ₁₁. При этом второе равенство из (19) выполняется автоматически.

Упрощение алгебраических преобразований достигнуто за счет увеличения необходимого количества элементов СФУ до трех.

В соответствии с описанным алгоритмом получены выражения для схем СФУ Т-образного (фиг.2, 4) и П-образного (фиг.3, 5) соединений трех двухполюсников, при которых предлагаемые устройства модуляции с заданными значениями m ₂₁, ₂₁ и m₁₁, ₁₁:

для Т-образного соединения

для П-образного соединения

В выражениях (21), (22) элементы х ₁₁, х₂₁ и х₂₂ определяются формулами (10), (19) или (16), (19). Обеспечение положительности подкоренных выражений в (21), (22) являются условиями физической реализуемости соответствующих схем. Структура схем определяется следующим образом. Если в формулах (21)-(22) Х _n>0 (n=1, 2, 3), то это индуктивность L _n=Х_n/( =2 f). Если Х_n<0, то это емкость

Реализация требуемых частотных характеристик в двух состояниях легко может быть осуществлена путем интерполяции на двух, трех и т.д. частотах. Для этого необходимо каждый из двухполюсников, входящих в схему СФУ (фиг.2-5), сформировать из элементов L ₁, С₁ таким образом, чтобы он обеспечивал на заданных частотах требуемые значения сопротивлений, рассчитанные по формулам (21)-(22) для этих же частот. Здесь приводятся два решения таких задач. Для двух заданных частот предлагается сформировать двухполюсники из последовательно соединенных между собой параллельного и последовательного колебательных контуров. Сопротивления таких двухполюсников на двух частотах определяются выражениями:

Решение системы двух уравнений (23) определяет параметры L₁, C₁ параллельного контура:

где k=1, 2, 3 - номер двухполюсника; n=1, 2 - номер частоты.

В выражениях (24) параметры L, С могут быть выбраны произвольно исходя из каких либо физических соображений, например, из условия обеспечения минимума отклонений заданных характеристик в заданной полосе частот или исходя из условия физической реализуемости схем.

Для трех заданных частот предлагается формировать двухполюсники из последовательно соединенных емкости С₀, параллельного контура L ₁, С₁ и реактивного двухполюсника с сопротивлением jx₀. При этом параметры определяются из решения системы трех уравнений:

Решение имеет вид:

где

Х_k1=x_k1 -X₀( ₁); Х_k2=х _k2-X₀( ₂); Х_k3=x _k3-X₀( ₃); X_k1, X _k2, X_k3 - реактивные сопротивления последовательно соединенных емкости С₀ и параллельного колебательного контура с параметрами L ₁, С₁; х_k1, х_k2 х_k3 - реактивные сопротивления последовательно соединенных емкости С ₀, параллельного контура с параметрами L ₁, С₁ и двухполюсника с реактивным сопротивлением х₀ на трех заданных частотах, при этом двухполюсник с реактивным сопротивлением х ₀ формируется из произвольного количества соединенных любым образом реактивных элементов с произвольными значениями параметров L, С; ₁, ₂, ₃ - заданные фиксированные частоты.

Реактивное сопротивление jx₀ двухполюсника формируется произвольным образом или исходя из каких-либо физических соображений, например исходя из условия обеспечения минимума отклонений характеристик в полосе частот.

Полученные решения (24) и (26) для двух и трех заданных частот могут быть использованы как в Т-образной схеме соединения трех двухполюсников, так и в П-образной. Поэтому вариантов предлагаемых устройств реализации предлагаемого способа многочастотной модуляции амплитуды и фазы одновременно отраженного и проходного сигналов могут быть всего четыре.

Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений неизвестны способы одновременной многочастотной модуляции параметров как отраженного, так и проходного сигналов и устройства реализации, состоящие из определенным образом соединенных определенного количества реактивных элементов L, С, определенных по соответствующим математическим выражениям.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (формирование неуправляемой части определенным образом соединенных между собой двухполюсников из условия обеспечения двухуровневого изменения амплитуды и фазы отраженного и проходного сигналов на заданном количестве частот при изменении состояния управляемого элемента, включенного в продольную цепь при произвольных значениях сопротивлений источника сигнала и нагрузок), заявленные схемы соединений элементов L, С, формирующих двухполюсник, и математические выражения для определения их параметров обеспечивают увеличение объема передаваемой информации и расширение функциональных возможностей.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы типовые циркуляторы, например ФПВН 4-2, полупроводниковые диоды, например р-i-n диоды, варикапы и т.д., серийно выпускаемые промышленностью индуктивности и емкости, сформированные в заявленные схемы двухполюсников Т, П-образных соединений. Значения параметров емкостей и индуктивностей однозначно могут быть определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.

Технико-экономическая эффективность предложенных способа и устройства его реализации заключается в увеличении объема передаваемой различной информации за счет организации необходимого числа каналов радиосвязи, действующих как в направлении отраженного сигнала, так и в направлении проходного сигнала путем определения значений всех параметров реактивных элементов исходя из условий обеспечения требуемых различных законов изменения амплитуды и фазы отраженного и проходного сигналов на заданном количестве фиксированных частот.