Частотный детектор Советский патент 1983 года по МПК H04L27/14 H03D3/02 

(З) ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение относится к радио:связи и может быть использовано в устройствах демодуляции частотно-ма нипулированных сигналов. Известно устройство для приема сигналов частотной телеграфии реали зующее принцип сравнения полупериодов с эталонным временным интервалом, формируемым путем подсчета соответствующего количества импульсов тактовой частоты 1. Недостатком этого устройства является сложность конструкции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее формирователь опорного сигнала, выход которого соединен с входом первого фазовращателя и с первым входом первого преобразователя частоты, выход которого соединен с входом первого дискретного фильтра, первый выход которого со единен с первыми входами первого и второго элементов И и с входом перво ГО формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом пятого элемента И, с входом второго форт мироват.еля импульсов и с первым выходом второго дискретного фильтра, второй выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и с первым входом шестого элемента И и с входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выхо-. дом первого дискретного фильтра, с первым входом восьмого элеаента И и с входом четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с втрыми входами пятого и шестого элементов И, выход второго формирователя импульсов соединен с вторыми входами второго и восьмого элементов И, вход второго дискретного фильтра соединен с выходом второго прэобразова теля частоты, первый вход которого со единен с выходом первого фазовращателя, второй вход первого преобразователя частоты соединен с вторым входом второго преобразователя частоты, а также триггер 2. Однако это устройство обладает низ кой помехоустойчивостью. Щель изобретения - повышение помехоустойчивости . Для достижения указанной цели в частотный детектор введены первый И второй элементы ИЛИ, третий и че вертый преобразователи частоты, тре тий и четвертый дискретные фильтры, пятый ,шестой,седьмой и восьмой форми рователи импульсов,девятый,десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый элементы И, второй и третий фазовращатели, причем выход второго фазовращателя соединен с первым хвходом третьего преобразо ателя частоты, выход которого сое динен с входом третьего дискретного фильтра, первый выход которого соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И и с входом пято го формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом одиннадцатого элемента И и с первым входом двенадцатого элемента И, вто рой вход которого соединен с первым входом тринадцатого элемента И, с первым выходом четвертого дискретного фильтра и с входом шестого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом девятого элемента И и с первым входом четырнадцатого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом пятнадцатого элемента И, с втррым выходом третьего дискретного фильтра и с входом седьмого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого элемента И и с первым входом шестнадцатого элемента И, второй вход ко торого соединен с вторым входом один надцатого элемента И, с вторым выходом четвертного дискретного фильтра и с входом восьмого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И и с вторым входом пятнадцатого элемента И, вход четвертого дискретного фильтра подключен к выходу четверто го преобразователя частоты, первый вход которого соединен с выходом третьего фазовращателя, вход которого соединен с входом второго фазовращателя и с первым входом первого преобразователя частоты, второй вход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого преобразователей частоты, а выходы второго, третьего, пятого, седьмого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого и пятнадцатого элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ,-выход которого соединен с первым, входом триггера. ВЫХОвторой вход которого соединен с ДОМ второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, четвертого, шестого , восьмого, десятого, двенадцатого, четырнадцатого и шестнадцатого элементов И. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Частотный детектор содержит формирователь 1 опорного сигнала, преобразователи 2-5 частоты, фазовращатели 6-8, дискретные фильтры , формирователи 13-20 импульсов, элементы И 21-36, элементы ИЛИ 37 и 38, триггер 39. Детектор работает следующим образом. Опорный сигнал с выхода формирователя 1 опорного сигнала, средняя частота которого равна средней частоте входного сигнала, поступает на входы фазовращателей 6-8 и на первый вход преобразователя 2 частоты. С выхода фазовращателя 6 опорный сигнал, сдвинутый на 90, поступает на первый вход преобразователя 3 частоты, с выхода фазовращателя 7 опорный сигнал, сдвинутый на 45° поступает на первый вход преобразователя 4 частоты, а с вы:хода фазоврардателя 8 опорный сигнал, сдвинутый на 135° поступает на первый вход преобразователя 5 частоты. На вторые входы преобразователей 2-5 частоты поступает входной сигнал. Сигналы на выходах преобразователей 2-5 частот определяются значением входного сигнала в момент переднего фронта импульса опорного сигнала.. Так как частоты входного и опорного сигналов не равны, положение фронта опорного сигнала во времени смещается относительно входного сиг нала со скоростью, определяемой разностью частот. Сдвиг по фазе на 90° опорных сигналов на первых входах преобразователей 2 и 3 частоты определяемый фазовращателем 6, вызывает фазовый сдвиг разностной частоты на их выходах также на 90 Фазы сигналов на выходах преобразователей 4 и 5 частоты отстают на 5° по отношению к соответствующим выходам преобразователей 2 и 3 частоты, вследствие сдвига опорного сигнала йа входах преобразователей и 5 частоты фазовращателями 7 и 8 соответственно на 45°и 135°. Полоса пропускания дискретных фильтров 9-12 определяется шириной спектра входного сигнала и с использованием дискретной тех ники при необходимости выполняется сколь угодно малой. Фазы сигналов на выходах дискретного фильтра 9 равны О и 180 , дискретного фильтра 10-90 и 270, дискретного фильтра ll-iS и 225, а дис ретного фильтра 12-135 и 315° Каждый из вь ходов дискретных фильтров 9-12 непосредственно и через соответствующие формирователи 13-20 импульсов подаются на входы элементов И 21-36 Форми рователи 13-20 импульсов производят выделение передних фронтов сиг нала, причем за период разностной частоты на выходе каждого формирователя импульсов появляется один импул Решение о знаке разностной частоты определяется на основе анализа направления вращения вектора разностной частоты, которым, в свою оче редь, однозначно определяется полярность сигналов на выходах дискретных фильтров 9-12 в моменты появления импульсов на выходах формировате лей 13-20. . : При положительном знаке разностной частоты сигналы с выходов дискpeJныx фильтров 10 и 12 отстают по фазе от сигналов на одноименных выходах дискретных фильтров 9 и 11 на 90 При этом, если принять, что при положительном знаке частоты вращение вектора происходит по часовой стрелке, появлению импульсов на выходах формирователей 13 и 17 импульсов соответствует наличие логической единицы на первых выходах, а появлению импульсов на выходах формирователей 1 и 18 импульсов - наличие логической едини.цы на вторых выходах дискретных фильтров 10 и 12. Аналогично появление импульсов на выходах формирователей 15 и 19 импульсов происходит при присутствии логической единицы на вторых выходах, а появление импульсов на выходах формирователей 16 и 20 импульсов при присутствии логической единицы на первых выходах дискретных фильтров. На выходах элементов И 21-32 импульсы ПОЯВ/1ЯЮТСЯ в моменты времени, соответствующие четырем перечисленным ситуациям, и через элемент ИЛИ 37 проходят на первый вход триггера 39. При отрицательном знаке разностной частоты сигнала с выходов . дискретных фильтров 10 и 12 опережают по фазе сигналы с одноименных выходов дискретных фильтров 9 и 11 на 90 В этом случае импульсы на выходах формирователей 13 и 17 импульсов появляются при наличии логической единицы на вторых выходах, а импульоы на выходах формирователей 1 и 18 импульсов - при наличии логической единицы на первых выходах дискретных фильтров 10 и12. Аналогично в момент появления импульсов на выходах формирователей 15 и 19 импульсов присутствует логическая единицсз на первых выходах, а в Момент появления импуль сов на выходах формирователей 16 и 20 импульсов - логическая-единица не вторых выходах дискретных фильтров 9 и 11. Эти четыре ситуации вызывают появление импульса на выходе соответствующего элемента И 25-28 и 33. Зб, который через элемент ИЛИ 38 проходит на второй вход триггера 39 и меняет полярность сигнала на его выходе. Использование предлагаемого детектора приводит к снижению вдвое величины вносимых частотным детектором краевых телеграфных искажений и повышению помехоустойчивости. Применение устройства в качестве дискриминатора в системах автоматической подстройки частоты повышает точность и быстродействие. Формула изобретения Частотный детектор, содержащий формирователь опорного сигнала, выход которого соединен с входом первого фазовращателя и с первым входом первого преобразователя частоты. выход которого соединен с входом первого дискретного фильтра, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым.входом пятого элемента И, с входом второго формирователя импульсов и с первым выходом второго дискретного фильтра, второй выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, с первым входом шестого элемента И и с входом третьего формирователя импульсов, вь ход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом первого дискретного фильтра, с первым входом восьмого элемента И и с входом четвертого формирователя импульсов.вы ход которого соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И, выход второ о формирователя импульсов соединен с вторыми входами второго и восьмого элементов И, вход второго дискретного фильтра соединен с выходом второго преобразователя час тоты, первый вход которого соединен с выходом первого фазовращателя , второй вход первого преобразователя частоты соединен с вторым входом второго преобразователя частоты, а также триггер, отличаю щ.ийся тем, что, с целью повышения помехо-. устойчивости, введены первый и второй элементы ИЛИ, .третий и четвертый преобразователи чactoты, третий и четвертый дискретнь1е фильтры, пятый,шестой , седьмой и восьмой формирователи импульсов, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый элементы И, второй и третий фазовращатели, причем выход второго фазоэращателя соединен с первым входо третьего преобразователя частоты, выход Kofoporo соединен с входом третьего дискретного фильтра, первый выход которого соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И и с входом пятого формирователя импульсов, выход ко.орого соединен с первым входом одиннадцатого элемента И и с первым входом двенадцатого элемента И, второй вход которого соединен с первый входом тринадцатого элемента И, с первым выходом четвертого дискретного фильтра и с входом шестого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом девятого элемента И, с первым входом четырнадцатого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом пятнадцатого элемента И, с вторым выходом третьего дискретного фильтра и с входом седьмого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого элемента И и с первым входом шестнадцатого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, с вторым выходом четвертого дискретного фильтра и с входом восьмого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И и .с вторым входом пятнадцатого элемента И, вход четвертого дискретного фильтра подключен к выходу четвертого преобразвоателя частоты, первый вход которого соединен с выходом третьего фазовращателя, вход которого соединен с входом второго фазовращателя и с первым входом первого преобразователя частоты, второй вход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого преобразовател.ей частоты, а выходы второго, третьего, пятого, седьмого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого и пятнадцатого элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемелта ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, четвертого шестого, восьмого,десятого, двенадцатого, четырнадцатого и шестнадцатого элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Машбиц Л. М. Цифровая обработка сигналов в радиотелеграфной связи. М,, УСвязь, ТЭ. с. 50. 2.Авторское свидетельство СССР 399998, кл. Н 03 D 3/02, 1971 (прототип).