Формирователь линейно-частотно-модулированных колебаний Советский патент 1984 года по МПК H03C3/08 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) колебаний в радиолокации, метрологии, телевидении и автоматике.

Известен формирователь ЛЧМ колебаний, содержащий перестраиваемый генератор, выход которого соединен через управляемый фазовращатель и линию задержки с одним входом и непосредственно - с другим входом фазового детектора, выход которого подключен к одному из входов дифференциального усилителя, а также источник постоянного опорного напряжения, соединенный с другим входом дифференциального усилителя,выход которого подключен к управляющему входу перестраиваемого генератора СИ.

Однако в этом формирователе ЛЧМ колебаний перестройка частоты производится скачками за счет дискреуного изменения фазы управляемого .фазовращателя и изменения опорного напряжения. Диапазон перестройки ограничен, точность установки частоты из-за дискретности управляемого фазовращателя низкая, так как фазовращатель имеет всего четыре фиксированных положения сдвига фазы, разнесенных на 90, не дбеспечивается линейная- частотная модуляция несимметричными модулирующими сигналами.

Наиболее близким к предложенному является формирователь ЛЧМ колебаний, содержащий последовательно соединенные генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовый детектор, включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора, последовательно соединенные регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй выход узла связи является выходом, а управляквдий вход управляемого, источника опорного напряжения - входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний выход фазового детектора соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а также подогреватель С23,

В известном формирователе ЛЧМ колебаний осуществляется плавная пе рестройка частоты за счет управляющего сигнала, полученного в результате сравнения в дифференциальном усилителе опорного напряжения и выходного фазового детектора. Источни опорного напряжения обеспечивает подстройку частоты в полосе, определяемой статической характеристикой фазового детектора. Полоса стабилизации в атом случае равна четверти периода статической характеристики фазовсго детектора. Перестройка по диапазону осуществляется за счет изменения временизадержки to от температуры линии задержки. Дискретные частоты стабилизации управляемого генерс1тора определяются величиной задержки в цепи to и отстоят от друга на частотный интервал i.-t , Количество дискретных точек ограничено, так как прирост величины задержки Atg линии задержки от температуры небольшой, вследствие чего в известном формирователе ЛЧ1У1 колебаний из-за большого шага дискретных

частот остаются разрывы в

полупериоде статической характеристики фазового детектора. Известный формирователь ЛЧМ колебаний имеет узкий диапазон линейной частотной модуляции (дР .vy ) , и не обеспечивает

ч- Со

достаточной точности автоматической перестройки частоты.

Цель изобретения расширение диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройки частоты.

Цель достигается тем, что ЛЧМ колебаний, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовьгй детектор, включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора последовательно соединенные регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый ис:Точник опорного напряжения и дифференциальный усилитель 5 при этом второй выход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источника опорного напряжения входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебанийр введен, алгебраический сумматор, выход которого сое.динен с управляющим входом управляемого генератора, а первый вход - с выходом дифференциального усилителя, между выходом фазового детектора и вторым входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вьачитающий счетчик, одновкбраторр элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и циф роаналоговый преобразовател меж..цу выходом фазового детектора и вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фазоинвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, и блок сме.щения постоянного уровня, при эток выход младшего разряда вычитакйцего счетчика соединен с ВТОЕЯЛМ входом з лемента И-НЕ, выход од овибратора

соединен с входом сброса счетчика, а второй вход вычитающего счетчика являётся входом записи кода настройки управляемого генератора на заданную частоту.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного фо1я« ирователя ЛЧМ колебаний; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя.

Формирователь ЛЧМ колебаний содежит управляемый генератор 1, узел 2 связи, делитель 3 мощности, фазовый детектор 4, регулируемые фазовращатель 5, аттенюатор 6, линию 7 задержки, дифференциальный усилитель 8, управляемый источник 9 опорного напряжения, нуль-орган 10, вычитающий счетчик 11, одновибратор 12, счетчик 13, элемент И-НЕ 14, тактовый генератор 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, алгебраический сумматор 17, блок 18 смещения постоянного уровня, управляемый фазоинвертор 19.

Формирователь ЛЧМ колебаний работает следукицим образе.

В начальный момент после включения в вьгчитающем счетчике 11 нет записи информации, напряжение выхода его младшего разряда соответствует логическому нулю, напряжение выхода одновибратора 12 также соответствуе логическому нулю,, в результате чег напряжение на выходе И-НЕ 14 также соответствует логическому нулю. Тактовый генератор 15 не работает, в счетчик 13 не записано никакой информации, на выходе ЦАП 16 сигнал отсутствует.

Напряжение с выхода дифференциального усилителя В через алгебраический сумматор 17 поступает на управляю дий вход управляемого генератора 1, в результате чего управляемый генератор Г настраивается на самую низкую частоту диапазона $4. Напряжение указанной частоты с выхода управляемого генератора 1,через узел 2 связи поступает на вход делителя 3 мощности, где разделяется на два канала. Первая часть сигнала через регулируемые фазовращатель 5 и аттенюатор 6 поступает на один вход линейного фазового детектора 4, другая часть через линию 7 задержки поступает на другой вход фазового детектора 4. Регулируемым аттенюатором 6 выравниваются амплитуды сигналов, поступающих на входы фазового детектора 4. Парметры регулируемых фазовращателя 5 и аттенюатора 6 и линии 7 задержки не зависят от частоты в данной рабочей полосе управляемого генератора 1, фазойый детектор 4, в зависимости от частоты и времени задержки to . линии 7 задержки, вырабатывает постоянное напряжение в соответствии со статической характеристикой, приведенной на фиг. 2 а , где 1 , fi , Гз . . - ; - точки дискретных частот, на которых происходит стабилизация 5 частоты; дГ - шаг дискретной перестройки частоты.

Точная калибровка начальной частоты осуществляется подстройкой суммарного времени задержки в цепи

0 обратной связи регулируемым фазовращателем 5. Напряжение с выхода фазового детектора 4 поступает на вход .нуль-органа 10 к на вход управляемого фазо-инвертора 19. Выходное на5 пряжение управляемого фазоинвертора 19 в зависимости от частоты изображено на фиг. 2 cf. В блоке 18 смещения постоянного уровня производится сдвиг уровня симметричного относитель

Q но нуля сигнала с выхода управляемого фазоинвертора 19 (фиг. 2 (5) , в результате чего сигнал становится несимметричным относительно нуля (фиг. 2,Ь) и производится его фик5 сация относительно нулевого потенциала так, чтобы начальный участок фазовой характеристики фазового детектора 4 всегда начинался с нуля. В этом случае полярность напряжения на выходе дифференциального усилителя 8, на который поступает сигнал

с выхода блока 18, всегда положительная, а его абсолютная величина будет пропорционально зависеть от частоты управляемого генератора 1.

5 Напряжение с выхода блока 18 в диф(5еренциальнсм усилителе 8 сравнивается с опорным напряжением управляемого источника 9.

Разность напряжений усиливается

0 и подстраивает управляемый генератор 1 так, чтобы разность была минимальной. Осуществляется стабилизация частоты в точке д(фиг. 2,0,). Управляемый источник 9 опорного

напряжения представляет собой высокостабильный управляемый источник постоянного напряжения положительной полярности и его напряжением управляется частота управляемого генератора 1 только в пределах одного линейного участка статической характеристики фазового детектора (точная настройка).

Перестройка частоты управляемого женератора 1 (переход на другие линейные участки фазовой характеристики фиг. 2,Q) производится выходным напряжением алгебраического сумматора 17, при поступлении сигнала на его второй вход с выхода ЦАП 16. При этом на вход записи кода настройки управляемого генератора на заданную частоту (второй вход вычитающего счетчика 11) подается соответствуюЩий код. На выходе младшего разряда вычитающего счетчика 11 появляется логическая единица. Передним фронтом импульса логической единицы запускается одновибратор 12 и формирует короткий импульс, которым обнуляется счетчик 13 и который также поступает на вход элемента И-НЕ 14. Сигнал логической единицы с выхода младшего разряда вычитающего счетчика 11 поступает на другой вход элемента 14, на выходе которо го будет логический нуль, к тактовый генератор 15 запускаться ие будет. После окончания импульса одновибратора 12 на его выходе появляется логический нуль в результате чего на выходе элемента И-НЕ 14 появляется логическая единица, и при этом запускается тактовый генератор 15. Счетчик 13 заполняется, а на выходе ЦЛП 16 соответственно растет напряжение, которое суммируется в алгебраическом .сумматоре 17 с выходным напряжением дифференциального усилителя 8 и поступает на управляющий вход управляемого генератора i. По мере роста частоты упрё1Вляемо1 го генератора 1 выходное напряжение фазового детектора 4 проходит значения iacTOT f 4 , f / 3 f i Каждый раз, при пррхождении характеристики фиг. 2а через нулевое зна чение, срабатывает нуль-орган ,10 и выдает короткий запускающий импульс Каждый второй иклульс нуль-органа Ю переводит управляемый фазоинвертор 1 в состояние то прямой, то инверс ной передачи напряжения фазового детектора 4. В результате, для стабилизации частоты управляемого генератора 1 используются участки как с положительной, так и с отрицатель ной крутизной статической характеристики фазового детектора 4, чем обеспечивается полное перекрытие диапазона без пропусков. Одновремен но импул| сы нуль-органа 10 поступают на счетный вход вычитающего счет чика 11 и уменьшают записанное днаi чен1|е на единицу каждый раз, когда частота управляемого генератора 1 проходит нулевые значения на статической характеристике фазового детектора, и так до тех пор, пока не очистится от записанной информации последний разряд вычитающего счетчика 11. Тогда на его выхода появляется логический нуль, перебрасывается И-НЕ 14, на.его выходе появляется логический нуль, выключается тактовый генератор 15. Перестройка управляемого генератора 1 на заданную частоту заканчивается и при произвольном отклонении частоты от заданной происходит автоподстройка. Если необходимо перестроить управляемый генератор 1 на новую частоту, то в вычитаквдий счетчик 11 производится запись нового кода, одновременно производится сброс в счетчике 13, и цикл перестройки повторяет ется. Плавная перестройка частоты управляемого генератора производится в интервале между дискретными точкгши. Диапазон линейной частотной модуляции при зтом будет равен (фиг. 2,Ь}. При изменении опорного напряжения по закону модулирующей функции закономерность изменения частоты повторяет эту функцию. Таким образом, в предложенном фо1 «ирователе ЛЧМ колебаний уменьшается дискрет частотного шага перестройки в два раза по сравнению с прототипом при той же величине задержки t линии задержки, ликвидируются пропуски на частотной оси диапазона, преобразование двухполяриой статической характеристики фазового детектора в одиополяриую увеличивает в два раза максимальную девиацию частоты при частотной молуляции несимметричнЕши модулирующими сигналёши н, следовательно, достигается зиачнтельиое расширение диапазона линейной частотной модуляции при йовьшении точности а зтоматической перестройки частоты.

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ (ЛЧМ)КОЛЕБАНИЙ содержащий последовательно соедине ные управляемый генератор, узел, св зи, делитель мощности, линию задерж ки и фазовый детектор, включенные между BTOptm выходом делителя мощности и вторым входом фазового дете тора, последовательно Гсо(диненнью регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциаль ный усилитель, при этом второй выход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источ ника опорного напряжения - входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройки частоты, в него введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляквдим входом управляемого генератора, а первый вход - с выходом дифференциального усилителя, между выходом фазово го детектора и вторым.входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, одйовибратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, между выходом фазового детектора и вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фазоинвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль органа, и блок смещения постоянного уровня, при этом выход младшего разряда вычнтсцощего счетчика соединен с. вторым входом элемента И-НЕ, выход одновибратора соединен с входом сброса счетчика, а второй вход вычитающего счетчика является входом записи кода настройки управляемого -енератора на заданную частоту.