Устройство для фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1984 года по МПК H03L7/00 

чающееся тем, что блок преобразования сигналов содержит последовательно соединенные синхронный фильтру усилитель, буферный усилитель выход которого соединен с удравляющим входом синхронного фильтра, причем выход усилителя является выходом блока предбразования сигналов, сигнальный и опорный входы которого являются соответственно сигнальным и опорным входами синхронного фильтра, при этом каждый из двух каналов синх ронного фильтра содержит фазовращатель, последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр нижних частот, линию задержки и второй леремножитель, причем входы первых переи подключены к управляющему входу синхронного фильтра, выходы вторых перемножителей подключены к входам сумматора, выход которого является выходом синхронного фильтра, опор-ный вход синхронного фильтра подключен к второму входу первого перемножителя и входу фазовращателя первого канала, выход фазовращателя первого канала подключен к второму входу первого перемножителя второго канала, а к ,сигнальному входу синхронного фильтра подключены второй вход второго перемножителя первого канала и вход фазовращателя второго канала, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя второго канала.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр и фазовый модулятор, к опорному входу которого подключен опорный генератор, сигнальный вход фазового детектора соединен с входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости, в него введены п последовательно соединенных блоков преобразования сигналов, причем выход фазового модулятора подключен к сигнальному входу первого блока преобразования сигналов, а вьйод последнего Ълока преобразования сигналов являющийся выходом устройства, соединен с опорным входом фазового детектора, опорные входы всех блоков преобразования сигналов подключены к выходу опорного генератора. СО сл и оо

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для фильтрации гармонического сигнала с неточно известной частотой на фоне шума.

Известно устройство, содержащее систему ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты) , дополненную специальны регулятором, состоящим из двух вспомогательных перестраиваемых генера- . торов (ПГ), управляемых в противофа е по частоте, сигналом с выхода осйовного фазового детектора С 13.

Однако с помощью данного устройства невозможно обеспечить высокую помехоустойчивость при вьщелении сигналов с быстро изменяющейся частотой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор , фильтр и фазовый модулятор, к опорному входу которого подхслючен опорный генератор, сигнальный вход фазового детектора соединен с входом устройства 23.

Недостаток известного Устройства - низкая помехоустойчивость при Приаме сигнала с изменяющейся частотой.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные фазовьй

детектор, фильтр и фазовый модулятор, к опорному входу которого подключен : опорный генератор, сигнальный вход фазового детектора соединен с входом устройства, введены п последовательно соединенных блоков преобразования сигналов, причем выход фазового модулятора подключен к сигнальному входу первого Шюка преобразования сигналов, а вьпсод последнего блока преобразования сигналов, являющийся выходом устройства, соединен с опорным входом фазового детектора, опорные входы всех блоков преобразования сигналов подключены к выходу опорного генератора, а блок преобразования сигналов содержит последовательно соединенные синхронный фильтр, усилитель, буферный усилитель, выход которого соединен с управляющим входом синхронного фильтра, причем

выход усилителя является выходом блока преобразования сигналов, сигнальный и опорный входы которого являются , соответственно сигнальным и опорным входами синхронного фильтра, при этом каждый из двух каналов синхронного фильтра содержит фазовращатель, последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр ниж них частот, линию задержки и второй перемножитель, причем входы первых перемножителей являются входами кана лов и подключены к управляющему входу синхронного фильтра, выходы вторых перемножителей подключены к входам сумматора, выход которого являет ря выходом синхронного фильтра, опорный вход синхронного фильтра под ключен к второму входу первого перемножителя и входу фазовращателя первого канала, выход фазовращателя пер вого канала подключен к второму вход первого перемножителя второго канала а к сигнальному входу синхронного фильтра подключены второй вход второ го перемножителя первого канала и вход фазовращателя второго канала, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя второго канала. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока преобразования сигналов. Устройство содержит фазовый детектор 1, фильтр 2 нижних частот, фазовый модулятор 3, опорный генератор 4 и п блоков 5 преобразования си налов. Блок 5 преобразования сигналов содержит синхронный фильтр 6, усилитель 7. и буферный каскад 8. Синхронный фильтр 6 содержит два канала, в каждом из которых имеются первый перемножитель 9, фильтр 10 нижних частот, линия 11 задержки, второй перемножитель 12, сумматор 13, а так же два фазовращателя 14 и 15. В предложенном устройстве последо вательно соединены фазовый детектор 1, фильтр 2, фазовый модулятор 3 и п блоков 5 преобразования сигналов, к опорным входам фазового модулятора 3 и блоков 5 преобразования сигналов подключен опорный генератор 4, приче Сигнальный вход фазового детектора 1 соединен с входом устройства, а выход последнего блока п 5 преобразо вания сигналов, являющийся выходом .устройства, соединен с опорным входом фазового детектора 1. В блоке 5 преобразования сигналов (фиг.2) выход синхронного фильтра 6 соединен с усилителем 7, выход которого является выходом блока 5 и подключен к входу буферного каскада В, выход которого.соединен с входом синхронного фильтра 6, причем сигнальный вход синхронного фильтра 6 является сигнальным входом блока 5 обработки сигналов, а опорный вход синхронного фильтра 6 является опорным входом этого блока. В синхронном фильтре 6 в каждом из двух каналов последоЭвательно соединены первый перемножитель 9, фильтр 10 нижних частот, линия 11 задержки и второй перемножитель 12, причем входы первых перемножителей 9 подключены к входу синхронного Фильтра 6, а выходы вторых перемножителей 12 объединены в общем сумматоре 13, выход которого является выходом синхронного фильтра 6, к опорному входу которого подключен второй вход первого перемножителя 9 первого канала и первый фазовращатель 14, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя 9 второго канала, а к сигнальному входу синхронного фильтра 6 подключены второй вход второго перемножителя 12 первого канала и второй фазовращатель 15, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя 12 второго канала. Устройство работает следующим образом. Пусть на сигнальном входе k-ro блока преобразования сигналов (БПС) действует напряжение U,.(u)i.«,(t) (1) : На его опорном входе напряжение с выхода опорного генератора U(t) Sln(.cf). (2) Из соотношений видно, что напряжение на выходе k-ro блока 5 имеет вид a(t)sin(u;,i4akft|Wo), «i..{t)t c3t Если напряжение, действующее на выходе фильтра 2,обозначить через Clp(t), а коэффициент фазовой модуляции в модуляторе 3 через fb , то на выходе модулятора 3 и следовательно на входе первого БПС 5 действует напряжение () 51 Учитывая, что согласно (3) законы изменения фазы сигналов на входе и выходе k-ro БПС связаны соотношением 3. -c3t . (1 Можно записать, что йо1„ --Р«о() Или в операторной форме . где р - - - оператор дифференцирования . Учитывая (7) и используя методику составления уравнений, описьгоагощи работу ФАПЧ, найдем для ФАПЧ, показанной на фиг.1f следующее уравнение (bH(pl5m(«-a). ; (8) где Н(р) - операторное изображение переходной характеристики фильтра 2. Обозначим ё тогда вместо (8 а - cff, получим . Как можно убедиться, сопоставив (9) с линейной моделью астатической ФАПЧ порядка, устройство, показанное на фиг.1, представляет собой электронную реализацию астатической ФАЛЧ произвольного порядка, если передаточная функция Н(р) имеет вид А . (10) H(p) Z cxfep . -Q 4 Опишем теперь работу БПС, изображенного на фиг.2, и дадим обосновани формулы (3), на которой основано при веденное доказательство того, что ФАПЧ, изображенная на фиг.1, обладает астатизмом п-ой степени. Усилител 7 в БПС имеет четное число каскадов и охвачен цепью положительной обратной связи,в которую входит синхронный фильтр 6. Коэффициент усиления усилителя 7 выбирается достаточно большим, чтобы компенсировать потери уровня сигнала в синхронном фильтре 6 и поэтому этот усилитель совместно с синхронным фильтром образуют самовозбуждающийся генератор, вырабатывакпций колебания, частота которых определяется условием баланса фаз. При отсутствии модулирукнцего напряже ния на сигнальном входе БПС, т.е. в (3) ak(t) 01, передаточная характе 86 ристика (uj-lUp) синхронного фильтра равна j(.jr(.-u)(u).a,n (10 .-jUJtr , , . , где е и l,(jw) - передаточные характеристики линий 11 задержки и фильтров 10 нижних частот соответственно-, U)Q - частота в рад/с опорного генератора 4. Если фильтры 10 представляют собой достаточно простые RC-фильтры, то их передаточная характеристика дается выражением: чи(м1-г Из (11) и (12) видно, что при W W{j имеем k(0) « 1, т.е. сдвиг фаз в синхронном фильтре б равный О обеспечивается в том случае, когда частота колебаний самовозбуждающегося генератора точно равна частоте опорного генератора А. Рассмотрим работу устройства, когда на его сигнальный вход поступает модулирующий сигнал a.(t). При этом, если с выхода опорного генератора 4 на первьШ и второй опорные входы синхронного фильтра б поступают напряжения: w(tUsinKtf«.(t)+4J ; u;2((wt4a(il../j, то на первый и второй сигнальные входы фильтра поступают напряженияU(t| 2s4niOQt и U2(tl 2coSbyj,i.(14) Пусть колебания, действующие на выходе БПС и, следовательно, синхронного фильтра, имеют вид W(t|rsili Wj,(t|+t/| ,(15) где a(t) - закон изменения фазы сигнала на выходе устройства. На выходах перемножителей «2 поучим, U(t (t| + , U(t)( . Полоса пропускания фильтров 10 выбирается достаточно широкой для тоо, чтобы сигналы V(t) и V.(t) про