Частотный дискриминатор Советский патент 1984 года по МПК H03D3/00 H03D13/00 

, 1 Изобретение относится к радиотех нике и предназначено для применения в различных автоматизированных радиотехнических устройствах. Известен частотный дискриминатор содержащий последовательно соединен ные -гиромагнитный фильтр, амплитудный детектор и пороговый блок, а также последовательно соединенные генератор опорных импульсов и блок быстрой перестройки, выход которого подсоединен к первому входу перестройки гиромагнитного фильтра, к второму входу перестройки которого подключен блЬк медленной перестройки и последовательно соединенные выходной дифференциальный усилитель и выходной фильтр нижних частот, пр этом в состав частотного дискримина тора входят генератор счетных импул сов, основной и дополнительный 13 триггеры, инвертор, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, расширитель импульсов и три элемента И, lj . Однако такой частотный-дискриминатор обладает малым быстродействием. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является частотный дискриминатор, содержащий последовательно соединенные гиромагнитный фильтр, амплитудный детектор, пороговьй блок и ,D -триг гер, а также последовательно соединенные генератор опорных импульсов и блок быстрой перестройки, выход которого подсоединен к первому входу перестройки гиромагнитного фильт ра, к второму входу перестройки которого подключен блок медленной .перестройки, и последовательно соединенные выходной дифференциальный усилитель и выходной фильтр нижних частот, при этом прямой и инверсный выходы D -триггера поцкп чены к входам дифференгщального уси лителя и к первым входам первого и второго элемента И, вторые входы которых объединены между собой и подключены к выходу генератора счетных импульсов, а выходы обоих элементов И соединены с входами реверсивного счетчика Г}. Известный частотный дискриминатор обладает высокой точностью изме рения, однако быстродействие его невелико. 23 Цель изобретения - повьшение быстродействия . Поставленная цель достигается тем, что в известный частотный дискриминатор, содержащий последовательно соединенные гиромагнитньй фильтр, амплитудный детектор, пороговый блок и D -триггер, а также последовательно соединенйые генератор опорных импульсов и блок быстрой перестройки, выход которого подсоединен к первому- входу перестройки гиромагнитного фильтра, к второму входу перестройки которого подключен блок медленной перестройки, и последовательно соединенные выходной дифференциальный усилитель и виходной фильтр нижних частот, введены два идентичных фильтрующих канала, каждый из которых состоит из счетного триггера, первого и второго элементов И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, а вторые входы объединены при этом выход первого элемента И подсоединен к кеинвертирующему входу первого дифференциального усилителя непосредственно, а к инвертирующему - через первьй инвертор, выход второго элемента И подсоединен к инвертирующему входу второго дифферен1щального усилителя непосредственно, а к неинвертирующему - через второй инвертор, между выходами первого и второго дифференциальных усвдтителей включены параллельно и согласно две цепи, каждая из которьк содержит два соединенньк последовательно и согласно диода, к точке соединения диодов в каждой из цепей подключены соответстбенно первый и второй фильтры нижних частот, параллельно выходу.первого фильтра нижних частот включен первьй фиксирующий диод, катод которого соединен с общей шиной, параллельно выходу второго фильтра нижних частот включен второй фиксирующий диод, анод которого соединен с общей шиной, входы счетных триггеров в первом и втором фильтрующих каналах соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D -триггера и с объединеннь1ми йежду собой вторыми входами первого и второго элементов и соответственно второго и первого фильтрующего канала, выходы первого и второго фильтров нижних частот соответственно первого и второго фильтрующего канала через соответст вующие резисторы подсоединены к. инв тирующему входу выходного дифференциального усилителя, к неинвертирую щему входу которого через соответст вующие резисторы подключены выходы второго и первого фильтров нижних частот соответственно первого и вто рого фильтрующих каналов. На черТеже представлена.структур ная электрическая схема частотного дискриминатора,, Предлагаемый частотный дискрими-. натор содержит последовательно соединенные гиромагнитный фильтр 1, амплитудный детектор 2, пороговый блок 3 и 1) -триггер 4, а также последовательно соединенные генерато 5 опорных импульсов и блок 6 быстрой перестройки, блок 7 медленной перестройки, выходной дифференциальный усилитель 8, выходной фильтр 9 нижни частот, два идентичных фильтрующих канала 10 и 11, каждый из которых состоит из счетного триггера 12 (13) первого и второго элементов И 14(15) и 16(17) соответственно первого дифференциального усилителя 18(19), первого инвертора 20(21), второго дифференциального усилителя 22(23), и второго инвертора 24(25), между вы ходами дифференциальных усилителей 18 и 22 (19 и 23) включены параллель но и согласно две цепи, каждая из которых Содержит два соединенных последовательно и согласно диода 26 и 27 (28 и 29) и 30 и 31(32 и 33) к точке соединения диодов в каждой из цепей подключены соответственно первый и второй фильтры 34(35) и 36 (37) нижних частот, первьй фиксирующий диод 38(39) и второй фиксирующий диод 40(41). . Частотный дискриминатор работает следующим образом. Генератор 5 опорных импульсов вьщает сигнал в виде меандра и синхронизирует блок 6 быстрой перестройки. Блок 6 быстрой перестройки двуполярными импульсами тока треугол ной формы обеспечивает свипирование по линейному закону гиромагнитного фильтра 1 Свипирование происходит в обе стороны от центральной частоты дискриминатора, двойная амплитуда свипирования равна полосе за,хвата дискриминатора. Интервалы вхождения 234 входной частоты в полосу пропускания гиромагнитного фильтра 1.вьаделяются амплитудным детектором 2. Сигнал с амплитудного детектора 2 поступает на пороговый блок 3. Образующиеся прямоугольные импульсы, передний фронт которых фиксирует моменты попадания частоты в полосу пропускания, поступают на синхровход D -триггера 4 и устанавливают его своим передним фронтом в то сое- тояние, которое определяется сигналом на- В -входе, т.е. опорньми импульсами. Длительность импульсов на пря- . мом выходе D -триггера 4 пропор- 1щональна частотному смещению входной частоты относительно верхней границы полосы захвата, на инверсном выходе D -триггера 4 - частотному смещению входной частоты относительно нижней границы полосы захвата. Разность длительностей этих импульсов пропорциональна сдвигу входной частоты относительно центральной частоты, т.е. выходному сигналу дискриминатора.. Дальнейшее преобразование сигналов состоит в раздельном преобразовании выходных.импульсов DO-триггера 4 в амплитуду двумя идентичными Ляшьтрующими каналами 10 и 11. Работа каждого канала (например, канала 10) осуществляется след тощим образом. - Счетный триггер 12 функционирует как делитель частоты вьтходных импульсов Р -триггера 4 и совместно с элементами И 14 и 16 поочередно переключает, импульсы с инверсного йыхода В -триггера 4 то на вход дифференциального усилителя 18, то на вход второго дифференциального усилителя 22. На вторые входы дифференциальных усилителей 18 и 22 поступают те же импульсы, что и на первые, но инвертированные инверторами 20 и 24. Дифференциальные усилители 18 и 22 формируют на своих выходах двуполярныеимпульсы с периодом, в два раза большим периода опорных импульсов. На выходе первого дий)ференциального усилителя 18 положительная часть периода равна длительности импульсов с инверсного выхода D -триггера 4, а на выходе второго дифференциального усилителя 22 отрицательная часть периода равна этой.длительности. Положительная часть двуполярных импульсов с выхода первого дифференциаль- .

ного усилителя 18 заряжает в сторону положительных значений напряжения конденсатор второго фильтра 36 нижних частот через диод 30 и разряжает в сторону положительных значений напряжр-ния конденсатор первого фильтра 34 нижних частот через диод 26. Напряжение на выходе второго фильтра 36 нижних частот в результате действия фиксирукмдего диода 40 не может отклониться в отрицательную область более чем на У (прямое падение напряжения на фиксирующем диоде 40). Напряжение на выходе первого фильтра 34 нижних частот по аналогичной причийе не может отклонитьсяв положительнзпо область более чем на Vrf (прямое падение напряжения на диоде 38).,Отрицательная часть двуполярных импульсов с выхода второго дифференциального усилителя 22 разряжает в сторону отр ицательных значений напряжения конденсатор второго фильтра 36 нижних частот через диод 29 и заряжает в сторону отрицательных значений конденсатор первого фильтра 34 нижних частот через диод 27. Таким образом, на выходах ;порогового 34 и второго 36 фильтров нижних частот формируются импульсы в форме трапеций с амплитудой А, которая пропорциональна длительности импульсов ; с инверсного выхода В -триггера 4. Эти импульсы вычитаются выходным дифференциальным усилителем 8, и происходит компенсация привалов одних импульсов вершинами других. Таким образом, образуется выходной сигнал

фильтрующего канала 10, почти не содержащий пульсаций и равный

Другой фильтрующий канал 11 ана-, логично образует сигнал, равньй А 2Vg. Разность этих сигналов k формируется выходным дифференциальным усилителем 8 и представляет собой выходной сигнал частотного дискриминатора, пропорциональной разности длительностей импульсов с выходов 3)-триггера 4, т.е. пропорциональный частотному смещению входной частоты относительно центральной частоты дискриминатора. Пульсации выходного напряжения дифференциального усилителя 8, определяемые в основном разбросом параметров фильтров нижних частот, получаются малыми даже без применения высокоточных резисторов и конденсаторов, поэтому для их дальнёйше1 о под вления достаточно применять выходной фильтр 9 нижних частот с постоянной времени по крайней мере йа порядок меньшей, чем у про-Тотипа. Дальнейшее уменьшение пульсаций можно осуществить, применяя высокоточные резисторы и конденсаторы и используя в фильтре нижних частот вместо одного два резистора; зарядный и разрядный. При высоком быстродействии можно получить пульсации порядка 50 MB в диапазоне изменения выходного сигнала дискриминатора 30 В

Технико-экономическое преимущество предлагаемого частотного дискриминатора по .сравнению с известным состоит .в повьшении быстродействия при одновременном снижении уровня .пульсаций выходного сигнала.

w

-412-

Вход

oZE

ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР , содержащий последовательно соединенные гиромагнитный фильтр, амплитудный детектор, пороговый блок и D -триггер, а также последовательно соединенные генератор опорных импульсов и блок быстрой перестройки, выход которого подсоединен кпервому входу перестройки гиромагнитного фильтра, к второму входу перестройки которого подключен блок медленной перестройки, и последовательно соединенные выходной дифференциальный усилитель и выходной фильтр нижних частот, о т л и , а ю щ я и тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены два идентичных Лильтрующих канала, каждый из которых состоит из- счётного триггера, первого и второг.о элементов И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, я вторые входы объединены, -при этом выход первого элемента И подсоединен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя непосредственно, а к инвертирующему - через первьй инвертор, выход второго элемента И подсоединен к инвертирзтощему входу второго дифференциального усилителя непосредственно, а к неинвертирующему - через второй инвертор, между выходами первого и второго дифференциальных усилителей включены параллельно и согласно две цепи, каждая из которых содержит два соединенных последовательно и согласно диода, к точке соединения диодов в каждой иа цепей подключены соответственно первый и второй фильтры нижних частот, параллельно выходу первого фильтра нижних частот включен первый фиксирующий диод, катод которого соединен с общей шиной, параллельно выходу второго фильтра нижних частот включен второй фиксирующий диод, анод которого соединен с общей ииной, входы счетных триггеров в первом и втором фильтрующих каналах соединены соответственно с прямым и инверсным Бьтходами D -триггера и с объединенlN9 ными между собой вторыми входами 4: первого и второго элементов И соответственно второго и первого фильт д рующего канала выходы первого и второго фильтров шжних частот соответственно первого и второго фильтрующего канала через соответствующие резисторы подсоединены тс инвертирующему входу выходного дифференциального усилителя, к неинвертчрующему входу которого через соответствующие резисторы подключены выходы второго и первого фильтров нижних, частот соответственно первого и второго фильтрукщих каналов .