Частотный детектор Советский патент 1984 года по МПК H03D3/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для контроля многоканальных систем связи Дзвестен частотный детектор (4Д), содержащий последовательно соединенные первый фазовращатель, первый сум матор, первьй усилитель и первый амплитудный детектор, последователь,но соединенные второй фазовращатель второй сумматор, второй усилитель и второй амплитудный детектор, а также линию задержки, вход которой подключен к входам первого и второго фазовращателей и является входом 4Д выход линии задержки соединен с вторыми входами первого и второго су маторов, блок вычитания и третий сумматор, входы которых подключены соответственно к выходу первого и второго амплитудных детекторов, при этом выход третьего сумматора соединен с управляющими входами первого и второго усилителей, а выход блока вычитания является выходом 4Д ij , Недостатком данного устройства является низкая точность детектирования импульсных ЧМ-сигналов. Низкая точность детектирования объясняется возникновением переходных процессов при поступлении на вход очередного радиоимпульса. При этом происходит изменение коэффициента передачи регулируемых усилителей от максималь ного значения до значения, соответствующего уровню входного сигнала.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является :частотный детектор, содержащий последовательно соединенные фазоинвертор, первый сумматор, первый амплитудный детектор, первый усилитель и первьй ключу последователь но соединенные второй сумматор, второй амплитудный детектор, второй :усилитель и второй ключ, а также iформирователь импульсов стробирования, линию задержки, вход которой подключен к входу фазоинвертора, к входу формирователя импульсов стробирования, к первому входу второго сумматора и является входом частотного детектора, выход линии задержки соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, а так же третий сумматор и первый блок вычитания, йервые входы которых подключены к выходу первого, а втор входы - к выходу второго ключа соот ветственно, при этом между выходом первого и второго ключей и общей шиной включены соответственно первый и второй конденсаторы, управляющие входы ключей соединены с выходом формирователя импульсов стробирова ния, выход третьего сумматора подключен к управляющим входам первого и второго усилителей, а выход блока вычитания является выходом частотного детектора 2. Известный частотный детектор Обладает более высокой точностью детектирования импульсных частотномодулированных сигналов, благодаря тому, что управляющее напряжение регулируемых усилителей в паузе между радиоимпульсами входного сигнала запоминается с помощью конденсаторов, вследствие чего отсутствуют переходные процессы в его выходном напряжении. Однако эта точность детектирования в ряде случаев может оказаться недостаточной, что объясняется просачиванием на выход ключей, вследствие их неидеальности, входных-и управляющих импульсов, что приводит к наличию в выходном сигнале частотного детектора выбросов напряжения. При этом влияние этих выбросов напряжения на точность детектирования возрастает при уменьшении девиации частоты входного сигнала. Цель изобретения - повышение точности детектирования радиоимпульсных частотно-модулированных колебаний. , Цель достигается тем, чтов частотный детектор, содержащий последовательг о соединенные фазоинвертор, первый.сумматор, и первый амплитудный детектор, последовательно соединенные второй сумматор и второй амплитудный детектор, формирователь импульсов стробирования, линию задержки, вход которой подключен к входу фазоинвертора, к входу формирователя импульсов стробирования и к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом первого сумматора и выходом линии задержки, а также первый и второй усилители, первый И второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу формирователя импульсов стробирования, третий сумматор и первый блок вычитания, первые входы которых подсоединены к выходу первого, а вторые входы - к выходу второго ключа соответственно,-при этом меяоду выходами первого и второго-ключей и общей -ШИНОЙ включены соответственно первый и второй конденсаторы, а выход первого блока вычитания является выходом частотного детектора, введены входной аттенюатор, четвертый с гмматор, второй и третий блоки вычитания, включенные соответственно между выходом первого амплитудного детектора и входом первого усилителя и между выходом второго амплитудного детектора и входом второго усилителя первый и второй ограничители, включенные между выходами первого и второго усилителей и входами первого и второ -о ключей, соответственно,последовательно соединенные и включенные между выходом первого ключа и объединенными вторым входом второго блока вычитания и первым входом четвертого сумматора первый фильтр нижних частот и третий усилитель, последовательно соединенные и включенные между выходом второгоключа и объединенными вторыми входами четвертого сумматора и третьего блока вычитания второй фильтр нижних частот и четвертый усилитель, а также пятый сз мматор, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого сумматоров соответственно, а выход срединен с управляющим входом входного аттенюатора, выход которого подключен к входу линии задержки. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема частотного детектора; на фиг. 2 - диаграммы его работы. Частотный детектор содержит входной аттенюатор 1, фазоинвертор 2, линию 3 задержки, первый, второйj третий, четвертый и пятый сумматоры 4-8, первый и второй амплитудные детекторы 9 и 10, первый, второй и третий блоки 11 - 13 вычитания, первый, второй, третий и четвертый усилители 14 - 17, первый и второй ограничители 18 и 19, первый и вторё фильтры 20 и 21 нижних частот(ФНЧ, первый и второй ключи 22 и 23, первый и второй конденсаторы 24 и 25 и формирователь 26 импульсов строби рования. Частотный детектор работает следующим образом. Линия 3 задержки, фазоинвертор 2, первый сумматор 4 и первый амплитудный детектор 9 образуют первый канал частотного детектора. Зависимость напряжения на выходе первого амплитудного детектора 9 от частоты входного сигнала приведена на фиг. 2а(кривая l) и описывается выра-4 жением где А - амплитудный множитель; t - время задержки сигнала линией 3 задержки. Второй канал 4D образован линией 3 задержки, вторым сумматором 5 и вторым амплитудным детектором 10, Зависимость напряжения на выходе второго амплитудного детектора 10 приведена на фиг. 2а(кривая 2) и описывается выражением Пусть на вход частотного детекто ра поступает импульсный частотномодулированный сигнал(фиг. 2б), с девиацией частоты Л Ы и средней частотой ср определяемой выражением (соответствует настройке частотногр. детектора на среднюю частоту сигнала uCu2n где ,1,2,... В соответствии с фиг. 2а на выхо дах первого и второго амплитудных детекторов 9 и 10 по каждому радиоимпульсу будут формироваться видеоимпульсы (фиг. 2в и 2-г), амплитуда которых пропорциональна отклонению частоты входного сигнала от среднего значения Девиация частоты входного сигнала i («) соответствует девиации амплитуды этих импульсов на величину 4 и . Импульсы с выходов первого и второго амплитудных детекторов 9 и 10 через второй и третий блоки 12 и 13 вычитания поступают на входы первого и второго усилителей 14 и 15 с коэффициентом усиления К .С усилением этих импульсов в К раз также в К раз увеличивается девиация амплитуды этих импульсов. Первый и второй ограничители 18 и 19 ограничивают импульсы снизу, при этом порог ограничения выбирается таким образом, чтобы не наступало ограничения полезной девиации амплитуды этих импульсов. Таким образом, на входы первого и. второго ключей 22 и 23 поступают импульсы с девиацией амплитуды kuU но амплитуда этих импульсов вследствие ограничения значительно мень чем на выходе первого и второго усилителей 14 и 15. Одновременно с приходом каждого радиоимпульса формирователь 26 импульсов стробир вания формирует стробы фиг. 2д длительностью (Т,на время которых Ьткрываются ключи 22 и 23, конденсаторы 24 и 25 при этом заряжаются до входного напряжения этих ключей и после окончания стробов запомина ют это напряжение. Сигнал с выхода первого блока 11 вычитания, на входы которого поступает напряжение с первого и второго конденсаторов 24 и 25, , является в 1ходным -напряжением част ного детектора. Одновременно с помощью первого и второго ФНЧ 20 и 21 вьзделяется постоянная составляю щая напряжения на выходе первого и второго ключей 22 и 23, которая после усиления третьим и четвертым усили.телями 16 и 17 поступает на вторые входы второго и третьего, блоков 12 и 13 вычитания соответственно.. Благодаря этому осуществдяется центрирование девиации амплитуды импульсов, поступающих н входы первого и второго ключей 22 и 23 относительно нуля(фиг. 2е и ж соответственно), а наличие перво и второго огранинителей 18 и 19с порогом ограничения позволяет значительно уменьшить амплитуду импульсов на входе первого и второ ключей, что в сочетании с одновременным увеличением полезной девиации амплитуды на их входе в К раз снижает относительную величину выб сов за счет прохождения фронтов импульсов на их вьйюд вследствие их неидеальности(наличие проходной 206 , емкости и конечной величины сопротивления закрытого ключа), что позволяет повысить точность детектирования. На фиг. 2з приведен сигнал на выходе первого блока 11 вычитания, являющегося выходным сигналом частотного детектора. На выходе четвертого сумматора 7 формируется напряжение, равное сумме напряжений постоянных составляющих сигналов в обоих каналах частотного детектора. Это напряжение зависит только от амплитуды сигнала на входе частотного детектора, но не зависит от его полезной частотной модуляции, что позволяет использовать его в цепи автоматической регулировки коэффициента передачи входного аттенюатора 1 для устранения влияния паразитной амплитудной модуляции входного сигнала. Однако это напряжение изменяется только при очень медленных изменениях амплитуды входного сигнала(вследствие наличия первого и второй ФНЧ 20 и 2l) . Для повьшения коэффициента под&вления паразитной амплитудной модуляции входного сигнала при быстрых изменениях его уровня к выходному сигналу четвёртого сумматора 7 с помощью пятого сумматора 8 добавляется сигнал с выхода третьего сумматора 6, который реагирует на быстрые изменения амплитуды входного сигнала. Выходной сигнал пятого сумматора 8 является управляющим сигналом для входного аттенюатора 1. Так, при увеличении амплитуды сигнала на входе частотного детектора увеличивается напряжение на выходе пятого сумматора 8, которое воздействует на управляющий вход входного аттенюатора 1 таким образом, что изменение его коэффициента передачи компенсирует влияние изменения уровня входного сигнала на работу частотного детектора. В предлагаемом частотном детекторе также снижается влияние просачивания на выход ключей управлякмцих импульсов (за счет паразитных внутренних связей в ключе)5 что также достигается за счет увеличения девиации входных импульсов в К раз.

««I

u

f

UU

о

ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий последовательно соединенные фазоинвертор, первый сумматор и первый амплитудный детектор, последовательно соединенные второй сумматор и второй амплитудный детектор, формирователь импульсов стробирования, линию задержки,вход которой подключен к входу фазоинвертора, к входу формирователя импульсов стробирования и к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом первого сумматора и выходом линии задержки, а также первьй и второй усилители,первый и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу формирователя импульсов стробирования, третий сумматор и первый блок вычитания, первые входы которых подсоединены к выходу первого, а вторые входы - к выходу второго ключа соответственно, при этом между выходами первого и второго ключей и общей шиной вкхвочены соответственно первый и второй конденсаторы, а выход первого блока вычитания являетсяч выходом частотного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности детектирования радиоимпульсных частотно-модулированных колебаний, в него введены входной аттенюатор, четвертый сумматор, второй и третий блоки вычитания, включенные соответственно между выходЬм первого амплитудного детектора и входом первого усилителя и между выходом второго амплитудного детектора и входом второго усилителя, первый и второй ограничители, включенные между выходами первого и второго уси(Л лителей и входами первого и второгоключей соответственно, последовательно соедине-нные и включенные между выходом первого ключа и объединенными вторым входом второго блока вычитания и первым входом четвертого сумматора.первый фильтр нижних частот и третий усилитель, последовательно соединенные и включенные между выходом второго ключа и объединенными вторыми входами четвертого сумматора и третьего блока вычитания второй фильтр нижних частот и четвертый .усилитель, а также пятый сумматор, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого сумматоров, а выход соединен с управляющим входом входного аттенюатора, выход которого подключен к входу линии задержки.