Цифровой частотно-фазовый дискриминатор Советский патент 1986 года по МПК H03D13/00 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоавтоматике и импульсной технике, и может быть использовано в цифровых системах фазовой автоподстройки частоты.

Цель изобретения - повышение устойчивости работы при расширении линейной зоны дискриминационной характеристики.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового частотно-фазового дискриминатора; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой частотно-фазовый дискриминатор (фиг. 1) содержит счетчик 1, вход 2 счетных импульсов, вход 3 опорных сгналов, статический регистр 4, вход 5 входных сигналов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, первый формирователь 7 коротких импульсов, первый элемент ИЛИ 8, второй элемент ИЛИ 9, третий элемент ИЛИ 10, блок 11 запрета, первый / 5-триггер 12, второй RS- триггер 13, первый элемент И-НЕ 14, второй элемент И-НЕ 15, третий элемент И-НЕ 16, второй формирователь 17 коротких импульсов и третий формирователь 18 коротких импульсов.

1Дифровой частотно-фазовый дискриминатор работает следующим образом.

Опорными импульсами, поступающими от входа опорных сигналов 3 (фиг. 2а и За) на вход установки нуля счетчика 1, на выходах последнего устанавливаются «О На вход 2 счетных импульсов счетчика 1 поступают счетные импульсы, при этом частота которых определяется выражением

()

fc4 )

где ( - 1) -емкость счетчика 1;

Т - период опорных импульсов. В момент прихода на вход 5 входных сигналов входного импульса (фиг. 26 и 36) информация из счетчика 1 записывается в статический регистр 4. Если частота входных импульсов больше частоты опорных импульсов (), то разность фаз этих сигналов линейно убывает от цикла к циклу от 360 до 0° и скачком изменяется от О до 360° (фиг. 2а, б, в). В этом случае в m старших информационных и (й+1)-м (знаковом) разряде статического регистра 4 в первом цикле после скачка будут «1 (фиг. 2г). Причем, в знаковом разряде произойдет перепад уровня из «О в «1. Короткий импульс с выхода второго формирователя 17 коротких импульсов, работающего по переднему фронту, пройдет через открытый первый элемент ИЛИ 8 на S-вход первого 7 5-триггера 12, установив его прямой выход в «1 (фиг. 2е). На выходе второго элемента И-НЕ 15, т. е. в старщем информационном разряде выходного кода цифрового частотно-фазового дискриминатора, появляется «1, которая отключает младшие информационные разряды выходного кода.

поступающего через блок 11 запрета. На выходе третьего элемента ИЛИ 10 устанавливается «1, а на выходе третьего элемента И-НЕ 16, т. е. в знаковом разряде выходного кода, - «О (фиг. 2з). Сброс RS-триггеров произойдет при переключении знакового разряда статического регистра 4 на линейном участке характеристики, когда в статическом регистре 4 знаковый разряд переключится с «1 на «О и в /п старших информационных разрядах появилась хотя бы одна «сединйца, или с «О на «1 и в т старших информационных разрядах появился хотя бы один «о, в этих случаях короткие импульсы с выхода первого формирователя 7 коротких импульсов, работающего как по переднему, так и по заднему фронту, пройдут через открытый первый элемент И-НЕ 14 на / -входы / 5-триггеров 12 и 13 и установят их в «О (фиг. 2д, з, ж). При этом в старшем информационном

разряде выходного кода появляется «О (фиг. 2 и), который включает младшие информационные разряды выходного кода, поступающего через блок 11 запрета.

Если разность частот опорных и входных

импульсов не равна нулю, то процесс повторяется. Таким образом, формируется одна ветвь частотной дискриминационной характеристики. Если эта разность равна нулю, то цифровой частотно-фазовый дискриминатор остается в режиме сравнения фаз

и устанавливается режим синхронизма (фиг. 2к).

Если частота входных импульсов меньше частоты опорных импульсов (), то разность фаз этих сигналов линейно возрастает от О до 360° и скачком изменяется от

360 до 0° (фиг. 3 а, б, в). В этом случае в первом цикле скачка в m старщих информационных и (k+l)-M (знаковом) разряде статического регистра 4 «О (фиг. Зг). Причем на инверсном выходе знакового разряда произойдет перепад из «О в «1. Короткий импульс с выхода третьего формирователя 18 коротких импульсов, работающего по переднему фронту, пройдет через открытый второй элемент ИЛИ 9 на S-вход второго / 5-триггера 13, установив его прямой

выход в «1 (фиг. Зе). На выходе второго элемента И-НЕ 15, т. е. в старшем информационном разряде выходного кода цифрового частотно-фазового дискриминатора появится «1, которая отключит младшие разряды выходного кода, поступающего

через блок 11 запрета. На выходе третьего элемента ИЛИ 10 установится «1, на выходе третьего элемента И-НЕ 16, т. е. в знаковом разряде выходного кода, - «1 (фиг. Зз). Таким образом, формируется другая ветвь частотной дискриминационной характеристики (фиг. Зк).

Диапазон линейного участка фазовой характеристики в режиме сравнения фаз максимален Дфср 360°, не зависит от коли

чества старших информационных разрядов, соединенных с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, т. е. от зоны перехода из режима сравнения фаз в режим сравнения частот.

Формула изобретения

Цифровой частотно-фазовый дискриминатор, содержащий два У 5-триггера, три элемента И-НЕ, счетчик, статический ре- гистр, . элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый формирователь коротких импульсов, три элемента ИЛИ и блок запрета, при этом вход установки нуля счетчика является входом опорных сигналов, а его счетный вход - входом счетных импульсов, выходы счетчика соединены с входами статического регистра, вход записи которого является входом цифрового частотно-фазового дискриминатора, а выходы т старших информационных разрядов соединены с m входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, m+1-й вход которого соединен с прямым выходом знакового разряда статического регистра и через первый формирователь коротких импульсов - с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первыми Входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с прямыми выходами соответственно второго и первого / 5-триггеров, S-входы которых соединены с выходами одноименных элемен-

а L

б ,

г

д е ж

3

и

5

5

0

тов ИЛИ, а / -входы - с выходом первого элемента И-НЕ, инверсные выходы / 5-триг- геров соединены с входами второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляю- шим входом блока запрета и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом знакового разряда статического регистра, а выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго / 5-триггера, информационные разряды статического регистра соединены с информационными входами блока запрета, выходы которого, а также выход второго элемента И-НЕ являются информационными выходами цифрового частотно-фазового дискриминатора, выход третьего элемента И-НЕ является выходом знакового разряда цифрового частотно-фазового дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы при расширении линейной зоны дискриминационной характеристики, в него дополнительно введены второй и третий формирователи коротких импульсов, при этом вход второго формирователя коротких импульсов соединен с прямым выходом знакового разряда статического регистра, а выход - с третьим входом первого элемента ИЛИ, вход третьего формирователя коротких импульсов соединен с инверсным выходом знакового разряда статического регистра, а выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ.

J J/ Jt

t J/ t

t t

t

фи2.2.

фиг.З

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в цифровых системах фазовой автоподстройки частоты. Повышается устойчивость работы при расширении линейной зоны дискриминационной характеристики. Счетчик 1 подсчитывает счетные импульсы, поступающие на вход 2. При поступлении входного импульса на вход 5 информация со счетчика 1 записывается в статический регистр 4. Если разность частот входных импульсов и опорных импульсов, поступающих на вход 3, не равна нулю, происходит изменение разности фаз. В момент скачкообразного изменения разности фаз от О до 360° или от 360 до 0° происходит перепад уровня в знаковом разряде. При этом с помощью формирователя 17 коротких импульсов (ФКИ), элемента ИЛИ 8, RS- триггера 12 и элемента И-НЕ 15 осуществляется отключение младщих информационных разрядов выходного кода, поступающих на выход через блок 11 запрета. При этом сигнал «1 с элемента И-НЕ 15 устанавливает на выходе элемента ИЛИ 10 «1, а на выходе элемента И-НЕ 16 (знаковом разряде выходного кода) - «О. С помощью ФКИ 18, элементов ИЛИ 9 и 10, / 5-триггера 13 и элементов И-НЕ 15 и 16 формируется другая ветвь частотной дискриминационной характеристики. При переключении знакового разряда статического регистра 4 с помощью ФКИ 7, элемента И-НЕ 14, / 5-триггеров 12 и 13 происходит включение младщих информационных разрядов выходного кода. Если разность частот входных и опорных импульсов равна нулю, устанавливается режим синхронизма. В предлагаемый дискриминатор дополнительно введены ФКИ 17 и 18. 3 ил. i (Л N9 СП Од 00 ;о