Цифровая динамическая следящая система Советский патент 1987 года по МПК G05B11/14 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к следящим системам управления и фильтрации, и может быть использовано в следящих фильтрах для выделения сигналов на фоне помех.

Цель изобретения - повышение точности системы.

На фиг.1 приведена блок-схема диф- ровой динамической cлeдяD eй системы; на фиг.2 - функциональная схема с примерной технической реализацией регистра и накапливающего сумматора; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Система содержит первый.смеситель 1 частот, усилитель 2 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 3, цифровой фильтр-экстраполятор 4, блок 5 опорных частот, регистр 6, накапливающий сумматор 7, второй смеситель 8 частот и полосовой фильтр 9.

Цифровая динамическая следящая система работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на первый рс .У матора устанавливается в соответвход смесителя 1, на второй вход которого с выхода старшего разряда (триггера) накапливающего сумматора

7поступает сигн.ал S типа меандр (фиг.З), закон изменения частоты которого с точностью до номинала промежуточной частоты соответствует закону изменения частоты входного сигнала.

8результате перемножения этих сигналов на выходе полосового фильтра 9 выделяется сигнал первой промежуточной частоты , поступающий на первый вход смесителя 8, на второй вход которого с третьего выхода блока 5 опорных частот поступает сигнал с постоянной частотой ,, -f . В ре, nPi ПР2

зультате перемножения этих сигналов .на выходе усилителя 2 выделяется сигнал второй промежуточной частоты, который далее поступает в цифровой дискриминатор 3, где в цифровой форме вьщеляется величина рассогласования между действительной и эталонной промежуточными частотами

ствии с управляющим числом, записанным в регистре 6

N

.,

;;.е

-1

30

35

40

45

ЧПР - - - ЧПР

где Sf - дискретность установки выходной частоты преобразователя код - частота, состоящего из регистра и накапливающего сумматора 7, постоянная во всем диапазоне изменения выходного сигнала. Нижняя граница диапазона изменения частоты выходного сигнала этого преобразователя ограничивается снизу периодом изменения управляющего числа у„р , т.е. временем квантования входного (второй промежуточной частоты) сигнала в цифровом дискриминаторе и обычно составляет К(1-8) периодов этой частоты, т.е. „ f „ /

-Бых 1

/к. Верхняя же граница диапазона изменения частоты выходного сигнала ограничивается фазовыми шумами квантования, обусловленными величиной ... ,, /(). Ирактически N не превышает величины , поскольку в этом случае

uN.N. -N -f

1 1 о с

(К К) , f f

пр,

- f nPQ ) К

м 1.л..

f% „ 1о

где г - частота счетных импульсов.

После обработки этого числа в цифровом фильтре-экстраполяторе 4 на его его выходе формируется управляющее

число N

апр

пропорциональное сумме

5

0

одинарного, двойного и т.д. вплоть до п-го интервала величины paccoj jia- сования, которое записывается в регистр 6, выходы которого соответственно подключены к входам накапливающего сумматора 7. При этом каждый тактовый импульс, поступающий с выхода блока 5 опорной f частоты записывает в накапливающий сумматор 7 число чпр результате чего в нем накапливается результирующее число N(t), рост которого происходит по пилообразному закону (фиг.З) со скоростью, пропорциональной N (t)f N р . t.

При достижении первого порога 2 триггер т-го разряда сумматора 7 переходит в состояние 1, а при достижении второго порога , соответствующего полному заполнению суммато- ,ра 7, он обнуляется и процесс повторяется снова (фиг.З). В результате частота выходного сигнала (первая гармоника) старщего разряда этого

ствии с управляющим числом, записанным в регистре 6

N

.,

;;.е

-1

5

0

5

0

5

ЧПР - - - ЧПР

где Sf - дискретность установки выходной частоты преобразователя код - частота, состоящего из регистра и накапливающего сумматора 7, постоянная во всем диапазоне изменения выходного сигнала. Нижняя граница диапазона изменения частоты выходного сигнала этого преобразователя ограничивается снизу периодом изменения управляющего числа у„р , т.е. временем квантования входного (второй промежуточной частоты) сигнала в цифровом дискриминаторе и обычно составляет К(1-8) периодов этой частоты, т.е. „ f „ /

-Бых 1

/к. Верхняя же граница диапазона изменения частоты выходного сигнала ограничивается фазовыми шумами квантования, обусловленными величиной ... ,, /(). Ирак тически N не превышает величины , поскольку в этом случае

2lt . i -г pag,

Кб,max 32

Предлагаемая система по сравнению с известными обладает следующими до-- стоинствами.

Во-первых, при одинаковой дискретности перестройки частоты выходного

сигнала преобразователя код - частота предлагаемая система позволяет на порядок увеличить диапазон перестройки частоты выходного сигнала, а при одинаковом диапазоне перестройки частоты на порядок уменьшить дискретность перестройки частоты (шум квантования). Так, например, при Гц, N 32, в известном устройстве

, () (2,5-5) кГц, а в предлагаемой системе

Af, 160 кГц И & f f /2 2 , 5 Гц .

W

дискриминатора 3 (f, 2 КГц). При этом сравнительно просто обеспечивае ся микроминиатюризация усилителя 2 промежуточной частоты, для реализаци которого используются только К,С-эле менты, снижаются требования к стабильности его амплитудно-частотных характеристик, а использование генерат ра, счетных импульсов с частотой f. 5 МГц позволяет уменьшить ошибку квантования частоты в цифровом дискриминаторе до величины

Sf fV2/Kf,, -у 0,1 Гц. Таким образом существенно уменьша

Таким образом, предлагаемая система при вдвое большем диапазоне пере- t5 стройки частоты позволяет .на три порядка уменьшить шумы квантования преобразователя код - частота,

.Во-вторых, подключе ние входа смесителя 1 частот к входу системы поз- 20 Формула изобретения воляет более чем на два порядка уме- ньшить полосу пропускания полосового

ются-основные составляющие аппаратур ных ошибок цифровой динамической сле дящей системы и соответственно увели чивается ее точность.

Цифровая динамическая следящая система, содержащая последовательно соединенные первый смеситель, вход которого соединен с входом системы, полосовой фильтр, второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, цифровой дискриминатор, второй вход которого соединен с выходом блока опорных частот, и цифровой фильтр-экстра- полятор, отличающаяся тем что, с целью повышения точности, введены последовательно соединенные регистр и накапливающий сумматор, счетный -лод которого подключен к второму выходу блока опорных частот, третий выход которого подключен к второму входу второго смесителя, вход регистра подключен к выходу цифрового фи- льтра-экстраполятора, а выход накапливающего сумматора подключен к второму входу первого смесителя.

фильтра ( d200-300 Гц);а относительная свобода в выборе номинала этой частоты ( 2-3 МГц) позволя ет использовать для реализации этих фильтров кварцевые фильтры (добротность которых составляет 3000-1000), обеспечивающих практически идеальную стабильность (Sf/f 10 ) собственных амплитудно-частотных характеристик, максимальное подавление паразитных составляющих выходного сигнала преобразователя код - частота и достаточно высокую предварительную фильтрацию входного сигнала от внешних шумов.

В-третьих, подключение второго смесителя к выходу блока 5 опорных частот (второму гетеродину с постоянной частотой) позволяет существенно сии- зить номинал второй промежуточной частоты, поступающей на вход цифрового

дискриминатора 3 (f, 2 КГц). При этом сравнительно просто обеспечивает- ся микроминиатюризация усилителя 2 промежуточной частоты, для реализации которого используются только К,С-эле- менты, снижаются требования к стабильности его амплитудно-частотных характеристик, а использование генератора, счетных импульсов с частотой f. , 5 МГц позволяет уменьшить ошибку квантования частоты в цифровом дискриминаторе до величины

Sf fV2/Kf,, -у 0,1 Гц. Таким образом существенно уменьша5

ются-основные составляющие аппаратурных ошибок цифровой динамической следящей системы и соответственно увеличивается ее точность.

Формула изобретения

Цифровая динамическая следящая система, содержащая последовательно соединенные первый смеситель, вход которого соединен с входом системы, полосовой фильтр, второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, цифровой дискриминатор, второй вход которого соединен с выходом блока опорных частот, и цифровой фильтр-экстра- полятор, отличающаяся тем что, с целью повышения точности, введены последовательно соединенные регистр и накапливающий сумматор, счетный -лод которого подключен к второму выходу блока опорных частот, третий выход которого подключен к второму входу второго смесителя, вход регистра подключен к выходу цифрового фи- льтра-экстраполятора, а выход накапливающего сумматора подключен к второму входу первого смесителя.

Фие.1

8

9 0/f I---J г

И

Sz &3

SM

3

е/I

Tin.

Sm

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в следящих фильтрах для выделения сигналов на фоне помех. Целью изобретения является повышение точности системы. Цифровая динамическая следящая система содержит последовательно соединенные первый смеситель, вход кото-, рого соединен с входом системы, полосовой фильтр, второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, цифровой дискриминатор, второй вход которого соединен с выходом блока опорных частот, и цифровой фильтр- экстраполятор, а также последовательно соединенные регистр и накапливающий сумматор, счетный вход которого подключен к второму выходу блока опорных частот, третий вход которогб подключен к второму входу второго смесителя, вход регистра подключен к выходу цифрового фильтра-экстраполято- ра, вьгход накапливающего сумматора подключен к второму входу первого смесителя. 3 ил. сл to 00 сд 4 ND 00

ITLTLrm

плшшлплллл.

Фиг. 2

Редактор А.Козориз

Составитель В.Башкиров

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 76А2/49Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4