Фазочастотный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03C3/06 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для получения частотно-модулированного сигнала со стабильной средней частотой из фазомодулированного сигнала

Цель изобретения - повышение стабильности средней частоты выходного частотно-модулированного сигнала.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого фазочастотного преобразователя.

Фазочастотный преобразователь содержит фазовый модулятор , опорный генератор 2, блок 3 переменной временной задержки, четвертый 4 и третий 5 смесители, блок 6 постоянной временной задержки, генератор 7 низкой частоты, управляемый по частоте генератор 8, второй 9 и первый 10 смесители, резонансный усилитель 11, фазовый детектор 12.

. Фазочастотный преобразователь работает следующим образом,

Все смесители 4,5,9 и 10 являются однополосными.

На вход фазового модулятора 1 подается высокочастотное напряжение с выхода опорного генератора 2 .

U(t) U,cos(u),t 4 („), (1)

которое под воздействием модулирующего сигнала с частотой F

П

2 хода генератора 7 низкой частоты в фазовом модуляторе 1 преобразуется в радиосигнал с фазовой модуляцией

U(t)U f + () sin,nt + v, ,

or

n

(2)

где

or

i; - частота и начальная

ог

фаза коле.баний опорного генератора 2; Шд /Л m - индекс угловой модуляции;

ш - девиация частоты; SI - частота модулирующего сигнала.

На выходе блока 3 переменной временной задержки с коэффициентом передачи К j, и временной задержки IJj имеется радиосигнал

(t)U,..cos(.t- .,,.,.nsin.(t-.p. n.rn,.,cos (7. . . .,, )t. ,„ . .„,.

+

(3)

рч

CM-l

,

(6)

который подается на первый вход смесителя 4. На второй вход этого смесителя поступает колебание частоты

86

генератора 8, который может быть выполнен, например, в виде управляемого кварцевого генератора. На выходе смесителя 4 выделяется колеба пг )

ние суммарной частоты (Wp.

Uc«rU с„,соз(ыог+ Unr)t-Hnsinn(t- -Ij,)- w

+ I/CM1 .

(4)

где (j - начальная фаза колебаний пг

управляемого по частоте

генератора 8.

На входы смесителя 5 поступают колебания с выхода опорного генератора 2 и управляемого по частоте генератора 8. На выходе смесителя 5 выделяется колебание суммарной частоты (u)cr + Wnr )

пг

см см

cos(u),, + w)t+ с/„ + ц

пг + c«гl

(5)

Колебания с выходов смесителей 4 и 5 поступают на входы соответственно смесителей 9 и 10. Включенные в кольцевое соединение блоки: смеситель 10, блок 6 постоянной временной задержки, смеситель 9 и резонансный усилитель 11 образуют автоколебательную систему, в которой при выполнении условия баланса фаз и баланса амплитуд в стационарном состоянии существуют устойчивые колебания с частотой, равной частоте стабилизированного опорного генератора 2 w р Wor.

В стационарном режиме при отсутствии модулирующего сигнала на входы фазового детектора 12 с выходов резонансного усилителя 11 и опорного генератора 2 поступают колебания одинаковой частоты Ыр|., поэтому напряжение на его выходе равно нулю и частота управляемого по частоте генератора 8 равна номинальному (начальному) значению выходе смесителя 10 выделяется колебание с час ТОТОЙ (Шог + Ш„,)+ Ы,, 2 0),+ ЫПРО,

равной сумме частот колебаний, поступающих на его входы

.rn,.,cos (7. . . .,, )t. ,„

рч

CM-l

,

где cfp - фазовый набег колебания в резонансном усилителе 11.

31

На выходе блока 6 постоянной временной задержки с коэффициентом передачи Кр и временем задержки Dj - будет сигнал

U(t)cM4 K jjcos (2 w r+t nroH- ,,+ „г„)€, -ь Ц,, + 1/п, +VP, ,

который подается на первый вход смесителя 9. На выходе смесителя 9 вы- деляется колебание с частотой

(2Ы,,+ Шп,)-(шог пго %г равной разности частот колебаний, поступающих на его входы

и.... и,„ ш t + u) смэ

-(2ло„, -ь ш.„) + (,, + If,„Л. (8)

Of

РЧ

Условие баланса фаз для автоколебательной системы, образованной включенными в кольцевое соединение смесителем 10, блоком 6, смесителем 9, резонансным усилителем 11, можно представить в виде

V or«3,-(),K

где К 0,1,2,3...;

сдл см1 смг - 30 фазовый сдвиг колебаний в цепях фильтрации смесителей 4,5,9,10.

Из уравнения (9) можно найти выражение для частоты колебания кольцевого генератора, образованного сме- сителем 10, блоком 6, смесителем 9, резонансным усилителем 1 1, в виде

oг

.firol- j-lJ jizJLfi

3.

(10)

Если же Wp., / u)(,r . то с помощью блока 3 переменной временной задержки добиваются выполнения условия

ог

Таким образом, в стационарном режиме на выходе управляемого по частоте генератора 8 существует колебание с номинальной частотой и. , ко- торая и является средней или несущей частотой выходного сигнала фазо- частотного преобразователя.

В динамическом режиме при наличии на входе управления фазового модуля- тора 1 напряжения модулирующего сигнала происходит изменение вносимого фазового сдвига л I/ по закону изменения модулирующего сигнала msinJ Ct-tn

64

и частота колебаний в автоколебательной системе, образованной включенными в кольцевое соединение смесителя 10, блока 6, смесителя 9, резонансного усилителя 11, отклоняется относительно номинального значения по закону изменения модулирующего сигнала, так как условия баланса фаз выполняются на других частотах. На выходе фазового детектора 12 при этом появляется управляющий сигнал, который поступает на управляемый по частоте генератор 8, и частота его изменяется на величину , что условие баланса фаз в указанной вьше автоколебательной системе выполняется на той же частоте Wp ы . Условие баланса фаз при этом случае принимает вид

ог шр„+ Л ш,, ) И,,

-msin5(t- ,, )+ i к.

(И)

-Зг PV При этом величина фазовых сдвигов

,

С„ , (, + ш„,.„)

W or пгo- 32 П остается практически неизменной.Из

выражений (9) и (11) сл:едует, что изменение частоты управляемого по частоте генератора 8 вследствие подачи напряжения модулирующего сигнала, т.е. из-за подачи сигнала с фазовой модуляцией на вход смесителя 9, равно

msinflft - €5,)

. (

12)

-З

Время задержки в петле обратйой связи выбирается таким, что при незначительной девиации частоты входного сигнала сигнал на выходе фазочас- тотного преобразователя имеет большую девиацию частоты и определяется в основном величиной времени запаздывания блока 6 постоянной временной задержки.

Формула изобретения

Фазочастотный преобразователь, содержащий фазовый модулятор, вход модулирующего сигнала которого соединен с выходом генератора низкой частоты, вход модулируемого сигнала - с выходом опорного генератора, а выход - с входом блока переменной временной задержки, а также последовательно соединенные первый смеситель, блок постоянной временной задержки и второй смеситель, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности средней частоты выходного частотно-модулированного сигнала, между выходом опорного генератора и первым входом первого смесителя введен третий смеситель, между выходом блока переменной временной задержки и первым входом второго смесителя введен четвертый смеситель, между выходом опорного генератора и вторым входом третьего смесителя введены последовательно соеРедактор Н. Киштулинец

Составитель Г, Захарченко

Техред М.Дидьж Корректор А. Ильин

Заказ 5810/53Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Ироизводственно полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

диненные фазовый детектор и управляе- .мый по частоте генератор, между выходом второго.смесителя и вторым входом первого смесителя введен резонансный усилитель, при этом выход управляемого по частоте генератора соединен с вторым входом четвертого смесителя, выход резонансного усилителя соединен с вторым входом фазового детектора, а выход управляемого по частоте генератора является выходом фазочастотного преобразователя.

Изобретение м.б. использовано для получения частотно-модулирован-, ного сигнала со стабильной СЧ из фазомодулированного сигнала. Изобретение повышает стабильность СЧ выходного частотно- 1одулированного (ЧМ) сигнала. Фазочастотный преобразователь содержит фазовый модулятор 1, . опорный г-р 2, блок 3 переменной временной задержки, блок 6 постоянной временной задержки, г-р НЧ 7, второй смеситель 9, первый смеситель 10. Для повышения стабильности СЧ выходного ЧМ сигнала введены третий и четвертый смесители 5 и 4, последовательно соединенные фазовый детектор 12 и управляемый по частоте г-р 8, между выходом смесителя 9 и вторым входом смесителя 10 введен резонансный у-ль 11. 1 ил. 00 сд О) 00 Ф