Цифровая динамическая следящая система Советский патент 1988 года по МПК G05B11/14 

г/

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в следящих системах управления и фильтрации для выделения сигналов на фоне

помех.

Цель изобретения - повышение точности системы при измерении допле- ровской частоты входного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема цифровой динамической следящей системы; на фиг.2 - структурная схема с примерной технической реализацией цифрового фильтра-экстраполято- ра и цифрового управляемого генера- тора; на фиг.З - структурная схема цифрового дискриминатора.

Цифровая динамическая следящая система содержит смеситель 1, полосовые фильтры 2-4, смеситель 5, по- лосовой фильтр 6, делитель 7 частоты сумматор 8, смеситель 9, блок 10 опорных частот, усилитель 11 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 12, цифровой фильтр-экстрапо- лятор 13, цифровой управляемый генератор 14, накапливающий сумматор 15, многовходовую схему И 16, накапливающий сумматор 17, регистр 18, накапливающий сумматор 19, формирователь 20 импульсов входного сигнала, делитель 21, RS-триггер 22, вентили 23 и 24, реверсивный счетчик 25, регист 26, синхронизатор 27, счетчик 28, дешифратор 29, RS-триггеры 30 и 31 и схему ИЛИ 32. Кроме того, на схеме фиг.З показаны группа управляющих выходов 33-1...33-4 синхронизатора и управляющий выход 33-5.

Следящая система работает следующим образом.

На первый вход смесителя 1 поступает входной сигнал вида

cos (u)-t-u.) +7(u)p-t- )t+ if к: , (1)

где у в каждый момент времени t принимает одно из трех значений (1,0-1), а

U).. - соответственно допле

О), и

ровские сдвиги несущей и модулирующей частот. На второй вход смесителя 1 с выхода цифрового управляемого генератора 14 поступает сигнал оценки доплеровской частоты несущей

cos ( ) )t

(2)

В результате перемножения этих сигналов на выходе смесителя 1 образуются колебания с комбинационными частотами, из которых с помощью первого полосового фильтра 2 выделяется сигнал средней частоты

cos(u),-t-c u Jt-t-w - g,J,

(3)

с помощью второго полосового фильтра 3 сигнал верхней боковой частоты

созГ(и1, + с/ ы )t-f (,+(u)p- w.).

(4)

а с помощью третьего полосового фильтра 4 сигнал нижней боковой час

тоты

cos(ui,) )t-bg -ij,-())t -.,.(5)

При перемножении сигналов верхней и нижней боковых частот на смесителе 9 с помощью четвертого полосового фильтра 6 выделяется сигнал суммарной частоты

cost2(u., )t+2((/,) , (6)

который, пройдя через делитель 7 (на два) частоты, когерентно суммируется в сумматоре 8 с выходным сигналом первого полосового фильтра 2, Далее выходной сигнал сумматора 8, с целью повышения чувствительйости цифрового дискриминатора 12, с помощью смесителя 5, опорного сигнала блока 10 и усилителя 11 промежуточной частоты преобразуется на относительно низкую промежуточную частоту (л)„, что позволяет измерить в цифро- вом дискриминаторе 12 (фиг.З) частотное рассогласование w. с практически любой заданной точностью. Дпя этого выходной сигнал усилителя 11 промежуточной частоты

50

cos()(f,,-ifj

(7)

поступает на вход формирователя 20 импульсов, формируемых в моменты пересечения синусоидального сигнала промежуточной частоты нулевого уровня с положительной производной. Одновременно на второй вход цифрового дискриминатора 12 с выхода блока 10

опорных частот поступают счетные импульсы с частотой ш . Выходные импульсы формирователя 20 поступают на вход делителя 31, коэффициент деления которого п равен отношению промежуточной частоты к полосе пропускания полосового фильтра 2 (или половине полосы пропускания полосового фильтра 6)2Jw,, Импульсы с делителя 21 поступают на З-вход триггера 22, Q-выход которого, открывая вентиль 25, пропускает счетные импульсы на вход синхронизатора 27, определяющего циклограмму работы всей цифровой динамической следящей системы. В синхронизатора 27 с помощью счетчика-делителя 28 и дешифратора 29 вырабатываются k (в данном случае k-8) сдвинутых относительно друг друга на (вриоД частоты счетных импульсов управляющих импульсов, и.ч которых с помощью RS-триггеров 30 31 и схемы ЩИ 32 в каж1-ом измерительном цикле формируются управляющие сигналы 33-1...33-4, которые управляют работой цифрового фгшьтра- экстраполятора 13, а упраиляющий сигнал 33-5, наряду с угразлрчием работой цифровог о генератора iS, используется для переключения триг1 ера 22 в нулевое состояние, при котором счетные импулъсы через OTicphiTba вентиль 23 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 25. Предварительно первым выходным импульсом дешифратора 29 имеющееся в счетчике 25 число переписывается в регистр 26, импульсом 33-1 счетчик 25 обиу3688574

рений переписыв.айг тся в регистр 26, из которого они с помощью управляю- ,цих импульсов 33-1, . . . , 33-4 переписываются в накапливающие с т маторы 15 и 17 цифрового фильтра-экстрапо- лятора 13 (фиг.2, где с использованием многовходовой схемы И 16 в сумматоре 17 формируется управляющее

Л

генератором 14 число N-, пропорциональное сумме одинарного и двойного интеграла от величины частотного рассогласования оценки доплеровского несущей относительно ее истинного значения

10

15

N.C,I (t4N-)-C,,lT(i-dN ).

(9)

По окончании каждого цикла измере- HHi i управляющее частотой генератора 14 число NJ с помощью сигнала 33-5 записываете;; в регистр 18, из кото 3

определяемой первым выходным сигналом блока Ю, записывается в накапливаюпр1й г,;- :-1млтор 19, в результате чего на выходе его ш-го старшего разряда формируется сигнал типа меандр, с частотой, пропорциональной частоте оцен- iM; -чоплеровского сдвига входного сиг- ;ала

(((j, .)t+ 1.,{

u),,.

2

-1

(10)

li установившемся режиме, когда .0 и соответственно ui, w , выходное число цифре вого фильтра экстра

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в следящих системах управления и фильтрации для выделения слабых частотно- модулированных информационными символами радиосигналов, принимаемых на фоне помех. Цель изобретения - повышение точности цифровой динамической следящей системы. Повышение точности измерения доплеровской частоты несущей в системе достигается выделением верхней, центральной и нижней составляющих спектра входного сигнала, перемножением верхней и нижней составляющих между собой, ввде- лением суммарной частоты этих составляющих, делением ее на два и суммированием с центральной составляющей. Суммарный сигнал отслеживается системой по частоте. Цифровая динамическая следящая система содержит включенные в кольцо автоподстройки частоты цифровой управляемый генератор 14, смесители 1, 5 и 9, полосовые фильтры 2-4 и 6, сумматор 8, делитель 7 частоты (на два) усилитель 11 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 12, цифровой фильтр- экстраполятор 13, блок 10 .опорных частот. Цифровая динамическая следящая система использует для измерения доплеровского сдвига входного сигнала всю его энергию и позволяет на порядок повысить точность измерения Доплеровской частоты. 3 ил. W со О) 00 00 ел

ляется, а импульсом 33-2 в этот 40 полятора 13 однозначно определяет

ло N

- k, соответствующее

чик записывается в обратном коде чис (j{

с точностью до k периодов счетных импульсов п периодам эталонной промежуточной частоты cxJj. В результате по окончании счета в реверсивном счетчике 25 в j-м измерительном цикле остается число

Ыл

)

ol/t n ci UJ

:i

u)

пропорциональное отклонению частоты входного колебания относительно ее оценки, вырабатываемой цифровым управляемым генератором 14, Эти числа в начале каждого нового цикла изме

-

45

50

55

доплеровскии сдвиг входного сигнала.

Цифровая динамическая следящая система использует для измерения донлеровского сдвига входного сигнала всю его энергию и позволяет на порядок повысить точность измерения доп- леровской частоты (соответственно уменыш-гть флуктуационную ошибку) и существенно снизить вероятность возникновения аномальных ошибок за счет соответствующего повышения устойчивости работы С1{стемы.

Формула изобретения

Цифровая динамическая следящая система, содержащая первый и второй смесители, усилитель промежуточной частоты, цифровой дискриминатор, цифровой фильтр-экстраполятор, блок

опорных частот, цифровой управляемый генератор и первый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого смесителя, первый вход которого является входом системы, а второй вход первого смесителя соединен с выходом цифрового управляемого генератора, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом блока опорных частот, второй выход которого подключен к первому входу второго смесителя, подключенного выходом к входу усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с первым информационным входом цифрового дискриминатора, второй информационный вход которого соединен с третьим выходом блока опорных частот а группы информационных и управляющих выходов цифрового дискриминатора соединены соответственно с группами информационных и управляющих входов цифрового фильтра-экстраполятора, группа информационных выходов кото,

10

688576

рого подключена к группе информационных входов цифрового управляемого генератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее дополнительно введены второй, третий и четвертый полосовые фильтры,третий смеситель, делитель частоты и сумматор, первый вход которого подключен к выходу . первого полосового фильтра, подключенного входом к входам второго и третьего полосовых фильтров, выходы |Которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего смесителя, подключенного выходом через последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр и делитель частоты к второму йходу сумматора, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, управляющий выход цифрового дискриминатора соединен с вторым управляющим входом :ЦИФРОВОГО управляемого генератора

15

20

Фиг. 5