Цифровой частотный детектор Советский патент 1988 года по МПК H03D3/00 

100

О)

to ю

10)

N

Изобретение относится к радио- технике, может использоваться в раиоприемных устройствах для частотного детектирования и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1307534.

Цель изобретения - повышение чув- ствительности цифрового частотного етектора.

На фиг. 1 приведена электрическая ункциональная схема цифрового частотного детектора; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работы детектора (а - напряжение на входе циф- рового частотного детектора; б - наряжение на выходе входного формирователя; в - напряжение на прямом выходе D-триггера; г - найряжение на инверсном выходе D- триггера; д - напряжение на выходе первого формирователя импульсов записи первого дополнительного канала; е - напряжение на выходе второго формирователя импульсов записи первого дополнительного канала; ж - напряжение на выходе ключа первого дополнительного канала; з - напряжение на выходе цифрового компаратора первого дополнительного канала; и - напряжение на выходе первого дополнительного канала; к - напряжение на выходе формирователя импульсов сброса первого дополнительного канала; л - напряжение на выходе второго допол нительного канала; м - напряжение на выходе выходного элемента ИЛИ в течение времени, соответствующего возрастанию текущего значения несущей частоты; и - напряжение на выходе цифрового частотного детектора) .Цифровой частотный детектор содержит входной формирователь 1, D-триггер 2, первый 3 и второй 4 каналы, первый 5-и второй 6 допол- нителышт -ганалы, выходной элемент ИЛИ 7, nt-i оый 8 и второй 9 фильтры нижних ча-тот (ФНЧ), дифференциальный уеилнгель 10, каждый дополнительный канал содержит элемент ИЛИ 11, ключ 12, счетчик 13, первый 14 и второй 15 регистры, цифровой компаратор 16, элемент И 17, формирователь 18 импульсов сброса, элемент 19 задержки, первый 20 и второй 21 формирователи импульсов записи и тактовый генератор 22.

0

5

0

5

0

5

0

5

Цифровой частотный детектор ра- . ботает следующим образом.

Рассмотрим работу цифрового частотного детектора в интервале времени, соответствующем возрастанию текущего значения несущей частоты. В моменты перехода входного сигнала из плюса в минус (фиг. 2а) на выходе ,входного формирователя 1 образуются короткие импульсы положительной полярности (фиг. 26), частота следования которых делится на два с помощью В триггера 2. На выходах этого тригера образуются противофазные импульсы, длительность г которых равна периоду несущей частоты (фиг. 2в, т).

Рассмотрим далее работу первого дополнительного канала 5. Второй дополнительный канал 6 работает аналогичным образом, но со сдвигом во времени на период несущей частоты. Под действием импульса, поступающего с прямого выхода D-тригге ра 2 через элемент ИЛИ 11, на выходе ключа 12 образуется последовательность прямоугольных импульсов тактовой частоты (фиг. 2ж). Длительность этой последовательности равна периоду несущей частоты. Число импульсов в последовательности равно отношению тактовой частоты к текущему значению несущей частоты. Счетчик 13 осуществляет счет импульсов в последовательности, например в п-й последовательности (число А). В это время в память первого 14 и второго 15 регистров хранится число, соответствующее числу импульсов, подсчитанных счетчиком 13 во время поступления п-1 последовательности импульсов (число В). Так как текущее значение несущей частоты возраста:ет, то длительность п-й последовательности меньше длительности п-1 последовательности. Следовательно, во время pa6oTfji счетчика 13 число В больше числа А. Поэтому на выходе А В цифрового компаратора 16 возникает цотенциал логической 1 (фиг. 2з). Но на выходе элемента И 17 по прежне- му сохраняется состояние логического О, так как на одном из входов элемента И 17 присутствует потенциал логического О, поступающий с инверсного выхода D-триггера 2 (рассматривается интервал времени 0+t,). В момент времени t счетчик 13 эа-

канчивает счет, с выхода первого формирователя 20 импульсов записи (фиг. 2д) через время задержки t поступает импульс Запись 1, разрешающий первому регистру 14 в момент времени t принять информацию со счетчика 13 (фиг. 26). В момент времени t. D-тригер 2 переключается

в состояние логической 1 по инверсному выходу, вследствие чего на выходе элемента И 17 возникает тако же потенциал, устанавливающий ключ

12в проводящее состояние. На счетный вход счетчика 1 3 от тактового генератора 22 вновь начинают поступать импульсы. Счетчик 13 продолжае счет до тех пор, пока число А, сфомированное счетчиком 13, не становится равным числу В, которое по прежнему хранится во втором регистре 15. В момент времени tj число А равно числу В. На выходе А В возникает потенциал логического О запрещающий счетчику 13 дальнейший счет.

Таким образом, в течение интервала времени (.) счетчик

13досчитывает импульсы, число которых равно разности чисел импульсов, содержащихся в п-1 и п-й последовательностях импульсов. В течение этого же интервала времени на выходе элемента И 17, т.е. на выходе первого работающего дополнительного канала 5, формируется импульс положительной полярности ((. 2и). Длительность этого импульса равна разности длительностей п-1 и п-й периодов текущей частоты. Следовательно, при линейном законе модуляции и при постоянном отношении девиации несущей частоты к ее среднему значению на выходе первого дополни тельного канала 5 возникают импул - сы постоянной длительности, но переменной частоты следования, равной половине текущего значения несущей частоты. При изменении отношения . девиации частоты к несущей соответствующим образом изменяется длительность импульсов на выходе первого дополнительного кангша 5. При отсутствии девиации несущей частоты импульсы на выходе первого дополнительного канала 5 не возникают. Аналогичные импульсы, но сдвинутые по фазе на период текущего значения несущей частоты, возникают на выходе

3762264

второго дополнительного канала 6 (фиг. 2л). В итоге на выходе выходного элемента ИЛИ 7 возникают импульсы первого 5 и второго 6 дополнительных каналов, частота следования которых равна текущему значению несущей частоты (фиг. 2м). Информация заключена в изменении скважности этих импульсов.

10

15

20

25

30

35

В момент времени t, под действием импульса Сброс, поступающего с вы хода формирователя 18 импульсов сброса (фиг. 2к), через время за- держйТн tj ,j по отношению к заднему фронту импульса, возникающего на выходе элемента И 17, осуществляется установка в нулевое состояние второго регистра 15 и счетчика 13. На установочный вход счетчика 13 импульсы Сброс поступают с задержкой, вносимой элементом ,19 задержки. Это вьтолнено с целью недопущения возникновения ситуации во время обнуления счетчика 13 и второго регистра 15, когда число А вновь меньше числа В. При включении элемента 19 задержки может возникнуть ситуация, когда число А больше нуля, т.е. А В, что не вызывает сбоя в работе устройства.

В момент времени tJ под действием очередного импульса, поступающего с выхода входного формирователя 1, осуществляется переключение D-триггера в состояние логического О по инверсному выходу. С выхода второго формирователя 21 импульсов записи (фиг. 2е) через время задержки

0

5

0

5

ОЛ. 1

относительно заднего фронта

импульсов, поступакицих с инверсного выхода D-триггера 2, поступает импульс Запись 2 на вход разрешения записи второго регистра 15. В момент времени t второй регистр 15 заканчивает прием информации от первого регистра 14 (фиг. 2е). В тот же момент времени на выходе А В цифрового компаратора 16 вновь возникает потенциал логической 1, который, однако, не в состоянии переключить элемент И 17 в состояние логической 1, так как на другом входе этого элемента присутствует потенциал логического О, . Поступающий с инверсного выхода D-триггера 2. Далее процесс повторяется.

Последовательность импульсов положительной полярности с выхода вы51376226

а ИЛИ 7 поступает на . После выделения рующих частот на выального усилителя 10 л передаваемой инфор).

торой 6 дополнительсуи ествляют процесс те интервалы времени, |Q значение несущей часто. В это время демодуляется первым 3 и вторым

ка но вх до чи ги ги хо к эл п в м и че эл до п м в л в п и п к в

Формулаизобре тения

Цифровой частотный детектор по авт. св. № 1307534, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния чувствительности цифрового частотного детектора, в него введены пер вый и второй дополнительные каналы, выходы которых подключены к дополнительным входам выходного элемента ИЛИ первый и второй входы первого дополнительного канала подключены к инверсному и неинверсному выходам D-триггера, а первый и второй входы второго дополнительного канала - к неинверсному и инверсному выходам D-триггера, каждый дополнительный

Q

5

0

5

30

канал выполнен в виде последовательно соединенных элемента ИЛИ ,первый вход которого является первым входом дополнительного- канала, ключа, счетчика, первого регистра, второго ре- гистра, цифрового компаратора, другие входы которого подключены к выходам счетчика, и элемента И, выход которого подключен к другому входу элемента ИЛИ и является выходом дополнительного канала, а другой вход - вторым входом дополнительного канала, между выходом цифрового компаратора и входами обнуления счетчика включены последовательно соединенные формирователь импульсов сброса, и элемент задержки, между первым входом элемента ИЛИ и входом записи первого регистра включен первый формирователь импульсов записи, между вторым входом дополнительного канала и входом записи второго регистра включен второй формирователь импульсов записи, при этом другие вхо- ды первого и второго формирователей импульсов записи, формирователя импульсов сброса и ключа подключены к выходу тактового генератора, а вход сброса второго регистра подключен к выходу формирователя импульсов сброса.

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение чувствительности цифрового час- то тного детектора. Устр-во содержит входной формирователь (Ф) 1, D-триг- гер 2, первый канал 3, второй канал 4, входной элемент ИЛИ 7, фильтры нижних частот :8 и 9, дифференциальный усилитель 10. Для достижения цели в устройство введены два допол нительных канала (ДК) 5 и 6. Каждый ДК содержит элемент ИЛИ 11, ключ I2, счетчик 13, регистры 14 и 15, цифровой компаратор 16, элемент И 17, Ф 18 импульсов сброса, элемент задержки j9. При линейном законе модуляции и при постоянном отношении девиации несущей частоты (НЧ) к ее v среднему значению на выходе ДК возникают импульсы постоянной длительности, но переменной частоты следования, равной половине текущего значения НЧ. При отсутствии девиации НЧ импульсы на выходе ДК 5 не возникают. Аналогичные импульсы, но сдвинутые по фазе на период текущего значения НЧ, возникают на выходе ДК 6 . ДК 5 и ДК 6 не осуществляют процесс демодуляции в те интервалы времени, когда текущее значение НЧ уменьшается. В это время демодуляция осуществляется каналами 3 и 4. 2 ил. i (Л Лм..