Устройство для автоподстройки частоты Советский патент 1988 года по МПК H03L7/00 

генератора подключен к D-входу второго D-триггера, при этом D-вход первого D-триг- гера является входом устройства, С-вход

соединен с выходом делителя частоты на два, а выход подключен к первому входу первого сумматора по модулю два.

1

Изобретение относится к области автоматики, вычислительной техники, радиотехники и связи и может быть использовано при разработке частотно-фазовых цифровых устройств, например измерителей дальности, скорости систем радиоуправления.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и увеличение полосы захвата.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для авто- подстройки частоты; на фиг. 2 и 3 - времен- ные диаграммы работы при частотной и фазовой расстройках соответственно.

Устройство для автоподстройки частоты содержит первый I и второй 2 D-триггеры, образующие блок дискретизации сигналов, первый 3 и второй 4 сумматоры по модулю два, третий D-триггер 5, 1К-триггер б, четвертый D-триггер 7, третий сумматор 8 по модулю два и пятый D-триггер 9, образующие датчик сигнала ошибки, генератор 10 тактовых импульсов, фильтр 11 нижних час- тот, подстраиваемый генератор 12 и делитель 13 частоты на два.

Устройство работает следующим образом .

Пусть на вход устройства поступает сиг- нал а., частотой f,, а на D-вход второго D-триггера поступает сигнал Ь., частотой г. (фиг. 2), которая в момент включения произвольна, предположим f,fa.

Эти сигналы запоминаются соответственно первым 1 и вторым 2 D-триггерами, так- тируемыми с частотой fj/2 сигналами с прямого и инверсного выходов делителя 13 частоты на два. Поэтому моменты тактирования триггеров сдвинуты относительно друг друг а на половину периода тактовых импульсов, фронты сигналов а, и bj. (фиг. 2) на выходах первого и второго Е)-триггеров не совпадают вследствие разновременного тактирования.

После суммирования этих сигналов по моду.чю два с помощью первого сумматора 3 формируется сигнал суммарной обобщенной частоты S (фиг. 2).

Сигнал т, меандр, используемый для тактирования (фронтом) второго D-триггера 2, т.е. для формирования сигнала Ь,

:

складывается по модулю два во втором сум

:

маторе 4 с сигналом S. В результате этой оморяции инвертируются значения сигнала

Ю i 20253035Q

45

S на интервалах времени, соответствующих единичным значениям т,т.е. с момента времени 2п запоминания сигнала Ь, до момента времени 2n-f 1 запоминания сигнала а, (п 1, 2, ...//) При этом формируется сигнал d (фиг. 2), несущий информацию о сигнале разностной частоты сигналов а и Ь. Далее сигналы с выходов второго сумматора 4 задерживаются на один такт с помощью третьего D-триггера 5 и поступают в места с подачей сигналов без задержки на соответствующие входы 1К-триггера 6.

Если, например, на 1-входах оказываются единицы, то тактирование сигнала с инверсного выхода генератора 10 тактовых импульсов производится переключением IK- триггера 6 в единичное состояние, если до этого он находился в нулевом состоянии. Таким образо.м формируются фронты сигнала разностной частоты е (фиг. 2). Наконец, сигнал g (фиг. 2) знака разностной частоты формируется на выходе пятого D-триггера 9, на D-вход которого поступает меандр т (инверсный сигнал по отнощению к сигналу гп,), а на С-вход - переключающий сигнал, формируемый по фронтам и срезам сигнала разностной частоты с помощью четвертого D-триггера 7 и третьего сум.матора 8. Поскольку сигнал на С-входе, совпадающий с фронтами разностной частоты, смещен на половину такта относительно фронтов .меандра на D-входе, сигнал на выходе пятого D-триггера 9 - единица или нуль указывает на то, с моменто.ад отсчета какого из двух сигналов совпадает фронт сигнала разностной частоты, т.е. какая из двух частот входных сигналов Бьипе.

При разомкнутой обратной связи устройство выполняет функцию частотного детектора, сравнивая по знаку разностной частоты входной сигнал с сигналом опорной частоты. При замыкании обратной связи сигнал g знака разностной частоты поступает на вход фильтра И нижних частот, напряжение с выхода которого управляет частотой сигнала подстраиваемого генератора 12, уменьшая до нуля по линейному закону частотную расстройку.

.Далее при равенстве частоты входного сигнала а, и частоты сигнала подстраиваемого генератора Ьз.(фиг. 3) допустим, что эти сигналы имеют сдвиг по фазе на угол tp ,

а сигнал а, кроме того, имеет скачок по фазе. Фазовому сдвигу f 9 соответствует значению сигнала е, (фиг. 3), равное единице (повторяются только единичные значения сигнала d), а фазовому сдвигу - значение сигнала е,, равное нулю (повторяются только нулевые значения сигнала d,). Таким образом, при разомкнутой обратной связи, когда не меняются ни частота, ни фаза сигнала Ь з, устройство выполняет функцию фазового детектора, при этом если знак фазового сдвига не изменяется, то сигнал g, вначале не определен (при разомкнутой обратной связи), так как он определяется в моменты формирования фронтов и срезов сигнала е,, а последний при постоянном знаке фазового сдвига не изменяет своего значения. Однако стоит знаку фазового сдвига измениться хотя бы раз (фиг. 3), как формируется фронт сигнала е, и, следовательно, на выходе пятого D-триггера 9 формируется значение сигнала g, который поэтому также можно назвать сигналом знака фазового сдвига.

При замыкании обратной связи сигнал g знака фазового сдвига поступает на вход

6, д 0000101Т1101О

А+8 00 О 100 01 1 топ Т 1 01 1 ЮООТ OOD

rLr(

- 10111 an 011 10 10ОО1ОО 100010

effr - fz) 1

/77;

JTJlJTJlJlJlJnjnJTJarLrLr

фильтра 11 нижних частот, что вы:- 1вает изменение частоты сигнала подстраива -мого генератора 12, уменьшающее относительный фазовый сдвиг сигналов а, и bj до нуля.

Частотная и фазовая автоподстройки про изводятся одновременно, при этом никаких ограничений на полосу захвата не накладывается.

Кроме того, возможна работа предлагае/ мого устройства и при наличии различных помех и шума.

Наиболее вероятными помехами в случае входного сигнала меандр являются индуктивные наводки и появление дополнительных фронтов. Зашитой от такого роДа

5 помех,является сам процесс дискретизации входного сигнала, поскольку мала вероятность совпадения коротких импульсов помехи с моментами дискретизации. Однако и среди оставшихся помех не все могут окаQ зать влияние на работу. Например, импульсная помеха, показанная пунктиром на сигнале (фиг. 3), совпадает с моментом дискретизации, однако она не влияет на форму сигнала g.,, так как не изменяет взаимного рас положения фронтов сигналов а и Ь4.

цзиг.г

r aJiJijnjTJiJTjn.jTJTJiJ

di

/77,

Л jnjlJlJlJlJlJTJ J JlJl