Дискриминатор нулевых биений Советский патент 1989 года по МПК H03D13/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в импульсных системах автоподстройки частоты.

Цель изобретения - повьпиение разрешающей способности в условиях фазовой модуляции несущей частоты входных радиоимпульсов о

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого дискриминатора нулевых биений.

Дискриминатор кулевых биений содержит первый фазовый детектор 1,селектор 2 амплитуды, логический блок 3 определения знака разности частот, преобразователь 4 - время - напряжение, второй фазовый детектор 5,коммутатор 6, селектор 7 полярности, пороговый блок 8, фазовращатель 9 на 90 ,, первый ключ 10, элемент 11 интегрирования, инвертирующий усилитель 12,второй 13 и третий 14 ключи, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 формирователи строб-импульсов и элемент И 19о

Дискриминатор нулевых биений работает следующим образом

Входной радиоимпульс поступает одновременно на сигнальные входы фазовых детекторов 1 и 5 Сигнал гетеродина подается на второй вход первого фазового детектора 1 непосредственно,

на второй вход второго фазового детектора 5 - через фазовращатель 9 на 90 . На выходах фазовых детекторов 1 и 5 появляется пара видеоимпульсов, амплитуда и полярность которых зависят от разности начальных фаз сигнала и гетеродина и знака разностной частоты . Селектор 2 амплитуды сравнивает амплитуды видеоимпульсов по модулю и управляет коммутатором 6 так, что на вход селектора 7 полярности поступает больший по амплитуде ий- пульс, а на вход первого ключа 10 и на вход инвертирующего усилителя 12 - меньший импульс.

Определение характера изменения вершины меньшего импульса проводится в следующей последовательности, В момент времени, когда срабатьшает селектор 2 амплитуды, запускается первый формирователь 15 строб-импульсов, который открывает первый ключ 10о Импульс с выхода первого формирователя 15 строб-импульсов своим спадом запускает второй формирователь 16 строб-импульсов, который отк- рьшает второй ключ 13„ Импульс с выхода второго формирователя 16 строб- импульсов своим спадом запускает третий формирователь 17 строб-импульсов, который своим спадом запускает четвертьй формирователь 18 строб-импульсов. Импульс с выхода третьего формирователя 17 строб-импульсов подается на элемент И, а импульс с выхода четвертого формирователя 18 строб-импульсов открьшает третий ключ 14, Длительность импульса,формируемого первым 15 и вторым 16 формирователями строб-импульсов, должна быть одинакова и равна половине длительности входного радиоимпульса.Длительность импульса, формируемого третьим 17 и четвертым 18 формирователями строб-импульсов, не имеет существенного значения и выбирается из условий требуемого быстродействия дискриминатора.

Инвертирующий усилитель 12 имеет .коэффициент передачи, равный -1,поэтому на его выходе появляется импульс, повторяющий по форме меньший импульс с выхода коммутатора 6. На вход элемента 11 интегрирования поступает либо меньший импульс с выхода коммутатора 6, либо импульс с выхода инвертирующего усилителя 12, Так как время, на которое открываются ключи

10 и 13, одинаково, напряжение на выходе элемента интегрирования принимает знак, зависящий от наклона вершины меньшего импульса Действительно, если fg f, к интересующему нас моменту времени напряжение на выходе элемента интегрирования будет равно нулю (фазовая модуляция отсутствует, а вершина меньшего импульса горизонтальна). В случае нарастания верщины меньшего импульса напряжение на выходе элемента интегрирования к тому же моменту времени будет положительно, а в случае спада вершины - отрицательно. После окончания действия управляющих импульсов с выходов первого 15 и второго 16 формирователей строб-импульсов элемент 11 интегрирования переходит в режим Память о Это необходимо, чтобы снять информацию о знаке напряжения с помощью порогового блока 8 и элемента И 19о Третий ключ 14 обеспечивает

быстрый разряд элемента 11 интегрирования, после чего дискриминатор готов к приходу следующего входного р ад ио импул ьс а „

Разрешающая способность D

1

FC .

о Г«|(

дискриминатора - это величина, обратная величине минимальной частоте биений, при которой изменение вершины меньшего импульса за время Г

составляет не меньше зоны нечувствительности U и порогового блока

Разрешаюп .ая способность известного дискриминатора нулевых биений определяется зоной нечувствительности

ли порогового блока, которая зависит от точности самого порогового блока, уровня щумов и вида помех на напряжении биений При прочих равных условиях отношение разрешающих способностей известного и предлагаемого

дискриминаторов определяется как

2/. с U

RC

-о Минимальное значение постоянной времени элемента интегрирования (ВС„;„) определяется аппаратурными возможностями. Постоянная времени не может быть уменьшена до значения,при котором выходное напряжение элемента интегрирования начинает претерпевать нелинейные искажения. Если /4, разрешающая способность предлагаемого дискриминатора нулевых биений мо жет быть получена в 8 раз вьш1е, чец у известного дискриминатора.

51

В условиях симметричной фазовой

модуляции радиоимпульсов работа дискриминатора не нарушается, так как интегрируемые сигналы симметричны,следовательно, результаты интегрирования равны, В условиях фазовой модуляции с произвольным законом предлагаемый дискриминатор нулевых биений также вырабатывает напряжение, знак и величина которого зависят от разности частоты гетеродина и несущей частоты радиоимпульса.

Пусть uCf(t) - произвольный закон фазовой модуляции. В соответствии с этим законом мгновенное значение несущей частоты получает приращение

f,

).

fM ср - -д- 4v-.

Среднее за время изменение несущей частоты определяется как

V7

Среднее значение несущей частоты

ср qjM ср Если частота гетеродина f к моменту прихода радиоимпульса была равна f Грк , меньший импульс на входе элемента интегрирования имеет вид Ug(t) 27-&f(t)o При этом на выходе элемента интегрирования появится напряжение

и ,

т.е. выходное напряжение элемента 11 интегрирования с точностью до постоянного сомножителя пропорционально среднему приращению несущей частоты вызванному произвольным законом фазовой модуляции.

Таким образом, предлагаемый диск- риминатор нулевых биений вьщеляет напряжение, величина которого пропорциональна отклонению частоты гетеродина f относительно средней за D y несущей частоты f р, а знак опреде- ляется знаком разности ср и г Тое дискриминатор сохраняет свою разрешающую способность при произвольном законе фазовой модуляции

Логический блок 3 определения зна- ка разности частот выполняет логические операции:

q x-y-v + x.y-v + x-y.v + jc-y-v.

- логические переменные на выходах логического блока 3, селектора 2 амплитуды, селектора 7 полярности и элемента И 19 соответственно.

д

5

0

5

0

5

0

5 0

5

Этот блок может быть реализован на микросхемах серии 133,1 ЗА и др«

В известном дискриминаторе для определения знака частотного рассогласования использовались такие три признака: на каком фазовом детекторе появляется больший импульс (по амплитуде); полярность большего импульса; характер изменения (нарастание или спад) верщины меньшего импульса„Прин- ципиальным отличием предлагаемого дискриминатора является то, что вместо характера изменения вершины меньшего импульса введена интегральная оценка (разность площадей первой и второй половин меньшего импульса)

Преобразователь время - напряжение может быть выполнен на основе 12-разрядного реверсивного счетчика (типа 533ИЕ7) и цифроаналогового преобразователя ,

Фор.мула изобретения

Дискриминатор нулевых биений,содержащий последовательно соединенные первый фазовый детектор, селектор амплитуды, логический блок определения знака разности частот и преобразователь время - напряжение, выход которого является выходом дискриминатора нулевых биений, последовательно соединенные второй фазовый детектор, коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом селектора амплитуды, а второй вход - с выходом первого фазового детектора, и селектор полярности, выход которого соединен с вторым входом логического блока определения знака разности частот, а также пороговый блок, при этом первые входы первого и второго фазовых детекторов объединены и являются сигнальным входом дискриминатора нулевых биений, гетеродинным входом которого являются второй вход первого фазового детектора и вход фазовращателя на 90 , выход которого подключен к второму входу второго фазового детектора, выход которого соединен с

вторым входом селектора амплитуды, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности в условиях фазовой модуляции несущей частоты входных радиоимпульсов, в него введены последовательно соединенные первый ключ и элемент интегрирования, выход которого соединен с входом порогового блока, последовательно соединенные инвертирующий усилитель, второй ключ, выход которого соединен с выходом первого ключа, и третий ключ, выход которого соединен с выходом элемента интегрирования, последовательно соединенные первый формирователь строб-импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, второй формирователь строб-импульсов,выход

Входной сигнал

0

5

0

которого соединен с управляющим входом второго ключа, третий формирователь строб-импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с третьим входом логического блока определения знака разности частот, и четвертый формирователь строб-импульсов,выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, при этом вход первого формирователя строб-импульсов соединен с выходом селектора амплитуды, первый выход коммутатора соединен с входом селектора полярности, второй выход коммутатора - с входом инвертирующего усилителя и входом первого ключа, причем выход порогового блока соединен с вторым входом элемента И„

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение разрешающей способности в условиях фазовой модуляции несущей частоты входных радиоимпульсов. Дискриминатор содержит фазовые детекторы 1 и 5, селектор 2 амплитуды, логический блок 3 определения знака разности частот, преобразователь 4 время-напряжение, коммутатор 6, селектор 7 полярности, пороговый блок 8, фазовращатель 9 на 90°, ключи 10, 13 и 14, эл-т интегрирования 11, инвертирующий усилитель 12, формирователи 15-18 строб-импульсов и эл-т И 19. Данный дискриминатор нулевых биений выделяет напряжение, величина которого пропорциональна отклонению частоты гетеродина относительно средней несущей частоты, а знак определяется знаком разности этих частот. При этом для определения знака частотного рассогласования используются следующие три признака: 1)на каком фазовом детекторе появляется больший импульс (по амплитуде)

2)полярность большего импульса

3)а вместо характера изменения (нарастание или спад) вершины меньшего импульса введена интегральная оценка (разность площадей первой и второй половины меньшего импульса). 1 ил.

От гетеродина

лш