Частотный детектор Советский патент 1992 года по МПК H03D3/04 

Ё

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах частотной автоподстройки. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона. Частотный детектор содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 преобразования частоты в код, цифроаналоговый преобразователь 3, фильтр 4 нижних частот, блок формирования дисперсии 5, управляемый аттенюатор 6, генератор 7 шума и мульт- тивибратор 8. За счет модуляции интервала времени между выборками входного сигнала с помощью генератора 7 и мультивибратора 8 уменьшается фазовая погрешность измерения частоты в низкочастотном диапазоне. Изменение дисперсии шума с помощью управляемого аттенюатора 6 обеспечивает сохранение точности устройства на высоких частотах. 2 з.п.ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах с частотной автоподстройкой.

Известен частотный детектор, содержащий формирователь импульсов, блок управления, счетчик, элемент памяти, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот и опорный генератор, выход которого соединен со вторыми входами блока управления и счетчика.

Недостатком известного устройства является большая нелинейность амплитудно- частотной характеристики.

Наиболее близким к изобретению является частотный детектор, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления, счетчик, эле- ментпамяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот. В известном устройстве выход цифроаналогового преобразователя через нелинейный элемент и опорный генератор подключен ко входу блока управления. Такое выполнение обратной связи обеспечивает линеаризацию амплитудно-частотной характеристики при условии, что частота следования опорных импульсов будет много больше частоты входного сигнала, что ограничивает частотный диапазон устройства.

Известное устройство не обеспечивает достаточной точности преобразвоания при низких частотах входного сигнала, так как не учитывается фазовая погрешность, равная , где N- число импульсов входного сигнала в импульсе опорного сигнала.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона.

Указанная цель достигается тем, что в частотный детектор, содержащий последоVI

ю

VJ

Ч

вательно соединенные входной формирователь импульсов, блок преобразования частоты в код, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот введены последовательно соединенные генератор шума, управляемый аттенюатор и мультивибратор, вход управления длительностью импульсов которого подключен к выходу аттенюатора, выход которого соединен с входом опорного сигнала блока преобразования частоты в код, а также блок формирования дисперсии выходного сигнала, причем вход среднего значения блока формирования дисперсии соединен с выходом фильтра нижних частот, вход неусредненного значения блока формирования дисперсии соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а его выход - с управляющим входом управляемого аттенюатора, а также тем, что блок преобразования частоты в код выполнен в виде последовательного соединения селектора импульсов, вход которого является входом блока преобраз- воания частоты в код. счетчика и регистра, выход которого является выходом блока преобразования частоты в код, а также первого и второго одновибраторов, входы кото- рых объединены и являются входом опорного сигнала блока преобразования частоты в код, выход первого одновибратора соединен с управляющим входом селектора импульсов и входом блока регистра, а выход второго одновибратора - с входом сброса счетчика, а также тем, что блок формирования дисперсии выполнен в виде последовательного соединения блока вычитания, входы которого являются входом среднего и неусредненного значения блока формирования дисперсии, квадратора и блока выделения среднего значения, выход которого является выходом блока формирования дисперсии.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство включает в себя последовательно соединенные входной формирователь 1 импульсов, блок 2 преобразователя частоты в код, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3. фильтр нижних частот (ФНЧ) 4, выход которого является выходом устройства, блок 5 формирования дисперсии выходного сигнала, управляемый аттенюатор 6, генератор 7 шума и мультивибратор 8. К выходам ЦАП и ФНЧ подключены входы неусредненного и среднего .значения блока 5 формирования дисперсии выходного сигнала, выход которого подключен к управляющему входу управляемого аттенюатора 6. Сигнальный вход аттенюатора б соединен с выходом генератора 7 шума, а его выход - с входом управления длительностью импульсов мультивибратора 8, к выходу которого

подсоединен вход опорного сигнала блока 2 преобразования частоты в код.

В состав блока 2 преобразования частоты в код входят последовательно соединенные селектор 9 импульсов, вход которого

подсоединен к выходу входного формирователя 1 импульсов, счетчик 10 и регистр 11, выход которого соединен с входом ЦАП, а также первый и второй одновибраторы 12 и 13, входы которых объединены, образовав

вход опорного сигнала блока 2. Выход первого одновибратора 12 соединен с управляющим входом селектора 9 импульсов и входом записи регистра 11, а выход второго одновибратора 13 - с входом сброса счетчика 10.

Блок 5 формирования дисперсии выходного сигнала состоит из последовательно соединенных блока вычитания 14, входы которого являются входами неусредненного и

среднего значения блока 5, квадратора 15 и блока 16 выделения среднего значения.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает входной

сигнал с напряжением Uex и периодом То. который формирователь 1 преобразует в последовательность прямоугольных импульсов с тем же периодом То. Селектор 9 формирует пачки импульсов, длительность

которых обусловлена сигналом одновибратора 12. Счетчик 10 преобразует частоту импульсов в каждой из пачек (выборок) в цифровой код, значение которого переписывается в регистр 14, причем перезапись

производится по сигналу с выхода одновибратора 12.

Значение кода, записанное на регистре 11, преобразуется цифроаналоговым преобразователем 3 в аналоговый сигнал, который подается на один из входов блока вычитания 14 и на вход фильтра 4 нижних частот, выходной сигнал которого

50

U4 4- / U3(Z)dZ,

T,i

где Т - постоянная вреени фильтра 4, поступает на второй вход блока вычитания 14. На его выходе формируется сигнал Ui4 U4-U3, который после прохождения через квадратор 15 поступает на вход блока выделения среднего значения сигнала 16 (с постоянной времени Тд), на выходе которого формируется среднее текущее значение

Uie, являющееся оценкой дисперсии сигнала Us

U16 4 f (Z)-U3(Z)fdZ.

At-Тд

Выходной сигнал квадратора 16, подаваемый на управляющий вход управляемого аттенюатора 6, производит изменение средней величины сигнала U генератора шума 7 по линейному закону

U6 (Ki + K2Ui6)U7.

где Ki и Кг-технические параметры аттенюатора 6.

Выходной сигнал Ue подается на вход мультивибратора 8, вызывая модуляцию его выходного сигнала по длительности импульса г в соответсвтии с зависимостью

т т® + f(Uie). f(0) 0.

где f(U) - монотонная функция, определяющая управляющую характеристику мультивибратора 14.

Выходной импульсный сигнал мультивибратора 8 поступает на входы запуска одновибраторов 12 и 13, запуская их положительными фронтами импульсов. В результате этого на выходах одновибраторов 12 и 13 генерируются последовательности импульсов с длительностями тв и 6 , выбранными так, что б «тв т . Выходной сигнал одновибратора 12 поступает на управляющий вход селектора 9, открывая его положительными фронтами импульсов на время гв и закрывая его на время Л т - гв. В результате этого за время осуществления цикла квантования по времени входного сигнала этот сигнал пропускается селектором 9 на счетный вход счетчика 10 в течение времени тв и не пропускается к нему в течение времени Л.

Этот сигнал поступает также на вход записи регистра 11, производя в нем перезапись в моменты поступления отрицательных фронтов импульсов. Выходной сигнал одновибратора 13 поступает на вход сброса счетчика 10, вызывая его обнуление с последующим возвращением в режим подсчета импульсов.

Формула изобретения

5 формирователь импульсов, блок преобраз- воания частоты в код, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частот0 ного диапазона, в него введены последовательно соединенные генератор шума и управляемый аттенюатор, вход управления длительностью импульсов которого подключен к выходу аттенюатора, выход которого

5 соединен с входом опорного сигнала блока преобразования частот в код, а также блок формирования дисперсии выходного сигнала, причем вход среднего значения блока формирования дисперсии соединен с выхо0 дом фильтра нижних частот, вход неусредненного значения блока формирования дисперсии соединен с выходом цифроана- логового преобразователя, а его выход - с управляющим входом управляемого атте5 нюатора.

5 объединены и являются входом опорного сигнала блока преобразования частоты в код, выход первого одновибратора соединен с управляющим входом селектора импульсов и входом записи регистра, а выход

0 второго одновибратора - с входом сброса счетчика.

Фиг.1