Цифровой частотный детектор Советский патент 1992 года по МПК H03D3/00 

ч СЛ

VJ о XI ю

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах систем Связи для частотного детектирования в широком диапазоне частот и уровней сигнала, в частности при скачкообразном изменении несущей частоты.

Цель изобретения - уменьшение ошибок при детектировании сигналов со скачкообразным изменением несущей частоты.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема цифрового частотного детектора; на фиг 2 - функциональная электрическая схема первого (второго) формирователя импульсов; на фиг.З - функциональная электрическая схема формирователя отрицательного импульса

Цифровой частотный детектор содержит входной формирователь 1 импульсов, D-триггеров 2, первый формирователь 3 импульсов, опорный генератор 4, первый 5, второй б, третий 7, и четвертый 8 блоки Сравнения длительностей, элемент ИЛИ 9, блок 10 управления, элемент И 11, первый 12 и второй 13 фильтрь нижних частот, дифференциальный усилитель 14, управляемый интегратор 15, второй формирователь 16 импульсов, формирователь 17 отрицательного импульса и алгебраический сумматор 18. Первый (второй) формирователь импульсов содержит элемент И 19, счетчик 20 им- пульсов, элемент НЕ 21. элемент И-НЕ 22, триггер 23. Формирователь 17 отрицательного импульса сбдержит триггер 24 и блок 25 смещения нулевого уровня

Цифровой частотный детектор работает следующим образом

При поступлении частотно-модулированного сигнала на вход входного формирователя f импульсов на выходе каждого блока сравнения длительностей образуется , последовательность пачек импульсов прямоугольной формы положительной полярности HactoTa повторения пачек равна модулирующей частоте, длительность пачки - половине периода модулирующей частоты, число импульсов в пачке определяется поделенным на два отношением несущей частоты к модулирующей частоте, длительность импульса - отношением девиации частоты и несущей а частота следования импульсов в пачке совпадает с поделенным на два текущим значением несущей часто- ты

Последовательности пачек импульсов на выходе первого 5 и второго 6 блоков сравнения возникают в те моменты времени когда тек/щер значение несущей частоты уменьшат гея т е. во время изменения модулирующей функции от максимального положительного значения до минимального отрицательного. Эти последовательности совпадают, но импульсы в

последовательностях блоков 5 и б сдвинуты во времени на период несущей частоты Последовательности пачек импульсов на выходе третьего 7 и четвертого 8 блоков сравнения также сдвинуты на период несущей частоты и возникают лишь в те моменты времени, когда текущее значение несущей частоты возрастает. В остальном последовательности пачек импульсов на выходах блоков 7 и 8 совпадают с аналогичными последовательностями на выходах блоков 5 и 6.

Последовательности пачек импульсов после прохождения через элемент ИЛИ 9 превращаются в непрерывную последовательность импульсов. Информация о моду- лирующей функции заключена в изменении скважности импульсов. Если несущая частота входного сигнала не меняется скачкообразно, то элемент И 11 постоянно открыт, и импульсы с выхода

элемента ИЛИ 9 через открытый элемент

И 11 поступают на объединенные входы

первого 12 и второго 13 фильтров нижних

частот. После прохождения сигнала через

фильтры 12 и 13 и дифференциальный усилитель 14 образуется сигнал, пропорциональный производной модулирующей функции, а после его обработки управляемым интегратором 15 восстанавливается

информационный сигнал.

В том случае, когда на вход детектора поступает сигнал, частота которого меняется скачкообразно, на выходе элемента ИЛИ 9 появляется положительный сигнал, длительность которого, например, значительно больше (по величине), чем предыдущие. Передним фронтом этого импульса открывается элемент И 19 в формирователях 3 и 16 импульсов. Счетчик 20 импульсов начинает счет импульсов от опорного генератора 4

Через время т на выходе элемента И- НЁ 22 появляется отрицательный импульс, который опрокидывает триггер 23 и закрывает элемент И 19 по одному из входов. В результате формирователь импульсов выработал отрицательный импульс длительности т. Если же длительность положительного импульса с выхода элемента ИЛИ 9 меньше

т, то элемент И 19 формирователя импульсов закроется по входу раньше, чем на выходе элемента И-НЕ 22 сформируется отрицательный импульс, счет прекратится, а положительный импульс с выхода формирователя 1 импульсов установит формирователь 3 в исходное состояние.

В случае, когда формирователь 3 импульсов выработал через время т с момента появления импульса на выходе элемента ИЛИ 9 отрицательный импульс, он поступает на один вход формирователя 17 отрицательного импульса, т.е. на вход триггера 24. На выходе триггера 24 появляется положительный импульс, который открывает по одному из входов элемент И 19 второго формирователя 16 импульсов. Счетчик импульсов формирователя 16 начинает счет.

Отрицательный импульс с выхода фор- мирователя 17 отрицательного импульса закрывает элемент И 11, пропустив положительный импульс длительности Г. На выходе блока 25 смещения нулевого уровня формирователя 17 появляется отрицатель- ный сигнал (в данном случае импульс размещен ниже нулевого уровня), который поступает на алгебраический сумматор 18. Чрез время тс момента появления отрицательного импульса на выходе формИровате- ля 3 импульсов на выходе второго формирователя 16 появляется отрицательный импульс, который опрокидывает триггер 24 формирователя 17 отрицательного импульса Этот формирователь установится в первоначальное состояние, при этом отрицательный сигнал на его выходе закроет по входу второй формирователь 16 импульсов, сигнала на выходе формирователя 17 нет, а сигнал на его другом выходе откроет эле- мент И 11.

Передний фронт положительного сигнала, появившегося через некоторое время на входе, установит формирователь 3 импульсов б начальное состояние, а положитель- ный сигнал на другом вхойе откроет элемент И 19 и счетчик импульсов снова начнет счет. При скачкообразном изменении частоты входного сигнала на выходе алгебраического сумматора Сформируется сигнал,содер- жащий и положительный, и отрицательный импульсы.

Время т может быть выбрано, как и в известном, например согласно формуле

J 1

тн ( 1 - m ) fH

г - где fn - величина наименьшего значения

щ. гнесущей частоты входного сигнала; m - индекс модуляции

5 10

15 0 5 0 5

0 5

0

5

Таким образом, предлагаемый цифро вой частотный детектор при изменении частоты сходного сигнала по скачкообразному закону формирует импульс, равный по амплитуде паразитному импульсу, ширина которого ограничена величиной т, но противоположной полярности и сдвинутой на время гот начала паразитного Импульса Это позволяет исключить влияние паразитного импульса на возможность выделения и восстановления информационного сигнала и обеспечить более низкий уровень помех на выходе детектора при скачках несущей частоты входного сигнала.

Формула изобретения

-#%ч

Цифровой частотный детектор, содержащий входной формирователь импульсов, выход которого соединен с С-входом D- триггера и входом сброса первого формиро- вателя импульсов, первый и второй идентичные блоки сравнения длительностей и третий и четвертый идентичные блоки сравнения длительностей, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и блока управления, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И и с информационным входом первого формирователя импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом опорного генератора, первый и второй фильтры нижних частот, входы которых объединены, а выходы подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с информационным входом управляемого интегратора, выход которого является выходом цифрового частотного детектора, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами блока управления, при этом входы первого и второго идентичных блоков сравнения длительностей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера. D-вход которого соединен с его инверсным выходом, первый вход третьего и второй вход четвертого идентичных блоков сравнения длительностей соединены с прямым вы-содом D-триггера, а второй вход третьего и первый вход четвертого идентичных блоков сравнения длительностей соединены с инверсным выходом D -триггера отличающийся тем, что с целью уменьшения ошибок при детектировании сигналов со скачкообразным изменением несущей частоты, введены последовательно соединенные второй формирователь импульсов формирователь отрицательного импульса и алгебраический сумматор выход которого

соединен с входами первого и второго фильтров нижних частот, информационный вход второго формирователя импульсов соединен с выходом элемента ИЛИ, тактовый вход- с выходом опорного генератора, вход сброса - с вторым выходом формирователя

отрицательного импульса, третий выход которого соединен с вторым входом алгебраического сумматора, причем выход первого формирователя импульсов соединен с вторым входом формирователя отрицательного импульса.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах связи для частотного детектирования в широком диапазоне частот и уровней сигнала, в частности при скачкообразном изменении несущей частоты Сущность изобретения: цифровой частотный детектор содержит входной формирователь 1 импульсов, 6-триггер2, первый формирователь 3 импульсов, опорный генератор 4, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 блоки сравнения длительностей, элемент ИЛИ 9, блок 10 управления, элемент И 11, первый 12 и второй 13 фильтры нижних частот, дифференциальный усилитель 14, управляемый интегратор 1В, второй формирователь 16 импульсов, формирователь 17 отрицательного импульса и алгебраический сумматор 18. 1-2-5-9-11- 18-12-14-15 2-6-9-3-17-16-17-11, 2-7- 9-3-17-18, 2-8-9, 4-3-17, 4-16, 1-3, 5-10-15.6-10-15,7-10-15,8-10-15,18-12- 14. Зил. сл С

Ч

ч.

19

3116)

Фиг. 2