ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР Советский патент 1970 года по МПК H03M1/60 G01R23/06 

Изобретение относится к области цифровых управляющи.ч и моделирующих устройств.

Известны цифровые частотные демодуляторы, содержащие счетчик, управляющий триггер и вЫходгюй регистр.

Известные устройства имеют следующие недостатки;

1.Выходной сигнал устройства иредставляет собой Периодические линейно нарастающие колебания, в которых величина частоты исследуемого потока передается пиковыми значениями. Удовлетворительный для работы 1вручиую такой сигнал неудобен для систем автоматического управления, так как он не дает возможности непрерывно вводить .величину частоты в последующие вычислительные блоки.

2.Усреднение машинной переменной (частоты потока) производится за продолжительньгй иромежуток времени, что ухудшает динамические свойства замкнутой системы управления.

Предлагаемый цифровой частотный демоду;гятор позволяет устранить первый недостаток и добиться больн1его быстродействия за счет использоваиия нрннниниально иного снособа демодуляции, при котором каждый поступающий имиульс (или пауза) управляет с помощью триггера и вентильных груии непосредственной записью в выходном регистре одного из двоичных символов модулирующего сигнала.

Предлагае.мый демодулятор содержит «единичную и «нулевую труппы вентилей, выходы каждого вентиля «нулевой группы подключены к нулевым -входам соответствующих триггеров выходного регистра, а управляющие входы каждого вентиля «нулевой группы объединены и подсоединены к нулевому выходу управляющего триггера, выходы каждого вентн.чя «единичной группы нодключены к единичным входам соответствующих триггеров выходного регистра, а управляющие входы каждого вентиля «единичной группы объединены н нодсоедпиены к единичному выходу управляющего триггера, информационные входы

вентилей разиоимениых групп вентиле объединены ионарно iHO одному вентилю из каждой грунны и соединены с импульсными выходами соответствующих триггеров счетчика. Это позволяет уменьшить динамическую ошнбку

демодуляции.

В основу работы предлагаемого демодулятора положен цифровой способ модуляции частоты импульсного потока, заключающийся в

«расщеплении (с помощью двоичного счетчика) тактовой последовательности импyл JCOв па набор непересекающихся импульсных .потоков с частотами , , .... в модуляции каждого из этих потоков определенш 1м двоичным лученных потоков в одну цифровую частоп ую ггоследовательность Чтобы дать строгое определение цифровою способа модуляции, требуется ввести следующие обозначения. Пусть периодическая последовател1.ность тактовых импульсов У,, отмечает дискретное время , 2, 3..., едпипии lanopoio будет называться тактом; -v-(/)-2 дo2iх 0 или 1 - модулирующее число, которое меняется достаточно медленно в сравнении с частотой тактовых импульсов. Модулирующее число воздействует на тактовую последовательность KO(), в результате чето образуется имиульсная последовательность. 1 при наличии импульса в момент / г) О при отсутствии имт1ульса в момент i. Тактовая последовательность разлагается па непересекающиеся несущие подпоследовагельностиПравило цифровой частотной модуляции определяется формулой 1/(, ДО ДОВыражение (3) указывает путь демодуляции как цифрового, так и произвольного частотного потока. Алгоритм цифровой частотной демодуляции, на котором основан предлагаемый демодулятор, состоит из следующих этапов: 1)формирование набора последовательностей YI (f) с помощью счетчика тактовых имиульсов;2)умножение последовательностей V (t) на входной поток с помощью вентилей переноса и управляющего триггера Vdt}-V(t)x,(t).V,(t); 3)размещение полученных результатов по ячейкам выходного регистра. Па чертеже изображена логическая схема предлагаемого цифрового частотного демодулятора. Па вход / устройства подаются тактовые импульсы, которые, проходя через элемент 2 задержки на длительность т (меньшую, чем иериод тактовых импульсов), поступают па вход 3 триггерного счетчика 4 тактовых импульсов. Триггеры 5, 6, 7 счетчика снабжены формирующими щепочками (не изображенными на чертеже), вырабатывающими узкие импульсы в моменты перехода триггеров из «О в «1. Выход каждой формирующей цепочки соединен с импульсными входами двух вентилей схемы «И 5-.9, 10-1, 12-13, цринадлежащих «нулевой 14 и «единичной 15 лииейкам. Имиульсиые .выходы вентилей нулевой и единичной линеек связаны с нулевым и единичным нлечами выходного регистра 16. Схемы «И 8-/.линеек 14 и 15 управляются но потенциальным входам триггером 17: если триггер /7иаходится в состоянии «О, то отпираются вентили нулевой линейки 14, если триггер 17 находится в состоянии «1, то отпираются схемы «П линейки 15. Триггер 7 управляется частотио-модулированным сигналом V(t), который иоступаег со входа 18 устройства па единичное плечо триггера /7, и тактовыми импульсами, задержанными элементами 2 и 19 на 2 т, которые подаются на нулевое плечо триггера 17. Рассмотрим случай, когда входной частотный иоток действует в моменты поступления тактовых им.пульсов. Импульсы сигнала V(i) перебрасывают триггер 17 в состояние «1, отиирается единичная лицейка 15 вентилей «И. Спустя промежуток т, узкий импульс, сформированной на одном из выходов счетчика 4, г.роходит через единичный вентиль и устанавливает соответствующий триггер регистра 16 в состояние «1. Если в такте i импульс V(t) отсутствует, триггер 17 остается в состоянии «О. Открыта нулевая линейка 14 1вентилей, в результате чего зацисы.вается пулевое значение соответствующего двоичного символа. После окончания такта демодуляции тактовые импульсы, задержанные на 2 т, перебрасывают триггер /7 в исходное состояние «О. Когда Цифровой частотный демодулятор используется для де.1одуляции произвольного частотно-импульсного сигнала, тактовая частота выбирается вьпие иаибольшей возможной частоты импульсов входно последовательности. Работая в тактовом времени, демодулятор в течение каждого такта «принимает сведения о значении определенного двоичного символа модулирующего сигиала и .ио окоичании вреЛгени приема (такта) помещает принятое значение сигнала в соответствующий разряд регистра 16. Если в течение такта на вход демодулятора поступает импульс, то считается принятой единица, если импульс не ириходит, «иринимается нуль. Число разрядов счетчика 4 и регистра 16 равно числу разрядов числа, модулирующего входной поток имцульсов. Если ца входе действует идеальная частотно-импульспая цоследовательность, число выбирается в соответствии с требованиями точности демодуля-ции и с учетом быстродействия импульсных элементов. Таким образом, цифровой частотный демодулятор может применяться для преобразования любых частотных .последовательностей в цифровую запись модулирующего числа. Кроме того, цифровой часготпый демодулятор может быть исиользован как частотное множительное устройство с цифровым вы.ходом. Па его входы / и 18 могут подаваться частотные потоки, модулпрованные соответстЁенно сигналами y{i) и x(t), где y(t) имеет вид, аналогичный виду (1) (t). Устройство будет выполнять операцию умножения, если выполняется неравенство y(t)x(f).

Предмет изобретения

Цифровой частотный демодулятор, содержании счетчнк, уираалиюнии) триггер и ылходной регистр, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамической ошибки демодуляции, он содержит «единичную и «нулевую груииы вентилей, 1. кяждо|-о веитиля «нулевой груины но.тключеиы к иулевыл входам соответствующих триггеров выходного регнстра, а управляюш,ие входы каждого вентиля «нулевой группы объединены и подсоединены к нулевому выходу управляющего триггера, выходы каждого вентиля «еднничной группы подключены к единичным входам соответствующих триггеров выход}10го регистра, а управляющие входы каждого вентиля :еди1111чпоГ| грунт, оиьед 01 Ы иодсоеди 1гны к ВЫХОДУ у раБля Ощего тр 1ггера. информационные входы вентилей разноименн х груп объединены попарно io

одному веНТИЛ О 3 каждой и СОеД1 еНЫ с М 1уЛЬСНЫМ ВЫХОДаМ СООТВеТСТВуЮ Ц 1Х

триггеров счетчика.

у, (tl 2 Уг (t) - Уп М 2