ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР Советский патент 1971 года по МПК H03D3/06 

Изобретение относится к радиоприемным устройствам и может быть использовано в различной электронной аппаратуре телемеханики и связи в качестве детектора частотноманипулироваяных сигналов, а также как пороговый элемент, чувствительный к изменению частоты электрических колебаний.

Известный частотный дискриминатор, содержащий двухканальный фазовый детектор, на один из входов которого подан сигнал через фазовращатель, имеет сложную конструкцию, большие габариты и недостаточно надежен в работе.

Цель изобретения - упрощение схемы частотного дискриминатора и повыщение надежности его работы.

Для этого в предлагаемом устройстве каждый из каналов фазового детектора содержит последовательно соединенные формирователи прямоугольных импульсов, дифференцирующие цепи и два логических элемента «ИЛИ- НЕ, выходы формирователей прямоугольных им1пульсов соединены соответственио с одним из входов каждого логического элемента другого канала, а выходы каналов подключены к входам триггера.

Вход канала I фазового детектора и вход фазовращателя / соединены между собой -параллельно, и на них подается входной сигнал. Выход фазовращателя подключен к входу канала II фазового детектора.

Фазовый детектор содержит два идентичных канала и триггер, к входам которого подключены выходы этих каналов. Каждый канал фазового детектора состоит из последозательно соединенных формирователя 2 (3) прямоугольных импульсов, дифференцирующей цепи 4 (5) и двух логических элементов «ИЛИ - НЕ 6 (7) и 8 (9), имеющих по два входа каждый.

Выход формирователя прямоугольных импульсов каждого канала соединен с входами логических элементов «ИЛИ - НЕ другого канала. Тем самым между каналами фазового детектора образуются перекрестные связи,

необходи мые для его работы.

Представленные на фиг. 2 и 3 временные диаграммы изображают работу частотного дискриминатора при отклонении частоты сигнала от резонансной частоты LC-контура фазовращателя в сторону увеличения (см. фиг. 2) и Б сторону уменьшения (см. фиг. 3). На горизонтальных осях этих диагра-мм отложено время, а на вертикальных - напряжения на выходах соответствующих элеменMax соответствуют позициям элементов на фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

Если на вход частотного дискримянатора подан сигнал с частотой выше резонансной частоты параллельного ЬСлконтура фазовращателя /, то напряжение сигнала на выходе фазовращателя, а следовательно, и на входе формирователя 3 прямоугольных импульсов будет отставать по фазе от напряжения на входе формирователя 2 прямоугольных импульсов. Каждый формирователь выдает на своем выходе прямоугольные импульсы напряжения, совпадающие по фазе с напряжением на его входе. Поэтому прямоугольные импульсы на выходе формирователя 3 будут следовать с отставанием по фазе относительно прямоугольных импульсов на выходе формирователя 2. Этому отставанию по фазе будет соответствовать пропорциональное отставание по Бремени А.

Прямоугольные импульсы в каждом канале, проходя через дифференцирующие цепи 4 и 5, превращаются в ди фференцированпые (экспоненциальные) импульсы обеих полярностей. При этом отставание по времени импульсов на выходе дифференцирующей цепи 5 относительно импульсов на выходе дифференцируют цепи 4 сохраняется равным той же величине А.

Дифференцированные импульсы поступают на один из входов логических элементов «ИЛИ - НЕ 5 и 7. На другой вход каждого логического элемента «ИЛИ - НЕ 6 к 7 поступают прямоугольные импульсы с выхода формирователя другого канала фазового детектора.

При отсутствии сигналов «а входах такого элемента на его выходе устанавливается отрицательный потенциал (логический сигнал «1). Если хотя бы на один из входов этого элемента .подается отрицательный потенциал, то транзистор логического элемента «ИЛИ- НЕ открывается, и на его выходе устанавливается нулевой потенциал (логический сигнал «О).

В рассматриваемом случае (когда частота сигнала выше резонансной частоты LC-контура фазовращателя 1) логический элемент «ИЛИ - НЕ 6 открывается отрицательным дифференцированным импульсом канала / и, продолжает оставаться открытым за счет прямоугольного отрицательного импульса, начинающегося позже начала дифференцированного импульса на время Ai и поступающего из канала II. При этом на выходе логического элемента «ИЛИ - НЕ 6 присутствует нулевой потенциал (логический сигнал «О).

По окончании прямоугольного импульса логический элемент «ИЛИ - НЕ 6 закрывается, и на его выходе снова устанавливается отрицательный потенциал (логический сигнал «1) до прихода следующего дифференцированного отрицательного импульса первого канала. Длительность открытого состояния логического элемента «ИЛИ - НЕ получается на время А1 больше времени полупериода колебаний сигнала, а длительность закрытого состояния настолько же меньше этого полупериода.

Таким образом, на выходе логического элемента «ИЛИ - НЕ 6 получается последовательность укороченных на время Af прямоугольных импульсснв отрицательной полярности.

В то же время па логический элемент «ИЛИ - НЕ 7 канала II поступают прямоугольный отрицательный импульс с выхода формирователя 2 канала I и через время At

после его начала - дифференцированный отрицательный импульс из канала II. Так как дифференцированный импульс заканчивается раньше окончания прямоугольного импульса, то логический элемент «ИЛИ - НЕ 7,

остается открытым только в течение длительности прямоугольного импульса. Следовательно, на выходе логического элемента 7 получается последовательность прямоугольных отрицательных импульсов нормальной длителыюсти, равной половине периода, но следующих в противофазе по отношению к импульсам па выходе формирователя 2.

На входы логического элемента «ИЛИ - НЕ 8 канала I поступают прямоугольный

отрицательный импульс нормальной длительности с выхода формирователя в, канала II и вслед за -ним без паузы - прямоугольный отрицательный импульс с выхода логического элемента «ИЛИ - НЕ б канала I, укороченный на время At. Все это время логический элемент 8 открыт, и па его выходе присутствует сигнал «О. По окончании укороченного импульса на выходе .логического элемента 6 канала I логический элемент 8 закрывается до

прихода следующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 5 канала П (т. е. на время, равное At), и на выходе этого элемента появляется сигнал «1. Таким образом, на выходе логического элемента 8 получается последовательность прямоугольных отрицательных импульсов, длительность каждого из которых равна А

На входы логического элемента «ИЛИ - НЕ 9 канала II поступают прямоугольные

отрицательные импульсы нормальной длительности с выхода формирователя 2 канала I и следующие в противофазе с ними такие же им;пульсы с выхода логического элемента 7 канала II. При этом логический элемент 9

оказывается все время открытым, и «а его выходе отрицательные импульсы отсутствуют (сигнал «О).

Отрицательные импульсы с выхода логического элемента 8 воздействуют на первый

вход (верхний на фиг. 1) триггера 10 и устанавливают его так, что на выходе // образуется сигнал «О, а на выходе /2 -сигнал «1. Когда на вход частотного дискриминатора

частоты параллельного LC-контура фазовращателя 1, напряжение сигнала на выходе фазовращателя 1 опережает по фазе напряжение входного сигнала. При этом процессы прохождения импульсов по каналам I и II фазового детектора меняются местами, и последовательность отрицательных импульсов появляется на выходе логического элемента 9 канала II. В результате этого триггер 10 переходит в противоположное состояние, т. е. на выходе // появляется сигнал «1, а на выходе 12 - сигнал «О.

При подаче на вход частотного дискриминатора частоты сигнала, -совпадающей с резонансной частотой колебательного контура фазовращателя, на входы формирователей 2 и 3 подаются яеременные напряжения, совпадающие один с другим по фазе. При этом на выходах логических элементов S и Р будут сигналы «О, триггер 10 останется в неизменном состояния.

Таким образом, при подаче на -вход частотного дискриминатора частотно-манипулированного сигнала на выходах триггера 10 будут получаться прямоугольные импульсы, соответствующие закону манипуляции частоты и, следовательно, передаваемому коду.

В предлагаемом частотном дискриминаторе могут быть использованы не только колебательные LC-контуры, но и другие резонансные элементы (например, кварцевые резонаторы, электромеханические вибраторы и г. п.).

предмет изобретения

Частотный дискриминатор, содержащий двухканальный фазовый детектор, на один из входов которого сигнал подан через фазовращатель, выполненный, например, на резонансном LC-контуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности дискриминатора, упрощения его схемы и повыщения надежности, каждый из каналов фазового детектора состоит из последовательно соединенных

формирователя прямоугольных импульсов, дифференцирующей цепи и двух логических элементов «ИЛИ - НЕ, .при этом выходы формирователей прямоугольных импульсов соединены соответственно с одним из входов

каждого логического элемента другого канала, а выходы каналов подключены ко входам триггера.