Устройство для восстановления несущей частоты Советский патент 1978 года по МПК H03B3/04 H04N7/02 H03G11/02 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах фазовой маиииуляции.

Известно устройство для восстановления несущей частоты, иснользуемое в каналах с фазовой манипуляцией, содержащее квадратурный преобразователь фазоманинулированного сигнала в вндеочастотиый и последовательно соединеииые фильтр нижних частот и управляемый генератор, выход которого подключен к другому входу квадратурного нреобразователя фазоманипулироваиного сигнала в видеочастотиый. Ирн этом квадратурный нреобразователь фазоманипулированного сигнала в вндеочастотный вынолнен в виде двух параллельно соединенных по входам каналов, один из которых содержит последовательно соединенные синфазный фазовый детектор, узел оптимальной обработки и решающий узел, а другой - последовательно соединенные линии задержки и квадратурный фазовый детектор. Выходы узла оптимальной обработки и квадратурного фазового детектора соединены с входами иеремиожителя 1.

Недостатком известного устройства является малая полоса захвата, иричем в нем расширение нолосы захвата связано с ухудшением помехоустойчивости.

Целью изобретения является расширение

полосы захвата и повышение помехоустойчивости.

Для этого в устройство для восстановления иесушей частоты, содержащее квадратуриый преобразователь фазомаиппулироваииого сигпала в видеочастотиыГ и последовательно соединенные фильтр нижних частот н управляемый генератор, выход которого подключеп к другому входу квадратурного нреобразователя фазоманииулироваппого сигнала в видеочастотный, между выходом квадратурного преобразователя фазоманппулнрованного сигнала в видеочастотный и входом фи.тьтра нижиих частот включен пороговый ограпичитель скорости изменення иаиряжепия.

Квадратурный преобразователь фазомапипулированпого сигнала в видеочастотиый может быть выиолнеи в виде параллельно соединенных по входам квадратурного и синхронного фазовых детекторов и перемиожителя, один вход которого соединен с выходом квадратурного фазового детектора, а другой - через усплитель-ограничнтель с выходом синхронного фазового детектора.

Квадратурный преобразователь фазоманппулпрованного сигнала в видеочастотный может быть выполнен в виде двух параллельпо соединенных по входам капалов с вычитателем на выходе, каждый из которых содержит последовательпо включеииые фазовый детек3

тор, фильтр нижних частот, усилитель и персмножитель, ирн этом между другим входом исремиожитсля одиого ка.иала и выходом фи.пьтра нижних частот другого канала включен ограничитель.

Квадратурный преобразоватс.чь фазоманииулирс)1 анно10 С1нт-1ала в зидсочастот11Ы1 может быть выиолиен в виде соеднненных иараллельно ио входам квадратурного и синхрониого фазовых детекторов, выходы которых нодключены соответственио через ;IHHHIO задержкн и иоследователыю включенные узел онтимальио обработки н решаюгцнй узел к входам нерс-множнтеля.

Пороговый О1раннчитель скорости изменении может быть выиолиен в виде оиерацнониого уеилителя, в цеин отрнцатс;1ьиой обработки KOTOpoio иоследовательио 15ключены днфференцнрующая RC-цень и встрсчио-нара.|, елы10 включенные диоды с соответств )оHuiMH нсточникамн напряжения смегдеиня.

Ма фнг. 1 ноказана функциональная схема нредлагаемого устро ства; на фнг. 2--5 -- варн;;нты нреоб)азовате.тя фазоманн11улн1Юванного сигнала в видеочасточтнлй; иа фиг. G --пороговый огранич1гге.ть скоростн нзменення напряжений; на с|)иг. 7 -- временные днаграммы в режи.ме бненнй.

Вход 1 устройства (ф)п-. 1) соединен с квадратурным нреобразователем 2 фазоманннулнрованного снгнала в видсочастотный, выхо;г 3 которого через иоеледовательио соединенные нороговый ограничитель 4 скоростн из.менення напряжения, фнльтр 5 нижних частот н управляемый генератор б соединен е другим входом 7 квадратурного нреобразователя 2. Прн этом квадратуриьп нреобразователь 2 содержит иодк.чючениые через фазовращате;1ь 8 на гг/2 к его другому входу 7 синхронный фазовьи детектор 9 н квадратурный фазорллй детектор 10, нервый из которых соедннен с входом HCIIOере.,ствеиио, а второй -- через линню задержк,н 11 на время, равное длнтслглюетн элеЛКмь та сипгала. Выход квадратурного фазового детектора 10 нодключеи к входу иеремножн:еля 12 неносредственио, а выход еннхронного фазового детектора 9 нодключен к другому входу неремножителя 12 через носледовательно соединенные узел 13 оитимальной обработки н решающий узел 14, вторые входы которого соединены с входом 15 тактовых нмнульеов. Устройство для восстановления несущей частоты работает следующим образом.

Работа устройства нллюетрнруетея временHBiNiH днаграммамн (фнг. 7), ноказаннымн для случая, когда на вход устройства ностуиает синусондальньтй неманннулированный сигнал. Поскольку нанряжение с уиравляемого генератора 6 иостунает на енихронный фазовый детектор 9 н квадратурный фазовый детектор 113 СО сдвигом на л/2, то на выходах этих детекторов синусоиды разностной частоты (фиг. 7, а, в н () будут также нметь между еобой сдвиг на +.Т/2. Причем в зависимости от знака 1л стотной расстройки этот сдвнг будет рав4

ным лнбо +Л/2, лнбо -л:/2, н но OTIIOHJCHHIO к нанряженню (фнг. 7, а) нанряжение на выходе квадратурного фазового детектора 10 будет сд1ЯН1уго при одиом знаке частотной расстройки в сторону онережения на л/2 (фиг. 7, е), а нрн другом знаке частотной расстройки - на столько же в сторону отставания (фнг. 7, е). При этом на выходе неремножителя 12 носле нере.множення снмволов (фнг. 7, б, в) образуется наиряженне биенш, скачки фазы на д каждые но.тнериода частоты биеннй, н)нче.м в завнснмосИ ог знака частотно расстро п и эти скачки нронсходят лнбо от максимального отрндательно1-о до максимального 15 НОЛОЖНТС./1Ы1ОГО значенг я (фиг. 7, г), либо наоборот, or : акснмалыюго ноложнтелвного до макснма.тьного отрннательного значення (фн1 7, ж) нрн нном знаке чаетотной расет)Ю11КН.

20 Разлнчие в скоростн нзменення нанряження на выходе неремножнтеля 12 для отрезков сниуеонды нанряження бненнй н для скачков нанряжений иснользуется в нороговом ограничителе 4 cKopocTi нз:,1снення нанряжения, ко5 торьн не1)едает на вход фнльтра 5 ннжннх чаciOT без изменения участки и.тавно изменяюН1,егося наиряження на г.ыходе неремножнте.тя 12 н ограничивает скорс сть нзменення нанряжения во время екачков (фиг. 7, д, з. В ре0 зультате на вхс)де фнльтра 5 нижних частот ьоявляется иостоянная составляющая нанряження, имеющая разный знак зависимости от знака частотио расстройки. Это ностоянное нанряжение нроходнт на вход уиравлення ча5 стогой управляемого генератора 6 н уменьщает частоту бнений. Когда частотная расстройка хменьшается до величины, б.тизкой к нолоее захвата уст)ойства -- и)ототина, встуиает li дейс вге обычный механизм захвата снстем :) фазово автонодстройкн частоты; нолуволиа наиряжений биений, еоответетв}юн.ая уменьН1енню час1оты бнеиий, раетягнвается, а другая нолу юл11а - сжимается, что н вызывает выработку унра15ляюн 1,его нанряження. После 5 вхождення в сн хроннзм биення исчезают, и устройство 1)аботает так же, как н устройство, не нмеющее в евоем составе норогового ограничителя 4 скоростн изменения нанряжений. Благодаря введению норогового ограничителя Э 4 екорости измеиения нанряженнй вырабатывается корректирующее частоту уиравляемого генератора 6 нанряженне Е (фиг. 7), что приводнт к расн:нренню нолосы захвата, а также к новышенню номехоустойчнвостн, так как 5 флуктуационные выбросы н нмнульсные иомехн, имеюицгеея на выходе неремножнтеля 12, будут сглаж1Н аться.

Работа нредлагаемого устройства нрн нода0 чс иа вход I фазомаи;шулированного сигнала практически не отлнчается от рассмотренной, так как фазовая м;1нннуляння входного снгнала еннмаетея в неремножителе 12. Поэтому фо)ма нанряження на выходе неремножнтеля 5 (фнг. 7, г, ж) остается без нзменення, как и

напряжение на выходе порогового ограничителя 4 скорости изменения напряжения.

На фиг. 2 синхронный 9 н квадратурный 10 фазовые детекторы соединены наралле.льно но входам, а перемножитель 12 соединен с выходом квадратурного фазового детектора 10 непосредственно, а с выходом синхронного фазового детектора 9 - через усилитель-ограничитель 16.

Квадратурный преобразователь фазоманнпулнрованного сигнала в видеочастотный, показанный на фнг. 3, предназначен для работы с сигналами, имегощимн четыре варианта фаз (разности фаз), и состоит нз двух параллельно соединенных но входам каналов 17 с вычитателем 18 на выходе. Каждый канал состоит из последовательно включенных фазового детектора 19, фильтра 20 нижних частот, усплнтеля 21 н перемножителя 12, нри этом между другим входом неремножителя 12 одного канала и выходом фильтра 20 нижних частот другого канала включен огрант1читель 22.

На фиг. 4 показан квадратурный преобразователь фазоманнпулированного сигнала в видеочастотный, отлнчаюгцнйся от аналогичного преобразователя устройства на фиг. 1 тем, что линия задержки 11 включена выходами квадратурного фазового детектора 10 и перемножителя 12.

На фиг. 5 квадратурный преобразователь отличается от ноказанного на фиг. 3 тем, что перемножитель 12 включен между входом 1 устройства н входом квадратурного фазового детектора 10, выход которого является выходом 3 УПОМЯНУТОГО преобразователя.

Пороговый огра1шчитель 4 скорости изменения напряжений (фиг. 6) вынолиен в внде онераиионного усилителя 23. пень линейной отрнцательной обратной связи которого состоит из делителя выходного наипяжеиия, образованного резисторами 24 и 25, а нелинейная отринательная обратная связь образована подключенной к выходу онерапнонного лсилтттеля дифференцирующей цепью, состоящей из конденсатора 26 и резистора 27, выход которой соединен с входом усилителя через встречнопараллельно включениые диоды 28 и 29 с соответствуюнитми источниками 30 н 31 запирающего напряжения смещения.

Если СКОРОСТЬ изменения напряжения на входе порогового ограничителя не нревьппаег ДОПУСТИМУЮ, то узел работает как линейный усилитель наиряжения, охваченный отрнцательной обратной связью по цепи. состояи1ей из резисторов 24 и 25. При этом нанряженне с выхода дифференцирующей цепи не ноступает на вход операционного усилителя.

Если скорость изменения наиряжения превыщает допустнмую, то на выходе дифференцирующей цеии образ ется напряжение, открывающее в зависимости от знака частотной расстройки один из диодов 28 или 29. При этом цепь обратной отрицательной связи включается, и скорость изменения напряжения ограничивается, что и приводит к эффекту увелнчения управляюи1его напряжеиня на выходе ограннчнтеля прн данной частоте бнентн в устройстве.

Примеиетпш нредложенного устройства позволяет снизить требования к частотной стабильности ВЧ тракта, повысить помехозангиИ1,енностъ и рлсишрить полосу захвата устройства.

Фор м у л а и 3 о б р е т е и н я

0

1.Устройство для восстановления несущей частоты, содержащее квадратурный преобразовлтель фазоматпшулированного сигнала в нт1деогастотный н последовательно соединен5ные фильтр 11ИЖТП1Х частот тт пpaв. генератор, выход которого подключеи к другому входу кр.адрптупного нреобразовате.тя фазоманнпллтровапного сигналя в видеочастотньтй, Г) т л и ч а ю Ио с с я тем. что. с нелью расит,-0рення полоси захвата тт повыатеттття помехоустойчттвости, между выходом квадратурттото преобразователя фазоманттпултфованного снгттала в видеочастптит тй тт входом фильтра ттижттттх частот включет-т пор01 овый ограттнчи5тель скоросттт Т1змеиения иапряженття.

2.Устройство по п. 1. от л тт ч а то ттт; е е с я тслт, что т вадпатурт1ьтт т ппеобрпзовлтель фазоманипллтфоврнттого в вттдеочастотттт тй выполттен р виде параллельтю соедттнетттп тх по

0 входам квадратурного тт сттттхроттного фазовтлх детекторов Т перелттто тТ1теля, одитт вход т оторого соедннетт с вТ)Тходом кватрптуртюго фазового детотхторл. а другой - через лсттлительограттичттель с вт1тходо т сттттхронно о фазового

5 детектора.

3.Устройство по п. 1, о т л тт ч а то TTI. е е с я телт. что т вплрлтлрнТ)1Й преобразователь фазолглнт п Липор. ст1гт4алг в т тгдеочпстотттый рыиолиетт в втде дплх тгараллсльтю соедгтттсттHT ix по входам т атталов с вт тчтттателем тта BTiTходо. каждт,ти из КОТОРЫХ содержит последователт тто вк.тточеттттт тс Фазотм тй .детектор, фнльтр П11Ж1ТИХ частот, лтттлтттель TI пере тножттте.ть, иртт лгожд входом псрелпюжтттеля одтюго клнл.та тт вт тходом фттльтра нттжттттх частот дрлгого каттала втчлючен ограттичтттель.

4.Устройство по п. 1. от л п ч а то Hie е с я тем. что квадпатупттый преобразователь фазолтапичулттроватптого сттгттала в вттдеочастотттый т т тполнен в соедттттеттттт-)ТХ ттара.летьпо по пхода т квадратурного тт сттнхпот-ттюго фазовт- тх детекторов, вт.тходы которт-,тх потт лточстп.т соотт стственпо через лтттттпо задержктт тт последоттлтельно втхлточеттт ые узел oпттт тлльт oй об5рапотктт Т рстт1птоттт, узел к входам перелтножт1теля.

5.Устройство но пи. 1-4. от л тт ч а то н,е ес я телг. что попоговт тй ограттттчтттель скоросттт изметтеттття ттлпряжснтш .тттен в вттде опеРЯЦ1ТОТПТПГО лсттлтттеля, т ттептт отрттиателтлтой обраттгой связи т оторого послоповательтто p,K.iTO4eHTiT дттффсреттцттрующая RC-цепь тт встречно-параллельно вт лточенные дттодт 1 с соответствутощимн истсчнтткамн напряженття :мещент я. 78

PIcTOiHUKH информации, принятые 150 впнманне при эксисртнзс

1. Обнаружение двончных ФМ-сигналов си-Экснресс-ннформанпя. BHHPITI-i. Передача

схемой ФАПЧ с решающей обратной связью.- информацин, JNs 22, 1969.

595842

2S

-0

26

JO 28 IWx 2;

27 HI14Фиг. 7