Устройство для фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1979 года по МПК H03B3/04 

,1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации п радионавигации.

Известно устройство для фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), содержащее усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), фазовый дискриминатор, в котором преобразовапный по частоте входной сигнал сравнивается по фазе с опорным сигналом, причем сигнал рассогласовапия с выхода фазового дискриминатора через фильтр-экстраполятор управляет частотой и фазой перестраиваемого генератора, а выход перестраиваемого генератора подключен к гетеродинному входу смесителя 1J.

Однако в этом устройстве паразитный фазовый СДВИГ в тракте высокой частоты, обусловленный изменением частоты входного сигнала, и нестабильность фазочастотной характеристики узкополосного УПЧ приводят к ошибке оценки фазы входного сигнала.

Наиболее близким техническим решением является устройство для ФАПЧ, содержащее последовательно соединенные УВЧ, смеситель, УПЧ и фазовый детектор, а также фильтр-экстраполятор, подключенный к управляющему входу подстраиваемого генератора, и блок опорных частот 2.

Однако за счет паразптных фазовых СДВИГОВ гетеродинного сигнала в УВЧ и преобразованного сигнала в УПЧ оценка фазы ВХОДНОГО сигнала управляемого генератора отличается от фазы входного сигнала на величину, которая не позволяет обеспечить высокую точность оцепки фазы ВХОДНОГО сигнала, а следовательно, и высокую точность угловых измерений.

Целью изобретения является повышеппе точности.

Для ЭТОГО в устройстве для ФАПЧ, содержащем последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, уснлитель промежуточной частоты и фазовый детектор, а фнльтр-экстранолятор, подключепныи к управляющему входу подстраиваемого генератора, и олок опорных частот, между выходом олока опорных частот и другим входом фазового дегектора включен делитель частоты, фазовым детектором и фильтром-экстраполятором включены последовательно инвертор и нервый коммутатор, второй вход которого

подключен к входу инвертора, а вход управления к дополнительному выходу олока опорных частот, между выходом подстраиваемого генератора и другим входом усилителя высокой частоты включены последовательно дополнительный смеситель, дополнительный фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу блока опорных частот, фильтр нижних частот, дополнительный подстраиваемый генератор и второй коммутатор, другой вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора, а управляющий вход - к дополнительному выходу блока опорных частот, при этом выход дополнительного подстраиваемого генератора подключен также к другому входу дополнительного смесителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство для ФАПЧ содержит УВЧ 1, смеситель 2, УПЧ 3, фазовый детектор 4, инвертор 5, первый коммутатор 6, фильтрэкстраполятор 7, делитель частоты 8, блок опорных частот (БОЧ) 9, подстраиваемый генератор 10, дополнительные фазовый детектор И, подстраиваемый генератор 12, смеситель 13, фильтр нижних частот (ФНЧ) 14, второй коммутатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства состоит из двух периодически повторяющихся циклов.

В первом цикле на вход УВЧ 1 через коммутатор 15 в качестве гетеродинного поступает сигнал подстраиваемого генератора 10, а выход фазового детектора 4 через коммутатор 6 включен на вход фильтра-экстраполятора 7. Во втором цикле гетеродинный сигнал через коммутатор 15 поступает с подстраиваемого генератора 12, а выход фазового детектора 4 через инвертор 5 и коммутатор 6 включен на вход фильтра-экстраполятора 7. Сигнал подстраиваемого генератора 12 с частотой сйг2 синхронизирован по фазе сигналом с частотой xori подстраиваемого генератора 10 с точностью до фазы сигнала БОЧ 9 с частотой «о- Синхронизация осуществляется кольцом ФАПЧ, в которое входят смеситель 13, фазовый детектор 11, ФНЧ 14 и подстраиваемый генератор 12. В режиме синхронизации генератора 12 имеем

0)г2 СОг1-СОо.

Если усиление кольца ФАПЧ достаточно велико и начальную фазу сигнала БОЧ 9 условно принять равной нулю, то можно считать, что фазы сигналов подстраиваемых генераторов 10 и 12 равны между собой, то есть («г, гг

Представим сигналы на выходе УВЧ 1 в виде

(Ше + рс+Д«сувч) ВХОДНОГО СИГнала,

81п(«)г,, УВЧ) - гетеродинного сигнала в первом

цикле.

Sin (wj + Ts + )

-ДЛЯ гетеродинного сигнала во втором цикле,

где ре, 9,, о

-начальные фазы соответственно входного и гетеродинных сигналов,

Д- сУВЧ Рг.УВЧ ,УВЧ

-фазовый сдвиг в УВЧ 1 соответственно входного и гетеродинных сигналов,

(Ос - частота входного сигнала. Тогда на выходе смесителя 2 имеем

sin ((« - (с) г + 9р - Рс + Д увч1 для первого цикла и

) - г, + 9с + А/узч)

sin («

для второго цикла, где

А Рувч-ДТг.увч-АТсувч

ДсрувЧ Д РсУВЧ-Д- г.УВЧНа входе фазового детектора 4 имеем в первом цикле

sin (u). -№,.)/ -f r, - c + + ДТупч и во втором цикле

sin («с - U) J / 4- с - г. + ДРувч + Д-Рупч где Афупч - фазовый сдвиг в УПЧ 3. В результате перемножения этих сигнаtOn .

лов с опорным сигналом вида sin - t, поступающим с делителя частоты 8, на выходе фазового детектора 4 выделяется управляющий сигнал, который, учитывая инвертирование во втором цикле инвертора 5, пропорционален

г, - Тс + +

в первом цикле и

Sf г. с - -

во втором цикле.

Частота коммутации Q, поступающая с другого выхода БОЧ 9 на коммутаторы 6 и 15, выбирается такой, чтобы время каждого цикла с одной стороны было больще постоянной времени УПЧ 3, а с другой стороны было меньще постоянной времени следящей схемы ФАПЧ :приемника, в которую входят фазовый детектор 4, фильтрэкстраполятор 7 и подстраиваемый генератор 10.

При этих условиях после усреднения в фильтре-экстраполяторе 7, учитывая, что при линейной фазовой характеристике

УВЧ 1 Дфувч ЛФуБч и что-рг, РГ2 , имеем управляющий сигнал на входе подстраиваемого генератора 10, пропорциональный усредненной разности фаз

8 + 5 ,, , - срс,

где

Т г, - с + +

S- - Тг, - с - -

практически не зависящий от паразитных фазовых сдвигов в трактах высокой и промежуточных частот приемника.

Формула изобретения

Устройство для фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, а также фильтр-экстраполятор, подключенный к управляющему входу подстраиваемого генератора, и блок опорных частот, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, между выходом блока опорных частот и другим входом фазового детектора включен делитель частоты, между фазовым детектором и фильтром-экстраполятором включены последовательно инвертор и первый коммутатор, второй вход которого подключен к входу инвертора, а вход управления к дополнительному выходу блока опорных частот, между выходом подстраиваемого генератора и другим входом усилителя высокой частоты включены последовательно дополнительный смеситель, дополнительный фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу блока опорных частот,

фильтр нижних частот, дополнительный подстраиваемый генератор и второй коммутатор, другой вход которого иодключен к выходу подстраиваемого генератора, а управляющий вход - к дополнительному выходу блока опорных частот, при этом выход доиолиительного подстра шаемого генератора подключен также к другому входу дополнительного смесителя.

Источники информапни,

принятые во внимание при экспертизе

1.Космические радиотехнические комплексы. Под ред. С. Н. Бычкова. .М.. «Сов. радио, 1967, с. 110.

2.Патент США Л 3419814, кл. 331-2, 1968.