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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

690606

щшенные генератор опорных колебаний 1, делитель частоты 2, генератор управляющего напряжения 3, частотно-модулированный (ЧМ) генератор 4, выход которого является выходом устройства, смеситель 5 и полосовой фильтр 6, последоБательно соединенные импульсно-фазовый детектор 7, фильтр нижних частот 8 и усилитель сипгала ошибки 9, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора 4 последовательно включенные умножитель частоты 10, ,г1исперсионный фкльтр И, амплитудный детектор 12 и усилитель-ограничитель 13, а также генератор сетки частот 14 и фазовращатель 15, умножители частоты 16 и 17, смеситель 18. Предложенное устройство работает следующим образом. На вход генератора управляющего напряжения 3 поступает деленное по частоте в делителе частоты 2 выходное напряжение генератора опорных колебаний 1 и периодически запускает его. После запуска генератор управляющего напряжения 3 вырабатывает напряжение, под действием которого ЧМ генератор 4 формирует ЛЧМ колебание (фиг. 2а). Выходное напряжение генератора опорных колебаний 1 подается также на входы умножителей частотъ 16 и 17, с выходов которь1х колебания поступают на входы смесителя 18, где они преобразуются в ряд колебаний (фиг. 26). Спектр отрезков ЛЧМ колебаний расширяется в п раз в умножителе частоты 10 (п - коэффицие1гг умножения). Выходное напряжение умножителя частоты 10 представлено на фиг. 2в Полосовой фильтр 6 вырезает по частоте из ряда вспомогательных ЛЧМ сигналов отрезки ЛЧМ колебаний (фиг. 2г), длительность которых соответствует длительноста дисперсионной характеристики дисперсионного фильтра И. Выходное ЛЧМ колебание ЧМ генератора 4 поступает на один чз входов смесителя 5. На второй вход смесителя 5 с выхода генератора сетки частот 14 поступают колебания, преобразуюшкй ЛЧМ колебания ЧМ генератора 4 в ряд вспомогательных ЛЧМ колебаний (фиг. 2д) При отсутствии возмущений в изменении частоты ЛЧМ сигнала одинаковые мгновенные частоты вспомогательных ЛЧМ колебаний достигают границ полосы пропуска1гая полосового фильтра 6 через равные интервалы времени (фиг. 2г). Величина зтих интервалов времени определяется выбранной периодичностью импульсно-фазовой зЕтоподстройки частоты ЧМ генератора 4. Периодичность импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты, как правило, выбира ют равной наибольшему периоду колебаний ЛЧМ сигнала. .

Исходя из этого, определим, каким требованиям должны отвечать генератор опорных колебаний I, умножители частоты 16 и 17. Эти требования можно уста)ювить из закона изменения полной фазы ЛЧМ сигнала

in/.N гП-ди (1)

1 (1 2 ) .

где Af - величина девиащш частоты ЛЧМ сигнала;

г - длительность ЛЧМ сигнала. Длительность первого ЛЧМ колебания ti можг но определить из соотношения {), учитывая, что фаза колебания за зтот цикл изменится на 2ir, тогда 4,. - I г.г та Чтобы производить измерения отклонений частоты ЛЧМ сшиала через интервалы времени, равные ti, период колебаний генератора опорных колебаний 1 должен бьггь равным ti, а его частота - г ) llr С выхода полосового фильтра 6 будут сниматься отрезки вспомогательных ЛЧМ колебаний через интервалы времени, равные ti (фиг. 2г) в том случае, если разность значений частоты между соседними колебаниями генератора сетки частот 14 будет равна Сопоставляя выражения (4), (3) и (2), можно заметить, что сдвиг по частоте между колебаниями генератора сетки частот 14 в два раза больше частоты колебаний генератора опорных колебаний 1. Чтобы обеспечить такое сооттгощение частот, коэффициент умножения первого умножителя 16 надо выбрать равным двум. Во втором умножителе 17 частота колебаний генератора опорных колебаний 1 повышается до частоты, которая обеспечивает формирование сетки колебаний на выходе генератора сетки частот 14 в выбранном диапазоне частот (фиг. 26) С выхода смесителя 5 Л11М колебания поступают через полосовой фильтр 6 на вход умножителя 10. В умножителе частоты 10 девиация частоты ЛЧМ колебаний увеличивается в п раз. С выхода умножителя 10 колебания поступают на вход дисперсионного фильтра П. Дисперсионный фильтр 11 укорачивает ЛЧМ колебания в К раз, где К- tiAf (t,)-n, (5) или, если учесть соотношения (2) и (4) К 2п Укороченные радиоимпульсы с выхода днеперсиониого фильтра 11 {фиг. 2е) поступают на вход амплитудного детектора 12, с выхода которого видеоимпульсы поступают на вход усилителя-ограничителя 13. В усилителе-ограничителе 13 импульсы усиливаются и подвергаются двухстороннему ограничению (фиг. 2ж), а затем поступают на один из входов импульсно-фазового детектора 7, на второй вход кото рого через фазовращатель 15 поступает опорное колебание генератора опорных колебаний J. В том случае, если происходит отклонение частоты ЛЧМ сигнала от заданного закона нз-. менения частоты, на выходе импульсно-фазового детектора 7 образуется напряжение рассогласования. На фиг. 2 показано, что между моментами времени ti и tj скорость перестройки частоты ЧМ генератора 4 возросла. Поэтому от резки ЛЧМ колебаний на выходах полосового фильтра 6 к умножителя частоты 10, а, следовательно, и укороченные импульа 1 ка выходе дисперсионного фильтра 1 сформируются рань ше момента времени tj- Причем, при больших отклонениях частоты ЧМ генератора 4 за счет рассогласования сигйала с днсперсионной характеристикой дисперсионного фильтра И буде иметь место дополнительное смещение и расширение укороченного импульса. Это приведет к тому, что разность площадей перекрытия ограниченного укороченного видеоимпульса (фиг. 2ж) с опорным колебанием (фиг. 2и) не будет равна нулю, и на выходе импульсно-фазово го детектора 7 образуется напряжение ошибки (фиг. 2к). При больших уходах частоты ЧМ генератора 4 будет иметь место дополнительное увеличение напряжения ошибки за счет расширения укороченного импульса. Выходное напряжение импульсно-фазового детектора 7 поступает через фильтр нижних частот 8 на вход усилителя сигнала ошибки 9, с выхода которого напряжение подается на один из входов ЧМ генератора 4. При этом устраняется погрешность в изменении частоты колебаний выходного ЛЧМ сигнала (фиг. 2а) интервал времени tj-tj. В предложенном устройстве требования к быстродействию ключевых элементов устройства значительно снижены, упрошена практическая реализация устройства подстройки частоты ЧМ генератора в целом, особенно, при больших девиациях и скоростях изменения частоты сигнала, или при том же быстродействии элементов может быть увели1ена предельная скорость перестройки частоты подстраиваемого ЧМ reiteратора 4. При существенных уходах частоты подстраиваемого ЧМ генератора 4 происходит дополнительное расширение сжатого ввдеоимпульса, что приводит к росту сигнала рассогласования и повышению чувствительности устройства подстройки частоть ЛЧМ генератора, а, следовательно, к уменьшению остаточных частотных (фазовых) искажений. В предложенном устройстве временная стабильность эталонного гармонического колебания высока, а отношение длительностей переменного и импульсного сигнала на входе импульсно-фазового детектора 7 является постоячнь:м за всю длительность ЛЧМ сигнала и наибольшим по сравнению с таким же отношением длительностей этих сигналов у прототипа, что приводит к увеличению точности автоподстройки. Формула изобретения Устройство для импульсно-фазо ой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные генератор опорных колебаний, делитель частоты генератор управляющего напряжения, частотно-модулированный генератор, выход которого является выходом устройства, смеситель и полосовой фильтр, а также последовательно соединенные импульсно-фазовый детектор, фильтр нижних частот и усилитель сиг- нала ошибки, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора, отличающееся тем, что, с целью снижеш1я искажений и повьпиения точности автоподстройки частоты, выход полосового фильтра соединен с первым входом импульсно-фазового детектора через последовательно включенные умножитель частоты, дисперсионный фильтр, амплитудашш детектор и усилитель-ограничитель, между выходом генератора опорных колебаний и другими входами смесителя и импульсно-фазового детектора включены соответственно генератор сетки частот и фазовращатель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 543127, кл. Н 03 В 3/04, 1974.

./