Частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты Советский патент 1979 года по МПК H03B3/04 H03D13/00 

(54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ

ЧАСТОТЫ

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для приема и обработки сигналов лазерных допплеровских измерителей скорости турбулентных потоков.

Известное устройство для автоподстройки частоты, основанное на принципе дискретного управления частотой управляемого генератора/ содержит интегратор, перед которым включен с релейной характеристикой, например, задающий генератор, имитирующий степень рассогласования ошибки слежения (знак рассогласования определяет схема реверса) .1.

Однако, скорость движения системы к точке равновесия остается максимальной при любой степени действительного разбаланса. Вследствие этог шум автоподстройки частоты генератора оказывается большим.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее входные квадратурные смесители с фильтрами низкой частоты на выходах, к которым последовательно подключены формирователи ошибки автоподстройки, блок управления и управляемый генератор квадратурных сигналов, квадратурные выходы которого соединены с опорньг.1И входами квадратурных смесителей 21 .

Точность и быстродействие такого устройства ограничены величиной дускретности шага. Однако при повыгиении быстродействия cиcтe ы путем увеличения шага дискретности ел-гчивается шум автоподстройки и снижается точ0ность автоподстройки.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности автоподстройки.

Для этого в частотно-импульсное

5 устройство автоподстройки частоты, содержащее квадратурные смесители, первые входы которых объединены и являются входом устройства, вторые входы соединены с выходами управляе0мого генератора, а каждый выход через фильтр нижних частот - со входами формирователя ав топ оде тройки, и блок управления, выход которого

5 подключен ко входу управляемого генератора, введены переключатели на транзисторах, регулируемый транзистор, преобразователь сигнала в обратно пропорциональную величину, генератор пилообразного напряжения

0

и инвертор, при этом первый выход формирователя ошибки автоподстройки соединен через генератор пилообразного напряжения со входом преобразователя сигнала в обратно пропор|Циональную величину и .непосредственно с базами первых транзисторов первого и второго переключателей, базы вторых транзисторов которых подключены к общей ШИН;;, а второй выход с базой первого транзистора третьего переключателя, эмиттеры транзисторов которого подключены к коллектору регулируемого транзистора, база которого соединена с выходом преобразователя сигнала в обратно пропорциональную величину, коллектор первого транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерами транзисторов первого переключателя, коллектор второго транзистора которого подключен к первому входу блока управления, а коллектор второго транзистора третьего переключателя соединен с эмиттерами

транзисторов второго переключателя, коллектор первого транзистора которого подключен через инвертор ко второму входу блока управления.

На чертеже представлена структур.ная электрическая схема частотноимпульсного устройства автоподстройки частоты.

Устройство содержит квадратурные смесители 1,2, соединенные с фильтрами 3,4 нижних частот, формировател

5ошибки автоподстройки, генератор

6пилообразного напряжения, соединенный входом с импульсным выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки, а-выходом - с входом преобразователя 7 сигнала в обратно пропорциональную величину, переключатели

на транзисторах 8, 9, 10 и 11, 12 .и 13, регулируемый транзистор 14 с резистором 15 в цепи эмиттера, инвертор 16, блок управления 17, управляемый генератор 18. Базы транзисторов 8, 11 соединены с импульсным выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки, а база транзистора 12 со знаковым выходом формирователя 5 ошибки автоподстройки. Коллектбрные резисторы 19, 20 первого и второго переключателей соединены с одним входом блока управления 17 и через инвертор 16 - с его вторым входсм.

Преобразователь 7 сигнала в обрано пропорциональную величину содер. жит умножитель 21, включенный в цеп обратной связи операционного усилителя 22, в прямой цепи которого вклчен источник 23 опорного напряжения Указанный преобразователь можно выполнить и на основе схем цифровых интеграторов или используя нелинейные функциональные преобразователи, например, диодные схемы.

Устройство работает следующим образом.

На квадратурные смесители 1, 2 поступает допплеровский сигнал А (t) cos (2(5С f J t) и ортогональные сигналы управляемого генератора 18 cos(20i:f t) и sin(), где A(t), fg- огибающая и частота сигнала, р - частота управляемого генератора 18. На выходах фильтров 3, 4 нижних частот выделяются ортогональные сигналы разностной частоты Af fg- f, в.еличина которой равна ошибке автоподстройки. По нулевым переходам сигнала разностной частоты формируют импульсную последовательность U( и ее знак Задними фронтами импульсной последовательности и,запускается генератор 6 пилообразного напряжения, а сами импульсы управляют переключателями на транзисторах 8,9 или 10,11, на вькоде которых формируются импульсы Ug. Напряжение и управляет состоянием переключателя на транзисторах 12, 13, от которых в свою очередь зависит, как-ой из переключателей работает: на транзисторах В, 9 или 10, 11. При положительном значении Ug на блок управления 17 приходят импульсы Ug, при отрицательном значении и приходят импульсы и. Блок управления 17 работает как импульсный сумматор. Выходное напряжение с блока управления 17 изменяет частоту управляемого генератора 18 квадратурньк сигналов до тех пор, пока не будет достигнуто равенство частот управляемого генератора 18 и частоты допплеровского сигнала.

Пилообразное напряжение Ur подается на один из входов умножителя 21, включенного в цепи обратной связи операционного усилителя 22. На выход операционного усилителя 22 вырабатывается напряжение , где Ug величина опорного напряжения источника 23, К - коэффициент пропорциональности. Учитывая, что пиковое значение пилообразного напряжения. равно Sut;, где S - скорость нарастания напряжения, то выходное напряжение операционного усилителя 22 к моменту появления импульса и, будет равно:

ЦБ

и,

аых

K-S

Полагая, что крутизна преобразования напряжения в ток в транзисторе 14 равна S( , то амплитуда ВЫХОДНЕЛХ импульсов Uj , снимаемых с .коллекторных нагрузок 19 или 20, определяется выражением:

U-S Rl9S,

Обозначая , к, а