Устройство автоматической настройки колебательного контура Советский патент 1980 года по МПК H03J3/20 

Изобретение относится к радиотех нике, в частности к системам автома тической настройки резонансных контуров с -параметрической модуляцией. Известно устройство автоматичес-. Кой настройки колебательното контура, содержащее перестраиваемый конденсатором переменной емкости колебательный контур с подключенными к нему реактивным элементом и цепью управления, состоящейиз последовательно соединенных амплитудного детектора, фильтра нижних частот, усилителя, фазового детектора, блока управления и исполнительного эле мента, соединенного с конденсатором переменной емкости, а также генератор низкой частоты .1 . Однако в этом устройстве элемент настройки (конденсатор переменной емкости) , изменяя свой параметр, совершает круговое вращение, так как нет элементов, обеспечивающих реверсирования электромехани;чес кого привода при достижении элейентом настройкисвоих минимальных и максимальных значений. При круговом вращении элемента настройки возникают две точки настройки, соответст вующие максимальному выходному напр жению, одна из которых является нерабочей, так как фазовая информация у первой точки настройки будет зеркально отображена по отношению ко второй точке настройки. Поэтому элемент настройки, находясь в области первой экстремальной точки, будет втягиваться в точку настройки, а из области второй точки элемент настройки будет.выталкиваться. Это приводит к сбоям и ложным настройкам при автоматизации настройки контуров в широком диапазоне частот, снижаётсн быстродействие из-за реверса в нерабочей точке. Цель изобретения - повышение быстро{1;ействия и устранение ложных на строек. Для этого в устройстве автоматической,настройки колебательного контура, содержащем перестраиваемый конденсатором переменной емкости колебательный контур с подключенными к нему реактивным элементом и цепью управления, состоящей из последовательно соединенных,амлитуд.ного детектора, фильтра нижних частот, усилителя, фазового детектора, блока управления и исполнительного элемента, соединенного с конденса725200тором переменной емкости, а также генератор низкой частоты, который выполнен с двумя противофазными выходами, которые подключены к опорным в.ходам фазовйго детектбТра непосредственно, а к управляющему входу реактивного элемента через введенный коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу ; 11Спрлн1ятельногЬ элемента. . представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - два положения ротора кон денсатора переменной емкости (КПЕ) , соответствующие двум точкам настройки ; на фиг 3 - распределение, фазовой информации, содержащейся в сигналах управления относительно модулирующего сигнала, вводимого в койГ У15 чёрэз реактивный элемент за один полный оборот рртора конденсатора переменно ОУГКОСТИ; на фиг. 4 - распределение фа зЪвой информации при изменении фазы модулирунвдего сигнала на противополо ную при переходе перестраиваемого параметра элемента настройки (например е мкости КПЕ) через свои минималь ные и максимальные значения. Устройство автоматической настрой ки колебательного контура содержит колебательный контур 1, 1ерестраивае мый конденсатором 2 переменной емкос ти, амплитудный детектор 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель 5, фазовый детектор 6, блок 7 управления, испол нительный элемент 8, генератор 9 низ кой частоты, коммутатор 10, реактивный элемент 11 и нагрузку 12, при этом блок 7 управления состоит из триггера 13 и электронного моста 14 Устройство работает следующим , V . При подаче питающего напряжения на цепь управления и высоксзчастртдого сигнала на настраиваемый крлеба тельный iftoHTyp 1с выходов генejpaтора 9 два противофазных сигнала пЪстуиают на два входа логического фазового детектора б и на два входа .Коммутатора 10. S области больших расстроек от. экстремума (резонансной частоты контура), когда сигналы . управления с амплитудного Де ктора; 3 отсутвуют, . на дву выходах логического фазового дётект ора б присутствуют две логичесйие . Триггер 13 уста.навливается в йроизволы оё состояние, и на его выходах (на входах электронного моста 14) устанайлйваётся логический и логическая Ч . Через электр1о1Гн ый мост 14 в диагональ которого вклю;ченеисполнительный элемент 8 (электг ропривод с редуктором), проходит ток в одном из двух направлений. Исполнительный элемент 8 осуществляет правое, или левое вращение элемента настройки КПЕ 2 колебательного контура 1) и кроме тош исполнительный элемент 8 механически соединен с коммутатором 10 так, что через каждыепол-оборота ротора КПЕ 2, вращаемого электроприводом исполнительного элемента 8, коммутатор .10 изменяет фазу модулирующего сигнала на 180 (например, посредством кулачка). Изменение фазы модулирующего сигнала происходит при переходе КПЕ 2 через глянимальное и максимальное значение своей емкости. В экстремальной области появляется сигнал управления с амплитудного детектора 3 (а следовательно, и с усилителя 5) и на выходах логического фазового дётектора б появится логическая и логический О . Лвместо двух логических отсутствии Сигнала управления с амплитудного детектора 3), Однако элемент настройки КПЕ 2 будет продол-. жать движение к резонансной точке, так как сигнал управления по знаку воздействия на цепь управления будет совпадать с исходным направлением движения :элемента настройки КПЕ 2. Это стало возможным благодаря изменению коммутатором 10 фазы модулирующего сигнала на противоположную при переходе перестраиваемо.го параметра элемента настройки КПЕ 2 через свои минимальные и максимальные значения. Процесс настройки колебательного контура 1 осуществляется следующим образом. В момент начала настройки элемент настройки КПЕ 2 занимает положение между точками ч и (фиг.2,3) И находится вне области, захвата, т.е. управляющее напряжение (напряжение с амплитудного детектора 3) отсутствует, поэтому элемент-настройки КПЕ 2 в момент включения питания может начать движение в любом из двух В103МОЖНЫХ направлений. Предположим, что точка ляется .рабочей, точка - нерабочей, которую необходимо сделать рабочей с помощью предлагаемого устройства, а триггер 13 (фиг.1), управляющий электронным мостом 14, в диагонали которого стоит электро- двигатель исполнительного элемента 8, находится в таком положении, при котором ротор КПЕ 2 начнет вращение против часовой стрелки. При подходе ротора КПЕ2 к точке i на аМгГлитудном детекторе 3 появляется управ.ляющее напряжение (сигнал рассогласования, фиг.З-) . Сигнал, рассогласования, усиленный усилителем 5, подается на первый вход логического фазового детектора б (ЛФД) ,Фаза этого сигнала по отношению к сигналу на втором входе ЛФД 6,

поступающему на него с генератора 9 низкой частоты, такова, что напряжение, опрокидывающее триггер 13, возникает на том выходе ЛФД б, с которого триггер 13 не опрокидывается приданном его сбстоянии. Таким образом, ротор продолжает движение, находясь в области захвата, и проходит по инерции точку Ч резонанса, где сигнал рассогласования равен нулю. При дальнейшем движении ротора возникает снова сигнал рассогласования, но в противофазе к сигналу рассогласования, который было до точки Ч. Сигнал, опрокидывающий триггер 1.3, возникает на втором выходе ЛФД 6 и действует на вход триггера 13, по которому он оп юкидыва.ётся. С опрокидыванием триггера 13, управляющего электронны мостом 14, токчерез диагональ моста течет, в противоположном напраьлении, т.е. электродвигатель исполнительного элемента 8, а с ним и ротор КПЕ 2, вращается в обратном направлении. Снова ротор проходит и опять триггер 13 опрокидывается, т.е. около точки Ч начнется колебательное движение ротора КПЕ 2. Процесс настройки заканчивается, например, снятием оператором напряжения с электронного моста 14. Вернемся в исходную точку положения ротора КПЕ 2. Триггер 13, после включения источника питания, займет такое состояние, при котором ротор КПЕ 2 начнет, движение к точке 2 П.О часовой стрелке (бывшая нерабочая точка). ЕСЛИ при вращении ротора возникающий сигйал к точке рассогласования не опрокидывал триггер 13,то при вращении ротора к точ триггер 13 опрокинется с появлением сигнала рассогласования и-ро тор КПЕ .2 не дойдет до точки 2 . Для того, чтобы ротор КПЕ 2 дошёл до точки 2 , необходимо, чтобы сигнал, поступающий на первый вход ЛФД 6, был в Такой фазе по отношению к сигналу на втором входе, чтобы выходные сигналы ЛФД 6 не опрокидыт вали триггер 13. Коммутатор 10 изме няет фазу модулирующего сигнала на 180, подключает к реактивному элементу 11 то один выход генератора (мультивибратора) 9 низкой частоты, то другой, противофазный. При таком изменении фазы модулирующего сигнала триггер 13 не опрокинется при подходе к области точки 2 и точка 2 становится рабочей.

Для того, чтобы попасть из точки Ч в точку 2, и наоборот, надо пройти минимальное либо максимальное значение КПЕ 2, поэтому фаза модулирующего сигнала изменяется на. 180 именно при переходе перестраиваемого параметра элемента настройки КПЕ 2 через свое минш -аль0ное и максимальное значение (фиг.4).

Использование предлагаемого устройства автоматической настройки колебательного контура по сравнению с известным позволяет повысить быст5родействие и сократить время настройки в 2 раза, обеспечивает н 1стройку в двух рабочих областях, сокращается путь, которыми проходят элементы настройки доточки настройки,устраняет возможность сбоев и ложных на0строек, так как область ранее лож - ных настроек в данном случае будет второй рабочей областью. Формула изобретения Устройство автоматической настройки колебательного контура, содержащее перестраиваемый конденсатором переменной емко.сти колебательный контур с подключенными к нему реактивным элементом и цепью управления, состоящей из последовательно соединенных амплитудного детектора, фильтра нижних частот, усилителя, фазового детектора, блока управления и исполнительного элемента, соединенного с конденсатором переменной емкости, а также генератор низкой частоты, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия и устранения ложных настроек, генератор низкой частоты , выполнен с двумя противофазными выходами, которые подключены к опорным входам фазового детектора непосредственно, а к управляющему входу реактивного элемента через введенный Ксжмутатор, управляющий вход которого подключен к выходу исполнительного, элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Каганов В,И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках, М., Связь, 1969, с Л 66, рис. 6,11 (прототип).

Статор

Фиг.

Фиг.1

Сигноа,{)оссоепасования

-С

tflr .L.

- - ИГ

. Модл ирующий сигнал

во- V J

ХО

во VП П