Способ автоматической подстройки частоты генератора опорного сигнала Советский патент 1980 года по МПК H03L7/00 H04L27/22 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРА ОПОРНОГО СИГНАЛА Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при реализации методов фазовой и фазоразностной модуляции, а также в цифровых системах радиорелейной связи. Известен способ автоматической подстройки частоты генератора опорного сигнала преимущественно для фазоманипулированных сигналов, заключающийся в преобразовании входного сигнала в видеочастотный по квадратурным составляющим, фильтрации видеочастотного сигнала и подаче отфильтрованного видеочастотного сигнала для управления частотой генератора опорного сигнала 1. Однако этот способ не позволяет выделить опорного напряжения при больщих частотных нестабильностях входного сигнала, так как в системе фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), являющейся неотъемлемой частью устройств, реализующих этот способ, не приняты меры для рас щирения полосы захвата. Цель изобретения - расщирение полосы захвата. Это достигается тем, что в способе автоматической подстройки частоты генератора сигнала преимущественно для ф; 3оманипулированных сигналов, заключающемся в преобразовании входного снгеала г. вкдеочастотный по квадратурным составляющи.м, фильтрации видеочастотного сигнала и подаче отфильтрованного видеочастотного сигнала д.тя управления частотой генератора опорного сигнала, одновременно с фильтрацией видеочастотного сигнала фиксируют скачок видеочастотного сигнала и в момент появления скачка формируют дополнительный управляющий сигнал соответствующей полярности, который подают также для управления частотой генератора опорного спгнала. На фиг. 1 приведены эпюрь напряжений, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 представлена структурная электрическая схе.ма устройсгва для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит перемножитель 1, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот (ФНЧ) 3, управитель 4 частоты, подстраиваемый генератор 5, фазовращатель 6 на /2. синхронный детектор 7, усилительограничитель 8, дифференцирующую цепь 9, усилитель 10, сумматор 11, фильтр 12 нижних частот (ФНЧ), амплитудные детекторы 13 и 14 положительных и отрицательных импульсов соответственно, формирователи 15 и 16 положительных и отрицательных импульсов.

Расширение полосы захвата при реализации предложенного способа достигается тем, что форма управляющего напряжения до фильтрации имеет вид, показанный на фиг. 1а и а (в зависимости от знака частотной расстройки). Видно, что оно напоминает косинусоиду с манипуляцией фазы на я каждый пол периода частоты биений. При этом в момент манипуляции скорость изменения напряжения значительно превышает по абсолютной величине скорость изменения напряжения в остальное время, что позволяет при дифференцировании получить импульсы с частотой, равной удвоенной частоте биений, полярность которых определяется знаком частотного рассогласования (фиг. 16 и б ). Если эти импульсы подвергнуть селекции с учетом полярности и дальнейшему формированию (фиг. 1в и в ), то в выработанной импульсной последовательности величина постоянной составляющей, полярность которой определяется знаком частотного рассогласования, значительно превышает величину, достигаемую в устройствах, реализующих известный способ. Это и определяет существенное увеличение допустимой начальной частотной расстройки, т.е. полосы захвата.

Устройство работает следующим образом. Для лучшего понимания принципа работы разомкнем петлю ФАПЧ, а на вход подадим гармонический сигнал. Тогда на выходе синхронного детектора 7 появится напряжение биений разностной частоты, которое после ограничения будет подано на перемножитель 1, на выходе которого появится сигнал с дополнительной фазовой манипуляцией разностной частотой. В результате напряжение биений на выходе фазового детектора 2 приобретет особую форму, показанную на фиг. 1а: его частота - удвоенная, причем имеют место скачки напряжения, знак которых определяется знаком частотной расстройки между входным сигналом и подстраиваемым генератором 5. В интервалах между скачками форма напряжения совпадает с полупериодом косинусоиды, т. е. весьма плавная.

Такое своеобразие формы на выходе фазового детектора 2 и используется для достижения поставленных целей: при дифференцировании этого сигнала с помощью дифференцирующей цепи 9 появляются импульсы, знак которых определяется знаком частотной расстройки (фиг. 16, б ). Если эти импульсы пропустить через амплитудный детектор 13 или 14 импульсов соответствующей полярности, а затем подать на формирователь 15 или 16 импульсов той же полярности, то образуется управляющий сигнал (см. фиг. 1в, в ), где сплощцыми линиями показано напряжение, снимаемое с формирователя 15 или Ш типа одностабильного релаксатора, а пунктиром - напряжение, снимаемое с формирователя типа пикового детектора, имеющий больщую постоянную составляющую, зависящую от знака частотной расстройки. Эта постоянная составляющая

проходит через дополнительный ФНЧ 12 и подстраивает подстраиваемый генератор 5, т. е. уменьшает разностную частоту. Важно отметить, что этот механизм подстройки действует при таких больших частотных расQ стройках, когда обычный механизм захвата частоты в системе ФАПЧ еще неэффективен. Поэтому введение дополнительных узлов и связей в прототип и приводит к расширению полосы захвата.

Работа устройства практически не измеS няется и при подаче на вход фазоманипулированного сигнала, так как закон манипуляции выделяется синхронным детектором 7, усилителем-ограничителем 8, а затем снимается перемножителем 1 с напряжения, поступающего на фазовый детектор 2.

Формула изобретения

Способ автоматической подстройки часS тоты генератора опорного сигнала, преимущественно для фазоманипулированных сигналов, заключающийся в преобразовании входного сигнала в видеочастотный по квадратурным составляющим, фильтрации видеочастотного сигнала и подаче отфильтрованного видеочастотного сигнала для управления частотой генератора опорного сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы захвата, одновременно с фильтрацией видеочастотного сигнала фиксируют 5 скачок видеочастотного сигнала, и в момент появления скачка формируют дополнительный управляющий сигнал соответствующей полярности, который подают также для управления частотой генератора опорного сигнала. Источники информации,

принятые зо внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 180644, кл. Н 04 L 27/22, 1964 (прототип).

К. N, К N, N.

s

t