Дискриминатор нулевых биений Советский патент 1980 года по МПК H03D13/00 

(54) ДИСКРИМИНАТОР НУЛЕВЫХ БИЕНИЙ Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устрой ствах автоматической по.цстройкй час тоты, в частности в следящих измери-телях допплеровских частот. : Известен дискриминатор нулевых биений, содержаний синфазный и квадратурный каналы с последовательно включенными в каждом канале смесителем, фильтром нижних частоти усилителем-ограничителем, а также общие для обоих каналов перестраиваемый генератор и блок управления tl Однако известный дискриминатор имеет сравнительно невысокую точност и ограниченный динамический диапазон Целью изобретения является повышение точности и расширение динамического диапазона вхо,цных сигналов. Для этого в дискриминатор нулевых биений, содержащий синфазный и квадратурный каналы.с последовательно -включенными в каждом .канале смесителем, фильтром нижних частот и усилителем-ограничителем, а также общие для обоих каналов перестраиваемый ге нератор и 6Л.ОК управления, в каждый канал дискриминатора введены регистр сдвига, два элемента совпадения и RS-триггер, а также общие для обоих каналов блок задержки и делитель частоты, причем информационные входы регистров сдвиг а соединены с выходами усилителей-ограничителей,:прямые и инверсные выходы каждого разряда регистра сдвига соединены соответственно с входами первого и второго эле ментовсовпадения, выходы которых соединены с входами RS-ТрИггера, а выходы RS-триггеров каждого канала соединены с входами блока управления, выходы которого соединены с входс1ми перестраиваемого генератора, при этом выход перестраиваемого генератора соединен через блок задержки с входами элементов совпадения и соединен непосредственно с входами синхронизации регистров сдвига и с входом делителя частоты, выход которого соединен с смесителем синфазного канала и фазовращателем кващратурного канала. На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного дискриминатора. Дискриминатор нулевых биений содержит синфазный канал, включающий смеситель 1, фильтр 2 нижних частот, усилитель-ограничитель 3, регистр 4 сдвига, элементы 5, 6 совпадения и RS-триггер 7, квадратурный канал.

включающий смеситель 8, фильтр 9 нижних часто , усилитель-ограничитель 10, регистр 11 сдвига, элементы 12, 13 совладения и RS-триггер 14, а также фазовращатель 15, блок 16 управления, перестраиваемый генератор, 17, делитель 18 частоты и блок 19 задержки.

Дискриминатор работает следующим оСЗразом..

ВхЬдной сигнал преобразуется смесителями 1, 8 в сигнал нулевых биений Вследствие того, что гетеродинный сигнал с делителя 18 подается на смеси.тель 1 непосредственно, а на смеситель 8 через фазовращатель 15,. сигнал нулевых биений на выходахсмесителей 1, 8, а также на выходах фильтров 2, .9, оказываются взаимно сдвинутыми на iSO- в зависимости от знака разности частот входного сигнала и гетеродинного сигнала, поступающего с выхода делителя 18, , , .

Далее сигналы нулевых биений предельно ограничиваются усилителями-ограничителями 3, 10 и одновременно преобразуются по уровню, например, таКИМ образом, что положительной полярности на входах усилителей-ограничителей 3, 10 соответствует уровень логической единицы на их выходах, а отрицательной - уровень логического нуля.

в случае, если сигнал нулевых биений больше других составляющих, к6торые также имеют место на входах усиЛителей-ограничителей 3, 10 вследстви неидеальности работы смесителей 1, 8, фильтров 2, 9 и воздействия наводок, и, если ограничение симметричное, то выходной сигнал усилителей-ограничителей 3, 10 имеет форму меандр (в виде чередования уровней логической единицы и нуля),

Появление уровня логической единицы на; выходе усилителя-ограничителя 3 фиксируется с задержкой Tj появление импульса на выходе элемента 5, входы которого подключены к прямым выходам регистра 4. Задержка прямо пропорциональна разрядности регистра 4 й периоду повторения импульсов на входе синхронизации регистра 4. Появление уровня логического нуля на выходе усилителя-ограничителя 3 фиксируетсяс такой же задержкой появлением импульса на выходе элемента 6j входы которого подключены к инверсным выходом регистра 4. Для исключения возможности срабатывания элементов 5, б в момент смены информации на регистре 4, на входы элементов 5, б подается, сигнал сблока 19, формирующего сдвиг выходного сигнала относительно входнего на время, большее времени смены информации на регистре 4.

Элементы 5 и б управляют работой RS-триггера 7. Выходной сигнал RS-триггера 7 с задержкой tj повто780154

ряет сигнал на выходе усилителя-огра- ничителя 3. Аналогичным образом работает квадратурный канал. Одинаковая задержка в каналах не изменяет взаимного фазового соотношения между колебаниями на выходах RS-триггеров 7, 14, т.е. не сказывается на точности работы дискриминатора.

В случае, если сигнал нулевых биений достаточно мал,возрастает влияние нежелательных составляющих на входе усилителей-ограничителей 3, 10. В большинстве своем их частота значительно превышает частоту составляющих нулевых биений. Наличие нежелательных составляющих проявляется в том, что смена уровней происходит не однократно, а посредством многократного чередования с более высокой частотой.

Если частоту сигнала синхронизации регистров 4, 11 выбрать не менее,.чем вдвое выше частоты наиболее высоко-частотной составляющей на их информационных входах, то чередование уровней на входах регистров 4, 11 вызовет продвижение вдоль них чередующихся между собой уровней единиц и нулей, что исключает возможность срабатывания элементов 5, б, 12, 13. Условием срабатывания элементов 5, 12 является наличие ца всех прямых выходах регистров 4, 11 уровней единиц. Аналогично, условием срабатывания элементов б, 13 является наличие уровня единиц на всех инверсных выходах регистров 4, 11. Это равносильно сохранению на входах регистров 4, 11 уровней единицы или нуля . в течение времени, р авного или боль- шего 3 Следовательно, наивысшая частота биений, котораяможет быть выделена элементами 5, б, 12, 13 не превышает I/(2К,) , При наличии многократного чередования уровней эта частота оказывается еще ниже. В общем случае эффективное выделение низкочастотных составляющий происходит до тех пор, пока за период биений, хотя бы один раз, время, как уровня единицы, так и уровня нуля, превьгшает %.

Выполнение указанного условия обеспечивает переключение RS-триггеров 7, 14 в каналах точно с частотой и взаимной фазой колебаний нулевых биени-й. В случае отсутствия входного сигнала вообще и в случае весьма малого входного сигнала вследствие быстрого чередования уровней на одном или нескольких входах элементов 5, б, 12, 13 присутствует уровень логического нуля. Элементы 5, б, 12, 13 в резульате не вырабатывают выходных импульов и RS-триггеры 7, 14 не переключатся. Поскольку блок 16 чувствителен переключениям уровней входных сигналов, постольку формирование-импульов рассогласования на его выходах не происходит. Это свойство дискриминатора обеспечивает сохранение его точностных характеристик не только при малом уровне входного сигнала, но и при его пропадании и замирании. Предложенный дискриминатор позволяет понизить мощность излучаемого сигнала и обладает улучшенными точнос ными характеристиками. Формула изобретения Дискриминатор нулевых биений, содержсцций синфазный и квадратурный каналы с последовательно включенными в Каждом канале смесителем, фильтром, нижних частот и усилителем-ограничите лем, а также общие для обоих канаЯов перестраиваемый генератор и блок управления, отличающи и С;я .те что, с целью пов.ышения точности и рас ширения динамического диапазона, входных сигналов, в каждый канал дискриминатора введены регистр сдвига, два элемента совпадения и RS-тритгер, а также общие для обоих каналов блок задержки и делитель частоты, причем информационные входы регистров сдвига соединены с выходами усилителей-ограничителей, прямые и инверсные выходы каждого разряда регистра сдвига соединены соответственно с входами первого и второго элементов совпадения, выходы которых соединены с входами RS-триггера, а выходы RS-триггеров. каждого канала соединены с входами блока управления, выходы которого соединены с входами перестраиваемого генератора, при этом выход перестраиваемого генератора соединен через блок задержки с входами элементов совпадения и соединен непосредственно с входами синхронизации регистров сдвига и с входом делителя частоты, которого соединен с смесителем синфазного канала и фазовращателем квадратурного канала. Источники информации, принять е во внимание при эксперт изе 1. Авторское свидетельство СССР № 403013, кл, Н 03 О 13/00, 1971 (проТС1ЯЦЩ ) ,