Измерительный преобразовательС фАзОВОй АВТОпОдСТРОйКОй Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относите к радиоизмерительной технике и может быть исполбзовано в фазометрии и в системах много канальной передачи информации. Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, работающее по вторичным биениям, которое может быть исполь зовано в качестве измерительного преобразователя частоты с фазовой автоподстройкой. Оно содержит подстраиваемый генератор,. смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот и управляющий элемент, образующие петлю фазовой авгопод стройки промежуточной частоты, эгапонный генератор и генератор сдвига l}. Недостатком такого устройства является ухудшение фильтрующей способности при расширении полосы захвата и незашищенность устройства от ложного захва та на зеркальной частоте. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий подстраиваемьй генератор, смеситель, фазовый детектор. опорный генератор, фильтр нижних частот и управляющий элемент, образующие петлю фазовой автоподстройки промежуточной, частоты, соединенные последовательно генератор импульсов, ключ и формирователь ступенчатого напряжения, выход которого соединен с одним из входов управляющего элемента, а также соединенные последовательно узкополосный фильтр и амплитудный детектор, выход которого подключен к управляющему входу ключа, а вход узкополосного фильтра - к выходу смесителя J. Недостатком данного устройства является незащищенность от ложных захватов на зеркальной частоте и неустойчивый режим синхрсяйзации из-за возможности попадания рабочей точки кольца ФАПЧ на края полосы удержания, вследствие чего велика вероятность выхода системы ФАПЧ из режима синхрсжизации при флюктуациях частоты и изменения амплитуды вхошого сигнала, что ограничивает широкое применение подобных преобразователей, а в системах многоканальной передачи информации применение таких устройств становится недопустимым из-за возможности потерь информации.

Целью изобретения является повышение точности преобразования в условиях значительньгх флюктуации частоты и изменений амплитуды BxoZJiHoro сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь с фаЗовой автоподстройкой, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, основной фазовый детектор, фильтр нижних частот, подстраиваемый генератор управляющий элемент н смеситель,соединенный по выходу к основному фазовому детектору, а также последовательно сое- аиненные генератор импупьсов, ключ и формирователь ступенчатого напряжения, выход которого соединен .с одним из входов управляющего элемента, введены нуль орган, элемент .совпадений, 90 -фазовращатепь, дополнительный фазовый детектор фильтр нижних частот, усилитель-ограничитель, инвертор и Триггер, причем один вход дополнительного фазового детектора соединен с выходом 90 -фазовращателя, вход которого подключен к выходу опорного генератора, другой вход его присоединен к выходу смесителя, а выход - к входу введенного фильтра нижних частот, соединенного последовательно с усилителем-ограничителем, выход которого присоединен ко входами инвертора и элемента совпадений, подключенного по второму входу к выходу нуль-органа, по третьему - к управляющему входу ключа и выходу триггера, а по выходу - к одному из установочных входов триггера, другой установочный вход которого соединен с выходом инвертора, при этом вход нупь-органа подсоединен к выходу фильтра нижних частот.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства; а на фиг. 2 зависимость полосы захвата и поло- сы удержания от амплитуды входного сигнала.

Измерительньй преобразователь с фазовой автоподстройкой содержит смеситель 1, подстраиваемьш генератор 2, управляющий элемент 3, фильтры 4 н 5 нижних частот, основной фазовый детектор 6 дополнительный фазовый детектор 7, 9О - фазоврашатель 8, опорный генератор 9, нуль-орган 10, элемент 11 совпадений, односторонний усилитель-ограничитель 12 формирователь 13 ступенчатого напряжения, ключ 14, импульсно-потенциальный

триггер 15, инвертор 16, генератор 17 импульсов. Причем смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управляющий элемент 3, фильтр нижних частот 4, основной фазовый детектор 6 и опорный генератор 9 образуют петлю ФАПЧ.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии синхронизации генератора 2 по входному сигналу напряжение на выходе фильтра 5 фазового детектора 7 равно нулю, поэтому состояние выхода элемента 11 совпадений и напряжение на связанном с ним установочном входе триггера 15 соответствует логическому нулю, а на другом его установочном входе, соединенным с выходом инвертора 16логической единице.. При этом выходное напряжение триггера 15 соответствует логической единице, и импульсы с генератора 17 через ключ 14 поступают на формирователь 13, в результате чего осуществляется режим поиска. При синхронизации генератора 2 .на основной частоте их выходного напряжения фазового детектора 7 усилитель-ограничитель 12 формирует напряжение, соответствующее логической единице. В момент настройки генератора 2, практически соответствующей середине полосы удержания, нупь-орган 10 вырабатывает скачок напряжения, в результате чего с выхода элемента 11 совпадений на связанный с ним установочный вход триггера 15 подается напряжение, соответствующее логической еаинице, и он Опрокидывается, выдавая напряжение запрета на элемент 11 совпадений и ключ 14. Поиск прекращается, и обеспечивается режим синхронизации промежуточной частоты за счет петли ФАПЧ, который в предлагаемом устройстве осуществляется в значительно большем динамическом диапазоне входных сигналов благодаря начальной синхронизации подстраиваемого генератора практически на середине полосы удержания.

На фиг. 2 для 1ачальн ой настройки генератора 2 на частоту fo динамический диапазон do- -g ;;;| di--jj, где d -динамический диапазон при начальной настройке на частоту /, . В режиме синхронизации, благодаря связи выхода триггера 15 с одним из входов элемента 11 совпадений, исключается возможность принудительного срыва слежения выходным напряжением нуль-органа 10 при значитель.ных флюктуациях частоты входного сигнала При синхронизации генератора 2 на зеркальной частоте выходное напряже- ние усилителя-ограничителя 12 соответс вуег логическому нулю, поэтому состояние триггера .15 не изменяется, что приводит к продолжению режима поиска и к срыву синхрсиизации генератора 2 на зеркальной частоте. Предлагаемое техническое решение, в отличие от известного, позволяет значи тельно повысить устойчивость режима удержания при защищенности от ложньсс захватов на зеркальной частоте в условиях больших флюктуации частоты входного сигнала благодаря начальной синхро низации подстраиваемого генератора прак тически на середине полосы удержания кольца ФАПЧ, что, помимо вышеуказанного, обеспечивает работоспособность устройства в -более широком динамическо диапазоне входных сигналов. Преимущест во подобных преобразователей наиболее полно проявляется в случае необходимости использования больших кратностей пре образования. Формула изобретения Измерительный преобразователь с фазовой автоподстройкой, содержащий сое диненные последовательно опорньй генера тор, основной фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор н смеситель, соединенньш по выходу к основному фазовому детектору, а также последователь но соединенные генератор импульсов, ключ и формирователь ступенчатого напряжения выход которого соединен с одним из входов управляющего элемента, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в условиях значительных флюктуации частоты и изменений амплитуды входного сигнала, в него введены нуль-орган, элемент совпа-. дений, 90 -фазовращатель, дополнительный фазовый детектор, фильтр нижних частот, усилитель-ограничитель, инвертор и триггер, причем один вход дополнительного фазового детектора соединен с выходом 90°-фазовращателя, вход которого подключен к выходу опорного генератора, другой вход его присюедивев к выходу смесителя, а выход - к входу введенного фильтра нижнихчастот, соединенного последовательно с усилителем-ограничителем, выход, которого присоединен ко входам инвертора и эпе(нта совпадений, подключенного по второму входу к выходу нуль-органа, па третьему - к управляющему входу ключа и выходу триггера, а по выходу - к одному из установочных входов триггера, другой установочный вход которого соединен с выходом инвер тора, при этом вход нуль-органа подсоединен к выходу фильтра нижних частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шахгильдян В. В. и др. Системы фазовой автоподстройки частоты, М., Связь , 1972, с. 27. 2.Витмаер Г. А. и др. Синхронный етеродин широкополосного фазометра.- Сб. Способы построения и анализ погешностей фазометрических устройств. омск,изд-воТГУ, 1972, с. 201.