Устройство для автоматической подстройки частоты Советский патент 1981 года по МПК H03L7/00 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемных устройствах.

По основному авт.с:в. № 801262 известно устройство дпя автоматической подстройки частоты (АПЧ), содержащее высокочастотный (ВЧ) тракт, гетеродин, обнаружитель сигналов, частотный, дискриминатор СЧД), блок дифференцирования, вьщелитёль экстремумов, формирователь импульсов, управляемый генератор, компаратор, реверсивный счетчик, генератор, преобразователь код-напряжение, триггер, элемент ИЛИ, элемент И СО

Однако известное устройство обеспечивает малый уровень дисперсии управляющего напряжения, определяющего величину динамической ошибки при подстройке на сигнал только при настройке на частоты узкополосных сигналовФ При настройке на частоты широкополосных, в частности .речевых сигналов, увеличивается дисперсия

выборочных значений выходного напряжения ЧД, при этом увеличивается .дисперсия напряжения, управляющего частотой гетеродина., что приводит к повышению динамической ошибки подстройки, вызывающей паразитную ампли-. тудную и частотную модуляцию сигнала промежуточной частоты как в процессе настройки на сигнал, так и в процессе приема речевых сигналов.

10

Цель изобретения - устранение паразитных амплитудной и частотной модуляции речевых сигналов.

Для достижения поставленной цели в устройстве для АПЧ между выходом

15 управляемого генератораи дополнительным входом элемента И включены последовательно первьд. дополнительный элемент И, второй вход которого подключен, к выходу формирователя

20 импульсов, дополнительный ререрсив- ный счетчик, дешифратор и дополнительньй триггер, второй вход которого подключен к выходу обнаружителя

сигнала, между выходом формирователя импульсов и вторым входом дополнительного реверсивного счетчика включены последовательно второй дополнительный элемент И, другой вход которого об-вединен с третьим входом первого дополнительного элемента И и подключен к другому выходу триггера, делитель частотьт, первый элемент задержки выход которого также подключен к дополнительному входу дешифратора, второй элемент задержки и третий дополнительный элемент И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного триггераJ а третий - к выходу обнаружителя сигнала.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства5 на||иг.2 - диаграммы напряжений в различных точках схемы.

Устройство для АПЧ содержит ВЧ тракт 1, гетеродин 2, обнаружитель 3 сигналов, ЧД А, блок 5 дифференцирования, выделитель 6 экстремумов, формирователь 7 импульсов, управляемый генератор 8, компаратор 9, реверсивный счетчик 10, генератор 11, преобразователь 12 код-напряжение, триггер 13, элемент 11ЛИ 14, элементы И 15 и 16, реверсивный счетчик 17, дешифратор 18, триггер 19б элемент И 20, делитель 21 частоты, элементы 22 23 задержки, элемент И 24

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение (j(j|x)H4 с помощью управляемого генератора 8 преобразуется в последовательность импульсов с частотой, мгновенные значения которой пропорциональны мгновенным значениям 4. Последовательность импульсов с выхода управляемого генератора 8 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 10, на вход ш 1читания которого поступают импульсы от генератора 11, частота которого выбирается равной частоте управляемого генератора 8 при нулевом напряжении на его входе. Реверсивньй счетчик 10 перестраивается только при наличии положительного потенциала на его третьем входе. Каждый импульс, поступаимций на вход сложения реверсивного счетчика, уве личивает, а каждый импульс, поступаю щий на его вход вычитания, уменьшает записанное в нем число на единицу. При этом выходное напряжение преобразователя 12( первом случае уве личивается, аво втором случае уменьшается на величину ди , при этоманалогично изменяется частота гетеродина 2.

Цепь из последовательно соединенных блока 5, выделителя 6 и формирователя 7 выделяет временные интервалы, в течение которых значения первой производной выходного напряжения .

ЧД 4 (фиг.2а) максимальны. С этой целью выделитель 6 определяет интервалы максимальных значений выходного сигнала блока 5, а формирователь 7 в указанных интервалах формирует

прямоугольное напряжение (фиг. 25).

Компаратор 9 осуществляет сравнерше частот импульсных сигналов на его первом и втором входах и при их совпадении формирует на своем выходе

импульс (фиг.28).

При нгличии на выходе ВЧ тракта 1 напряжения, превышающего порого- . . вый уровень обнаружителя 3, на выходе последнего формируется положительный потенциал, причем положительным скачком выходного напряжения обнаружителя 3 триггер 13 устанавливается в единичное состояние.

Импульс с выхода компаратора 9

устанавливает триггер 13 в нулевое состояние (фиг.2г), и в этом случае на выход элемента ИЛИ 14 проходят только импульсы с выхода.формирователя 7 (фиг,29).

Цепь, состоящая из элемента И 16, реверсивного счетчика 17, дешифратора 18 и триггера 19 осуществляет вычисление -В цифровом виде суммь щ выборочных значений выходного напря жения ЧД 4 в области малых расстроек и сравнение результата суммирования с пороговыми значениями за интервалы времени, формируемые цепью из последовательно соединеннь:х элемента И 20, делителя 21, элементов 22 и 23 задержки и элемента И 24. Причем коэффициент деления делителя 21 вь1бирается равным гп . При отсутствии потенциала на выходе обнаружителя 3 делитель 21 устанавливается в нулевое состояние ввиду нулевого потенциала на его втором входе,

В динамическом регкиме, т.е. при работе и процессе настройки ВЧ тракта 1 на сигнал, предполагается, что

,

где €о частота настройки ВЧ тракта 1;

5 8 (j - частота сигнала, поступшощего на вход устройства; г- - частота гетеродина 2. При поступле ши на вход устройства сигнала с частотой (-л{ (где д -величина расстройки) на выходе ЧД 4 появляется положительное напряжение, среднее значение которого пропорционально величине расстройки л . При этом если уровень сигнала на выходе ВЧ тракта 1 превышает некоторое пороговое значение для обнаружителя 3, то на выходе последнего появляется положительное напряжение, отпираищее по второму входу элемент И 15, а положительным перепадом этого напряжения триггер 13 переводится в единичное состояние, при котором на его выходе присутствует положительный потенциал. При большой величине д даже минимальные значения напряжения на выходе ЧД 4 вьппё нулевого Уровня, поэтому от управляемого генератора 8 поступает больше,импульсов на вход сложения реверсивного счетчика 10, чем на его вход вычитания, причем величина разности чисел пропорциональна величине расстройки. Следовательно,ирбг увеличивает ся. Причем величина его приращения за некоторый интервал времени пропорциональна величине отклонения ЧД 4 от нулевого уровня в этом интервале времени. С увеличением напряжения на входе гетеродина 2 возрастает его частота, при этом снижается величина расстройки л{ а следовательно и величина напряжения расстройки на выходе ЧД 4. В момент равенства нулю текущего значения выходного напряжения ЧД 4 разность частот управ ляемого генератора 8 и генератора II равна: нулю, при этом на выходе компаратора 9 формируется импульс, устанавливающий триггер 13 в нулевое состояние, и с этого момента времени перестройка реверсивного счетчика 10, а следовательно, и изменение Upg осуществляется только в интервалы времени наличия напряжения на выходе формирователя 7 (фиг.2б). С помощью цепи из последовательно включенных блока 5, выделителя и и формирователя 7 производится определе ние вре14енных интервалов, в течение которых текущие значения вьпсодного напряжения ЧД 4 близки к напряжению расстройки. Следовательно, в области малых расстроек, перестройка реверсивного счетчика 10, а значит и подстройка частоты гетеродина 2, производится только в интервалы времени, совпадающие с максимальными значениями первой производной выходного напряжения ЧД 4. При установке первого триггера 13 в нулевое состояние на его втором выходе появляется положительный потенциал, открывакяций элемент И 16 по его третьему входу и элемент И 20 по его второму входу. При этом в моменты наличия импульсов на выходе формирователя 7 импульсы с выхода управляемого генератора 8 проходят через элемент И 16 на первый (счетный) вход реверсивного счетчика 17, осуществляющего суммирование в цифровом виде выборочных значений иg(,| ЧД 4 за заданный интервал времени. Для формирования интервала суммирования импульсы с выхода формирователя 7 через открытый элемент И 20 поступают на первый вход делителя 21. При поступлении на вход делителя 21т -го импульса на .его выходе появляется положительный импульс (фиг.2ж), передний фронт которого совпадает с задним фронтом m-го импульса (с момента обнуления триггера 13) с выхода формирователя 7. При положительном перепаде напряжения на входе элемента 22 задержки на ее выходе формируется положительньй импульс длительностью f (фиг. 2з).. При отрицательном перепаде напряже- . ния на входе элемента задержки 23 на ее выходе формируется отрицательный импульс длительностьюf (Лиг.2и), .В интервале времени t при наличии положительного импульса с выхода эле 4ента 22 задержки нa(t +1) -м входе дешифратора 18 осуществляется сравнение числа, записанного в реверсивном счетчике 17. и равного сумме m выборочных значений Ujj,yy4A 4 за первый интервал оценки с пороговыми значениями. Если результат суммирования лежит за пределами порогоылх значений, что соответствует наличию расстрой- ки выше допустимой в исследуемом интервале, то на выходе дешифратора 18 импульс отсутствует. По окончании интервала У с выхода элемента ; 23 задержки поступает отрицательный импульс на первый вход элемента И 24, на .выходе которого формируется н леГвой потенциал при наличии

нулевого потенциала хотя бы на одном из его входов. Отрицательным импульсом с выхода элемента И 24 реверсив№ 1Й счетчик 17 устанавливается в нулевое состояние и, начиная с(|П4-1 -ой выборки, осуществляется новый цикл оценки расстройки в интервале из m следующих выборок 66;хВД аналогичный предыдущему,

При поступлении 2 импульса на-вход делителя 21 на его выходе формируется импульс и аналогично предыдущему на выходах элементов задержки 22 и 23 формируются импульсы в соответствии с фиг.2з,И. Во втором интервале оценки при наличии положительного импульса на выходе элемента 22 задержки осуществляется сравнение числа, записанного в счетчике 17 и равного сумме уп выборочных значений Ug(j,4fl 4 за BTOpofi интервал оценки, с пороговым значением.

Если результат суммирования лежит в пределах выбранных пороговых значений, что соответствует отсутст- ВИЮ или наличию в допустимых пределах расстройки в исследуемом интервале, то на выходе дешифратора 18 формируется импульс (фиг.2к), устанавливающий триггер 19 в единичное состояние (фиг, 2л). При этом н нулевом выходе триг1 ера 19 формируется нулевой потенциал, запирающий элемент И 15 по третьему входу, и перестройка реверсивного счетчика 10 прекращается ,

Кроме того, нулевой потенциал с выхода триггера 19 поступает на второй вход элемента И 24, на выходе которого в этом случае формируется нулевой потенциал, удерживаюгдий счетчик 17 в нулевом состоянии, Б этом случае возможность перехода триггера 19 в нулевое состояние в интервале наличия сигнала отсутствует, поскольку отсутствует возможность появления импульса на выходе дешифратора .18, Следовательно, от момента принятия решения об отсутствии или допустимой величине расстройки до момента окончания сигнала оценки расстройки не производится, а реверсивный счетчик 10 не перестраивается и, следовательно,ире1-,не изменяется.

При поступлении на вход устройства сигнала с.частотой, при которой 55 -$ fp-u5 , напряжение расстройки имеет отрицательный знак, частота управляемого генератора 8 ниже частоты генератора 11 и реверсивный счетчик 10 работает на вычитание, снижая иpg, а следовательно, и частоту гетеродина 2,

В области больщих расстроек, т,е. от момента срабатывания обнаружителя 3 до момента первого совпадения частот генератора 11 и управляемого генератора 8 на выходе триггера 13, а следовательно, и на выходах элементов ИЛИ 14 и И 15, присутствует положительный потенциал, и реверсивный счетчик 10 перестраивается непрерывно,

В области малых расстроек перестройка реверсивного счетчика 10 осуществляется только в интервалы наличия положительного напряжения на выходе формирователя 7. При сигналов после подстройки устраняются паразитные амплитудная и частотная модуляции, определяемые дисперсией iJper управляющего частотой гетеродина 2,

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемое устройство при эквивалентном быстродействии процесса настройки позволяет устранить динамическую ошибку подстройки, вызывающую паразитные амплитудную и частотную модуляции сигнала промежуточной частоты после настройки тракта приема на сигнал. Применение предпагаемого устройства в радиоприемниках позволяет повысить качество приема сигналов.

Формула изобретения

Устройство для автоматической подстройки частоты по авт.ев, № 801262, отличающееся тем, что, с целью устранения паразитных Ш/1ПЛИТУДНОЙ и частотной модуля- . цйй речевых сигналов, между выходом управляемого генератора и дополнительным входом элемента И включены последовательно первьй дополиительный элемент И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, дополнительный реверсивный счетчик, дешифратор и дополнительный триггер, второй вход которого подключен к выходу обнаружителя сигнала, между выходом формирователя импульсов и вторым входом дополнительного реверсивного счетчика включены последовательно второй дополнительный элемент И, другой вход которого объединен с третьим входом первого дополнительного элемента И и подключен к другому выходу триггера, делитель частоты, первый элемент задержки, выход которого подключен также к дополнительному входу дешифратора, второй элемент эадержки и третий дополни тельный элемент И, второй вход кото810 ррго подключен к выходу дополнительного триггера, а третий - к выходу обнаружителя сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР S 801262, кп. Н 03 В 3/04, 1978 (прототип).