Частотный модулятор Советский патент 1982 года по МПК H03C3/02 

( 54 ). ЧАСТОТНЫ И МОДУЛ ЯТОР

1

X

Изобретение относится к радис гехнике и может использоваться для формирования модулированных по частоте С11гналов в передающих устройствах с частотной модуляцией.

Известен частотный модулятор, содержащий задающий генератсф, первый, вто.. рой и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного на1Ц)яжения, вы.ход которого соединен с одним из входов первого компаратора, этом второй вход первого компаратора и один из вхо дов второго компаратора обьед1шены и точка их соединения является входом модулирующего сигнала частотного модулятора 113.

СЬнако, в частотном мoдyлятqpe невозможен постоянный (или сколь угодно длительный по времени} сдвиг частоты на любую величину, т.е. в нем имеется ограничение по нижней модулирующей частоте.

и(ель изобретения - расщирение диапазона модулирующих частот.

Для достижения цели в частотный модулятор, содержащий задающий генера- первый, второй и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого компаратора, 1фи этом второй вход первого компаратора и один из входов второго компарато ра объединены и точка их соединения является Входом модулирующего сигнала частотного модулятора, введены первый элемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом первого комп атора, другой вход - с выходом третьего компаратора, а выход соединен с входом сброса ждущего генератора пилообразного напряжения, первый н втqpoй источники onqpHoro нащ яжешш, выходы которых соединены соответственно с входом второго компаратсфа и с одним из входов третьего компе атора,. последова. тельно соединенные первый управляемый ключ, утфавляюпшй вход которого соединен с выходом второго компаратора, и

второй элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а между выходом задающего генератора и входом (запуска ждущего генератора пилообразного напряжения вве деньг последовательно соединенные счетчик, вход установки нуля которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второг го компаратора, при этом вход первого управляемого ключа соединен с выходом счетчика, второй вход третьего компаратра соединен с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения, а выход второго элемента ИЛИ является выходом частотного модулятора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема частотного модулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Частотный модулятор содержит задающий генератор 1, счетчик 2, первый и второй у1фавляемые ключи 3 и 4, первый, второй и третий компараторы 5-7, первый и второй источники 8 и 9 опорного напряжения, первый и второй элементы ИЛИ 10 и ждущий генератор 12 пи-пообразного напряжения.

Частотный модулятор работает следующим образом.

В устройстве производится модуляция периода следования выходных импульсов путем изменения периода (частоты) следования импульсов пилообразного напря жения.

Период следования выходных импулвьсов определяется как сумма постоянного периода следования импульсов на выходе счетчика 2 ( ) и переменнойдлительности пилообразного на1фяжения ДТ (фиг. 2). Период следования импульсов на выходе счетчика 2 определяет максимальную частоту, равную; ; .Uo,

где (5 -- частота входного сигнала высокочастотного задающего генератора 1;

MQ - емкость счетчика 2 (коэффициент деления), который после отсчета NO импульсов переходит в начальное

нулевое состояние и начинает новый цикл счета.

Перевод (сброс) в нулевое исходное состояние может быть осуществлен извне по входу Установка нуля.

Длительность периода следования пилообразного напряжения является функцией мгнове1шого значения модулирунЬщего

.нагфяжения, так как в устройстве фактически с помощью компаратора 7 производится широтно-импульсная модуляция плигельносги пилы. Компаратор 5 для Срыва колебаний (нарастания пилы) при достижении пилообразным напряжением максимального уровня (через время йТц с момента запуска пилы). Эта амплитуда пилы и, следовательно, длительность Д Т ц устанавливается велчиной смещения от источника 9. Компаратор 5 вырабатывает импульсы сброса, поступающие на вход элемента ИЛИ 10 в пределах изменения напряжения пилы от нуля до максимума, или от нижнего до верхнего значения напряжения пилы Поэтому, если уровень модулирующего напряжения выше нижнего порога ограничения (на фиг. 2 - выше нулевого значения), то импульсы сброса вырабатывает компаратор в пределах изменения модулирующего значения от нуля до максимального напряжения пилы. Длительность пилы составляет величину

О ДТ йТ„.

Если модулирующее напряжение превышает величину напряжения пилы, то импульс сброса пилы вьфабатывает компаратор 7,. Генератор 12 срывает колебания через элемент ИЛИ 1О или от импульсов компаратора 5, или от импульсов компаратора 7, в зависимости от соотнощения амплитуд модулирующего сигнала и напряжения пилы. В общем виде период выходных импульсов устройства будет равенTg,j(Tp+4T UMOAlt),Unt-t)j и, следовательно, частоты следования коротких импульсов

UL.бых-Г(,, T,4-/inu o(t) ,

Частотный модулятор имеет три участка модуляционной характиристики (фиг. 2), линейный и с верхним и нижним ограничением девиации.

Ограничение сверху по девиации (нижний участок характеристики) производится следующим образом.

Если мгновенное значение модулирующего сигнала 0 меньще заданного порога ограничения снизу (порог устанавливается величиной сигнала от источника 8 на вход компаратора G}, то компаратор 6 вырабатывает потенциал, открывающий ключ 3 и закрывающий ключ 4. Вход запуска генератора 12 от.ключен от выхода счетчика 2 и геиератор 12, компаратор 5 н компаратор 7 в работе не участвуют. Работает счетчик 2, выходные импул сы с периодом следования - N Q через открытый ключ 3 и элемент ИЛИ 11 поступают на выход устройства. На вы, ход модулятора через элемент ИЛИ 11 поступают следующие сигналы. ИмпуШзС сброса пилы с выхода элемента ИЛИ 10, являющийся внешним импульсом сброса счетчика 2, т.е установки счетчика 2 в нулевое состояние. Этот импульс форм1фуется на ин- . тервале изменения модулирующего напряжения, превышающего по уровню ниж ний порог ограничения в момент совпаде ния напряжений пилы и модулирующего сигнала. Выходной импульс сброса .счетчика 2 используемый в:нутри схемы счетчика для установки его в нулевое состояние (сброс) после его заполнения NQ число импульсов. Этот импульс поступает через ключ 3, открытый выходным напряжением компаратора 6, когда значение модулирующего напряжения ниже (или равно) нижнему порогу ограничения (на фиг. 2 - ниже нулевого значения). При значении модулирующего напряжения выше нижнего порога ограничения ключ 3 закрыт и импульс внутреннего сброса счетчика 2, вьфабатываемый по заполнении счетчика, на вход элемента ИЛИ 1 не поступает. Счетчик 2 сбрасывается, обнуляется этим импул сом внутри и начинает снова заполняться. Сйновременно через открытый ключ 4 запускается генератор 12. При достиже нии нагфяжением пилы уровня модулирующего напряжения срабатывает компаратор 5, его вькодной импульс через элемент ИЛИ 1О по внешнему входу установки нуля обнуляет счетчик 2, одно временно этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ 11. Этот уровень Eg (фиг. 2) срабатывания огфеделгяется величиной нагфяжения смешения от источника 9 и в принципе может быть регулируемым. Если модулирующее нагцзяжение больше напряжения пилы, то при достижении максимума, определяемо го смещением от источника 9, пила сры вается импульсом с выхода компаратора 7. Этот импульс элемент ИЛИ 10 обнулит счетчик 2 и сщновременно поступит на вход элемента ИЛИ И. Среднему уровню UQ , т.е. равенству нулю модулирующего сигнала, будет сответствовать длительность пилы и средняя частота будет равна: Р Таким образом, максимальная длительность П1ШЫ устанавливается смещением от источника 9 на входе компаратора 7. Порогу огршшчения уровня пилы по амплитуде сверху соответствует длительность пилы дТ и частота следова- : шш импульсов будет соответствовать нижЭта частота ней частоте То+дт будет формироваться в случае если мгновенное значение модулирующего сигнала больше максимального значения пилы. Такой режим обеспечивает ограничение девиации по отклонению частоты вниз. Таким образом, в предложенном чгютотном модуляторе формируются частотный сцвиг сколь угодно низкой частоты вплоть до постоянного, долговременного, т.е. частотная и амплитудная характеристика модулятора обеспечивает передачу низких частот, вплоть до постоянного тока. Таким образом, в предлагаемом устройстве исключены срьшы выходных кол ебаний, а частотная характеристика расширена до нулевой частоты, что позволяет осуществлять долговременный сдвиг частоты от номинала несущей. Устройство йозводяет осуществлять частотную манипуляцию (частотное делеграф1фование) постоянно точными посьтками сколь угодно большой длительности без нормирования уровня сигнала манипуляции, соответствующие посылке сигнала и паузы были за пределами линейт ного участка модуляционной характеристики (фиг. 2), т.е. больше Ел и меньше EQФ О р мула изобретения ЧастотньШ модулятор, содержащий задающий генератор, первый, второй и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного напряже1шя, выход которого соединен с одним нз входов пергвого компаратора, Щ)п этом второй вход первого комп атора и один из входов второго компаратора объединены, И точка их соединения является входом модулирующего сигнала частотного модулятора, отличающийся тем, что, с целью расш1фения диапазона модулирующих частот, в него введены первый элемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом первого компаратора, другой

Бход - С ВЫХОДОМ третьего компаратора, а выход соединен с входом сброса, ждущего генератора пилообразного напряжения, первый и второй источники опорнасо на15)яжеш1я, выходы которых соединелы соответственно с вторым входом второго компаратсра и с одним из входов третьего компаратора, последовательно соединенные первый утфавляемый ключ, управляющий вход которогх) соединен с выходом второго компаратора, и второй элемент ИЛИ, второй Вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а между выходом задающего генератору и Входом запуска ждущего генератора пилообразного напряжения введены последовательно соединенные счетчик, вход установки нуля которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, при этом вход первого управляемого ключа соединен с выходом счетчика, второй вход третьего компаратора соединен с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения, а выход второго элемеггга ИЛИ является выходом частотного модулятора.

Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе

1. Патет- США N ЗИ1633, кл. 332-23, опублик. 1960 (прототип).