Формирователь частотно-модулированных сигналов Советский патент 1982 года по МПК H03C3/08 H03L7/10 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации, радиовысотометрии, в технике связи, измерительных приборах для полумения одиночных и периодически повторяющихся сигналов с частот HOVI модуляцией.

Известен формирователь частотномодулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные преобразователь колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования, первый импульсно-фазовый детектор, блок коррекции, сумматор, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока управления частотой и выходом фильтра нижних частот, и управляемый генератор, второй импульсно-фазовый детектор,эталонный гемератор,а также синхронизатор,первый,второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом установки нуля преобразователя колебаний с переменной частотой а последовательность импульсов с постоянной частотой следования, входом опорного сигнала первого импульсно-фазового детектора и управляющим входом блока управления частотой 1.

Однако известное устройство не обеспечивает высокого качества подстройки при ({юрмировании частотно10модулированных сигналов с большой базой (база сигнала равна произведению его полосы на длительность) и имеет ограниченную полосу синхронизации относительно требуемого закона

15 изменения частоты, вследствие того, что реальные блоки коррекции (перемножители и усилители с регулируемым усилением), в которых врезультате перемножения напряжения с выхода первого импульсно-фазового детектора, пропорционального фазовой ошибке, с напряжениемf пропорциональным периоду дискретизации, формируется сигнал ошибки, например, при линейной частотной модуляции, имеют oi- раниченный динамический диапазон и при увеличении числа выборок эффективность подстройки формируемого сигнала падает и в некоторых случаях, при больших базах, особенно при первых выборках синхронизм в системе не устанавливается. Ц(ель изобретения - расширение полосы синхронизации относительно заданного закона изменения частоты. Указанная цель достигается тем, что в формирователь частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные преобразователь колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования, первый импульсно-фазовый детектор, блок кор рекции, сумматор, второй и третий вхо ды соединены соответственно с выходом блока управления частотой и выходом фильтра нижних частот, и управляемый генератор, второй импульсно-фазовый детектор, эталонный генератор, а также синхронизатор, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом установки нуля преобразователя колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования, входом опорного сигнала первого импульсно-фазового детектора и управляющим входом блока управления частотой, введен смеситель, первый и второй входы которого соединены-соответственно с выходом управляемого генератора и вь1ходом эталонного генератора, а выход - с входом второго импульсно фазового детектора и с входом преобразователя колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования между .выходом блока управления частотой и управляющим входом блока коррек ции введен блок выборки - з-апоминания управляющий вход которого- соединен с четвертым выходом синхронизатора,при этом выход второго импульсно-фазового детектора соединен с входом фильтра нижних частот, а вход опорного сигнал второго импульсно-фазового детектора и вход синхронизации эталонного генератора соединены собтветственно с пятым и шесть м выходами синхронизатора. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого формирователя. Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит преобразователь 1 колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов, первый импульсно-фазовый детектор (ИФД) 2, лок 3 коррекции, сумматор 4 управяемый генератор 5, второй импульсноазовый детектор (ИФД) 6, эталонный генератор 7, синхронизатор 8, блок управления частотой, фильтр 10 нижних частот, блок 11 выборки - запоминания, смеситель 12. Устройство работает следующим обазом. При формировании сигнала с линейой частотной модуляцией (ЛЧМ) до команды на формирование ЛЧМ сигнала существляется подстройка начальной частоты fijr,n - управляемого генератора, где fjf. частота эталонного генератора 7, F рабочая частота первого импульснофазового детектора 2 и - рабочая частота второго импульсно-фазового детектора 6. Преобразователь 1 работает в этом режиме как обычный делитель частоты с коэффициентом деления Rp. Кольцо фазовой автоподстройки, работающее на высокой частоте RgF, обеспечивает быстрое установление начальной частоты уг.н При этом с пятого выхода синхронизатора 8 на ИФД 6 поступает опорная частота RgF, а с шестого выхода на вход- синхронизации эталонного генератора 7 синхронизирующий сигнал. После поступления команды на начало формирования ЛЧМ сигнала (на управляющий вход блока 3 поступает сигнал запуска с третьего выхода синхронизатора 8) высокочастотное кольцо фазовой автоподставки размыкается (на второй импульсно-фазовый детектор 6 уже не поступают импульсы с синхронизатора 8) и напряжение на выходе смесителя 12 меняется следующим образом: U(t)Vsin 2jrRQFt+a, P(t) , где a.t - дополнительный фазовый набег, вводимый с начала модуляции для повышения рабочей частоты F первого ИФД 2; параметр а определяет скорость частотной модуляции; I) (t) - отклонение фазы относительно заданного закона ее изменения e{t). . При этом в отсутствие отклонений от заданного закона (1)01 фаза колебаний в дискретные моменты вр мени t RT кратча 27Г рад, а число циклов R ц колебаний между моментами времени и t равно RK RO - 0,5(А,-Аг + 2АгЮ, где Т/яг; ,TVyr - период дискретизациопределяемый рабочей частотой первого ИФД 2 F 1/Т. Эта зависимость определяет алгоритм работы преобразо вателя 1 или, другими словами, стави в соответствии коэффициент деления в делителе числу импульсов, появившихс на его выходе. Сигнал с выхода синхронизатора 8 на вход установки нуля преобразователя 1, отключающий его н время установки начальной частоты, снимается. Выделенные преобразователем импул сы с номерами LK Rok + 0,5(A,k + ) сравниваются в первом импульсно-фазо вом детекторе 2 с колебанием эталонной последовательности импульсов F, поступающей на него с второго выхода синхронизатора 8. При наличии отклонений от заданного закона модуляции выделяемоепервым импульсно-фазовым детектором 2 напряжение ошибки отлич но от нуля. Связь между фазовыми ошибками ЛЧМ колебания ) (t) и преобразованной по ледовательности импульсов Y (t) нахо дится из соотношения 2 rRoFt +5AiFt +ffAjF t +9(гл)2ЯЬК. Подставляй в него t kT+ Т и учитывая выражение для Ьц, получаем уравнение, связывающее ошибки Р (t,f) и /t (tj o. )(tK)Ov Решая это квадратное уравнение относительно IT . получаем формулу, связывающую фазовые ошибки до и после преобразования .) H(tn) -.L fl -octK) , ,1 J . Поскольку po всех реальных ситуациях fi&PU o-0,5(,4ftiV,)2. то для определения Ч (t) можно пользоваться приближенным соотношением vyfi. . b-lurTtTff T r После перемножения в блоке 3 коррекции напряжения е (t) F(YK) «полученного в первом ИФД 2, с напряже- . нием, пропорциональным , k, сформированным в блоке 11 выборки запоминания, формируется сигнал ошибкие,ц (t) (,). При этом с четвертого выхода синхронизатора 8 на управляющий вход блока 11 поступает эталонная последовательность импульсов F , и из выходного сигнала блока 9, например пилообразной формы, формируется ступенчатая пила, которая определяет коэффициент модуляции блока 3 коррекции. Из приведенного выражения видно, что при любых значениях k выбором R g можно обеспечить приемлемый динамический диапазон (RQ + +0,5AJ входящего в блок 3 коррекции перемножителя двух сигналов регулируемого усилителя. А так как - 1(и).. то при увеличении Rj не только упрощается реализация перемножителя, ноИ существенным образом расширяется полоса синхронизации относительно заданного закона изменения частоты. Формула изобретения Формирователь частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные преобразователь колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования, первый импульсно-фазовый детектор, блок коррекции, сумматор, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока управления частотой и выходом фильтра нижних частот, и управляемый генератор, второй импульсно-фазовый детектор, эталонный генератор, а также синхронизатор, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом установки нуля преобразователя колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования, входом опорного сигнала первого импульсно-фазового детектора и управляющим входом блока уп- равленйя частотой, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы синхронизации относительно заданного закона изменения частоты, в него введен смеситель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом управляемого генератора и выходом эталонного генератора, а выход - с входом второго импульсно-фазового детектора и с входом преобразователя колебаний с переменной частотой в последовательность импульсов с постоянной частотой следования.

267568

между выходом блока управления час1отой и управляющим входом блока коррекции введен блок выборки - запоминания, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора, при этом выход второго импульсно-фазового детектора соединен с входом фильтра нижних частот, а вход опорного сигнала второго им0 пульсно-фазового детйктора и вход синхронизации эталонного генератора соединены соответственно с пятым и шестым выходами синхронизатора.

5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ff 18, кл. Н 03 В 3/04, 20.01.77 (прототип).