Следящий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1982 года по МПК H03D3/00 H04B1/18 

(54) СЛЕДЯЩИЙ ДЕМОДУЛЯТОР С КОЛЬЦОМ

ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ

Изобретение относится к радиотех нике и может найти применение в радиоприемных устро ствах. систем связи, телеметрии, радиолокации, использующих угловую модуляцию.

Известно устройство, в котором кольцо фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) имеет ключ между формирователем импульсов подстраиваемого генератора и фазовым компаратором, причем ключ управления -сигналами вспомогательного компаратора, состо- . явдего из двух схем И, соединенных с импульсным ведомым генератором и с формирователями переключающих и восстанавливающих импульсов,сформи- ванных из входного сигнала. Это устройство позволяет расширить диапазон синхронизма при малой скорости изменения входных колебаний по частотеСЦ

Однако устройство обладает низкой помехоустойчивостью при пороговых соотношениях сигнал - шум, когда входные сигналы имеют быстрые изменения как по фазе, так и по амплитуде.

Известен следующий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки частоты, содержащий последовательно соединенные источник вход,ного сигнала, первый импульсно-фазоЧАСТОТЫ

вый детектор ИФД, первый элемент памяти, первый согласующий элемент и выходной фильтр, последовательно соединенные второй ИФД, вход которого соединен с выходом источника, вход его сигнала, второй элемент памяти и второй согласуюьшй элемент, последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого подклю10чен к выходу первого согласующего элемента, управляемой генератор и триггер, прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно через первый и второй формирователь

15 коротких импульсов ,ФКИ/ с управляющими входами первого и второго ИФД.

За счет того, что выход ИФД высокоомный, а выход согласующего элемента низкоомный, накопительный кон20денсатор, установленный на выходе ИФД, быстро разряжается. При этом осуществлг ;ется безынерционное ограничение дозированного приращения напряжения на выходе каждого ИФД за поло25вину периода частоты управляемого генератора, что повышает помехоустойчивость С23.

Однако зеличина допустимого изменения напряжения на выходе ИФД при

3Q больших соотношениях между частотой управляемого генератора и верхнеймодулируюпдей частотой составляет малую величину (единицы милливольт). Поэтому реализация технической идеи, состоящей в повышении крутизны эквивалентной частотной характеристики кольца ФАПЧ за счет ограничения допустимого изменения напряжения на выходе ИФД за половину периода управляемого генератора при малой величине этого изменения (единицы милливольт с помощью известного устройства невозможна. Цель изобретения - повыхиёние помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в следящий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподотройки частоты, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, первый импульсно-фазовый детектор (ИФД, первый элемент памяти, первый согласующий элемент и выходной фильтр, последовательно соединенные второй ИФД, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, второй элемент памяти и вто рой согласующий элемент, последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого подключен к внхо ду первого согласующего элемента, уп равляемый генератор и триггер, прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно через первый и второй формирователи коротких импульсов (фКИ) с управляющими входами первого и второго Р№Д, введен дифференциальный усилитель, прямой и инверсный входы которого соединены соответстве но с выходами первого и второго согл сующих элементов, между прямым и инвареными выходами триггера и другими входами первого и второго элементов памяти введены соответственно последовательно соединенные первый элемен И и первый ключ, второй элемент И и второй ключ, между прямым выходом дифференциального усилителя и другими входами первого и второго элемен тов И введены последовательно со- единенные первый компаратор и элен мент. ИЛИ, а между инверсным выходом дифференциального усилителя и другим входом элемента ИЛИ введен второй компаратор, при этом выходы первого и второго согласующих элементов соединены соответственно с сигнальными входами первого и второг ключей. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предпагаемого демодулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы. Следящий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки частоты содержит выходной фильтр 1, первый и второй согласующие элементы 2 и 3, первый и второй элементы 4 и 5 памяти, первый и второй ИФД б и 7, первый и второй фop шpoвaтeли 8 и 9 коротких импульсов, триггер 10, фильтр 11 нижних частот, угфавляемый генератор 12, дифференциальный уси- , лит-ель 13, элемент ИЛИ 14, первый, второй компараторы 15 и 16, элементы И 17 и 18, электронные ключи 19 и 20. Следящий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки частоты работает следующим образом. Принимаемая смесь сигнала с угловой модуляцией и шума фильтруется, усиливается и преобразуется в диапазон промежуточной частоты {.эпюры 2а), поступает на вход демодулятора, где она стробируется в ИФД 6 и 7 парафазными сигналами, сформированными триггером 10 из напряжения управляемого генератора 12. Выходные парафазные напряжения триггера 10 показаны (эпюры 26 и 2в). Формирователи коротких импульсов 8 и 9 дифференцируют передние фронты парафазных сигналов триггера 10 и фоомиРУ парафазные управляющие (стробирующие) импульсы для ИФД 6 и 7 (эпюры 2г и 2д). Две импульсные последо- , вательности формирователей 8 и 9 смещены на - , причем частота этих импульсов - должна быть кратна проме-„,,л -с g коэффициент жуточной частоте Грд кратности должен быть четным, чтобы f была кратна частоте у и сигналы на выходе ИФД б и 7 при отсутствии шума отличались на незначительную величину, определяемую допустимым изменением фазы за время -, вызванным полезной модуляцией. Выходные напряжения ИФД 6 и 7 после стробирования входного сигнала в интервалах между импульсами запоминаются в элементах 4 и 5 памяти, являющихся, например, запоминающими конденсаторами с малым временем на. коцления и большой постоянной времени разряда в паузах между импульсами, для обеспечения чего входное сопротивление последующих согласующих элементов 2 и 3 должно быть большим. Сигналы с выходов элементов 4 и 5 памяти (эпюры 2е и 2ж через согласующие элементы 2 и 3 поступают на . входы дифференциального усилителя 13, где сигналы ИФД 6 и 7 вычитаются. На эпюрах 2е и 2ж пунктиром показано напряжение на выходах элементов памяти при отсутствии элемента ИЛИ 14 компараторов 15 и 16, элементовИ 17 и 18, ключей 19 и 20, а сплошными линиями - при их.наличии. Выходное напряжение усилителя 13 (эпюра 2з) имеет остаток от модулирующего сигнала, величина которого не может превысить допустимого изменения напряжения на выходах элементов, 4 и 5 памяти за время -|-, а также изменения сигнала, вызываемое шумом. В компараторах 15.и 16 выходные напряжения усилителя 13 сравниваются с по рогом Up , незначительно превьашающим допустимое малое изменение напряжения на выходах элементов 4 и 5 памяти за половину периода стробирующих импульсов из-за модуляции. При этом шумовые выбросы, имеющие высокую крутизну изменения напряжения (фазовый шум ), вызывают- формирование импульсов на выходе того или иного компаратора 15 и 16. Длительность импульсов соответствует превЕлшению входным шумом порогов + Un-H -Un Они суммируются в элементе ИЛИ 14 и поступают на элементы И 17 и 18, вторые входы которых соединены с выходами триггера 10 (эпюры 26 и . Выходные напряжения элементов И 17 и 18 управляют работой электронных ключей 19 и 20, имею щих высокое сопротивление в закрытом и низкое сопротивление в открытом состояниях. В открытом состоянии эти ключи осуществляют соединение выход элемента памяти и входа одного согласующего элемента с выходом другого согласующего элемента и привязку в открытом состоянии ключей напряжения на выходе одного элемента памяти к напряжению на выходе согласующего элемента, подключенного к второму элементу памяти. Поэтому в течение каждого последующего интервала длительностью осуществляется привязка на выходе одного согласунапряженияющего элемента с точностью +Un напряжению на выходе другого согласующего элемента. Эпюра напряжения на выходе элемента ИЛИ 14 показана на фиг. 2и. Выходное напряжение демодулятора показано на эпюре 2к. Таким образом, за счет безынерционного ограничения малой величины допустимого приращения напряжения на выходе ИФД за полпериода частоты управляемого генератора в петле имнульсно-фазовой автоподстройки частоты обеспечивается увеличение крутизны среза эквивалентной частотной характеристики и повьшюние помехоустойчивости приема аналоговых сигнало с угловой модуляцией. Формула изобретения Следящий демодулятор с кольцом импульсно-фазовой автоподстроЛки частоты, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, первый импульсно-фазовый детек-. тор, первый элемент памяти, первый согласующий элемент и выходной фильтр, последовательно соединенные второй импульсно-фазовый детектор, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, второй элемент памяти и второй согласующий элемент, последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу первого согласующего элемента, управляемый генератор и триггер, прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно через первый и второй формирователь коротких импульсов с yпpaвляющи ш входами первого и второго импульснофазовых детекторов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введен дифференциальный усилитель, прямой и инверсные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго согласукмцих элементов, между прямым и инверсным выходами триггера и другими входами первого и . второ.го элементов памяти введены соответственно последовательно соединенные первый элемент И и первый ключ, второй элемент И и второй ключ, между прямым выходом дифференциального усилителя и другими входами первого и второго элементов И введены последовательно соединенные первый компаратор и элемент ИЛИ, а между инверсным выходом дифференциального усилителя и другим входом элемента ИЛИ введен второй компаратор, при этом выходы первого и второго согласующих элементов соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго ключей. Источники информации, принятые во внимание пои эксперти,е. 1.Патент Англии 951230, кл. НЗА, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 684705, кл. Н 04 В 1/18, 1979.