Частотный дискриминатор

 

ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР, содержащий два перемнсжителя, первые входы которых объединены и являются первым входом частотного дискриминатора , фазовращатель на 90 выход которого подключен к второму входу одного из перемножителей, два фильтра нижних частот, входы которых соединены с выходами соответствующих перектоясителей, и фазовый детектор , при этом вход фазовращателя на 90 и второй вход другого перемножителя объединены и являются вторым входом частотного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью расширения.полосы частот дискриминационной характеристики и повышения быстродействия, в него введены два блока фазофильтрового формирования однополосного сигнала, включенные между выходами фильтров нижних частот и входами фазового деI тектора, последовательно соединенные первый генератор и дополнительный фазовращатель на второй генератор, при этом первые опорные входы блоков фазофильтрового формирования однополосного сигнала соеди (Л нены с выходом дополнительного фазовращателя на 90°к выходом первого генератора соответственно, а вторые опорные входы - с выходом второго генератора. со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 03 D 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3309925/18-09 (22) 22.06.81 (46) 15.02.84. Вюл. М 6 (72) С.П.Вареца и О.В.Дудник-Дубиняк (53) 621.376.332(088.8) (56) 1. Патент США )) 3568067, кл. 325-320, 1971.

2. Капланов М.P., Левин В.A. Автоматическая подстройка частоты.

М.-Л., Госзнергоиздат, 1962, с. 87 (прототип) . (54)(57) ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР, содержащий два перемножителя, первые входы которых объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, фазовращатель на 90, выход которого подключен к второму входу одного из перемножителей, два фильтра нижних частот, входы которых соединены с выходами соответствующих перемножителей, и фазовый детектор, при этом вход фазовращателя на

90 и второй вход другого перемножителя объединены и являются вторым входом частотного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью расширения. полосы частот дискриминационной характеристики и повышения быстродействия, в него введены два блока фазофильтрового формирования однополосного сигнала, включенные между выходами фильтров нижних частот и входами фазового детектора, последовательно соединенйые первый генератор и дополнительный фазовращатель на 90 и второй генератор, при этом первые опорные входы блоков фазофильтрового формирования однополосного сигнала соединены с выходом дополнительного фазовращателя на 90 и выходом первого генератора соответственно, а вторые опорные входы — с выходом второго генератора °.1073877

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах. автоматической подстройки частоты с широким рабочим диапазоном частот и высоким быстродействием. 5

Известен частотный дискриминатор, содержащий два канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, дифференцирующей цепи и второго перемножителя, первые входы первых перемножителей обоих каналов объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, второй вход первого перемножителя первого канала является вторым входом частотного дискриминатора, между которым и.вторым входом первого перемножителя второго канала включен фазонращатель на

90, выходы каналов соединены со нходом дифференциального усилителя, а вторые входы вторых перемножителей первого и второго каналов соединены. соответственно с выходами фильтров нижних частот второго и первого каналов (1).

Недостатком известного частотного дискриминатора является малая полоса рабочих частот, определяемая полосой рабочих частот фазовращате- 30 ля на. 90о.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является частотный дискриминатор, содержащий два перемножителя, первый входы кото-35 рых объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, фазонращатель на 90о, выход которого подключен к второму входу одного из перемножителей, два фильтра нижних 40, частот, входы которых соединены с ныходами соответствующих перемножителей и фазовый детектор, при этом

Ф о вход фазовращателя на 90 и второй вход другого перемножителя .объединены и являются вторым входом частотного дискриминатора, а входы фазового детектора непосредственно и через фазовращатель на 180 соединены о с выходами фильтров нижних частот (2).

Однако известный частотный дис- 50 криминатор имеет малый диапазон рабочих частот (узкий диапазон захвата, определяемый малой протяженностью горизонтальных участков статической характеристики) и большую 55 постоянную времени. Первый недостаток обусловлен тем, что в фазовращателе на 180 трудно обеспечить условие сдвига фазы сигнала в достаточно широком абсолютном диапазо- @ не частот. Вследствие этого проис- ходит завал статической характеристики частотного дискриминатора как в области малых, так и в области больших значений разностной частоты. Второй недостаток обуслонлен необходимостью применять в составе фазового детектора интегратор с большой постоянной времени, так как в области малых расстроек частота разностных колебаний близка к нулю и отфильтровать паразитное переменное напряжение удвоенной раэностной частоты на выходе фазового детектора можно только сужая полосу интегратора,.что, в свою очередь, ведет к снижению быстродействия.

Целью изобретения является расширение полосы частот дискриминационной характеристики и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в частотный дискриминатор, содержащий два перемножителя, первые входы которых объединены и являются первым входом частотного дискримио натора, фазовращатель на 90, выход которого подключен к второму входу одного из перемножителей, два фильтра нижних частот, входы которых соединены с выходами соответствующих перемножителей, и фазовый детектор, при этом вход фаэовращателя на 90 и второй вход другого перемножителя объединены. и являются вторым входом частотного дискриминатора, введены дна блока фазофильтрового формирования однополосного сигнала, включенные между выходами фильтров нижних частот и входами фазового детектора, последовательно соединенные первый генератор и дополнительный фазовращатель на 90 и второй генератор, при этом первые опорные входы блоков фазофильтрового формирования однополосного сигнала соединены с выходом дополнительного фазовращателя на 90 и выходом первого генератора соответственно, а вторые опорные входы — с выходом второго генератора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема частотного дискриминатора.

Частотный дискриминатор содержит перемножители 1 и 2, фазовращатель

3 на 90", фильтры 4 и 5 нижних частот, блоки б и 7 фазофильтроного формирования однополосного сигнала, первый и второй генераторы 8 и 9, дополнительный фазовращатель 10 на 90, фазовый детектор 11. Блоки б и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала содержат перемножители 12 — 15 полосовые фильтры 16 и

Ф о

17, фазовращатели l8 и 19 на 90, сумматор 20.

Частотный дискриминатор работает следующим образом.

Входной сигнал подается на первые входы перемножителей 1 и 2 синфазно, а эталонный — на вторые входы этих перемножителей в квадратуре, 1073877

Тираж 862; Подписное

ВНИИПИ Закаб 377/53

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная, 4 которая обеспечивается фазовращателем 3 на 90. Колебания разностной частоты, полученные в результате преобразования в перемножителях

1 и 2 выделяются на выходах фильтров 4 и 5 нижних частот. Далее ко- 5 лебания разностной частоты поступают на блоки 6 и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала, в которых осуществляется перенос колебаний разностной частоты в об-. ласть высоких частот с подавлением несущей и второго бокового колебаний.

Колебания разностной частоты в перемножителях 12 и 13 перемножаются с высокочастотными колебаниями первого генератора 8, причем на перемножитель 12 колебания первого .генератора 8 поступают через фазовращатель 18 на 90. Выходные напряжения перемножителей 12 и 13 при выполнении их по балансной схеме содержат суммарные и разностные составляющие. Полосовые фильтры 16 и 17 выделяют разностные составляющие выходных сигналов ° перемножителей 12 и

13, которые имеют взаимный сдвиг фаз 90 В перемножителях 14 и 15(при выполнении их по балансной схеме) производится еще одно преобразование сигнала, причем з а счет сдвига фазы ЗО колебания второго генератора 9 в фазовращателе 19 на 90О подаваемого на второй вход перемножителя 14, суммарные составляющие выходных колебаний перемножителя 14 совпадают 35 по фазе с соответствующими иМ суммарными составляющими выходных колебаний перемножителя 15, а соответствующие друг другу разностные составляющие находятся в противофазе. 4р

В сумматоре 20 продукты разностного преобразования перемножителей

14 и 15 взаимно компенсируются,. а продукты суммарного — складываются.

Так как фазовращатели 18 и 19 на 90 работают на фиксированной частоте, установка в них требуемого фазового сдвига с высокой точностью не представляет технической трудности.

Фазовые соотношения между сигналами сохраняются при параллельном 50 переносе их спектра по оси частот путем преобразования с использованием единого опорного генератора, поэтому колебания высокой частоты на выходах блоков 6 и 7 имеют те же фа- 55 зовые соотношения,что и колебания разностной частоты на входах этих блоков,т.е.квадратурны.Дополнительный доворот фазы колебаний одного из сигналов на входе фазового детектора 6П

11 осуществляется поворотом фазы на 90 первого генератора 8 с помощью фазовращателя 10 на 90.

Фазовый детектор 11 в предлагаемом частотном дискриминаторе производит обработку сигналов высокой частоты, а не низкой как в известном, поэтому удвоенная (суммарная) частота выходных колебаний находится в области радиочастот и легко отфильтровывается с помощью фильтра нижних частот, входящего в состав фазового детектора 11, с достаточно широкой полосой пропускания, определяемой абсолютными значениями частот первого и второго генераторов 8 и 9, беэ предъявления высоких требований к качеству этого фильтра. Таким образом, в предлагаемом частотном дискриминаторе переменная составляющая выходного н.апряжения полностью устраняется при достаточно широкой полосе фильтра нижних частот фазового детектора 11, что обеспечивает существенное увеличение быстродействия частотного дискриминатора по сравнению с известным.

Дополнительный поворот фазы на

90 на одном из. входов фазового детектора 11 осуществляется путем поворота фазы колебания первого генератора 8, работающего на фиксированной частоте, а не в широком диапазоне частот. Это позволяет обеспечить дополнительный поворот фазы с высокой .точностью, причем с помощью простейшего фазбвращателя и,таким образом,обеспечить постоянство фазовых соотношений между колебаниями на входе фазового детектора 11 в широком диапазоне разностных частот, который ограничивается только выбором частот первого и второго генераторов 8 и 9 и шириной полосы пропускания полосовых фильтров 16 и 17 в блоках 6 и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала.

Таким образом, использование новых элементов — блоков фазофильтрового формирования однополосного сигнала с общими генераторами, позволяет расширить полосу частот дискриминационной характеристики и повысить. быстродействие частотного дискриминатора, причем усложнение функциональной схемы частотного дискриминатора компенсируется простотой и высокой степенью унификации составляющих элементов. С учетом достижений микроэлектроники предлагаемый частотный дискриминатор может быть выполнен в виде единого. модуля, обеспечивающего заданные характеристики в широком диапазоне частот.