Частотный дискриминатор

 

ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР, содержащий нормализатор амплитуды, вход которого является входом устройства , а выход подключен к общему входу двух полосовых фильтров, .между выходами которых включены параллельно входами алгебраический сумматор и фазовый детектор, соединенный выходом через пороговый элемент с первым входом решающего блока, выход которого является выходом частотного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения крутизны дискриминационной характеристики, к второму входу решакмцего блока подключен выходом второй фазовый детектор, включенный входами между выходом алгебраического сумматора и выходом нормализатора амплитуды.3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () l-) 4(5!) Н D 2

»

° »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbAV9 (2 1) 3249006/18-09 (22) 16.02. 81 (46) 15. 02 . 85. Бюл. У 6 (72) В.А.Денисов (53) 621.376.332(088.8) (56) 1. Вагин Ю.В., Дященко А.Г.

Частотный дискриминатор радиоприемных устройств. М., "Связь", 1971, с. 7.

2. Авторское свидетельство СССР

Ó 657580, кл. Н 03 D 3/02, 1976 (прототип). (54)(57) ЧАСТОТНЫЙ gHCKPHMHHATOP, содержащий нормализатор амплитуды, вход которого является входом устройства, а выход подключен к общему входу двух полосовых фильтров,,между выходами которых включены параллельно входами алгебраический сумматор и фазовый детектор, соединенный выходом через пороговый злемент с первым входом решающего блока, выход которого является выходом частотного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения крутизны дискриминационной характеристики, к второму входу решающего блока подключен выходом второй фазовый детектор, включенный входами между выходом алгебраического сумматора и выходом нормализатора амплитуды. радиоизмерительных системах и системах автоматического управления.

Известен частотный дискриминатор, содержащий два соединенных по входу полосовых фильтра, выходы которых подключены к алгебраическому сумматору через амплитудные детекторы(1 g.

Однако известный дискриминатор имеет малую ширину зоны дискриминации, равную расстройке полосовых фильтров по частоте.

Известен частотный дискриминатор, 15 содержащий нормализатор амплитуды, вход которого является входом устройства, а выход подключен к общему входу двух полосовых фильтров, между выходами которых включены парал- 20 лельно входами алгебраический сумматор и фазовый детектор, соединенный выходом через пороговый элемент с первым входом решающего блока, выход которого является выходом. 25 частотного дискриминатора 2).

Однако в известном частотном дискриминаторе дискриминационная характеристика имеет малую крутизну.

Целью изобретения является увеличение крутизны дискриминационной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в частотный дискриминатор, содержащич нормализатор амплитуды, вход

35 которого является входом устройства, а выход подключен к общему входу двух полосовых фильтров, между выходами которых. включены параллельно входами алгебраический сумматор и фазовый детектор, соединенный выходом через пороговый элемент с первым входом решающего блока, выход которого является выходом частотного дискриминатора, к второму входу решающего блока подключен выходом второй фазовый детектор, включенный входами между выходом алгебраического сумматора и выходом нормализатора амплитуды.

В предложенном устройстве дискрими50

Мационная характеристика формируется за счет амплитудно-фазовых различий прохождения сигнала через расстроен"ные полосовые фильтры, а не только за счет амплитудных различий, как в устройстве-прототипе. Этим объясняется повышение крутизны дискриминационной характеристики предлагаемого устройства.

1 11402

Изобретение относится к радиотех;нике и может быть использовано в

24 2

На фиг.1 приведена структурная схема частотного дискриминатора; на фиг.2 — дискриминационные характеристики предложенного и известного(2 частотных дискриминаторов; на фиг.3 .,структурная схема решающего блока; на фиг.4 — кривые, поясняющие работу решающего блока и формирование дискриминационной характеристики частотного дискриминатора.

Устройство содержит нормализатор 1 амплитуды, полосовые фильтры 2 и 3, фазовый детектор 4, пороговый элемент 5, алгебраический сумматор б, второй фазовый детектор 7, решающий блок 8.

Решающий блок 8 (фиг.3) включает в себя следующие узлы: инвертирующий усилитель 9, сумматоры 10 и 11, жесткий ограничитель 12 с прямым и инверсным выходами, ключи 13-15, логические элементы И 16 и 17, инвертор

18.

Кривые на фиг.4 обозначают следующие функции частоты входного напряжения частотного дискриминатора: а — выходное напряжение алгебраического сумматора; б — выходное напряжение порогового элемента в напряжение на прямом выходе жесткого ограничителя; г — напряжение на инверсном входе жесткого ограничителя; д, е, ж — напряжения, управляющие ключами 13 †15 поступающие на них с выходов элементов И 16 и 17 и инвертора 18 соответственно; з — выходное напряжение частотного дискриминатора.

Частотный дискриминатор работает следующим образом.

Входное напряженис поступает через нормализатор 1 амплитуды на входы полосовых фильтров 2 и 3, один из которых расстроен относительно средней частоты входного сигнала на+а о/2, о а другой на — dk /2 . При изменении частоты входного напряжения выходные напряжения полосовых фильтров

2 и 3 меняются, причем отличаются между собой как по амплитуде, так и по фазе. Напряжение с выхода алгебраического сумматора 6 пропорционально разности этих напряжений. На-. пряжение с выхода фазового детектора 7 пропорционально косинусу разности фаз напряжений алгебраического сумматора 6 и входного напряжения полосовых фильтров 2 и 3. Зависимость

1140224 нормированного напряжения с выхода фазового детектора ? от обобщенной расстройки при различных значениях обобщенной расстройки контуров f,рассчитанная для полосовых фильтров

2 и 3 в виде колебательных контуров, показана на фиг.2 сплошной линией.

Папряжение, пропорциональное косинусу разности фаз выходных напряжений полосовых фильтров 2 и 3, выделяемое на выходе фазового детектора 4, сравнивается с пороговым напряжением порогового элемента 5, и на его выходе вырабатывается напряжение, соответствующее логической единице, если входное напряжение превышает пороговое. Если входное напряжение ниже порогового, то пороговый элемент 5 формирует напряжение, соответствующее логическому нулю. Вход— ное напряжение, формируемое как косинус разности фазочастотных характеристик полосовых фильтров 2 и 3, Р имеет единственный максимум на средней частоте входного сигнала и симметричные спадающие ветви при частотной расстройке. Уровень порогового напряжения регулируется таким образом, чтобы переходы из состояния логического нуля в состояние логичес.кой единицы соответствовали частотным положениям экстремумов дискриминационной характеристики, положи,тельные ветви которой показаны на фиг.2. Сигналы с выходов фазового

35 детектора 7 и порогового элемента 5 поступают на входы решающего блока 8, который производит логическую обработку,входных сигналов. Если с выхода порогового элемента 5 поступает сигнал, соответствующий логической единице, то решающий блок 8 работает на участке между экстремумами дискриминационной характеристики.

Если поступает сигнал логического нуля, то в зависимости от знака напряжения с выхода фазового детектора решающий блок 8 работает либо на одном, либо на другом падающем участке дискриминационной характеристики, 50 что делает зону дискриминации шире частотной расстройки полосовых фильтров 2 и 3.

Решающий блок 8 (см.фиг.3) рабо- тает следующим образом. 55

Выходное напряжение инвертирующего усилителя 9 поступает на входы двух сумматоров lO и 11, причем на вторые входы этих сумматоров поданы положительное и отрицательное напряжения соответственно, величина которых в два раза превышает максимальное выходное напряжение алгебраического сумматора. Выходные напряжения сумматоров 10 и 11 поступают на входы ключей 13 и 14 соответственно. Кроме того, выходное напряжение алгебраического сумматора поступает на вход ключа 15 непосредственно.

Управление ключами 13, 14 и 15 выполняется в соответствии с алгоритмом работы решающего блока, описанным выше.

Выходное напряжение алгебраического сумматора поступает на вход жесткого ограничителя 12, выделяющего знак входного напряжения. При поступлении положительного входного напряжения на прямом выходе жесткого ограничителя присутствует напряжение, соответствующее логической единице, в противном случае — напряжение, соответствующее логическому нулю (фиг.4,в).

В результате управления ключами 13, 14 и 15 напряжениями д, е, ж в диапазоне частот j (1„ открыт ключ 14, а ключи 13 и 15 закрыты;. в диапазоне частот f„(f (открыт ключ 15, а ключи 13 и 14 закрыты; в диапазоне частот5) f открыт ключ

13, а ключи 14 и 15 закрыты. В итоге результирующая зависимость выходного напряжения решающего блока от частоты, являющаяся дискриминационной характеристикой предлагаемого частотного дискриминатора, имеет вид, аппроксимированный кривой

Увеличение крутизны дискриминационной характеристики предложенного устройства можно показать на примере применения в качестве полосовых фильтров колебательных контуров.

Тогда в устройстве -прототипе нормированная дискриминационная характеристика имеет вид „(М.)Ф (ы)2 ГКт)1 и приведена на фиг.2 пунктиром.

При этом крутизна нормированной дискриминационной характеристики в нуле. (S1--у (=0= > 1, ЬЮ

1.140224

V2 cosЧ

К„-К

s2 е,/ (= 0 = е1 + (Э

Нормированная полоса дискриминации (расстояние между экстремумами М „) равна 2 jf (= 2

Нормированную дискриминационную

;характеристику предлагаемого устройства × 2 можно найти как косинус фазочастотной характеристики разности нормированных комплексных коэффициентов передачи расстроенных кон. туров:

К" К2.= 1„„-(1-1 ) 1+,1В 1 ) 1

" 1 1

М.. =агс1 1-"Z

При этом крутизна нормированной дискриминационной характеристики предлагаемого устройства в нуле

Нормированная полоса дискриминаинн равна 2)1(=2Яе. йаделнв соответствующие выражения, находи. выигрыш предлагаемого устройства ,по крутизне и полосе дискриминации

ФГ щ Я о !4! «4

Из приведенных выражений, а также,из характеристик „представленных на фиг.2, видно, что выигрыш по крутизне и полосе дискриминации растет с уменьшением частотной расстройки контуров.

Устройство-прототип имеет макси1 мальную крутизну при ц.=, равную 0,77, что в 1,7 раза меньше соответствующей крутизны предложенного устройства.

Использование предложенного частотного дискриминатора в устройствах связи, радиоизмерительных устройствах или в устройствах автоматического управления позволяет улучшить их технические характеристики и повысить тем самым их эффективность.

Фи 2

1140224 Ъ м

1140224

Nu .4

821ИИИИ заказ 271 4З Тиран 872 ИоЯпнснпе m mm рйтант, г.унгород. ул.Проентнаа, 4