Устройство радиоимпульсной автоматической подстройки частоты

 

1. УСТРОЙСТВО РАДИОИМПУЛЬСНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные блок фильтрации, источник подстраиваемого сигнала, фазовый детектор, один из входов которого является входом устройства, ключ, управляющий вход которого подключен к обнаружителю входного сигнала, и запоминающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности автоподстройки путем устранения ложных захватов, между выходом запоминающего элемента и входом блока фильтрации включен первый дополнительный ключ, между выходом фазового детектора и дополнительным входом блока филь , трации включены последовательно второй Дополнительный ключ, первый дополнительный запоминающий элемент, вычитатель, фильтр нижних 4JacTOT, двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент и формирователь ступенчатого напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, между выходом фазового детектора и входом вычитателя включены последовательно третий дополнительный ключ и второй дополнительный запоминающий элемент, между выходом обнаружителя входного сигнала и управляющими входами BTOpoi;o и третьего дополнитель (Л ных ключей включены формирователь импульсов выборки по переднему фронту радиоимпульсов и формирователь импульсов выборки по заднему фронту радиоимпульсов соответственно, а управляющий вход первого дополнительного ключа подключен к выходу порогового элемента.. 4 Од ;о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 511 Н 03 L 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3264388/18-09 (22) 20.03.81 (46) 23.03.85. Бюл. № 11 (72) С. А. Даниэлян, Ю. М. Супер и Ю. С. Щедров (53) 621.396.682 (088.8) (56) 1. Системы фазовой автоподстройки частоты с элементами дискретизации. Под ред. В. В. Шахгильдяна. М., «Связь», 1979, с. 14 — 20 (прототип).

2. Кривицкий Б. Х. Автоматические системы радиотехнических устройств. М.— Л., Госэнергоиздат, 1962, с. 561 †5. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО РАДИОИМПУЛЬСНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные блок фильтрации, источник подстраиваемого сигнала, фазовый детектор, один из входов которого является входом устройства, ключ, управляющий вход которого подключен к обнаружи- телю входного сигнала, и запоминающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности автоподстройки путем устранения ложных захватов, между выхо,„SU 1146799 A дом запоминающего элемента и входом блока фильтрации включен первый дополнительный ключ, между выходом фазового детек- . тора и дополнительным входом блока филь,трации включены последовательно второй дополнительный ключ, первый дополнительный запоминающий элемент, вычитатель, фильтр нижних частот, двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент и формирователь ступенчатого напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, между выходом фазового детектора и входом вычитателя включены последовательно третий дополнительный ключ и второй дополнительный запоминающий элемент, между выходом обнаружителя входного сигнала и управляющими вХодами второго и третьего дополнительных ключей включены формирователь импульсов выборки по переднему фронту радиоимпульсов и формирователь импульсов выборки по заднему фронту радиоимпульсов соответственно, а управляющий вход пераоro дополнительного ключа подключен к выходу порогового элемента..

1146799

2.:Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь ступенчатого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных генератора счетных импульсов, реверсивного счетчика, входы реверса которого подключены к выходам компаратора знака управляющих сигналов, и преобразователя код — напряжение.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для автоподстройки частоты источников сигнала по опорным радиоимпульсам, выделения несущей из радиоимпульсов и в других устройств подобного назначения.

Известно устройство радиоимпульсной автоподстройки частоты, которое содержит последовательно включенные входной ключ и соединенные в кольцо фазовый детектор, фильтр нижних частот и управляемый источник сигнала (1).

Однако это устройство обладает невысокой помехоустойчивостью, так как входные помехи и шумы подвергаются стробированию ключом совместно с сигналом. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство радиоимпульсной автоматической подстройки частоты, содержащее последовательно соединенные блок фильтрации, источник подстраиваемого сигнала, фазовый детектор, другой вход которого является входом устройства, ключ, управляющий вход которого подключен к обнаружителю входного сигнала, и запоминающий элемент (2).

Однако известному устройству присущ zs ложный захват на частотах о =u7 „ - К—

2%i т где.и „, и M — соответственно частоты источника подстраиваемого и входного сигналов; Т . — период следования радиоимпульсов; К вЂ” любое целое число, например +.1;

+2; +3 и т.д. зо

Цель изобретения — повышение точности автоподстройки путем устранения ложных захватов на указанных частотах.

Цель достигается тем, что в устройстве радиоимпульсной автоматической подстройки частоты, содержащем последовательно соединенные блок фильтрации, источник подстраиваемого сигнала, фазовый детектор, один из входов которого является входом устройства, ключ, управляющий вход которого подключен к обнаружителю .входного 4р сигнала, и запоминающий элемент, между выходом запоминающего элемента и входом блока фильтрации включен первый допол3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блок фильтрации выполнен в виде последовательно соединенных сумматора и петлевого фильтра нижних частот.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блок фильтрации выполнен в виде последовательно соединенных петлевого фильтра нижних частот и сумматора. нительный ключ, между выходом фазового детектора и дополнительным входом блока фильтрации включены последовательно второй дополнительный ключ, первый дополнительный запоминающий элемент, вычитатель, фильтр нижних частот, двухполупериод ный выпрямитель, пороговый элемент и формирователь ступенчатого напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, между выходом фазового детектора и входом вычитателя включены последовательно третий дополнительный ключ и второй дополнительный запоминающий элемент, между выходом обнаружителя входного сигнала и управляющими входами второго и третьего дополнительных ключей включены формирователь импульсов выборки по переднему фронту радиоимпульсов и формирователь импульсов выборки по заднему фронту радиоимпульсов соответственно, а управляющий вход первого дополнительного ключа подключен к выходу порогового элемента.

Формирователь ступенчатого напряже-. ния выполнен,в виде последовательно соединенных генератора счетных импульсов, реверсивного счетчика, входы реверса которого подключены к выходам компаратора знака управляющих сигналов, и преобразователя код — напряжение.

Блок фильтрации выполнен в виде последовательно соединенных сумматора и петлевого фильтра нижних частот.

Блок фильтрации выполнен в виде последовательно соединенных петлевого фильтра нижних частот и сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2— диаграммы его работы.

Устройство содержит источник 1 подстраиваемого сигнала, фазовый детектор 2, ключ 3, обнаружитель 4 входного сигнала, запоминающий элемент 5, первый дополнительный ключ 6, блок 7 фильтрации, который может быть выполнен в виде последовательно соединенных сумматора 8 и петлевого фильтра 9 нижних частот, второй допол11 з нительный ключ 10, первый дополнительный запоминаюший элемент 11, вычитатель 12, фильтр 13 нижних частот, двухполупериодный выпрямитель 14, пороговый элемент 15, формирователь 16 ступенчатого напряжения, третий дополнительный ключ 17 второй до.полнительный запоминаюший элемент 18, формирователь 19 импульсов выборки по переднему фронту радиоимпульсов, формирователь 20 импульсов выборки по заднему фронту радиоимпульсов. Для подгонки времен срабатывания дополнительных второго и третьего ключей 10 и 17 точно по заднему и переднему фронтам радиоимпульсов могут быть включены выравнивающие линии 21 и 21 задержки. Формирователь 16 ступенчатого напряжения содержит генератор 22 счетных импульсов, реверсивный счетчик 23, компаратор 24 знака управляюшего сигнала и преобразователь 25 код — напряжение.

Устройство работает следуюшим образом.

В режиме синхронизма на основной частоте или в режиме слежения за основной частотой входного сигнала напряжение на выходе формирователя 16 ступенчатого напряжения принимаем равным нулю, тогда на выходе фазового детектора 2 появляется напряжение, пропорциональное медленным отклонениям фазы источника 1 подстраиваемого сигнала относительно входного сигнала (фиг. 2г). Ключ 3 открывается сигналом (фиг. 2в) с выхода обнаружителя 4 входного сигнала в момент его присутствия (фиг. 2б), а дополнительные ключи 10 и 17 открываются лишь на короткое время в начале и в конце радиоимпульса соответственно через формирователи 19 и 20 импульсов выборки по переднему и заднему фронтам радиоимпульсов. Поэтому на выходе запоминаюшего элемента 5 появляется медленно меняющееся напряжение, когда ключ 3

lk замкнут, и постоянное напряжение, соответствующее фазовой растройке в конце радиоимпульса, когда ключ 3 разомкнут (фиг. 2д, где условно показано, что фазовая расстрой. ка растет). На выходах дополнительных запоминающих элементов 11 и 18 будут постоянные напряжения, пропорциональные фазовой расстройке в начале и в конце радиоимпульса. Так как длительность радиоимпульса t ãîðàçäî больше периода несущей частоты заполнения радиоимпульса Т, т.е.

t„» Т, то можно предположить, что разность фаз между входным сигналом и сигналом (фиг. 2а) источника 1 подстраиваемого сигнала за время действия радиоимпульса постоянна. Тогда на выходе вычитателя 12 разностное напряжение стремится к нулю. Пороговый элемент 15 не срабатывает и дополнительный ключ 6 будет замкнуг.

Напряжение на выходе формирователя 16 ступенчатого напряжения не изменяется, так как генератор 22 счетных импульсов не

46799

55 запускается, реверсивный счетчик 23 не изменяет своего состояния, и на выходе преобразователя 25 код — напряжение будет постоянное напряжение, соответствующее выбранной рабочей точке, для получения требуемой основной частоты несущей, т.е. для принятого случая это напряжение равно нулю. Сигнал ошибки с запоминающего элемента 5 через замкнутый ключ 6, сумматор 8 и петлевой фильтр 9 нижних частот проходит на вход источника 1 подстраиваемого сигнала, обеспечивая тем самым слежение за изменениями входной частоты и фазы.

В режиме биений, но в пределах полосы удержания кольца фазовой автоподстройки частоты на основной частоте несущей входного сигнала, на выходе фазового детектора 2 во время действия радиоимпульса будет напряжение положительной или отрицательной полярности, в зависимости от знака частотной расстройки, причем это напряжение знакопеременно íà входах вычитателя 12, а следовательно, на выходе фильтра 13 нижних частот, имеющего достаточно большую постоянную времени, напряжение стремится к нулю, и дополнительные блоки практически не участвуют в работе. Таким образом, при расстройка-, в пределах полосы захвата н удержания на основной частоте устройства работает как известное. Однако если расстройка приводит к ложному захвату, т.е. частота биений на выходе фазового детектора 2 увеличивается до величины ьит= +-К .„, работа устрои2% ства меняется, так как напряжение биений в режиме ложного захвата создает также нулевое напряжение. на выходе запоминаюшего элемента 5. Это обусловлено тем, что напряжения биений симметричны относительно нуля при точной настройке источника 1 подстраиваемого сигнала на частоту щ с=щвх i —, где i = -1, +-2,..., +-к (фиг. 2е, 2е, 2е для i = +-1, - 2, + 3 соответственно) . На выходе запоминающего элемента 5 будет нулевое напряжение при точной настройке источника 1 подстраиваемого сигнала на частоту uJ 1 — +, и либо положительное, либо отрицательное напряжение в зависимости от знака отклонения частоты источника 1 подстраиваемого сигнала относительно частоты w,х - 1 — ф —, которое проходит через ключ 6, сумматор 8 и петлевой фильтр 9 нижних частот на вход источника 1 подстраиваемого сигнала, осушествляя подстройку последнего точно на частоту иг,х k, т.е. проявляется обычный механизм системы фазовой автоподстройки частоты. Однако в предлагаемом устройстве за счет вновь введенных признаков источник 1 подстраиваемого сигнала выводится из состояния захвата на частотах M>< =

= ив k „ г и пРиводитсЯ к частоте

Жк= швх

1146799

20

Покажем механизм приведения частоты и „, к частоте wq<. Как только на выходе фазового детектора 2 появляется напряжение биений d M = k —., то по переднему гю фронту радиоимпульса (фиг. 2Ж) оно стробируется дополнительным ключом 10 и на выходе запоминающего элемента 11 запоминается уровень соответствующего напряжения биений на начало радиоимпульса, например отрицательное напряжение (фиг. 2и). В конце радиоимпульса напряжение биений стробируется по заднему фронту (фиг. 2з) дополнительным ключом 17. и на выходе запоминающего элемента 18 появляется напряжение другого знака (фиг. 2к). На выходе вычитателя 12 и фильтра 13 нижних частот появляется разностное напряжение. Отфильтрованное фильтром

13 нижних частот разностное напряжение после выпрямления двухполупериодным выпрямителеЖ 14 поступает на пороговый элемент 15, который срабатывает и размыкает ключ 6, а также запускает генератор 22 счетных импульсов формирователя 16 ступенчатого напряжения. Тем самым кольцо фазовой автоподстройки частоты разрывается ключом 6 для устранения эффекта подстройки на частоту ложного захвата, а управляющее напряжение на источник 1 подстраиваемого сигнала поступает от реверсивного счетчика 23 через преобразователь 25 код— напряжение. Величина этого напряжения выбирается такой, чтобы перестроить источник 1 подстраиваемого сигнала на частоту лил = + — т

Допустим, что первоначально система захватывается на частоте цт„, = ит „+- i . 2 т (фиг. 2е), где i = 1,2, ..., к, тогда за счет воздействия напряжения с преобразователя 25 код — напряжение источник 1 подстраиваемого сигнала перестраивается на частотущ, =uJ „ (i — 1) —. На выходе фазового детектора 2 появляется напряжение биений, соответствующее д w

= +- (i — 1) ф — (фиг. 2е). На выходе вычитателя 12 вновь появляется разностное напряжение (фиг. 2е), которое превышает порог срабатывания порогового элемента 15.

Последний выдает сигнал на закрытие дополнительного ключа 6 и на запуск генератора 22 счетных импульсов, под действием которого реверсивный счетчик 23 меняет свое состояние. На выходе преобразователя 25 код — напряжение вырабатывается дополнительное напряжение, которое поступает на вход источника 1 подстраиваемого сигнала. Последний перестраивается на частоту uJ = Ш х (1 — 2) - —. Далее процесс повторяется до тех пор, пока напряжение на выходе вычитателя 12 станет ниже порога срабатывания порогового элемента 15.

Это достигается при настройке источника 1 подстраиваемого сигнала на частоту щ

=W<> (фиг. 2г и д). Для устранения срабатывания порогового элемента 15 от случайных скачков на выходе вычитателя 12 установлен фильтр 13 нижних частот. Для того, чтобы пороговый элемент 15 срабатывал при любых знаках частотной расстройки, что фиксируется соответствующим .знаком напряжения на выходе вычитателя 12, включен двухполупериодный выпрямитель 14 (фиг. 2м).

Таким образом, приближение напряжения на выходе вычитателя 12 к нулю свидетельствует о том, что в предлагаемом устройстве частота на выходе источника 1 подстраиваемого сигнала равна частоте входного сигнала. В этом случае дополнительный ключ 6 замкнут и работает обычное кольцо радиоимпульсной автоподстройки частоты, как и в известном устройстве. Для более точного срабатывания дополнительных ключей 10 и 17 именно в моменты начала и окончания радиоимпульсов в устройство могут быть введены линии 21 задержки, выравнивающие набеги фаз по цепям, как показано, например, пунктиром на фиг. 1.

Обнаружитель 4 входного сигнала может быть подключен к входу фазового детектора 2, являющегося входом устройства, или к любому другому блоку при использовании предлагаемого устройства в приемниках или других устройствах и может быть выполнен самым различным образом. Источник 1 подстраиваемого сигнала может содержать управляемый напряжением генератор, делители и умножители частоты, смесители и т.д., генератор может быть как с непосредственным, так и с косвенным управлением частотой.

Технико-экономический эффект изобретения состоит в устранении должных захватов в устройствах радиоимпульсной автоматической подстройки частоты, что повышает надежность связи в тех системах, где применяется данное устройство, снижает требования к стабильности опорной частоты и частоты источника подстраиваемого сигнала.

1146799 е е"

t

К

Л

Составитель В. Журавлев

Редактор Н. Яцола Техред И. Верес Корректор А. Тяско .заказ 1379 43 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4