Устройство для стабилизации средней частоты частотно- модулированного сигнала

 

Изобретение относится к технике ЧМ и повышает стабильность средней частоты ЧМ-сигнала. Частота автоколебаний а кольцевом соединении,.образованном четырьмя смесителями 7, 6, 10 и II и резонансным у-лем 1 2,1 выход которого подключен к второму входу сме сителя 7, в процессе работы устройства остается неизменной и равной частоте стабилизированного автогенератора (САГ) 2. Стабильность вынужденных автоколебаний будет определяться в основном стабильностью частоты САГ 2, который может быть выпол нен кварцевым. Точность преобразования ФМ, вызванной нестабильностью средней частоты ЧМ-сигна ла, в ЧМ зависит от стабильности выходных колебаний , поэтому в качестве управляемого генератора 14 целесообразно использовать управляемый кварцевый г-р. Предлагаемое устройство не менее,чем на порядок повышает стабильность средней части выходного ЧМ-сигнала. I ил. е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (50 4 Н 03 L 7/00

1., 11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4054093/24-09 (22) 11.04.86 (46) 15.04.88. Бюл. N 14 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (72) А.С.Василенко, Ф.И.Веников, Е.С.Колесник, С.Н.Макарук и В.Л.Сорокопут (53) 621.396.666 (088.8) (56) Патент Великобритании Ф 11522769 кл. H 3 Т, 1969.

Авторское свидетельство СССР

ll 896745, кл. Н 03 В 23/00, Н 03 D 7/16, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАН . НОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к технике

ЧМ и повышает стабильность средней частоты ЧМ-сигнала. Частота автоколебаний в, кольцевом соединении,.образованном четырьмя смесителями 7, 6, 10 и ll и резонансным у-лем 12,, выход которого подключен к второму входу смесителя 7, в процессе работы устройства остается неизменной и равной частоте стабилизированного автогенератора (САГ) 2. Стабильность вынужденных автоколебаний будет опреде ляться в основном стабильностью частоты САГ 2, который может быть выпол" нен кварцевым. Точность преобразования ФМ, вызванной нестабильностью средней частоты ЧМ-сигнала, в ЧМ зависит от стабильности выходных колебаний, поэтому в качестве управляемого генератора 14 целесообразно использовать управляемый кварцевый г-р.

Предлагаемое устройство не менее,чем на порядок повышает стабильность средней части выходного ЧМ-сигнала.

1 ил.

1388981

Изобретение относится к технике частотной модуляции и может быть использовано для получения частотно-мо дулированного (ЧМ) сигнала с высокостабильной средней частотой из частотно-модулированного сигнала с нестабильной средней частотой °

Целью является повышение стабильности средней частоты ЧИ-сигнала.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство для стабилизации средней частоты ЧИ-сигнала содержит пер15 вый смеситель 1, стабилизированный автогенератор 2, первую линию 3 задержки, второй смеситель 4, узкополосный фильтр 5, третий, четвертый и пятый смесители 6, 7 и 8,вторую линию 9 задержки, шес.той и седьмой смесители 10 и 11 резонансный усилитель 12, фазовый детектор 13 и управляемый генератор 14.

Устройство (с учетом того, что все смесители однополосные) работает следующим образом.

Первый смеситель 1, стабилизированный автогенератср 2, первая линия

3 задержки и второй смеситель 4 образуют устройство с прямым вычитанием девиации (ПВД), которое на входе узкополосного фильтра 5 формирует из исходного ЧИ-сигнала сигнал с фазовой модуляцией и уменьшенной девиацией. Узкополосный фильтр 5, настроенный на частоту колебаний. стабилизированного автогенератора 2, пропуска" ет эти колебания на выход, фаза этих колебаний изменяется по закону изме нения (из-за нестабильности) частоты несущей входного ЧИ-сигнала. Составляющие частотные спектры полезного сообщения через узкополосный фильтр

5 не.проходят.

Третий 6, четвертый 7, шестой 10 45 и седьмой ll смесители, вторая линия

9 задержки, резонансныи усилитель 12, фазовый детектор 13 и управляющий генератор 14 составляют обратный преобразователь из фазовой модуляции в 50 частотную, который также восстанавливает девиацию для составляющих спектра, прошедших узкополосный фильтр 5.

На выходе пятого смесителя 8 происходит компенсация нестабильности несущей частоты входного ЧМ-сигнала.

Действительно, на вход устройства и на первый вход второго смесителя 4 поступает сигнал, модулированный по частоте. Для простоты рассмотрения примем, что модуляция осуцествляется синусоидальным током.

U,„ (t) = U cos ((ц, +ьи„)t +

+ m sinat) (1) где Ю, - несущая частота входного ЧИсигнала;

ЬЯц нестабильность несущей частоты входного сигнала;

m=>u /Q. — индекс частотной модуляции; аи - девиация частоты;

Q - частота модулированного сигнала.

На выходе первого смесителя 1 выделяются колебания суммарной частоты и поэтому на второй вход второго смесителя 4 поступает сигнал

Псм(Пс„("-os .f(о+(((+(сд) б +

+ m sinn(t — (->() — (о,+Лспо„)(, +

+Чса) э (2) где Q,, è q,„- частота и начальная фаза колебаний стабилизированного автогенератора 2 соответственно; (., - время запаздывания в первой линии 3 задержки.

На выходе второго смесителя 4 выделяются колебания разностной частоты

gá вв1

Uc„= U,ö „cos u „t + 2 m sin

С. (. сов SZ (t — †-) — (св.+Вы, ) (,+, вр,). (3)

С выхода второго смесителя 4 колеба ния (3) поступают на узкополосный фильтр 5, настроенный на частоту ю „, на выходе которого сигнал имеет вид

Б = Б в К„сов(и t — (СВ, в

+Юв() ((+ (pcA) (4) где К - коэффициент передачи узко9Т полосного фильтра.

Фазовый сдвиг колебаний на выходе узкополосного фильтра 5 при точной настройке на частоту (дс„ будет таким же, как н íà его входе.

С выхода стабилизированного автогенератора 2 колебание поступает также на первый вход четвертого сме сителя 7, выход которого соединен с входом третьего смесителя 6, на второй вход которого поступает колебание с выхода узкополосного фильтра 5.

138898) С выхода третьего смесителя 6 коле бание поступает на вход шестого смесителя )О выход которого соединен с входом седьмого смесителя l) на вто5 рои вход которого поступает колебание с выхода управляемого генератора 14. Одновременно с этим колебания с выхода управляемого генератора 14 через вторую линию 9 задержки посту пают на второй вход шестого смесителя 10. С выхода седьмого смесителя

l! колебания поступают на вход резо» нансного усилителя 12, выход которого соединен с вторым входом четверто- 15 го смесителя 7. Включенные.в кольце все соединение смесители 7, 6, 10, 11 и резонансный усилитель 12 образуют автоколебательную систему, в которой в стационарном состоянии при выпал нении условий баланса фаз и баланса амплитуд существуют устойчивые коле бания с частотой, равной частоте стабилизированного автогенератора И

На входы фазового детектора 13 посту-25 пают колебания одинаковой частоты, поэтому управляющее напряжение на его выходе равно нулю и частота уп» равляемого генератора 14 равна номинальному (начальному) значению я„, В последовательно соединенных смесителях 7 и 6 происходит возвратное ге теродинирование колебаний,при этом на выходе смесителя 7 выделяется колебание с частотой 2U д, равной сумме частот колебаний, поступающих на его входы. На выходе смесителя 6 выделя ется колебание с частотой G д, равной разности частот колебаний, поступающих на его входы. В результате воз» вратного гетеродинирования на выходе третьего смесителя 6 вьделяется колебание, сдвинутое по фазе относитель но колебания на выходе резонансного усилителя 12 на величину hap = Ч „.

+...„)-, („„, „ф.. „й 45 сдвиг колебания в цепяхфильтрации смесителей 6 и 7). В последовательно соединенных смесителях 10 и 11 также происходит возвратное гетеродинирование колебаний, причем на выходе шес того смесителя 10 выделяется колеба ние с частотой, равной сумме (Q д+

+Я„, ) частот колебаний, поступивших на его входы. На.выходе седьмого сме» сителя ll выделяется колебание с час-55 тотой Q „= (и „+M„„„) „„о, равной разности частот колебаний, поступив» ших на его входы. В результате возвратного гетеродинирования на выходе седьмого смесителя ll выделяется колебание, сдвинутое по фазе относительно колебания на втором входе смесителя 10 на величину ьц „= ч,„, „—

munro (р (или Ь(«Чем» + иго ")» в случае, если на выходе .шестого смеси теля 10 вьделяется разностная часто та,а на выходе седьмого смесителя ll вьделяется суммарная частота), где

/ ь> - время запаздывания сигнала во второй линии 9 задержки, с „ „ - фазовый сдвиг колебания в цепях фильтрации смесителей 10 и )1. Учитывая представленные выше фаэовые соотношения, условие баланса фаз для автоколебательной системы, образованной включенными в кольцевое соединение смесителями 7, 6, 10, ll и резонансным усилителем 12, можно представить в виде г CI417 - " - « +Vga «+hi o д»+

+PI) = К« (5) или у <+«у+ + "р»

+ (f 1 = К7 где K=0 l 2, 3,...; с „- фазовый набег колебаний в ре" зонансном усилителе.

В стационарном режиме на выходе управляемого генератора 14 существует колебание с номинальной частотой (й„,, соответствующей высокостабнльной несущей частоте Q входного сигнала.

В динамическом режиме при наличии реального входного ЧМ-сигнала с нестабильной несущей происходит измене ние вносимого фазового сдвига ду, частота колебаний в автоколебательной системе, образованной включенными в кольцевое соединение блоками 7, 6, 10, 11 и 12,отклоняется относительно номинального значения, так как условие баланса фаз выполняется на другой частоте. На выходе фазового детектора 13 при этом появляется управляющий .сигнал, который поступает на управляющий генератор 14, и частота

его изменяется на величину bcQ так, nr что условие баланса фаэ в автоколебательной системе, образованной блоками 7, 6, 10 )1 и 12 снова выполняется на частоте Я д . Условие баланса фаз в этом случае принимает вид

5 1388981 6 разно использовать управляемый кварцевый генератор. смч Qo " ") "" 1смц (Q„„ +

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет не менее, чем на порядок повысить стабильность средней частоты выходного ЧМ-сигнала, или

Формула изобретения

Составитель С.Даниэлян

Техред Л.Олийнык

Редактор М.Келемеш

Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 1585/56 Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Чсм о у н с +Чсц„+ (

+QQ„, )Ьyg+(fp) = К»., При этом величина фазовых сдвигов ф Q< c ) < >(p << и (. р 1 ост ает ся прак тически неизменной. Из выражений (5) и (6) следует, что приращение часто.-! ты управляемого генератора 14, выз" анное нестабильностью средней частоты входного ЧМ-сигнала, равна

1 (7) с г выбрав > = pz получим АЮ„„ =ЬИ„.

11одавая колебания управляемого по х частоте генератора 14 на второй вход тятого смесителя 8, на выходе этого смесителя получаем ЧМ-колебания с вы с окостабильной средней частотой („ - Я ) + (e (ä — au ) = (Я вЂ” Я ), и о н д,- о арго

Таким образом, частота автоколебаний в кольцевом соединении, образоВанном четырьмя (однополосными) смесителями 7, 6, 10, 11 и резонансным усилителем 12, выход которого подклто- ЗО чен к второму входу четвертого смесителя 7, в процессе работы устройства остается неизменной и равной частоте стабилизированного автогенератора .2.

Следовательно, стабильность вынужден- 35 ных автоколебаний в рассматриваемой автоколебательной системе будет определяться в основном стабильностью частоты стабилизированного автогене ратора, который может быть выполнен 40 кварцевым. Кроме того, точность преобразования фазовой модуляции, выэ" ванной нестабильностью средней часто" ты Ч 1-сигнала, в частотную существенно зависит от стабильности выхо ;"" 45 ных колебаний, поэтому в качестве управляемого генератора 14 целесообУстройство для стабилизации средней частоты частотно-модулированного сигнала, содержащее последовательно соединенные первую линию задержки, вход которой является входом устройства, первый смеситель, другой вход которого подключен к выходу стабили эованного автогенератора; второй смеситель, другой вход которого подключен к входу устройства, узкополосный фильтр и третий смеситель, а также вторую линию задержки, четвертый смеситель, один вход которого подключен к выходу стабилизированного.автогенератора, и пятый смеситель,один вход которого подключен к входу устройства, а выход является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности средней частоты частотно моду лированного сигнала, между выходом третьего смесителя и другим входом пятого смесителя включены последовательно соединенные шестой смеситель, седьмой смеситель, другие входы которых подключены соответственно к выходу и входу второй линии задержки, резонансный усилитель, выход которого подключен также к второму входу чет вертого смесителя, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом стабилизированного автогенера тора, и управляемый генератор, выход которого подключен также к входу вто рой линии задержки, а выход четвертого смесителя соединен с вторым входом третьего смесителя.