Частотный детектор

 

Использование: в радиотехнике, демодуляции частотно-модулированных сигналов. Сущность изобретения: частотный детектор содержит компаратор (1), D-триггер (2), одновибратор (3), генератор линейно-изменяющегося напряжения (4), блок выборки - хранения (5) и фильтр нижних частот (6). Линейность и крутизна преобразования, а также диапазон частоты девиации определяются в основном параметрами использования генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН), что позволяет повысить линейность и крутизну преобразования, а также увеличить диапазон частоты девиации, т. к. эти параметры определяются параметрами самого ГЛИНа. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике связи для демодуляции частотно-модулированных сигналов.

Известен демодулятор ЧМ-сигналов, содержащий перемножители, фильтры нижних частот, перестраиваемый генератор, фазовращатель, детектор экстремальных отсчетов, блок выборки-хранения, сумматор, интегратор, корректирующий фильтр, усилитель-ограничитель, источник опорного напряжения.

В известном демодуляторе обеспечивается работа на небольшом участке амплитудно-частотной характеристики дополнительного фильтра нижних частот (ФНЧ) при значительных девиациях частоты входного сигнала.

Недостатками известного устройства являются низкая точность преобразования ЧМ-сигнала из-за использования перемножителей и низкий диапазон частоты девиации.

Известен также частотный детектор, взятый в качестве прототипа, содержащий линии задержки, ФНЧ, компараторы напряжения, преобразователь кода, дифференциатор и амплитудный выпрямитель.

Входной частотно-модулированный сигнал задерживается в линиях задержки, ограничивается по уровню в компараторах, преобразуется в пилообразный сигнал, который дифференцируется по времени, выпрямляется и фильтруется, после чего получается сигнал с периодом в два раза меньшим, чем период входного сигнала.

Недостатками известного устройства являются ограниченный диапазон частот, нелинейность выходного сигнала, а также наличие большого числа компараторов, существенно усложняющих выполнение схемы, что приводит к возрастанию уровня пульсаций выходного сигнала.

Цель изобретения - повышение линейности преобразования, уменьшение уровня нелинейных искажений и уровня пульсаций, увеличение диапазона частоты девиации.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее компаратор напряжения, вход которого является входом частотного детектора, фильтр нижних частот, выход которого является выходом частотного детектора, введены D-триггер, одновибратор, генератор линейно-изменяющегося напряжения, блок выборки-хранения, при этом S-вход триггера соединен с выходом компаратора напряжения и входом одновибратора, инверсный выход которого подключен к С-входу триггера, а выход триггера через генератор линейно-изменяющегося напряжения подключен к входу блока выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с прямым выходом одновибратора, а выход блока выборки-хранения подключен к входу ФНЧ.

Сравнение заявленного технического решения с другими техническими решениями в известной области техники не выявило признаков, отличающих заявленное решение от прототипа.

Таким образом, заявленная совокупность признаков, характеризующая устройство, обладает критерием изобретения "существенные отличия" и обеспечивает достижение положительного эффекта.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диафрагммы работы устройства.

Частотный детектор содержит компаратор 1 напряжения, выход которого подключен к S-входу D-триггера 2 и входу одновибратора 3, инверсный выход которого соединен с С-входом D-триггера, выход которого через генератор 4 линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) соединен с вторым входом блока 5 выборки-хранения, первый вход которого подключен к прямому выходу одновибратора 3, при этом выход блока 5 выборки-хранения подключен к ФНЧ 6.

Частотный детектор работает следующим образом.

Входной частотно-модулированный сигнал поступает на вход компаратора 1 напряжения, который преобразует входной сигнал в последовательность прямоугольных импульсов f_max = f_н - f_дев. f_min = f_н - f_дев., где f_н - частота несущей; f_дев - частота девиации.

Передним фронтом каждого импульса (фиг. 2а) триггер 2 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2г) и запускает генератор 2 линейно-изменяющегося напряжения с длительностью фронта нарастания.

τ_ф = = соnst По заднему фронту запускается одновибратор 3, вырабатывающий короткий импульс (фиг. 2б, в), по которому происходит запись уровня сигнала с ГЛИНа (фиг. 2д) на данный момент времени и по окончании импульса триггер 2 перебрасывает в нулевое состояние (фиг. 2г) и прекращает работу генератора 4 (фиг. 2д). Сигнал с блока 5 выборки-хранения (фиг. 2е) поступает на ФНЧ 6, с выхода которого снимается низкочастотный сигнал (фиг. 2ж). Блок 5 выборки-хранения хранит уровень напряжения до прихода импульса записи (фиг. 2е).

Линейность преобразования определяется в основном линейностью ГЛИНа 4, что может составлять до 0,02% . Крутизна преобразования определяется конечной амплитудой импульса ГЛИНа 4.

Конкретное схемотехническое выполнение устройства зависит от частотного диапазона, в котором производится детектирование. В частном случае можно применить следующий перечень схемотехнических решений. Например, компаратор 1 напряжения может быть выполнен на микросхеме 597СА2, одновибратор 3 может быть выполнен на микросхеме 155 АГ3, ГЛИН 4 может быть представлен известной схемой. Блок 5 выборки-хранения и фильтр 6 нижних частот могут быть выполнены по известной схеме.

Предложенное устройство просто в изготовлении, изменение частот в реальном аналоговом сигнале происходит, как правило, по гармоническому закону, следовательно уровень пульсаций будет незначительным. Кроме того, диапазон частоты девиации определяется ГЛИНом и практически может быть равен 100% , линейность преобразования определяется в основном линейностью ГЛИНа и может достигать сотых долей процента. (56) Авторское свидетельство СССР N 1598108, кл. Н 03 D 3/00, 1987.

Формула изобретения

ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий входной компаратор, одновибратор и выходной фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности преобразования, уменьшения уровня нелинейных искажений и уровня пульсаций, увеличения диапазона частоты девиации, в него введены последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения и блок выборки-хранения, выход и управляющий вход которого подключены соответственно к входу выходного фильтра нижних частот и прямому выходу одновибратора, а также D-триггер, D- и R-входы которого подключены к общей шине, C-вход подключен к инверсному выходу одновибратора, выход - к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, а S-вход D-триггера и вход одновибратора подключены к выходу входного компаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2