Устройство для импульсно-фазовой автоподстройки частоты

 

Союз Советских

Соцмалмс мческнх

Республк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 20.06.77 (21) 249912х/)8-09 с присоединением заявки 1хе (23) Приоритет-Опубликовано pS.lp.79, Бюллетень № 37

11ата опубликования описания 15.10.79 (11,690606 (51> М. Кле

Н 03 В 3/04

Гвсудврствеииьй ивьипет

СССР

w делам изобретеикЙ и аткрытий (53) УДК 621.396. .662 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Гомозов и А. J1. Паскчный (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО- ФАЗОВОЙ

АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к устройствам для генерирования колебаний и может использоваться для автоматической подстройки частоты частотно-модулированных генераторов.

Известно устройство для импульсно-фаэовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные генератор опорных колебаний, делитель частоты, генератор управляюшего напряжения, частотно-модулированный генератор, выход которого является выходом устройства, смеситель и колосовой фильтр, а так-ЗВ же последовательно соединенные импульсно-фазовьш детектор, фильтр нижних частот и усилитель сигнала ошибки, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора 111.

Однако известное устройство имеет большие искажения и низкую точность автопопсгройки частоты.

11елью изобретения является снижение искажений и повышение точности автоподстройки 2В частоты.

Для этого в устройстве для кмпульснс-фаэовой ав оподстройки частоты, содержащем последовательно соединенные генератор опорных колебаний, делитель частоты, генератор управляю- щего напряжения, частотно-модулированный генератор, выход которого является выходом устройства, смесктель и полосовой фильтр, а также последовательно соединенные импульснофаэовый детектор, фильтр нижних частот и усилитель сигнала ошибки, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора, выход полосового фильтра соединен с первым входом импульсно-фазового детектора через последовательно включенные умножктель частоты, дисперсионный фильтр, амплитудный детектор и усилитель-ограничитель, между выходом генератора опорных колебаний и друтими входами смесителя и импульсно-фазового детектора включены соответственно генератор сетки частот и фазовращатель.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства, з на фкг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для импульсно-фаэовой автоподстройки частоты содержит последователыю спе690606 4

Исходя из этого, определим, каким требованиям должны отвечать генератор опорных коле.баний 1, умножителн частоты 16 и !7. Эти требования можно установить из закона изменения полной фазы ЛЧМ сигнала д1шенные генератор опорных колебаний 1, дели тель частоты 2, генератор управляющего напряжения 3, частотно-модулированный (ЧМ) генератор 4, выхоц которого является выходом устройства, смесктель 5 и полосовой фильтр 6, последовательно соединенные импульсно-фазовый детектор 7, фильтр нижних частот 8 и усилитель сигнала ошибки 9, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора 4 последовательно включенные умножитель частоты 10, дисперсионный фильтр 11, амплитудный детектор 12 и усилитель-ограничитель 13, а также генератор сетки частот 14 и фазовращатель 15, умножители частоты 16 и 17, смеситель 18. где дг — величина девиации частоты ЛЧМ сигнала;

r — длительность ЛЧМ сигнала.

Длительность первого ЛЧМ колебания t мож-. но определить из соотношения (1), учитывая, что фаза колебания за этот цикл изменится на

2л, тогда

Предложенное устройство работает следующим образом.

На вход генератора управляющего напряжения 3 поступает деленное по частоте в делите- 20 ле частоты 2 выходное напряжение генератора опорных колебаний 1 и периодически запускает его. После запуска генератор управляющего напряжения 3 вырабатывает напряжение, под действием которого ЧМ генератор 4 формирует

ЛЧМ колебание (фиг. 2a).

Выходное напряжение генератора опорных колебаний 1 подается также на входы умножителей частоты 16 и 17, с выходов которых колебания поступают на входы смесителя 18, где они преобразуются в ряд колебаний (фиг. 2б).

Спектр отрезков ЛЧМ колебаний расширяется в и раз в умножителе частоты 10 (n — коэффициент умножения). Выходное напряжение умножителя частоты 10 представлено на фиг. 2в. З

Полосовой фильтр 6 вырезает по частоте из ряда вспомогательных ЛЧМ сигналов отрезки

ЛЧМ колебаний (фиг. 2r), длительность которых соответствует длительности дисперсионной характеристики дисперсионного фильтра 11. 40

Выходное ЛЧМ колебание ЧМ генератора 4 поступает на один чз входов смесителя 5. На второй вход смесителя 5 с выхода генераторасетки частот 14 поступают колебания, преобразующие ЛЧМ колебания ЧМ генератора 4 в 4> ряд вспомогательных ЛЧМ колебаний (фиг. 2д).

При отсутствии возмущений в изменении частоты ЛЧМ сигнала одинаковые мгновенные частоты вспомогательных ЛЧМ колебаний достигают границ полосы пропускания полосового фильтра о

6 через равные интервалы времени (фиг. 2г).

Величина этих интервалов времени определяется выбранной периодичностью импульсно-фаэовой автоподстройки частоты ЧМ генератора 4.

Периодичность импульсно-фазовой автоматичес" кой подстройки частоты, как правило, чыбира,ют равной наибольшему периоду колебаний ЛЧМ .сигнала. (2)

Чтобы производить измерения отклонений частоты ЛЧМ сигнала через интервалы времени, равные tq, период колебаний генератора опорных колебаний 1 должен бьггь равным t>, а его частота — д 1 ф

1Lt

С выхода полосового фильтра 6 будут сниматься отрезки вспомогательных ЛЧМ колебаний через интервалы времени, равные tl (фиг.2г) в том случае, если разность значений частоты между соседними колебаниями генератора сетки частот 14 будет равна

Сопоставляя выражения (4), (3) и (2), можно заметить, что сдвиг по частоте между колебаниями генератора сетки частот 14 в два раза больше частоты колебаний генератора опорных колебаний 1. Чтобы обеспечить такое соотношение частот, коэффициент умножения первого умножителя 16 надо выбрать равным двум.

Во втором умножителе 17 частота колебаний генератора опорных колебаний 1 повышается до частоты, которая обеспечивает формирование сетки колебаний на выходе генератора сетки частот 14 в выбранном диапазоне частот (фиг.2б)

С выхода смесителя 5 ЛЧМ колебания поступают через полосовой фильтр 6 на вход умножителя 10, В умножителе частоты 10 девиация частоты ЛЧМ колебаний увеличивается в и раз.

С выхода умножнтеля 10 колебания поступают на вход днсперсионного фильтра 11..5 690

Лисперсионный фильтр ll укорачивает ЛЧМ колебания в К раз, где К == t> М(т>) n, (5) или, если учесть соотношения (2) и (4) >

К = 2п

Укороченные радиоимпульсы с выхода gHcперсионного фильтра 11 (фиг. 2е) поступают на вход амплитудного детектора 12, с выхода которого видсоимпульсы поступают на вход усилителя-ограничителя 13. В усилителе-ограничителе 13 импульсы усиливаются и подверга- 1о ются двухстороннему ограничению (фиг. 2ж), а затем поступают на один из входов импульсно-фазового детектора 7, на второй вход которого через фазовращатель 15 поступает опорное колебание генератора опорных колебаний i . 1!

В том случае, если происходит отклонение частоты ЛЧМ сигнала от заданного закона изменения частоты, на выходе импульсно-фазового детектора 7 образуется напряжение рассогласования. На фиг. 2 показано, что между мо- 2( ментами времени 1, и t2 скорость перестройки частоты ЧМ генератора 4 возросла. Поэтому отрезки ЛЧМ колебаний на выходах полосового фильтра 6 и умножителя частоты 10, а, следовательно, и укороченные импульсы на выходе дисперсионного фильтра 11 сформируются раньше момента времени t2. Причем, при больших отклонениях частоты ЧМ генератора 4 за счет рассогласования сигнала с дисперснонной характеристикой дисперсионного фильтра 11 будет ЗО иметь место дополнительное смещение и расширение укороченного импульса. Это приведет к тому, что разность площадей перекрытия ограниченного укороченного видеоимпульса (фиг.

2ж) с опорным колебанием (фиг. 2и) не бу- З5 дет равна нулю, и на выходе импульсно-фазового детектора 7 образуется напряжение ошибки (фиг. 2к). При больших уходах частоты ЧМ генератора 4 будет иметь место дополнительное увеличение напряжения ошибки за счет расширения укороченного импульса.

Выходное напряжение импульсно-фазового детектора 7 поступает через фильтр нижних

/ частот 8 на вход усилителя сигнала ошибки 9, . с выхода которого напряжение подается на 45 один из входов ЧМ генератора 4. При этом устраняется погрешность в изменении частоты колебаний выходного ЛЧМ сигнала (фиг. 2а) интервал времени tq — tq.

В предложенном устройстве требования к быстродействию ключевых элементов устройства значительно снижены, упрощена практическая реализация устройства подстройки частоты

606 6

ЧМ генератора в целом, особенно, при больших девиациях и скоростях изменения частоты сигнала, или при том же быстродействии элементов может бьп ь увеличена предельная скорость перестройки частоты подстраиваемого ЧМ генератора 4.

При существенных уходах частоты подстраиваемого ЧМ генератора 4 происходит дополнительное расширение сжатого видеоимпульса, что приводит к росту сип ала рассогласования и повышению чувствительности устройства подстройки частоты ЛЧМ генератора, а, следова,тельно, к уменьшению остаточных частотных (фазовых) искажений.

В предложенном устройстве временная стабильность эталонного гармонического колебания высока, а отношение длительностей переменного и импульсного сигнала на входе импульсно-фазового детектора 7 является постоянным за всю длительность ЛЧМ сигнала и наибольшим по сравнению с таким же отношением длительностей этих сигналов у прототипа, что приводит к увеличению точности автоподстройки.

Формула изобретения

Устройство для импульсно-фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные генератор опорных колебаний, делитель частоты, генератор управляющего напряжения, частотно-модулированный генератор, выход которого является выходом устройства, смеситель и полосовой фильтр, а также последовательно соединенные импульсно-фазовый детектор, фильтр швкних частот и усилитель сиг- . нала ошибки, подключенный к другому управляющему входу частотно-модулированного генератора, отличаю щЕеся тем, что, с целью снижения искажений и повышения точности ав- топодстройки частоты, выход полосового фильтра соединен с первым входом импульсно-фазового детектора через последовательно включенные умножитель частоты, дисперсионный фильтр, амплитудный детектор и усилитель-ограничитель, между выходом генератора опорных колебаний и друтими входами смесителя и импульсно-фазового детектора включены соответственно генератор сетки частот и фазоврашатель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 543127, кл. Н 03 В 3/04, 1974.

690606

Составитель Г. Челей

Техред С.Мигай

Редактор Л. Гельфман

Корректор М. Пожо

Филиал ППП "Патент",,г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5980/52 Тираж 1060 Подписное

IlHHHlIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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