Частотный модулятор

 

С. П. Базарнов, А. В. Кочетов и М. B. Чеснак (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54);ЧАСТОТНЫЙ МОДУЛЯТОР

3 г

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования .модулированных по частоте сигналов в передающих устройствах с частотной мо дуляцией.

Известен частотный модулятор, содержащий задающий генератор, первый, второй и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого компаратора, при этом второй вход первого компаратора и один из входов второго компаратора объединены и точка их соединения является входом модулирующего сигнала частотного моду лятора t ).).

Сднако, в частотном модуляторе невозможен постоянный (или сколь угодно длительный по времени) сдвиг частоты на любую величину, т.е. в нем имеется ограничение по нижней модулирующей частоте.

Цель изобретения - расширение диапазона модулирующих частот.

Для достижения цели в частотный модулятор, содержащий задающий генератор, первый, второй и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с

$r одним из входов первого компаратора, при этом второй вход первого компаратора и один из входов второго компаратора объединены и точка их соединения является входом модулнрующего сигнала частотного модулятора, введены первый элемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом первого компаратора, другой вход — с выходом третьего компаратора а Выход соединен с входом сброса ждущего генератора пилообразного напряжения, первый и второй источники опорного напряжения, выходы которых соединены соответственно с вторым входом второго компаратора и с одним из входов третьего «омпаратора, последова тельно соединенные первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, и

0 4 напряжения, так как в устройстве фактически с помощью компаратора 7 производится широтно-импульсная модуляция длительности "пилы . Компаратор 5 сл кит для срыва колебаний (нарастания пилы) при достижении пилообразным напряжением максимального уровня (через время дТн с момента запуска пилы).

Эта амплитуда "пилы" и, следовательно, длительность д Т и устанавливается величиной смешения от источника 9. Компаратор 5 вырабатывает импульсы сброса, пост.„паюшие на вход элемента ИЛИ 10 в пределах изменения напряжения пилы от нуля до максимума, или от нижнего до верхнего значения напряжения "пилы". ,Поэтому, если уровень модулируюшего

3 92482 второй элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а между выходом задающего генератора и входом запуска ждущего генератора пилообразного напряжения вве- дены последовательно соединенные счетчик, вход установки нуля которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второ- 10 го компаратора, при этом вход первого управляемого ключа соединен с выходом счетчика, второй вход третьего компаратора соединен с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения, а выход

15 второго элемента ИЛИ является выходом частотного модулятора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема частотного модулятора; на фиг. 2 — временные диаграммы,. 20 работы устройства.

Частотный модулятор содержит задающий генератор 1, счетчик 2, первый и второй управляемые ключи 3 и 4, первый, второй и третий компараторы 5-7, 25 первый и второй источники 8 и 9 опорного напряжения, первый и второй элементы ИЛИ 10 и,11 и ждуший генератор

12 пилообразйого напряжения.

Частотный модулятор работает следующим образом.

В устройстве производится модуляция периода следования выходных импульсов путем изменения периода (частоты) следования импульсов пилообразного напря- 35 жения.

Период следования выходньц импулнасов определяется как сумма постоянного периода следования импульсов на выходе счетчика 2 (T йо ) и переменной дли- 40 тельности пилообразного напряжения Т (фиг. 2). Период следования импульсов на выходе счетчика 2 определяет максимальную частоту, равную

KS-- "tTS TS= 0= — HO

43 где t0 — частота входного сигнала высокочастотного задающего генератора 1; — емкость счетчика 2 (коэффициент деления), который после отсчета

N0 импульсов переходит в начальное Ю нулевое состояние и начинает новый цикл счета.

Перевод (сброс) в нулевое исходное состояние может быть осуществлен извне по входу Установка нуля". SS

Длительность периода следования пилообразного напряжения является функцией мгновенного значения модулирующего напряжения выше нижнего порога ограничения (на фиг. 2 — выше нулевого значения), то импульсы сброса вырабатывает компаратор в пределах изменения модулируюшего значения от нуля до максимального напряжения пилы". Длительность "пилы" составляет величину

С< Т <ЬТ„, Если модулирующее напряжение превышает величину напряжения "пилы", то импульс сброса "пилы" вырабатывает компаратор 7,. Генератор 12 срывает колебания через элемент ИЛИ 10 или от импульсов компаратора 5, или от импульсов компаратора 7, в зависимости от соотношения амплитуд модулирующего сигнала и напряжения "пилы". В общем виде период выходных импульсов устройства будет равен T> ц= T0+gT(Uyp*it} L. и() и, следовательно, частоты следования коротких импульсов

4 4

Ьбб Г,„Т+ДТ(0„1г (Ь),0„,()1

Частотный модулятор имеет три участка модуляционной характиристики (фиг. 2), линейный и с верхним и нижним ограничением девиации.

Ограничение сверху по девиации (нижний участок характеристики) производится следующим образом.

Если мгновенное значение модулирующего сигнала 0 меньше заданного порога ограничения снизу (порог устанавливается величиной сигнала от источника 8 на вход компаратора 6), то компаратор 6 вырабатывает потенциал, открывающий ключ 3 и закрывающий ключ 4. Вход запуска генератора 12 отключен от выхода счетчика 2 и генера924820 тор 12, компаратор 5 и компаратор 7 в работе ие участвуют.

Работает счетчик 2, выходные импульсы с периодом следования — ° О через Ñ открытый ключ 3 и элемент ИЛИ 11 поступают на выход устройства. На вы, ход модулятора через элемент ИЛИ 11 поступают слеауюшие сигналы.

Импульс сброса "пилы с выхода элемента ИЛИ 10, являющийся внеш1О ним импульсом "сброса" счетчика 2, т.е. установки счетчика 2 в нулевое состояние. Этот импульс формируется на интервале изменения модулируюшего на15 пряжения, превышаюшего по уровню нижний порог ограничения в момент совпаде ния напряжений "пилы" и модулирующего сигнала.

Выходной импульс сброса .счетчика 2, 20 используемый внутри схемы счетчика для установки его в нулевое состояние (сброс) после его заполнения чо числом импульсов. Этот импульс поступает через ключ 3, открытый выходным напря25 жением компаратора 6, когда значение модулируюшего напряжения ниже (или равно) нижнему порогу ограничения (на фиг. 2 — ниже нулевого значения).

При значении модулируюшего напряжения выше нижнего порога ограничения ключ 3 закрыт и импульс внутреннего сброса счетчика 2, вырабатываемый по заполнении счетчика, на вход элемента

ИЛИ 1 не поступает. Счетчик 2 сбра35 сывается, обнуляется этим импульсом внутри и начинает снова заполняться.

Одновременно через открытый ключ 4 запускается генератор 12. При достижении напряжением "пилы" уровня модулируюшего напряжения срабатывает компаратор 5, его выходной импульс через элемент ИЛИ 10 по внешнему входу установки нуля обнуляет счетчик 2,одновременно этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ ll. Этот уровень (фиг. 2) срабатывания определяется величиной напряжения смешения от источника 9 и в принципе может быть регулируемым. Если модулируюшее на50 пряжение больше напряжения пилы, то при достижении максимума, определяемого смещением от источника 9, пила срывается импульсом с выхода компаратора 7. Этот импульс через элемент ИЛИ

10 обнулит счетчик 2 и одновременно поступит на вход элемента ИЛИ 11.

Среднему уровню Uo, т.е. равенству нулю модулируюшего сигнала, будет соответствовать длительность "пилы и средняя частота будет равна:

1 ср Т0 Ф ьтО

Таким образом, максимальная длительность пилы устанавливается смещением от источника 9 на входе компаратора 7.

Порогу ограничения уровня пилы по амплитуде сверху" соответствует длительность "пилы" д Г,„и частота следования импульсов будет соответствовать нижней частоте = . Эта частота то т будет формироваться в случае, если мгно венное значение модулируюшего сигнала больше максимального значения "пилы"., Такой режим обеспечивает ограничение девиации по отклонению частоты "вниз".

Таким образом, в предложенном частотном модуляторе формируются частотный сдвиг сколь угодно низкой частоты вплоть

1 до постоянного, долговременного, т.е. частотная и амплитудная характеристика модулятора обеспечивает передачу низких частот, вплоть до постоянного тока.

Такйм образом, в предлагаемом устройстве исключены срывы выходных колебаний, а частотная характеристика расширена до нулевой частоты, что позволяет осуществлять долговременный сдвиг частоты от номинала несущей.

Устройство Позволяет осуществлять частотную манипуляцию (частотное делеграфирование) постоянно точными посылками сколь угодно большой длительности без нормирования уровня сигнала манипуляции, соответствующие посылке сигнала и паузы были за пределами линейного участка модуляционной характеристики (фиг. 2), т.е. больше Е и меньше Е .

Формула изобретения

Ч астотнь1й модулятор, содержаший задающий генератор, первый, второй и третий компараторы и ждущий генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов пер;вого компаратора, при этом второй вход первого компаратора и один из входов второго компаратора объединены, и точка их соединения является входом модулируюшего сигнала частотного модулятора, отличающийся тем,что,с целью расширения диапазона модулирующих частот, в него введены первый элемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом первого компаратора, другой

024820. вход — с выходом третьего компаратора, а выход соединен с входом сброса.ждущего генератора пилообразного напряжения, первый и второй источники опорного напряжения, выходы которых соединены соответственно с вторым входом второго компаратора и с одним из входов третьего компаратора, последовательно соединенные первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с вы- > 0 ходом второго компаратора, и второй элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а между выходом задающего генератора и входом запуска ждущего генератора пилообразного напряжения введены последовательно соединенные счетчик, вход установки нуля которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и второй управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, при этом вход первого управляемого ключа соединен с выходом счетчика, второй вход третьего компаратора соединен с выходом ждущего генератора пилообразного напряжения, а выход второго элемента ИЛИ является выходом частотного модулятора.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США N. 3111633, кл. 332-23, опублик. 1960 (прототип).