Формирователь линейно-частотно-модулированных колебаний

 

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ (ЛЧМ)КОЛЕБАНИЙ содержащий последовательно соедине ные управляемый генератор, узел, св зи, делитель мощности, линию задерж ки и фазовый детектор, включенные между BTOptm выходом делителя мощности и вторым входом фазового дете тора, последовательно Гсо(диненнью регулируемые аттенюатор и фазовращатель , а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциаль ный усилитель, при этом второй выход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источ ника опорного напряжения - входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройки частоты, в него введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляквдим входом управляемого генератора, а первый вход - с выходом дифференциального усилителя, между выходом фазово го детектора и вторым.входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, одйовибратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь , между выходом фазового детектора и вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фазоинвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль органа , и блок смещения постоянного уровня, при этом выход младшего разряда вычнтсцощего счетчика соединен с. вторым входом элемента И-НЕ, выход одновибратора соединен с входом сброса счетчика, а второй вход вычитающего счетчика является входом записи кода настройки управляемого -енератора на заданную частоту.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) . 03 С 3 08. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3418936/18-09 (22) 06.04. 82 (46) 23.01 ° 84 Вюл Ф 3 (72) Н.Н. Калинчук (7l) Львовский ордена Ленина полйтех-, нический институт им. Ленинского комсомола (53) 621,376.3(088 8) (56) 1. Заявка Великобритании

9 1325219, кл. Н 03 В 3/08, опублик. 1973.

2. Патент Q8A В 4048580, кл. Н 03 В 3/04, опублик. 1977. (прототип). (54) (57) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСтотно-иодулиРовлнных (лчм) колеилний содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовый детектор, включенные . между вторам выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора, последовательно (соединенные: регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй выход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источника опорного напряжения. — входом модулирующей функции формирователя

ЛЧМ колебаний, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройки частоты, в него введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляющим вхо. дом управляемого генератора, а первый вход — с выходом дифференциального усилителя, между выходом фазового детектора и вторым входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, одйовибратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобра- Pg зователь, между выходом фазового детектора и вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фазоинвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль ор- р гана, и блок смещения постоянного уровня, при этом выход младшего разряда вычитающего счетчика соединен с. вторык входом элемента И-НЕ, выход одновибратора соединен с входом сброса счетчика, а второй вход вычитающего счетчика является входом записи кода настройки управляемого

)генератора на заданную частоту.

10б9126

Изобретение относится к радиотехнике к может использоваться для формирования линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) колебаний в радиолокации, метрологии, телевидении к автоматике.

Известен формирователь ЛЧМ колебаний, содержащий перестраиваемый генератор, выход которого соединен через управляемый фазовращатель и линию задержки с одним входом к непосредственно — с другим входом фазового детектора, выход которого подключен к одному из входов дифференциального усилителя, а также источник постоянного опорного напряже- 15 ния,соединенный с другим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен к управляющему вхоцу . перестраиваемого генератора t13 .

Однако в этом формирователе Л%Ч () колебаний перестройка частоты производится скачками за счет дискретного изменения фазы управляемого фазовращателя и изменения опорного напряжения. диапазон перестройки 25 ограничен, точность установки частоты иэ-эа дискретности управляемого фаэовращателя низкая, так как фаэовращатель имеет всего четыре фиксированных положения сдвига фазы, разнесенных на 90, не рбеспечивается линейная частотная модуляция несимметричными модулирующими сигналами.

Наиболее близким к предложенному является формирователь ЛЧМ колебаний, содержащий последовательно соединенные генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки к фазовый детектор, включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора, 4О последовательно соединенные регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй выход узла связи является ныходом, а управляющий вход управляемого источника опорного напряжения — входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний„ выход фазового детектора соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а также подогреватель t23.

В известном формирователе ЛЧМ колебаний осуществляется плавная перестройка частоты за счет управляющего сигнала, полученного н результате сравнения в дифференциальном усилителе опорного напряжения и ныходного фазового детектора. Источник 6О опорного напряжения обеспечивает подстройку частоты в полосе, определяемой статической характеристикой фазового детектора. Полоса стабилизации в ятом случае равна четвертк периода статической характеристики фазового детектора. Перестройка по диапазону осуществляется за счет изменения времени задержки о от температуры линки задержки,,Цискретные частоты стабилизации управляемого генератора определяются величиной задержки в цепи, и отстоят друг от друга на частотный интервал АФ= о

Количество дискретных точек ограничено, так как прирост величины задержки h7 линии задержки от температуры небольшой, вследствие чего в изнестном формирователе ЛЧМ колебаний из-за большого шага дискретных

1 частот ЬР= 1 остаются разрывы в о полупериоде статической характеристики фазоного детектора. Известный формиронатель ЛЧМ колебаний имеет узкий диапазон линейной частотной моду1 ляцки (лГ = -; -), и не обеспечивает достаточной точности антоматической перестройки частоты.

Цель изобретения — расширение диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройкк частоты.

Цель достигается тем, что ЛЧМ колебаний, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовый детектор, включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора последовательно соединенные регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй ныход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источника опорного напряжения входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебанллй, введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора,, а первый вход — c выходом дифференциального усилителя, между выходом фазового детектора к вторым входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, однонкбратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, между выходом фазового детектора к вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фаэокнвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, и блок сме.щения постоянноГо уровня, при этом выход младшего разряда вычитающего счетчика соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход одйовибратора

1069126 соединен с входом сброса счетчика, а второй вход нычитающего счетчика является входом записи кода настройстоянное напряжение в соответствии со статической характеристикой, прнведенной на фиг. 2а, где 1, точки дискретных частот, на которых происходит стабилизация ки управляемого генератора на заданную частоту.

На фиг. 1 представлена структурчастоты; д(— шаг дискретной перестройки частоты.

Точная калибровка начальной частоты 3< осущестнлчется подстройкой суммарного времени задержки в цепи ная электрическая схема предложенноro формиронателя ЛЧМ колебаний; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя, Формирователь ЛЧМ колебаний содер- 10 обратной связи регулируемым фаэонражит управляемый генератор 1, узел 2 связи, делитель 3 мощности, фазовый детектор 4, регулируемые фазовращатель 5, аттенюатор 6, линию 7 задержки, дифференциальный усилитель

8, управляемый источник 9 опорного напряжения, нуль-орган 10, вычитающий счетчик 11, одновибратор. 12, счетчик 13, элемент И-НЕ 14, тактовый генератор 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, алгебраический сумматор 17, блок 18 смещения постоянного уровня, управляемый фазоинвертор 19.

Формирователь ЛЧИ колебаний работает следующим образом.

В начальный момент после включещателем 5. Напряжение с выхода фаэоного детектора 4 поступает на вход нуль-органа 10 и на вход управляемоro фазо-иннертора 19. Выходное напряжение управляемого фазоинвертора

19 н зависимости от частоты изображено на фиг. 2 о". В блоке 18 смещения постоянного уровня производится

20

ro.ôàçoèíâåðòoðà 19 (фиг. 2 8), в результате чего сигнал становится несимметричным относительно нуля (фиг. 2,Ь) и производится его фиксация относительно нулевого потенциала так, чтобы начальный участок фа25 зоной характеристики фазоного детекния в вычитающем счетчике 11 нет эатора 4 нсегда начинался с нуля. В этом случае полярность напряжения на выходе дифференциального усилителя 8, на который поступает сигнал с выхода блока 18, всегда положительная, а его абсолютная величина будет пропорционально зависеть от частоты упранляемого генератора 1 °

Напряжение с выхода блока 18 в дифференциальном усилителе 8 сравнивается с опорным напряжением управляемого источника 9.

Разность напряжений усиливается и подстраивает управляемый генератор 1 так, чтобы разность была минимальной. Осуществляется стабилиэация частоты н точке fp(фиг. 2,А). управляемый источник 9 опорного напряжения представляет собой высокостабильный управляемый источник постоянного напряжения положительной полярности и его напряжением управляется частота управляемого генератора 1 только в пределах одного линейного участка статической характеристики фазового детектора (точная настройка).

Перестройка частоты управляемого генератора 1 (переход на другие линейные участки фаэовой характеристики фиг. 2,Q) производится выходным напряжением алгебраического сумматора 17, при поступлении, сигнала на его второй вход с выхода ЦАП 16. При этом на вход записи кода настройки управляемого генератора на заданную частоту (второй вход нычитающего счетчика 11) подается соответствующий код. На выходе младшего разряписи информации, напряжение выхода его младшего разряда соответствует логическому нулю, напряжение выхода однонибратора 12 также соответствует логическому нулю,, в результате чего напряжение на выходе И-НЕ 14 также соответствует логическому нулю. Тактовый генератор 15 не работает, в 35 счетчик 13 не записано никакой информации, на выходе ЦАП 16 сигнал отсутствует.

Напряжение с выхода дкфференциального усилителя 8 через алгебра- 40 ический сумматор .17 поступает на управляющий вход управляемого генератора 1, в результате чего управляемый генератор 1 настраивается на самую низкую частоту диапазона Ь. 45

Напряжение указанной частоты с выхода управляемого генератора 1 через узел 2 связи поступает на вход делителя 3 мощности, где разделяется на два канала. Первая часть сигнала через регулируемые фазовращатель 5 H аттенюатор 6 поступает на один вход линейного фазового детектора 4, другая часть через линию

7 задержки поступает на другой вход фазового детектора 4. Регулируемым аттенюатором 6 выравниваются амплитуды сигналов, поступающих на входы фазового детектора 4. Парметры регулируемых фазовращателя 5 и аттенюатора 6 и линии 7 задержки не эа- 60 висят от частоты в данной рабочей полосе управляемого генератора 1, . фазовый детектор 4, в зависимости от частоты и нремени задержки <-а линки 7 задержки, вырабатывает посдвиг уровня симметричного относитель но нуля сигнала с выхода управляемо1069126 д

О

ФмР

ВНИИПИ Заказ 1 1489/54 тираж 866 Подписное

Филиал ПНП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 да вычитающего счетчика ll появляется логическая единица.

Передним фронтом импульса логической единицы запускается одновибратор 12 и формирует короткий импульс, которьм обнуляется счетчик 13 и который также поступает на вход элемента И-НЕ 14. Сигнал логической единицы с выхода младшего разряда вычитающего счетчика 11 поступает на другой вход элемента И-HE 14, на вы- 10 ходе которого будет логический нуль, и тактовый генератор 15 запускаться не будет. После окончания импульса одновибратора 12 на его выходе появляется логический нуль| в реэуль- 15 тате чего на выходе элемента И-HE 14 появляется логическая единица, и при этом запускается тактовый генератор 15. Счетчик 13 заполняется, а на выходе ЦАП 16 соответственно рас-;у тет напряжение, которое суммируется в алгебраическом .сумматоре 17 с выходным напряжением дифференциального усилителя 8 и поступает на уп- равляющий вход управляемого генератора 1.

По мере роста частоты управляемо го генератора 1 выходное напряжение фазового детектора 4 проходит значения частот f fq Уз i ° ° r Уи ° каждый раз, при прохождении характеристики фиг. 2а через нулевое зна=" чение, срабатывает нуль-орган .10 и выдает короткий запускающий импульс.

Каждый второй иь.пульс нуль-органа 10 переводит управляемый фаэоинвертор 35

19 в состояние то прямой, то инверсной передачи напряжения фазового детектора 4. В реэулътате, для стабилизации частоты управляемого генератора 1 используются участки как с положительной, так и с отрицательной крутизной статической характеристики фазового детектора 4, чем обеспечивается полное перекрытие диапазона беэ пропусков. Одновремен- 45 но импульсы нуль-органа 10 поступают на счетный вход вычитающего счетчика ll и уменьшают записанное зна,чение на единицу каждый раэ, когда частота управляемого генератора проходит нулевые значения на статической характеристике фазового детектора, и так до тех пор, пока не очистится от записанной информации последний разряд вычитающего счетчика 11. Тогда на его выходе появляется логический нуль, перебрасывается И-НЕ 14, на его выходе появляется логический нуль< выключается тактовый генератор 15. Перестройка управляемого генератора 1 на заданную частоту заканчивается и при произвольном отклонении частоты от заданной происходит автоподстройка.

Если необходимо перестроить управляемый генератор 1 на новую частоту, то в вычитающий счетчик 11 производится запись нового кода, одновременно производится сброс в счетчике 13 и цикл перестройки повторят. ется.

Плавная перестройка частоты управляемого генератора производится в интервале между дискретными точками.

Диапазон линейной частотной модуляции при этом будет равен 6 1 (фиг. 2,Ь). При изменении опорного напряжения по закону модулирующей . функции закономерность изменения частоты повторяет эту функцию.

Таким образом, в предложенном формирователе ЛЧМ колебаний уменьшается дискрет частотного шага перестройки в два раза по сравнению с прототипом при той же величине задержки Ч:,линии задержки, ликвидируются пропуски на частотной оси диапазона, преобразование двухполярной статической характеристики фазового детектора в одиополярную увеличивает в два раза максимальную девиацию частоты при частотной молуляции несимметричными модулирующими сигналами и, следовательно, достигается значительное расширение диапаэона линейной частотной модуляции прн Повышении точности автоматической перестройки частоты.