Адаптивный частотный детектор

 

АДАПТИВНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР , содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый сумматор, первый амплитудный детектор, блок вычитания и фильтр нижних частот , последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу блока вычитания , при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом линии задержки, вход фазоинвертора подключен к второму входу первого сумматора, а также пороговый злемент и фазовращатель , вход которого соединен с входом линии задержки и является входом адаптивного частотного детектора, отличающийся тем, что, с целью оясщиоения рабочей области дискриминационной характеристики, фазовращатель выполнен регулируемым и введены формирователь импульсов и последовательно соединенные и включенные между выходом фильтра нижних частот и управляющим входом фазовращателя усилитель и интегратор, между выходом и входом сброса которого вклю (Л чены последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь импульсов , при этом выход фазовращателя соединен с входом фазоинвертора. мм

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 875 А (19) (11) Эа)) Н 03 1) 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHONlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЙИЬАН() Гйв 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3634509/ I 8-09 (22) 12.08.83 (46) 15.09.84. Бюл.134 (72) С.А.Косарев и А.Н.Дебальчук (53) 621.376.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1391699. кл. Н 03 1) 3/02. 1972.

2.. Авторское свидетельство СССР по заявке -3542259/18-09, кл. Н 03 13 3/02, 13.01.83 (прототип) (54)(57) АДАПТИВНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый сумматор, первый амплитудный детектор, блок вычитания и фильтр нижних час- тот, последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом линии задержки вход фазоинвертора подклю7 чен к второму входу первого сумматора, а также пороговый элемент и фаэовращатель, вход которого соединен с входом линии задержки и является входом адаптивного частотного детектора, .отличающийся тем, что, с целью расширения рабочей области дискриминационной характеристики, фазовращатель выполнен регулируемым и введены формирователь импульсов и последовательно соединенные и включенные между выходом фильтра нижних частот и управляющим входом фазовращателя усилитель и интегратор, между ф выходом и входом сброса которого включены последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь импульсов, при этом выход фазовращателя соединен с входом фазоинвертора.

1113875 вычитания и управляющим входом первого коммутатора, первый фильтр нижних частот (ФНЧ) и первый пороговый элемент и, соответственно, второй ФНЧ и второй пороговый элемент, а также компаратор, выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора и два детектора абсолютной величины сигнала, включенные между точками соединения ФНЧ с пороговыми .элементами и входами компаратора, при этом вторые входы второго, третьего и четвертого сумматоров соединены с выходом линии задержки, второй вход первого сумматора подключен к входу линии задержки, к входам фазоинвертора, второго и первого фаэовуащателей и является входом

ЧД (7).

Недостатком известного адаптивного частотного детектора является узкая рабочая часть дискриминационной характеристики ЧД, Это вызвано переключением характеристики между соседними каналами. В результате ширина полосы входного сигнала, ко торая может быть обработана известным ЧД, составляет только часть раствора дискриминационной характеристики. цель изобретения - расширение рабочей области дискриминационной характеристики.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивный частотный детектор, содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый сумма" тор, первый амплитудный детектор, блок вычитания и фильтр нижних частот, последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом линии задержки, вход фазоинвертора подключен к второму входу первого сумматора, а также пороговый элемент и фазовращатель, вход которого соединен с входом линии задержки и является входом адаптивного частотного детектора1фазовращатель выполнен регулируемым, введены формирователь импульсов и последовательно соединные и включенные между выходом фильтра нижних частот и управляющим входом фаэовращателя усилитель и интегратор, между выходом и входом

Изобретение относится к радиотех-. нике и может быть использовано для детектирования частотно-модулироранных (ЧМ) сигналов при изменении несущей частоты входного сигнала в поло-5 се частот, во много раз превышающей раствор дискриминационной характеристики.

Известен частотный детектор (ЧД), содержащий первый и второй сумматоры, 1О первые входы которых подключены к входу частотного детектора через линию задержки, а вторые входы " че.I рез фазовращатели, при этом выходы сумматоров соединены через последова-15 тельно соединенные регулируемые усилители и амплитудные детекторы с входами блока вычитания и с входами третьего сумматора, выход которого прд" ключен к управляющим входам регули- 20 руемых усилителей jt) .

Недостатком известного ЧД является возникновение искажений детектируемого сигнала при приближении несущей частоты входного ЧМ-сигнала к краю дискриминационной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является адаптивный ЧД, содержащий последо- ЗО вательно соединенные линию задержки, первый сумматор, первый амплитудный детектор, первый блок вычитания, первый инвертор, первый коммутатор, другой вход которого подключен к З4 входу первого инвертора, и второй коммутатор, выход которого является выходом ЧД, последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, вы- 40 ход которого подключен к другому входу первого блока вычитания, последовательно соединенные первый фазовращатель, третий сумматор, третий амплитудный детектор, второй блок вы- 45 читания, второй инвертор и третий коммутатор, второй вход которого подключен к входу второго инвертора, а выход - к второму входу второго коммутатора, последовательно соеди- щ ненные второй фазовращатель, четвертый сумматор и четвертый амплитудный детектор, вьмод которого подключен к второму входу второго блока вычита° ния, последовательно соединенные и у включенные между выходами первого блока вычитания и управляющим входом третьего коммутатора и, соответственно, между выходом второго блока

113875

Овм Д Gin 03t ) 3 1 сброса которого включены последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь импульсов, при этом выход фазовращателя соединен с входом фазоинвертора.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема адаптивного частотного детектора, на фиг.2 и 3 диаграммы его работы.

Адаптивный частотный детектор содержит первый и второй сумматоры

1 и 2, линию 3 задержки, фазовращатель 4, первый и второй амплитудные детекторы 5 и 6, блок 7 вычитания, фильтр 8 нижних частот (ФНЧ), усилитель 9, интегратор 10, пороговый элемент 11, формирователь 12 импульсов и фазоинвертор 13.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход ЧД сигнала где А - амплитуда,,,> — частота,t время, напряжение на выходе линии 3 задержки будет

Ц „ l sin Q (") р

l где c, — время задержки сигнала линией 3 задержки.

При этом,на выходах. первого и второго сумматоров 1 и 2 при фазовом сдвиге, вносимым фазовращателем 4, равном нулю, напряжения соответствеHHo равны и и

Оа "в| ОА1 2ht:os 2 ) ти(1;

Ug "gx - (1 .5 = 2 А q< n . с об ы С - — ") (и 1 где ц„ — напряжение на выходе линии

3 задержки.

После линейного амплитудного детектирования напряжений 0 < и U2 первым и вторым амплитудными детек-торами 5 и 6, выходное напряжение

ЧД на выходе блока 7 вычитания будет !

08„„° 24 со — 2 - ein— ходном состоянии напряжение на выходе интегратора 10 равно нулю. Пусть в момент времени t на вход адаптивного частотного детектора поступил частотно-модулированный сигнал с несущей частотой (,1с . При этом на выходе блока 7 вычитания появляется переменное напряжение в соответствии с законом частотной модуляции вход10 ного сигнала. ФНЧ 8 выделяет постоянную составляющую этого напряжения (фиг.3a), которая после усиления усилителем 9 поступает на вход интегратора 10, напряжение на выходе которого начинает возрастать (фиг.3б), и под действием этого напряжения изменяется фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 4 (фиг.3в). В результате этого начинает смещаться за20 висимость И,„((„1 (фиг.2) относительно частоты у . Предположим, что положительное напряжение на управляющем входе фаэовращателя 4 смещает эту зависимость влево, а отрицатель25 ное — вправо. Тогда, по мере нарастания напряжения на выходе интегратора

10 эта зависимость смещается влево (момент времени t2, фи1-.2).

В момент напряжение на. выходе фильтра 8 становится равным нулю (фиг.3а), интегрирование этого напряжения интегратором 10 прекращается и на его вьмоде устанавливается напряжение, соответствующее нулевому значению постоянной составляющей напряжения на выходе блока 7 вычитания, что соответствует точной настройке адаптивного частотного детектора на частоту входного сигнала.

Аналогично можно показать, что предлагаемый адаптивный частотный детектор будет сам настраиваться на любую несущую частоту входного сигнала, при этом настройка будет заключаться в смещении детекторной характеристики до совпадения частоты входного сигнала с ближайшей точкой перехода через ноль участка дискриминационной характеристики

50: с крутизной определенного знака (по" ложительной или отрицательной - в зависимости от регулировочной характеристики фазовращателя 4).

Зависимость 0 ь от частоты приведена на фиг.2.

ФНЧ 8, усилитель 9, интегратор

10 и фазовращатель 4 образуют кольцо частотной автоподстройки. В исУчитывая, что реально используемые на высоких частотах регулируемые фазовращатели имеют ограниченный диапазон перестройки, то может сложиться такая ситуация, когда воз11 Е 3875 растающее на выходе интегратора 10 напряжение не будет приводить к дальнейшему изменению фазового сдвига, т.е. адаптивный частотный детектор не сможет настроиться на частоту входного сигнала с заданной точностью. Для исключения этого недостатка служат пороговый элемент 11 и формирователь 12 импульсов. После того, как напряжение на выходе интегратора

10 достигает предельного значения для управляющего напряжения фазовращателя 4, срабатывает пороговый элемент 11, и формирователь 12 импульсов вырабатывает импульс с определенной длительностью, который поступает на вход сброса интегратора 10 и обнуляет его. Напряжение. на управляющем входе фазовращателя 4 становится равным нулю, и далее повторяется описанный процесс настройки на частоту входного сигнала, с той лишь

5 раэницей, что рабочая точка при этом смещается на соседний участок дискриминационной характеристики. Принудительный сброс интегратора 10 необходим в случаях, когда после захвата частоты входного сигнала она сильно изменяется и уже не хватает пределов перестройки фазовращателя 4.

Таким образом, в широхой полосе рабочих частот обеспечивается демодуляция ЧМ-сигналов на всем линейном участке периодически повторяющихся . дискриминационных характеристик.

ФиаЭ

ВНИИПИ Заказ 6633/44 Хирам 861 Подписное

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