Цифровая динамическая следящая система

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в следящих системах управления и фильтрации для выделения слабых частотномодулированных информационными символами радиосигналов, принимаемых на фоне помех. Цель изобретения - повышение точности цифровой динамической следящей системы. Повышение точности измерения доплеровской частоты несущей в системе достигается выделением верхней, центральной и нижней составляющих спектра входного сигнала, перемножением верхней и нижней составляющих между собой, ввделением суммарной частоты этих составляющих , делением ее на два и суммированием с центральной составляющей. Суммарный сигнал отслеживается системой по частоте. Цифровая динамическая следящая система содержит включенные в кольцо автоподстройки частоты цифровой управляемый генератор 14, смесители 1, 5 и 9, полосовые фильтры 2-4 и 6, сумматор 8, делитель 7 частоты (на два) усилитель 11 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 12, цифровой фильтрэкстраполятор 13, блок 10 .опорных частот. Цифровая динамическая следящая система использует для измерения доплеровского сдвига входного сигнала всю его энергию и позволяет на порядок повысить точность измерения Доплеровской частоты. 3 ил. W со О) 00 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1368857 А i (584 С 05 В 11 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4078517/24-24 (22) 08.05.86 (46) 23.01.88, Вюл. Ь 3 (72) В,В.Шкирятов ,(53) 62.50 (088.8) (56) Авторское свидетель тво СССР

М 348979, кл. G 05 В 11/14, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1285428, кл. G 05 В 11/14, 1985. (54) ЦИФРОВАЯ ДИНАМИЧЕСКЯ СЛЕДЯ!ЦАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в следящих системах управления и фильтрации для выделения слабых частотномодулированных информационными символами радиосигналов, принимаемых на фоне помех. Цель изобретения повышение точности цифровой динамической следящей системы. Повышение точности измерения доплеровской частоты несущей в системе достигается выделением верхней, центральной н нижней составляющих спектра входного сигнала, перемножением верхней и ниж- ней составляющих между собой, вцпелением суммарной частоты этих составляющих, делением ее на два и суммированием с центральной составляющей.

Суммарный сигнал отслеживается системой по частоте. Цифровая динамическая следящая система содержит включенные в кольцо автоподстройки частоты цифровой управляемый генератор

14, смесители 1, 5 и 9, полосовые фильтры 2-4 и 6, сумматор 8, делитель 7 частоты (на два) усилитель

11 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 12, цифровой фильтрэкстраполятор 13, блок 10 .опорных частот. Цифровая динамическая следящая система использует для измерения доплеровского сдвига входного сигнала всю его энергию и позволяет на порядок повысить точность измерения доплеровской частоты. 3 ил.

1368857

Следящая система работает следующим образом, Г

На первый вход смесителя 1 поступает входной сигнал вида 45

cos ((w +ь )t+ g+ у((ы + w )t+ gz)j, (1) где т в каждый момент времени t принимает одно иэ трех значений (1,0-1), а ц и ы — соответственно доплеровские сдвиги несущей и модулирующей частот. На второй вход смесителя

1 с выхода цифрового управляемого генератора 14 поступает сигнал оценки доплеровской частоты несущей

cos ((z + w ) t+ li, (2) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в следящих системах управления и фильтрации для выделения сигналов на фоне

5 помех.

Цель изобретения — повышение точности системы при измерении доплеровской частоты входного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифровой динамической следящей системы; на фиг.2 — структурная схема с примерной технической реализацией цифрового фильтра-экстраполятора и цифрового управляемого генера- 15 тора; на фиг.3 — структурная схема цифрового дискриминатора.

Цифровая динамическая следящая система содержит смеситель 1, полосовые фильтры 2-4, смеситель 5, по- 20 лосовой фильтр 6, делитель 7 частоты, сумматор 8, смеситель 9, блок 10 опорных частот, усилитель 11 промежуточной частоты, цифровой дискриминатор 12, цифровой фильтр-экстраполятор 13, цифровой управляемый генератор 14, накапливающий сумматор 15, многовходовую схему И 16, накапливающий сумматор 17, регистр 18, накапливающий сумматор 19, формирователь 30

20 импульсов входного сигнала, делитель 21, RS-триггер 22, вентили 23 и 24, реверсивный счетчик 25, регистр

26, синхронизатор 27, счетчик 28, дешифратор 29, RS-триггеры 30 и 31 и схему ИЛИ 32. Кроме того, на схеме фиг.3 показаны группа управляющих выходов 33-1...33-4 синхронизатора и управляющий выход 33-5.

В результате перемножения этих сигналов на выходе смесителя 1 образуются колебания с комбинационными частотами, иэ которых с помощью первого полосового фильтра 2 выделяется сигнал средней частоты сos L(w,+ u> ) + — ср,„), (3) с помощью второго полосового фильтра

3 сигнал верхней боковой частоты созе(ы,+ и )t+ q — g, +(ы + (u )t+

1, (4) а с помощью третьего полосового фильтра 4 сигнал нижней боковой частоты

cost(w+Ры )t+p —,р — (ы +w )t с И )3

1 (5) cost 2 (ы, +Рю ) t+2 (ц — y )7; (6) который, пройдя через делитель 7 (на два) частоты, когерентно суммируется в сумматоре 8 с выходным сигналом первого полосового фильтра 2.

Далее выходной сигнал сумматора 8, с целью повышения чувствительности цифрового дискриминатора 12, с помощью смесителя 5, опорного сигнала блока 10 и усилителя 11 промежуточной частоты преобразуется на относительно низкую промежуточную частоту ы„, что позволяет измерить в цифровом дискриминаторе 12 (фиг.3) частотное рассогласование J4 с практи1 чески любой заданной точностью, Для этого выходной сигнал усилителя 11 промежуточной частоты

c o s ((ы + с <, ) t+ tp — Ч вЂ” (() (7) поступает на вход формирователя 20 импульсов, формируемых в моменты пересечения синусоидального сигнала промежуточной частоты нулевого уровня с положительной производной. Одновременно на второй вход цифрового дискриминатора 12 с выхода блока 10

При перемножении сигналов верхней и нижней боковых частот на смесителе

9 с помощью четвертого полосового фильтра 6 выделяется сигнал суммарной частоты

136885/ ного значения (9) <«ла и л

° ф

<> +<> =N. (10) 2 " — 1

+ЛИ = N — N

1 о и

< (------>2+ <1 ш

<1, (8) 2

55 опорных частот поступают счетные им— пульсы с частотой ь . Выходные имс пульсы формирователя 20 поступают на вход делителя 31, коэффициент деления которого и равен отношению промежуточной частоты ы2 к полосе пропускания полосового фильтра 2 (или половине полосы пропускания полосового фильтра 6)2 Л<н,, Имп,льсы с делителя 21 поступаю.- »а S-вход триггера 22, Q-выход которого, открывая вентиль 25, лропус;" ает счетные импульсы на вход синхронизатора 27, определяющего циклограмму рабо-ы всей цифровой динамической слсдящей системы. B синхронизаторе ?7 с помощью счетчика-делителя 28 и дешифратора 29 вырабатывается k (н денном. случае 1 -8) сдвинутых относительно друг друга на нерио, < частоты счет»ых импульсоп управляющих импуль он, ив которых с no o <0 RS-триггеров 3<3

31 и схемы ИЛИ 32 в каж -ом п >мери— тельном цикле формируются упра».няющие сигналы 33-1... 33-4, котс рые управляют работой цифрового фпльтраэкстраполятора 13,. а управляющий сигнал 33 — 5, наряду с уп; ан<п .«ием рабо"ой цифрсного ген<=.1.à Iора :9„ »с- зб пользуется для перекгючения триггера

2 н нулевое ссгтсяиие, при кото )oti

2э счетные импу»;сы иере=. отссрь.тый вентиль 23 поступаю-. на сче r»ûé H :îë реверсивного с«етчика 25. 11реднарительно первым выходным импульсом дешифратора ?9 имеющееся н счетчике

25 число переписывается в регистр

26, импульсом 33-1 счетчик 25 об«уляется, а импульсом 33-2 в этот сче- 4 чик записывается н обратном коде чиси Ldn„ ло N = ----"-- — k, соответствующее

У2 с точностью до k периодов счетных импульсов n пnеeрpиHоoд а м э т а лоoнHн»оoй промежуточной частоты ь . В результате по окончании счета н реверсивном счетчике 25 в )-м измерительном цикле остается число пропорциональное отклонению частоты входного колебания относительно ее оценки, вырабатываемой цифровым уп-, равляемым генератором 14. Эти числа в начале каждого нового цикла измере»ий переписывасгтся в регистр 26, из которого они с помощью управляю,«их импульсов 33-1,...,33-4 переписываются н накапливающие сумматоры

15 и 17 цифроного фильтра-экстраполятора 13 (фиг.2, где с использова»исм многовходовой схемы И 16 в сумматоре 17 формируется управляющее и генератором 14 число N, пропорци1 о»а»ьное сумме одинарного и двойного интеграла от величины частотного рассогласования оце«ки доплеровского сдвига несущей относитель»о ее истинМ.=С, Y (+ N ).С,,22(2-И, ) ..

По окончании каждого цикла измерений управляющее частотой генератора л

14 число hi с помощью сигнала 33-5

1 за»исынаетс;: н регистр 18, из котор<. го это число с частотой ь, опредеФ <я еь<ой первым выходным сигналом блока

,О, записывается в накапливающий

< .. матор 19, н результате чего на н гхоце его m-го старшего разряда Аормиру."тся сигнал типа меандр, с частогой, пропорциональной частоте оцен»оп. †.еровскс го сдвига нходного сигл л в- äï(co ((14 +<дÄ) + 1 ) у

В установившемся режиме, когда

11 л л <н =0 и соответственно < = < выход1 4

»ое число цифрсвого фильтра-экстраполятора 13 однозначно определяет доплеровский сдвиг входного сигнала.

Цифровая динамическая следящая система использует для измерения до.<перовского сдвига входного сигнала нсю его энергию и позволяет на порядок повысить точность измерения доплеровской частоты (соответственно уменьшить флуктуационную ошибку) и существенно снизить вероятность возник»овения аномальных ошибок за счет соответствующего повышения устойчйности работы системы.

Формула изобретения

Цифровая динамическая следящая система, содержащая первый и второй смесители, усилитель промежуточной частоты, цифровой дискриминатор, цифровой фильтр-экстраполятор, блок

1 68857 опорных частот, цифровой управляемый генератор н первый полосовой фильтр, вход которого соедийен с выходом первого смесителя, первый вход кото5 рого является входом системы, а второй вход первого смесителя соединен с выходом цифрового управляемого генератора, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом блока опорных частот, второй выход которого подключен к первому входу второгО смесителя, подключенного выходом к входу усилителя промеягуточной частоты, выход которого соединен с первым информационным входом цифрового дискриминатора, второй информационный вход которого соединен с третьим выходом блока опорных частот, а группы информационных и управляющих выходов цифрового дискриминатора соединены соответственно с группами информационных и управляющих входов цифрового фильтра-экстраполятора, группа информационных выходов которого подключена к группе информационных входов цифрового управляемого генератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее дополнительно введены второй, третий и четвертый полосовые фильтры, третий смеситель, делитель частоты и сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра, подключенного входом к входам второго и третьего полосовых фильтров, выходы ,которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего смесителя, подключенного выходом через последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр и делитель частоты к второму входу сумматоРа, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, управляющий выход цифрового дискриминатора соединен с вторым управляющим входом:цифрового управляемого генератора.

1368857

Составитель Е.Власов

Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова

Редактор Е.Папп

Закаэ 295/50 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35> Раушская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4