Устройство автоматической подстройки частоты генератора

 

Использование: радиотехника, импульсные радиопередающие устройства В Ч РЛС. Сущность изобретения: в устройстве автоматической подстройки частоты генератора достигается повышение точности при выполнении подстраиваемого генератора механически перестраиваемым за счет того, что в режиме точной настройки работы шагового двигателя оно автоматически переключается электронным способом на режим работы с электрическим дроблением шага. 4 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВСДОМСТВО СССР (Г1>СПАТЕНТ СССР) ОПИСА1- ИЕ ИЗС>БРЕТЕНКЯ

К ПАТЕ (ТУ (21) 4883659/09 (2 ) 16.11.90 (46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (71) Конструкторское бюро Ленинградского завода "Россия" (72) Н.А.Хрисанов (73) Конструкторское бюро Ленинградского завода "Россия" (56) Радиоприемные устройства/Под ред, А.П.Жуковского, — М.: Высшая школа, 1989, С. 184-186. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в импульсных радйопередающих устройствах СВЧ РЛС с электромеханической подстройкой частоты генератора СВЧ.

Цель изобретения повышение точности при выполнении" подстраиваемого генератора механически перестраиваемым.

Сущность заявляемого решения состоит в том, что в механизм подстройки генератрра СВЧ вместо двигателя-генератора введен llIBf.oBblA четырехфазный двигатель, а диапазон частотных расстроек разбивается на две зоны регулирования (режим двойного управления шаговым двигателем): зона грубой настройки (ЗГН), когда при больших рассогласованиях шаговый двигатель работает в обычном шаговом режиме, и эона точной настройки (ЗТН), когда при достаточl-lo малых рассогласованиях (около ".нулевой точки") режим работы шагового двигателя автоматически переключается электронным.„.. Ы „1838879A3 (57) Использование; радиотехника, импульсные радиопередающие устройства

В Ч РЛС, Сущность изобретения: в устройстве автоматической подстройки частоты генератора достигается повышение точности при выполнении подстраиваемого генератора механически перестраиваемым за счет того, что в режиме точной настройки работы шагового двигателя оно автоматически переключается электронным способом на режим работы с электрическим дроблением шага. 4 ил, способом на режим работы с электрическим дроблением шага. ЗГН и ЗТН задаются пороговыми напря>кениями Опор.ЗГН и

Опор.3ТН (напря>кения сравнения с сигналом ошибки) на входах компараторов. В зо- д не нерегулирования на двигатель сигналы;-р управления не подаются, Сущность заявляемого решения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 — структурная схема устройства АПЧ; на фиг. 2 — временные диаграммы работы 4 устройства АПЧ, на фиг. 3 — временные диаграммы работы ЩД в обычном шаговом режиме; на фиг. 4 — варианты выполнения блоков устройства АПЧ. !

Устройство автоматической подстройки частоты генератора содержит последовательно соединенные генератор 1 СВЧ, от, ветвитель 2, волноводный тройник 3 с аттенюатором, смеситель 4, УПЧ 5, дискриминатор 6, УПТ 7, также последовательно соединенные гетеродин 8, волноводный

1838879 тройник 9, ферритовый вентиль 10, выход которого соединен с. вторым входом смесителя.4, последовательно соединенные компаратор 11 знака, формирователь 1.2, элемент НЕ 13, двухразрядный реверсивный счетчик 14, выход УПТ 7 соединен с входами компаратора 11 и двухполупериодного выпрямителя 15, выход которого чере компаратор 16, формирователь 17 логи гоского уровня подключен к входам эле 1ента

HE 18» генератора 19 тактов, выход которо-. го соединен с счетным входом счетчика 14, выход двухполупериодного выпрямителя 15 через компаратор 20, формирователь 21 логического уровня и элемент НЕ 22 подклю- 15 чен к входу элемента 23 ИСКЛЮЧА(ОЩЕЕ

ИЛИ, к второму входу которого подключен выход элемента НЕ 18. генератор 24 соединен с счетным входом восьмиразрядного счетчика 25, а генератор 26 соединен с счетным входом десятиразрядного реверсивного счетчика 27, выходы разрядов счетчиков

25 и 27 подключены соответствующим образом к входам блоков сравнения 28, 29, а девятый и десятый разряды счетчика 27 подключены к управляющим входам мультиплексоров 30, 3(, информационные входы которых соединены соответствующим образом с шиной "корпус", источнику напряжения логической "1" и выходам блока 30 сравнения 29, неиноертирующие входы компараторов 16 и 20 подключены к соотоетству1ощим источникам напряжения, выходы элемента НЕ 18 элемента 23

ИСКЛ(ОЧА(ОЩЕЕ ИЛИ, прямые и инверс- 35 ные выходы счетчика 14 выходы мультиплексоров 30, .31 подключены к соответствующим входам коммутаторов 32—

35, выходы которых через усилитель мощности 36 — 39 подключены к соответствующим входам механизма 40 подстройки генератора СВЧ, пятый вход которого подключен к источнику питания+ U>.U,.ä., выход элемента

НЕ 13 подключен такж@ к входу направле1в1я счета счетчика 27, оход разрешения сче- 45 та которого объединен с входами запрета мультиплексоров 30, 31 и подключен к выходу формирователя 21.

Устройство АПЧ работает следующим образом. Сигнал рассогласования (сигнал ошибки) с УПТ 7 (фиг. 2,а) поступает на компаратор знака 11 и двухполупериодный выпрямитель 15. Компаратор 11, формирователь 12 логического уровня и элемент НЕ 13 формируют сигнал."РЕВЕРС"— уровень логической "1" или "0" в зависимости от полярности (знака) сигнала ошибки (фиг. 2,а,б,в, в), который поступает 11а вход направления счета (сложение/вычитание) счетчиков 14 и 27. Сигнал "РЕВЕРС" задает направление вращения вала шагового двигателя.

П ри рас строй к ах, больших Л 11 (Л 11 задаетсяя пороговым напряжением Unop.зги) двухполупериодный выпрямитель 15, компаратор 16 .v .íàëà ЗГН, формирователь 17 логического уровня и элемент НЕ 18 формируют сигнал разрешения работы тактового генератора 19 (фиг, 2,ж) и сигнал разрешения (фиг. 2,к) на прохождение через коммутаторы 32-35 импульсов управления, сформированных счетчиком 14 (фиг. 3). За пределами зоны Л f1 ЩД работает в обычном шаговом режиме.

Компаратор знака 11 выполнен по схеме на фиг, 4,а, например íà ОУ 153 УД6, формирователи логических уровней 12, 17, 21 могут быть выполнены по схеме на фиг.

4,б, например, на микросхеме серии 564, коммутаторы 32 — 35 выполнены по схеме фиг. 5,в, тактовый генератор 19 и двухразрядный реверсивный счетчик 14 может быть выполнен по известной схеме

При достижении в результате подстройки генератора СВЧ 1 промежуточной частоЛ(1 ты, раоной fo ч-, режим грубой настройки ЗГН автоматически переключа-. ется на режим точной настройки ЗТН.

Двухполупериодный выпрямитель 15, компаратор 20 ЗТН, формирователь 21 формируют сигнал разрешения работы счетчика

27, поступающий на вход разрешения (СУ), и сигнал запрета, поступающий на входы запрета (V) мультиплексоров 30, 31 (фиг

2,и), уровень сигнала логической "1" для мультиплексоров 30 и 31 является запрещающим. Элемент 23 ИСКЛ(ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ из сигналов с выходов элементов НЕ 18, 22 (фиг. 2,к,л) формирует сигнал (фиг. 2,м), разрешающий прохождение через коммутаторы 32 — 35 управляющих. напряжений

А,В,А В, вырабатываемых схемой электрического дробления шага в зоне точной на+, f1 f2 стройки ЛЬ + 2, Зона нерегулируемости (ЗН) (фиг. 2,м) задается пороговым напряжением Unop.зтн (фиг

2,г.е. и, к,л, M).

Схема электрического дробления шага работает следующим образом. Импульсы с генератора 24 F1 поступают на счетный вход двоичного счетчика 25, а импульсы с генератора 26 F2 поступают на тактовый вход реверсивного счетчика 27, Состояния выходов счетчиков 25 и 27 сравниваются блоками сравнения 28, 29, В те моменты, когда число, записанное в счет .1ке 25, оказывается меньше числа, записанного s счетчике 27, 1838879

15

25

30 на выходе А < В блока сравнения 29 присутствует сигнал "1", а на выходе А >  — уровень "0". Когда же число в счетчике 25 становится больше числа. записанного в счетчике 27, то на выходе А < В блока сравнения 29 появляется уровень "0", а íà Dblxoде А >  — "1". А поскольку F» Fz, то счетчик

25 работает значительно быстрее счетчика

27, и на выходе А < В будут периодически появляться импульсы, длительность которых пропорциональна числу, записанному в счетчике 27, а импульсы на выходе А > В имеют длительность, пропорциональную числу, дополняющему число в счетчике 27до

ПОЛНОГО.

Импульсы с указанных выходов блока сравнения 29 поступа от через мультиплексоры 30, 31 и коммутаторы 32-35 на входы усилителей мощности 36-39 и задают величину среднего тока через соответствующие обмотки шагового двигателя в механизме подстройки 40, В механизме подстройки генератора СВЧ использован четырехфазный шаговый двигатель, цапример ДШ вЂ” 0,04 А по

ОСТ В 16 0,512.043 — 80.

Управление мультиплексорами 30, 31 осуществляется сигналами с девятого и десятого разрядов счетчика 27. В любой момент времени из четырех обмоток шагового двигателя одна обмотка„.обесточена (соответствует входам мультиплексоров, соединенным с общей шиной), другая несмежная с ней обмотка, подсоединена к источнику питания напрямую (соответствует входам мультиплексоров, соединенным с источни- 35

KOM ПИтаНИЯ + 0пит), а ДВЕ ОСтаВШИЕСЯ Об-, мотки шагового двигателя подключаются к

1 источнику питания ЩД + Un.m.ä нэ время, пропорциональное длительностям импульсов с выходов блока сравнения 29. Входы 40 мультиплексоров 30, 31 переключа отся в момент переполнения восьми разрядов счетчика 27 при появлении импульса с выхода переноса. При этом изменяется комбинация на управляющих входах 45 мультиплексоров, соответствующая состоянию девятого и десятого разрядов счетчика

27, мультиплексоры переключают свои входы, и каждая обмотка Щд принимает такое состояние, какое имела смежная с ней об- 50 мотка (в зависимости от направления вращения) в момент предыдущего переключения мультиплексоров. При достижении зоны нерегулируемости (фиг. 2,м) счетчик 27 остэнэвливэется, и длительность 55 импульсов с выхода блока сравнения 29 уже не изменяется. В этот момент запрещающим сигналом (фиг. 2,и), подаваемым íà Vвходы мультиплексоров 30, 31, отключаются выходы мультиплексоров от входов, и управляющие токи через обмотки ЩД не протекают.

Коэффициент дробления шага, обеспечиваемый схемой, равен 2 - 256. Генераторы 24, 26, счетчики 25, 27, блоки 28, 29, мультиплексоры 30, 31 могут быть выполнены на микросхемах 564 серии.

Амплитуда управляемых шаговым двигателем напряжений не зависит от амплитуды сигнала ошибки, следовательно, скорость вращения вала ЩД в пределах зон настройки постоянна. Кроме того, повышается быстродействие системы АПЧ, так как отсутствуют колебания вала двигателя в "нулевой точке".

Формула изобретения

Устройство автоматической подстройки частоты генератора, содержащее последовательно соединенные смеситель, один вход которого является входом опорного сигнала, усилитель промежуточной частоты и частотный детектор. а также последовательно соединенные генератор поискового напряжения, управляющий элемент и подстраиваел1ый генератор, выход которого подключен к доугому входу смесителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при выполнении подстраиваемого генератора механически перестраиваемым, управляющий элемент выполнен в виде шагового двигателя, генератор поискового напряжения вьи,олнен в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и двухразрядного реверсивного счетчика, а в устройство введены последовательно соединенные компаратор знака, первый формирователь сигнала логического уровня и первый элемент НЕ, включенные между выходом частотного детектора и входом направления счета двухразрядного реверсивного счетчика, последовательно соединенные двухполупвриодный вblпряlièòåëü, компаратор зоны грубой настройки, и второй форл1ирователь логического уровня, включенные между выходом часто-.ного детектора и управляющим входом Генератора тактовых импульсов, последовательно соединенные компаратор, второй элемент НЕ, вход которого подкл очен к выходу первого логического формирователя зоны точной настройки, вход которого подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, третий формирователь сигнала логического уровня и -;ретий элемент НЕ, последовательно соединенные генератор сигнала с чаcToToA I t и восьмиразряд <ыЙ pBQN kныЙ счетчик, последовательно соединенные генератор сигнала с частотой Fz, где Fz < Ft, и десятиразрядный реверсивный счетчик, 1838879 входы разрешения счета и направление счета которого подключены соответственно к выходам первого и третьего элементов НЕ, первый блок сравнения, первая группа входов которого подключена к выходам горво- 5 го, второго, третьего и четвертого разрядов восьмиразрядйого двоичного счетчика, вторая группа входов — к выходам первого, второго, третьего и четвертого разрядов десятиразрядного реверсивного счетчика, 10 второй блок сравнения, первая группа входом которого подключена к выходам пятого, шестого, седьмого и восьмого разрядов де-сятичного реверсивного счетчика, вторая группа входов — к выходам пятого, шестого, 15 седьмого и DocbMQI 0 разрядов восьмиразрядного двоичного счетчика, а входы сигналов Больше", "Меньше" и "Равно" подключены к выходам сигналов "БолЬше", "Меньше" и "Равно" первого блока сравне- 20 ния, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, а также первый и второй мультиплексоры и элемент ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ

ИЛИ, входы которого подключены к выходам второго и третьего элементов НЕ, при 25 этом входы запрета первого и второго мультиплексоров подключены к выходам третьего формирователя сигнала логического уровня, их адресные входы к выходам девятого и десятого разрядов десятиразрядного 30 реверсивного счетчика, первая группа входов первого мультиплексора подключена соответственно к источнику питания, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, к общей шине и выходу сигнала 35

"Больше" второго блока сравнения, вторая группа входов подключена соответственно к выходу сигнала "Больше" второго блока сравнения, к источнику питания, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения и к общей шине, первая группа входов второго мультиплексора подключена соответственно к общей шине, выходу сигнала

"Больше" второго блока сравнения, к источнику питания и выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, вторая группа входов второго мультиплексора подключена соответственно к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, к общей шине, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения и общей шине, первые входы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены соответственно к инверсному выходу первого разряда, к прямому выходу второго разряда, прямому выходу первого разряда и инверсному выходу второго разряда двоичного реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к первому и второму выходам первого мультиплексора, вторые входы третьего и четвертого компараторов подключены к первому и второму выходам второго мультиплексора соответственно, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены к выходу второго элемента НЕ и выходу элемента

VICKf!t0×ÀÞÙEL ИЛИ, а выходы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены к соответствующим управляющим входам шагового двигателя, 1838879

1838879

1838879

06рап ное Оращекие ы.8

I

Фиг,У

К!А 32(М-560м, И-Т5к0м) Д> Д2

И /ЮФл(Р (0&001

Составитель Н. Хрисанов

Техред М,Моргентал . Корректор M. Керецман

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагапина. 101

Заказ 2929 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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