Устройство фильтрации непрерывногорадиосигнала c широкополосной гармо-нической частотной модуляцией

 

и 11 828423

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических, Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.02.79 (21) 2731905/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) М. Кл. Н 03L 7/06

Н ОЗН 21(00

Государственный комнте1 (53) УДК 621Д94.44 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Е. С. Беспалов

Московский институт радиотехники, электрони и и автоматики

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ НЕПРЕРЪ|ВНОГО

РАДИОСИГНАЛА С ШИРОКОПОЛОСНОЙ ГАРМОНИЧЕСКОЙ

ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических устройствах различного назначения, в частности в радиоприемной аппаратуре с широкополосной гармонической частотной модуляцией.

Известно устройство фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией, содержащее соединенные в кольцо фазовый детектор, фильтр низких частот, сумматор и управляемый генератор, а также первый и второй полосовые фильтры, подключенные к выходу фазового детектора (1).

Однако известное устройство имеет низкую помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

Для этого в устройстве фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией, содержащем соединенные в кольцо фазовый детектор, фильтр низких частот, сумматор и управляемый генератор, а также первый и второй полосовые фильтры, подключенные к выходу фазового детектора, между выходом первого полосового фильтра и другим входом сумматора включен первый регулируемый усилитель, между выходом второго полосового фильтра и третьим входом сумматора включены последовательно делитель частоты и второй регулируемый усилитель, а между выходом второго полосового фильтра и управляющими

5 входами обоих регулируемых усилителей включен регулятор усиления, при этом частота настройки второго полосового фильтра в нечетное число раз выше частоты настройки первого полосового фильтра.

10 На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополосной гармониче)5 ской частотной модуляцией содержит фазовый детектор 1, фильтр нижних частот 2, сумматор 3, управляемый генератор 4, первый и второй полосовые фильтры 5, 6 соответственно, первый и второй регулируе20 мые усилители 7, 8 соответственно, регулятор усиления 9, делитель частоты 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче немодулированной несущей

25 на вход фазового детектора 1 всегда наступает синхронный режим, так как полоса захвата низкочастотного кольца фазовой автоподстройки частоты выбирается больше ожидаемых расстроек по несущей. При этом

30 колебание на входе и колебание управляе828423 мого генератора 4 будут квазикогерентны.

11ри включении частотной модуляции на входе в спектре сигнала на выходе фазового детектора 1 появляются составляющие на частоте Q,i и ее нечетных гармониках.

Если начальное значение индекса модуляции невелико, например меньше 1 радиана, уровень гармоники мал, и мало напряжение нечетной гармоники на выходе второго полосового фильтра 6. Делитель частоты 10 при этом не запускается, мало и постоянное напряжение на выходе регулятора усиления 9. Первый регулируемый усилитель

7 имеет усиление, близкое к максимальному, а второй регулируемый усилитель 8— к минимальному. Сигнал на выходе второго регулируемого усилителя 8 отсутствует, и устройство работает как прототип.

Напряжением с выхода полосового фильтра частоты Ы„через первый вход сумматора 3 поступает на управляющий вход управляемого генератора 4 и модулирует его по частоте.

Усиление в высокочастотном кольце подбирается достаточно большим, чтобы устройство после окончания переходного процесса обладало небольшой ошибкой. В рассматриваемом случае рабочий режим достигается без участия второго полосового фильтра 6, В рабочем режиме на выходе регулируемого генератора 4 получается выделенное из помех колебание с гармонической частотной модуляцией.

Если начальное значение индекса частотной модуляции достаточно велико, например превышает предельное для прототипа значение 3,83 радиана, уровень гармоники на выходы второго полосового фильтра 6 достаточно велик, делитель частоты работает, а продетектированное регулятором усиления 9 напряжение гармоники закрывает первый регулируемый усилитель 7, и узкополосная цепь фильтрации, содержащая первый полосовой фильтр 5, разорвана. Выходное напряжение регулятора усиления 9 поддерживает уровень колебания на выходе второго регулируемого усилителя 8 приблизительно пропорциональным уровню сигнала на входе делителя частоты

L0. Таким образом, захват осуществляется по гармонике частоты модуляции. Сигнал с выхода второго регулируемого усилителя

8 через сумматор 3 поступает на управляемый генератор 4 и модулирует его по частоте. Величина ошибки начинает уменьшаться и открывается первый регулируемый усилитель 7, его коэффициент усиления растет. По мере увеличения усиления первого регулируемого усилителя 7 усиление второго регулируемого усилителя 8 снижается, что вызвано уменьшением уровня гармоники на выходе второго полосового фильтра 6. При достижении ошибкой значения

1,8 — 1,9 радиана усиление первого регулируемого усилителя 7 близко к максималь5

65 ному и вплоть до рабочего режима меняется незначительно. При снижении ошибки до 1 радиана закрывается второй регулируемый усилитель 8, и дальше процесс протекает как описано выше. Таким образом, поворот фазы первой гармоники частоты модуляции происходит при закрытом первом регулируемом усилителе 7, и не приводит к режиму захвата. При этом модуляция управляемого генератора осуществляется напряжением, полученным из гармоники частоты модуляции на выходе фазового детектора 1, а поворот фазы этой гармоники на 180 происходит при существенно больших величинах ошибок в кольце. Можно показать, что уровень и изменение фазы гармоник на 180 на выходе фазового детектора 1 определяется функциями

Бесселя первого рода нечетного порядка:

lq(x), 15(х) ... Из анализа этих функций следует, что поворот фазы гармоник происходит при существенно больших величинах х, чем у первой гармоники, т. е. диапазон начальных индексов частотной модуляции входного сигнала, в котором исключается ложный захват, значительно расширяется.

Первый максимум функции 1з(х), 1г,(х), ... достигается при больших значениях х, чем у функции l (x), поэтому «явление скачка» при выходе из рабочего режима, вызванном флюктуациями индекса на входе или . параметров системы, также отодвигается.

Это объясняется тем, что при критических для прототипа в этом случае величинах х, близких 1,84 радиана, генератор 4 модулируется суммой синфазных напряжений на выходе усилителей i и 8, и падение напряжения на выходе усилителя 7 компенсируется ростом напряжения на выходе усилителя 8. Помехоустойчивость устройства повышается.

В линейном рабочем режиме второй полосовой фильтр 6, делитель 10, регулятор усиления 9 не влияют на работу устройства, и поэтому его точность фильтрации не может быть хуже точности фильтрации и р ототип а.

Таким образом из описания работы видно, что использование полосовых фильтров, регулируемых усилителей, делителя частоты и регулятора усиления и применение сумматора с тремя входами выгодно отличает предложенное устройство от прототипа, так как позволяет расширить диапазон начальных индексов частотной модуляции входного сигнала и повысить помехоустойчивость. В предложенном устройстве диапазон начальных индексов частотной модуляции при работе с третьей гармоникой QM> расширяется до 6,2, т, е. в 1,6 раза, а при работе на пятой гармонике Q< расширяется до 8,6 т. е. в 2,2 раза. При использовании гармоник более высокого порядка на выходе фазового детектора помехоустойчивость, оцениваемая по явлению

828423

Формула изобретения

Составитель E. Голуб

Техред И. Заболотнова

Редактор И. Гохфельд

Корректор О. Тюрина

Заказ 1566/15 Изд. № 449 Тираж 1007 Подписное

НПО е.Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 скачка, возрастает при работе на третьей и пятой гармониках соответственно в 2,2 и

3,4 раза.

Устройство фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией, содержащее соединенные в кольцо фазовый детектор, фильтр нижних частот, сумматор и управляемый генератор, а также первый и второй полосовые фильтры, подключенные к выходу фазового детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, между выходом первого полосового фильтра и другим входом сумматора включен первый регулируемый усилитель, между выходом второго полосового фильтра и третьим входом сумматора включены последовательно делитель частоты и вто5 рой регулируемый усилитель, а между выходом второго полосового фильтра и управляющими входами обоих регулируемых усилителей включен регулятор усиления, при этом частота настройки второго полосово10 го фильтра в нечетное число раз выше частоты настройки первого полосового фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. F. Garden etal. d Multifilter Phase Lock

loop. «IEEE Trans. on Comm Technol.» Vol

Com — 19, N5,,ost 1971, р. 669.