Цифровой фазовый детектор с синусоидальной характеристикой

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Саеетсиих

Сециалистичесйих

Респубпик

<п>999153 (22) Заявлево 24.09.81 (21)3339782/18-21 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{$f ) jlA KA 3 с присоединением заявки МН 03 K 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23Я233. Бюллетень М 7

1Щ УДК 621.326,43 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83

А.К. Гариков, В.А. Кесвкков, .П. Пекров, В.Д. Разевиг и A Â. Частников -.- -". 3:р-о,-:.:;,-„

Г" - - ::. -.:;.,- /? I

Кировский политехнический инотитуФ::к-. ский j ордена Ленина и ордена Октябрьсйой-Уеаоцюци энергетический институт е (72) Авторы изобретения е (71) Заявители (54) ЦИФРОВОЯ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР С СИНУСОИДАЛЬНОЯ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах. цифровой обработки сигналов в радиолокации, радиосвя- 5 эи, радионавигации.

Известно, что фазовый детектор с синусоидальной харктеристикой является основным элементом оптимального фазового дискриминатора.

Известен аналоговый фазовый детектор с синусоидальной характеристикой, в состав которого входят аналоговый перемножитель входного напряжения на напряжение, подаваемое с выхода генератора гармонического опорного напряжения, и аналоговый фильтр нижних частот для режекции побочных высокочастотных составляющих, возникающих при перемножении (1)..

Такой фазовый детектор обладает низкой стабильностью и воспроизводимостью, малой гибкостью и универсальностью, сложностью сопряжения с ЭВМ.

Наиболее близким к изобретению является цифровой детектор, в состав которого входят преобразователь на.пряжение-код, цифровой перемножитель и цифровой фильтр нижних частот (усредняющий блок), причем первый вход преобразователя напряжение - код яв= ляется входом цифрового фазового де-. тектора, выход преобразователя напряжение - код подключен к первому входу цифрового перемножителя, выход которого подключен к входу цифрово- . го фильтра нижних частот (усредняницего блока), на второй вход цифрового перемнбжителя подаются коды, являющиеся отсчетами опорного колебания (2 ).

Недостатком известного цифрового фазового детектора является большая сложность и низкое быстродействие, вызванные необходимостью реализации операции перемножителя перед операцией фильтрации.

Цель изобретения - упрощение схемы и повыаение быстродействия цифрового фазового детектора с синусоидальной характеристикой.

Эта цель достигается тем, что в цифровой фазовый детектор, содержащий преобразователь напряжение -. код, цифровой фильтр нижних частот, причем вход преобразователя напряжение - код является входом цифрового фазового детектора, выход цифрового фильтра является выходом цифрового фазового детектора, дополнительно введены М

999153 нающем элементе. обеспечивается возможность передачи информации из t+1ro регистра в г-й. Перед н чалом работы цифрового Фазового детектора в регистры стековых запоминающих элементов записываются числа, связанные с заданием опорного сигнала и фильтра, в виде а „ --а;со9 (1- ji< ) н)т.), (3) где г -, номер регистра стекового запоминающего элемента, г - 1,..., гг.

J - Ьомер стекового запсйннающего элемента, 3 1,...,М.

a - коэффициенты, определяющие вид частотной характеристики цифрового фильтра нижних частот.

Генератор тактовых импульсов (на чертеже не показан) синхронизирует работу преобразователя 1 напряжениекод, стековых запоминающих элементов

3-1 4 3-М и цифрового фильтра 2. В каждом такте обработки входного сигнала в регистры цкфрового фильтра 2 из стековых запоминающих элементов 3-1 - . 3-М передаются коэффициенты

aj> . Цифровой фильтр 2 работает в соответствии с уравнением

И К

1„=, а„; х;;,„+ Ъ,р„„, (4) где Ь„коэффициенты обратных связей цифрового фильтра, не изменяемые в процессе работы цифрового фильтра, у - отсчеты выходной последовательности цифрового фазового. детектора.

Если обозначить (г, „ Х„,„Соъ1(4- +1) нЛ l, (5)

° то отсчеты выходной последовательности имеют выл г () -,)и -„ 1-г И)

С учетом выражения (2) соотнсиае. ние (5) приводится к-виду

1 )+1 1- +1+ 1-j+1 (7) 4 1=0,á0((1-)+1) Т)УИ(М((1- 1)т)) представляет собой полезную составляющую сигнала, содержащую информацию о фазе сигнала, аФ; +„--06(г((1 j+4)t) 50 (2) X „= d (.гЛ ) 61и (1(0)Т1 Ч (Ю))у где Т - интервал дискретизации (пе-. риод тактового генератора),, - номер такта.

Стековый запоминающий элемент представляет собой последовательность й

55 регистров. Для считывания нз данного

6ю г.(1-р1Имл+9((1-141)т)

;Представляет собой рабочую высокочастотную составляющую сигнала.

Цифровой фильтр 2 нижних частот пропускает с наименьшими искажениями составляющую V в значительной мере подавляет составляющую W. стекового запоминающего элемента доступна информация, содержащаяся толькб в первом регистре стекового запо- 60 минающего элемента. Для записи информации в данный стековый запоминающий элемент доступен только регистр этого стекового запоминающего элемента с

L номером H. В каждом стековсм запомистековых запоминающих элементов, выход каждого нз которых подсоединен к входу того же стекового запоминающего элемента, выходы стековых запоминающих элементов подсоединены к входам цифрового фильтра с номерами 5

2,3,..., М+1, выход преобразователя напряженке - код подсоединен к первому входу цифрового фильтра.

В данном цифровом" Фазовом детеКторе отстутствует блок умножения 10 отсчетов входного сигнала на отсчеты опорного колебания, являющийся наи- ., более сложном и оиределяющим быстродействие и величину аппаратурных затрат. (5

На чертеже представлена структурная схема цифрового фазового детектора с синусоидальной характеристикой.

В состав цифрового Фазового детек-20 тора входят преобразователь 1 напряжение - xogf цифровой фильтр 2 нижних частот, стековые запоминающие

1 элементы 3-1 ) З-М, причем вход преобразователя 1 напряжение - код яв- 25. ляется входом цифрового фазового детектора, выход преобразователя 1 напряжение - код подсоединен к первому входу цифрового фильтра 2, выход которого является выходом цифрового фазового детектора, выходы стековых запоминающих элементов 3-1 †; 3-М подсоединены к входам цифрового фильтра

2 с номерами 2,3,...,И+1 кроме того выход каждого стекового запоминающего элемента подсоединен к входу того

we стекового элемента.

Цифровой фазовй1 детектор с синусоидальной характеристикой работает следующим образом.

Сигнал, действующий на входе циф- рового фазового детектора имеет вид х(+) =8(t)sled (иу++4ф(+)), (1) где d Ь) - амплитуда сигнала, tlJ — - несущая угловая частота, 45

9(t)- Фаза сигнала.

Преобразователь 1 наяряжениекод формирует из входного сигнала последовательность отсчетов

999153

Формула изобретения

Составитель Ю. Макаревич

Редактор О. Вугнр Техред.Т.Маточка Корректор H. Король

ЮЮЮ

Заказ 1173/77 Тираж 934 ...Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° ВЮ

Филиал ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Полагая, что d(t) О const u (t) f constð,получим синусоидаль ную зависимость сигнала на выходе от

V(t)

"1= > " + „, (10) где P - коэффициент передачи цифрового фильтра на нулевой частоте,, l,к 0 - остаток после режекцин побочной высокочастотной О составлякв ей.

Таким образом, цифровой фазовый детектор имеет синусоидальнув характеристику, «отора» получается без применения цифрового переиножнтеля, 15 отсутствие переювиожителя увеличивает быстродействие иифрового Фазового детектора.

Цифровой Фазовый детектор с. сину соидальной характеристикой, содерка мий преобразователь напряжение - код 25 цифровой - Фильтр нижних частот, причем вход преобразователя напряжение - код является входом цифрового фазового детектора, wxoa цифрового Фильтра является выходом цифрового Фазового детектора, о т л и ч а в ы и и с я тем, что, с целью упроыения схеаы и увеличения быстродействия детектора, в его состав введены М стековык " запоминающих элементов, выход каждого нз которых подсоединен к входу этого же стекового запсмннаищего элеме»та, выходы стековых запоминающих элементов подсоединены к входам циф- рового фильтра с номерами 2,3,..., И+1, выход преобразователя напряжение - код подсоединен к .первому входу цифрового Фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чистяков H.È ., Сидоров.В.И.

РащкопрзыЬвные устройства, М., "Связь,", 1974, с. 233.

2. Лихарев ВЛ. Цифровые методы и устройства в радиолокации. И., "Со« ветское радио", 1973, с. 247 (прототип).