Устройство для автоподстройки частоты

Устройство для автоподстройки частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3553448I24-09 (22) 5.02.83 (46) 07.07.88. Бюл. ¹ 25 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) Э. К. Скворцов (53) 621.396.66.2 (088.8) (56) Новицкий В. П. и др. цифровые приборы с частотными датчиками. — Энергия, !

970, с. 240 — 248.

Авторское свидетельство СССР № 900447, кл. Н 03 К !3)20, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее блок дискретизации сигналов, выполненный в виде первого и второго D-триггеров, датчик сигнала ошибки, включающий последовательно соединенные первый сумматор по модулю два, один вход которого подключен к выходу второго D-триггера, и второй сумматор по модулю два, третий D-триггер, третий сумматор по модулю два и четвертый D-триггер, последовательно соединенные фильтр нижних частот и подстраиваемый генератор, а также генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к С-входам третьего

„„SU„„1408529 А 1 и четвертого D-триггеров, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и увеличения полосы захвата, в датчик сигнала ошибки введены пятый Dтриггер, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, С-вход — к выходу третьего сумматора по модулю два, и

1К-триггер, первые 1- и К-входы которого подключены к прямому и инверсному Bbixoдам второго сумматора по модулю два, вторые 1- и К-входы подключены к прямому и инверсному выходам третьего D-триггера, С-вход подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов, выход IK-триггера подключен к D-входу четвертого D-триггера и к первому входу третьего сумматоры по модулю два, второй вход которого подключен к выходу четвертого D-триггеры, IIpRмой выход второго сумматора по модулю два подключен к D-входу третьего D-триггера, между выходом генератора тактовых импульсов и D-входом пятого D-триггера включен делитель частоты на два, инверсный выход которого подключен к С-входу второго

D-триггера и второму входу второго сумматора Ilo модулю два, выход подстраиваемого

1408529 генератора подключен к D-входу второго

D-триггера, при этом D-вход первого D-триггера является входом устройства, С-вход

Изобретение относится к области автоматики, вычислительной техники, радиотехники и связи и может быть использовано при разработке частотно-Qa3oablx цифровых устройств, например измерителей дальности, скорости систем радиоуправления.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и увеличение полосы захвата.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для автоподстройки частоты; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы работы при частотной и фазовой расстройках соответственно.

Устройство для автоподстройки частоты содержит первый 1 и второй 2 D-триггеры, образующие блок дискретизации сигналов, первый 3 и второй 4 сумматоры по модулю два, третий D-триггер 5, IK-триггер 6, четвертый D-триггер 7, третий сумматор 8 по модулю два и пятый D-триггер 9, образующие датчик сигнала ошибки, генератор 10 тактовых импульсов, фильтр 11 нижних час- 20 тот, подстраиваемый генератор 12 и делитель 13 частоты на два.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход устройства поступает сигнал а, частотой f„ a íà D-вход второго

D-триггера поступает сигнал b, частотой f (фиг. 2), которая в момент включения произвольна, предположим f,cf .

Эти сигналы запоминаются соответственно первым 1 и вторым 2 D-триггерами, так- 3Q тируемыми с частотой f,/2 сигналами с прямого и инверсного выходов делителя 13 частоты на два. Поэтому моменты тактирования триггеров сдвинуты относительно друг друга на половину периода тактовых импульсов, фронты сигналов а и b (фиг. 2) на З5 выходах первого и второго D-триггеров не совпадают вследствие разновременного так- ирования. (!осле с ум ми рова ни я этих сигналов lю мо;влю два с помощью первого сумматора 3 40 формируется сигнал суммарной обобщенной частоты Sg (фиг. 2) .

Сигнал m< меандр, используемый для гакти рова ния (фронтом) второго D-триггера 2, т.с. для формирования сигнала b, складывается по модулю два во втором сумматоре 4 с сигналом S. В результате этой о горации инвертируются значения сигнала соединен с выходом делителя частоты на два, а выход подключен к первому входу первого сумматора по модулю два.

S на интервалах времени, соответствующих единичным значениям гп,т.е. с момента времени 2п запоминания сигнала b, до момента времени 2п-1-1 запоминания сигнала а, (и==

1, 2, ...®. При этом формируется сигнал

d (фиг. 2), несущий информацию о сигнале разностной частоты сигналов а, и b,. Далее сигналы с выходов второго сумматора 4 задерживаются на один такт с помошью третьего D-триггера 5 и поступают в места с подачей сигналов без задержки на соответствующие входы 1К-триггера 6.

Если, например, на 1-входах оказываются единицы, то тактирование сигнала с инверсного выхода гене ратора 10 та кто вых импульсов производится переключением IKтриггера 6 в единичное состояние, если до этого он находился в нулевом состоянии.

Таким образом формируются фронты сигнала разностной частоты е (фиг. 2). Наконец, сигнал g (фиг. 2) знака разностной частоты формируется на выходе пятого D-триггера

9, на D-вход которого поступает меандр гп (инверсный сигнал по отношению к сигналу

m ), а на С-вход — переключающий сигнал, формируемый по фронтам и срезам сигнала разностной частоты с помощью четвертого

D-триггера 7 и третьего сумматора 8. Поскольку сигнал на С-входе, совпадающий с фронтами разностной частоты, смещен на половину такта относительно фронтов меандра íà D-входе, сигнал на выходе пятого

D-триггера 9 — единица или нуль указывает на то, с моментом отсчета какого из двух сигналов совпадает фронт сигнала разностной частоты, т.е. какая из двух частот входных сигналов выше.

При разомкнутой обратной связи устройство выполняет функцию частотного детектора, сравнивая по знаку разностной частоты входной сигнал с сигналом опорной частоты. При замыкании обратной связи сигнал g знака разностной частоты поступает на вход фильтра !1 нижних частот, напряжение с выхода которого управляет частотой сигнала подстраиваемого генератора 12, уменьшая до нуля по линейному закону частотную расстройку. .Далее при равенстве частоты входного сигнала а, и частоты сигнала подстраиваемого генератора b,.(фиг. 3) допустим, что эти сигналы имеют сдвиг по фазе на угол у, 1408529

4 0 1 0 1 7 1 1 0 1 0 П 0 0

g, jF) 2 1 % д 0000 101 7 1 1 0 10

s(- ) +> 00 0 1 0 0 0 7 f 7 0 7 7 7 7 0 1 7 70001 000

10 7 1 10 77 0 7 7 10 1000100 100010 Я г) а сигнал а, кроме того, имеет скачок по фазе. Фазовому сдвигу р Я соответствует значению сигнала е, (фиг. 3), равное единице (повторяются только единичные значения сигнала d,), а фазовому сдвигу р !К— значение сигнала е,, равное нулю (повторяются только нулевые значения сигнала d,).

Таким образом, при разомкнутой обратной связи, когда не меняются ни частота, ни фаза сигнала h, устройство выполняет функцию фазового детектора, при этом если знак фазового сдвига не изменяется, то сигнал g, вначале не определен (при разомкнутой обратной связи), так как он определяется в моменты формирования фронтов и срезов сигнала е,, а последний при постоянном знаке фазового сдвига не изменяет своего значения. Однако стоит знаку фазового сдвига измениться хотя бы раз (фиг. 3), как формируется фронт сигнала е, и, следовательно, на выходе пятого D-триггера 9 формируется значение сигнала g,, который поэтому также можно назвать сигналом знака фазового сдвига.

При замыкании обратной связи сигнал

g„ знака фазового сдвига поступает на вход фильтра 11 нижних частот, что вы= вает изменение частоты сигнала подстраива мого генератора 12, уменьшающее относительный фазовый сдвиг сигналов а и b> до нуля.

Частотная и фазовая автоподстройки про изводятся одновременно, при этом никаких ограничений на полосу захвата не накладывается.

Кроме того, возможна работа предлагаемого устройства и при наличии различных помех и шума.

Наиболее вероятными помехами в случае входного сигнала меандр являются индуктивные наводки и появление дополнительных фронтов. Защитой от такого рода помех является сам процесс дискретизации входного сигнала, поскольку мала вероятность совпадения коротких импульсов помехи с моментами дискретизации. Однако и среди оставшихся помех не все могут оказать влияние на работу. Например, импульсная помеха, показанная пунктиром на сигнале (фиг. 3), совпадает с моментом дискретизации, однако она не влияет на форму сигнала g,, так как не изменяет взаимного рас положения фронтов сигналов а и Ь .!

408529

Y fi (.осгави-е.<ь.<1. Зако

Редактор Н. Тупи«а 1екрсл И. 13ерес Корректор Л. Тяско

Заказ 3360/56 Тираж <128 Подписное

1111ИИ11И Госх.<арст н«иного кочитсги < .1:(.Р по лег«<ч изобретений и открип < и

I! 3035, Москна, Ж 1п Рпушская наб., д. 4<5

Произволсти< ипо-иолигра