Частотный дискриминатор

Частотный дискриминатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

A.Ï. Дятлов, П.П. Клименко "Д ".Я,. Петров . 1 :, i в " д .

Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калм ова (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) 4АСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

Изобретение относится к радиотех- нике и может использоваться для детекти ро вани я частотно- модули рова нных колебаний или в качестве высокоточных преобразователей частота-напряжение в системах автоматического регулирова5 ния.

Известен частотный дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также второй смеситель, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом первого смесителя и является входом устройства, а выход через линию задержки соединен с гетеродинным входом первого смесителя, перестраиваемый генератор промежуточной частоты, выход 20 которого подключен к гетеродинному входу второго смесителя и через формирователь — к другому входу первого фазового детектора, и генератор испытательного сигнала, выход которого соединен с входом устройства fl).

Однако известный частотный дискриминатор имеет низкую стабильность нуля дискриминационной характеристики.

Цель изобретения — повышение стабильности нуля дискриминационной характери сти ки .

Цель достигается тем, что в частотный дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также второй смеситель, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом первого смесителя и является входом устройства„ а выход через линию задержки соединен с гетеродинным входом первого смесителя, перестраиваемый генератор промежуточной частоты, выход которого подключен к гетеродинному входу второго смесителя и через фазовращатель — к другому входу первого фазового детекто3 936374 ра, и генератор испытательного сигнала, выход которого соединен с входом устройства, введены последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй фазовый детектор и блок выделения сигнала ошибки, выход которого подключен к управляющему входу генератора промежуточной частоты, при этом выход re- 10 нератора испытательного сигнала со единен с другим входом второго фазового детектора.

На чертеже представлена структурная схема предложенного частотного ; 15 дискриминатора.

О (t)=

Частотный дискриминатор содержит смеситель 1, усилитель промежуточной частоты 2, фазовые детекторы 3, фильтр нижних частот 4, балансный смеситель 5, линию задержки 6, перестраиваемый генератор промежуточной частоты 7, фазовращатель 8; управляющий элемент 9, блок выделения сигнала ошибки 10, генератор испытательного сигнала 11, фазовый детектор 12, полосовой фильтр 13.

Частотный дискриминатор работает следующим образом.

На вход дискриминатора с первого выхода генератора испытательного сигнала 11 поступает частотно-манипулированный сигнал где Ч ®„- начальная фаза генератора промежуточной частоты.

Учитывая, что фазовращатель 8 создает фазовый сдвиг Jl/2, получим на выходе полосового фильтра 13 колебание вида

Uq(%) всч "ч)

Д11i Ö T

Это напряжение поступает на первьй вход фазового детектора 12. 4а второй вход фазового детектора 12 поступает колебание svaa

05 (t) =UmgCOS )(х 11 2) t + ), где Чо — йачальная фаза.

Тогда на выходе фазового детектора 12 с учетом фильтрации состав45 ляющей суммарной частоты (и1+ ю, напряжение имеет вид !

1ПТ<Ъ< +11>1)f (л 1) т т (Оп Цт где О„ )1

У1,2Т (),(Ч=

55 амплитуда испытательного сигнала; угловые частоты; начальные фазы импульсов; длительность элементарной посылки.

Длительность элементарной посылки определяется по формуле

4п+ 3

"13 7 а угловые частоты выбираются из условия ()1= Да + ) () (= (*о a® при чем ц) выбирается на линейном участке характеристики дискряминаторд.

Напряжение на выходе усилителя промежуточной частоты 2 имеет вид

U " . сов ((gnaw,-ы ) ti я)(i„, T)-le (in+3).ò

+Ч счФ Ч1- Ч (f11+<) Т<4 Дпi l) T, 0 сов ((Я хщ -схх„)+ч

+ (>< a)(< (п+1)т)-ш„р "ц тчЧ„„чЧ-Ч, (Ъм1)Т с ta (g.п+3) т, L

U> sin ((w<-wS}SÎ(øФбхх)» (1)

Х(1, +ОПТ)-Ш (гН1)Т У СЧ

44 Ч„- Ц (ЬН1) ТС<с (in+1) Т

Ь sin ((сх, -w,) ч(со +я)х

)1 t 1, „ 1 (спи) Т)- а„(Ь1+ )» ц" .В!с (вх (с -Т}чд(хх,вх1пТ) °

"всч "o "s Ц

Яд+1)т<,4 i Яп+ ) )

U с,ч Sin(w<(T-"ns) Й(Ххв,(1счч)т), всч "o iq)

--(Cnii)T< q < Р)1+ )т.

Анализ последнего выражения показывает, что для эффективной работы

5 936374 6 предлагаемого дискриминатора необ- проводится на основе известной мето- ходимо осуществить равенство началь- - дики. ных фаз Ч 1 Предлагаемый дискриминатор являПолагая Я Т = 2Лп и — 2 и и учитывая, что ется системои авторегулирования при при М(1 а р М р д 31пЧ1 анализе систем частотной автоподстройокончательно получим ки. При .этом зависимость смещения (1б+ .)Т4 Ф 4 (п Ф9). Т

11Т Ь "л1) Я ллем (Ь1 )7 1 Яп 3) Т

"нуля" ди скрими национной характери стики д 4 от изменения постоянной вре" мени линии задержки Т, Э можно опреде10 лить по формуле

4п 1 Мкъ

ИА =

АО 4 блъ .

5() При изменении постоянной времени ли", нии задержки 1б Э на выходе блока выделения сигнала ошибки 10 появляется постоянное напряжение

Для предлагаемого дискриминатора эта формула имеет следующий вид л дВ

Ао" 1+6„.В,1, где S> - крутизна характеристики управляющего элемента;

Вф б- крутизна характеристики фазового детектора.

При этом в предложенном дискрими(l Ю

Um "- m

5 5

Ub®= ГЛЭ-Ч ()» ( о„-о„

5 5 Ь

Это напряжение поступает через управляющий- элемент. 9 на вход перестраиваемого генератора промежуточной частоты 7, подстраивая его частоту до тех Ilop, пока не скомпенсируется уход 50

"нуля" дискриминатора. К достоинству предлагаемого дискриминатора следует отнести возможность совмещения режима коррекции "нуля" дискриминатора c рабочим режимом. Для этого необходимо

35 обеспечить ортогональность рабочего и испытательного сигналов. Используя периодичность дискриминационной характеристики можно несущую частоту испытательного сигнала выбрать равной нулю соседнего с рабочим участка дискриминационной характеристики, т.е. вместо f o выбирается

4 (и+1)+3

Ао Ц. л

45 и таким образом обеспечивается ортогональность испытательного и рабочего сигналов по входу дискриминатора.

На выходе фазового детектора 3 испытательный сигнал выделяется на часто50 те (бю - м Д, а рабочий сигнал на нулевой частоте, что создает реальные воэможности для разделения этих сигналов. Однако спектры рабочего и испытательного сигналов могут перекрывать55 ся, Оценка взаимного влияния структуры испытательного и полезного сигналов в частотно-временной области и выбор уровня испытательного сигнала наторе удается уменьшить в 1+S -Вфла раз зависимость смещения "нуля" дискриминационной характеристики йЕ 0 от изменения постоянной времени линии задержки Т,л Э. Реальная чувствительность типовых фазовых детекторов со ставляет величину Бфд ъ 0,5о =10 рад

"2 при О с + Я 10 рад минимальная

5 нестабильность постоянной времени ли. нии задержки рауна

10 -Ч

" лЭ= ы„я = 1ос

Смещение "нуля" дискриминационной характеристики при 1.py= 10 Э состас вит

-7

4п +1 10 4п +1 о= т 10-ь=

Нестабильность типовых линий задер" жек колеблется в пределах от 0 14 о

t до 204. С учетом вышесказанного нестабильность постоянной времени линии задержки равна дбрбЭ= 0 Р Э= 0 1 10 с.

При этом смещение "нуля" дискриминационной характеристики составит величину

-Ъ

4 и +1 0,1-10 4п +1 л Да Г тО- .1ОО

Отсюда выигрыш по точностным характеристикам определится

К 10.

Применение предложенного частотного дискриминатора позволяет примерно на порядок уменьшить зависимость смещения "нуля" дискриминационной

936374

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 4254/73 Тираж 959 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 характеристики от нестабильности постоянной времени линии задержки и, тем самым, значительно уменьшить инструментальную погрешность измерения, причем погрешность измерения поддерживается на заданном уровне в течение всего режима измерения.

Частотный дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также второй смеситель, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом первого смесителя и является входом устрой тва, а выход через линию задержки соединен с гетеродинным входом первого смесителя, перестраиваемый генератор промежуточной частоты, выход которого подключен к гетеродинному входу второго смесителя,и через фазовращатель — к другому входу первого фазового детектора, и генератор испытательного сигнала, выход которо-. го соединен с входом устройства, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности нуля диск риминационной характеристики, введены последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй фазовый детектор и блок выделения сигнала ошибки, выход которого подключен к управляющему входу гене" ратора промежуточной частоты, при этом выход генератора испытательного сигнала соединен с другим входом второго фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Каганов В.И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках. M., "Связь", 1969, с. 226, рис. 8.14 (прототип) .