Частотный дискриминатор

.В.Д Дуби 1.376.3Патент -320, 1 апланов еская п Госэнер ип) . 8.8)Р 3568067 США 71. М,Р Левин В.А. Ака частоты.1962, с. 8 дстр оизд КГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР,содержащий два перемножителя, первые входы которых объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, фазовращатель на 90,выход которого подключен к второмувходу одного из перемножителей, двафильтра нижних частот, входы которыхсоединены с выходами соответствующих перемножителей, и фазовый дете тоРь, при этом вход фазовращателя на90 и второй вход другого перемножителя объединены и являются вторымвходом частотного дискриминатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения. полосы частотдискриминационной характеристики иповышения быстродействия, в неговведены два блока фазофильтровогоформирования однополосного сигнала,включенные между выходами фильтровнижних частот и входами фазового детектора, последовательно соединенные первый генератор и дополнительный фазовращатель на 90 фи второйгенератор, при этом первые опорныевходы блоков фазофильтрового формирования однополосного сигнала соединены с выходом дополнительного фазовращателя на 90 и выходом первого генератора соответственно, а вторые опорные входы - с выходом второго генератораИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах. автоматической подстройки частоты с широким рабочим диапазоном частот и высоким быстродействием, 5Известен частотный дискриминатор, содержащий два канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, дифферен цирующей цепи и второго перемножителя, первые входы первых перемножителей обоих каналов объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, второй вход первого перемножителя первого канала является вторым входом частотного дискриминатора, между которым и.вторым входом первого перемножителя второго канала включен фазовращатель на 90, выходы каналов соединены со входом дифференциального усилителя, а вторые входы вторых перемножителей первого и второго каналов соединены. соответственно с выходами фильтров нижних частот второго и первого каналов 1.Недостатком известного частотного дискриминатора является малая полоса рабочих частот, определяемая полосой рабочих частот фазовращате ля на. 90 о.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является частотный дискриминатор, содержащий два перемножителя, первый входы которых объединены и являются первым входом частотного дискриминатора, фазовращатель на 90 о, выход которого подключен к второму входу одного из перемножителей, два Фильтра нижних 40, частот, входы которых соединены с выходами соответствующих перемножителей и фазовый детектор, при этомФовход фазовращателя на 90 и второй вход другого перемножителя .объединены и являются вторым входом частотного дискриминатора, а входы фазового детектора непосредственно и через фазовращатель на 180 соединеныос выходами фильтров нижних частот 2,Однако известный частотный дис криминатор имеет малый диапазон рабочих частот (узкий диапазон захвата, определяемый малой протяженностью горизонтальных участков статической характеристики) и большую 55 постоянную времени. Первый недостаток обусловлен тем, что в Фазовращателе на 180 трудно обеспечить условие сдвига фазы сигнала в достаточно широком абсолютном диапазо не частот. Вследствие этого проис- ходит завал статической характеристики частотного дискриминатора как в области малых, так и в области больших значений разностной частоты. Второй недостаток обусловленнеобходимостью применять в составефазового детектора интегратор сбольшой постоянной времени, таккак в области малых расстроек частота разностных колебаний близка кнулю и отфильтровать паразитное переменное напряжение удвоенной раэностной частоты на выходе фазовогодетектора можно только сужая полосу интегратора, что, в свою очередь,ведет к снижению быстродействия.Целью изобретения является расширение полосы частот дискриминационной характеристики и повышениебыстродействия,Поставленная цель достигается тем,что в частотный дискриминатор, содержащий два перемножителя, первыевходы которых объединены и являютсяпервым входом частотного дискримионатора, фазовращатель на 90, выход которого подключен к второмувходу одного из перемножителей, двафильтра нижних частот, входы которыхсоединены с выходами соответствующих перемножителей, и фазовый детектор, при этом вход фаэовращателяна 90 и второй вход другого перемножителя объединены и являются вторымвходом частотного дискриминатора,введены два блока фазофильтровогоформирования однополосного сигнала,включенные между выходами фильтровнижних частот и входами Фазового детектора, последовательно соединенныепервый генератор и дополнительныйфазовращатель на 90 ои второй генератор, при этом первые опорные входыблоков фазофильтрового формированияоднополосного сигнала соединены свыходом дополнительного фазовращателя на 90 ои выходом первого генератора соответственно, а вторые опорныевходы - с выходом второго генератора.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема частотногодискриминатора.Частотный дискриминатор содержитперемножители 1 и 2, фазовращатель3 на 90", фильтры 4 и 5 нижних частот,блоки 8 и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала, первыйи второй генераторы 8 и 9, дополнительный фазовращатель 10 на 90, фазовый детектор 11. Блоки б и 7 Фазофильтрового формирования однополосного сигнала содержат перемножители 12 - 15 полосовые фильтры 16 иФо17, фазовращатели 18 и 19 на 90,сумматор 20.Частотный дискриминатор работаетследующим образом.Входной сигнал подается на первыевходы перемножителей 1 и 2 синфазно, а эталонный - на вторые входыэтих перемножителей в квадратуре,1073877 Тираж 862, Подписное ВНИИПИ Закаб 377/53 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4 которая обеспечивается фазовращателем 3 на 90. Колебания разностной частоты, полученные в результате преобразования в перемножителях 1 и 2 выделяются на выходах фильтров 4 и 5 нижних частот. Далее ко лебания разностной частоты поступают на блоки 6 и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала, в которых осуществляется перенос колебаний разностной частоты в об-. ласть высоких частот с подавлением несущей и второго бокового колебаний.Колебания разностной частоты в перемножителях 12 и 13 перемножаются с высокочастотными колебаниями первого генератора 8, причем на перемножитель 12 колебания первого .генератора 8 поступают через фазовращатель 18 на 90. Выходные напряжения перемножителей 12 и 13 при выполнении их по балансной схеме содержат суммарные и разностные составляющие. Полосовые фильтры 16 и 17 выделяют разностные составляющие выходных сигналовперемножителей 12 и 13, которые имеют взаимный сдвиг фаз 90 д В перемножителях 14 и 15 при выполнении их по балансной схеме) производится еще одно преобразование сигнала, причем за счет сдвига фазы ЗО колебания второго генератора 9 в фазовращателе 19 на 90 О подаваемого на второй вход перемножителя 14, суммарные составляющие выходных колебаний перемножителя 14 совпадают 35 по фазе с соответствующими иМ суммарными составляющими выходных колебаний перемножителя 15, а соответствующие друг другу разностные составляющие находятся в противофазе. 40В сумматоре 20 продукты разностного преобразования перемножителей 14 и 15 взаимно компенсируются, а продукты суммарного - складываются. Так как фазовращатели 18 и 19 на 90 работают на фиксированной частоте, установка в них требуемого фазового сдвига с высокой точностью не представляет технической трудности.Фазовые соотношения между сигналами сохраняются при параллельном50 переносе их спектра по оси частот путем преобразования с использованием единого опорного генератора, поэтому колебания высокой частоты на выходах блоков 6 и 7 имеют те же фа зовые соотношения,что и колебания разностной частоты на входах этих блоков,т.е.квадратурны.Дополнительный ,доворот Фазы колебаний одного из сигналов на входе Фазового детектора 6 О 11 осуществляется поворотом Фазы на 90 фпервого генератора 8 с помощью фазовращателя 10 на 90.Фазовый детектор 11 в предлагаемом частотном дискриминаторе производит обработку сигналов высокой частоты, а не низкой как в известном, поэтому удвоенная (суммарная) частота выходных колебаний находится в области радиочастот и легко отфильтровывается с помощью фильтра нижних частот, входящего в составфазового детектора 11, с достаточно широкой полосой пропускания, определяемой абсолютными значениямичастот первого и второго генераторов 8 и 9, беэ предъявления высоких требований к качеству этого фильтра, Таким образом, в предлагаемомчастотном дискриминаторе переменная составляющая выходного н.апряжения полностью устраняется при достаточно широкой полосе фильтра нижних частот фазового детектора 11, что обеспечивает существенное увеличение быстродействия частотного дискриминатора по сравнению с известным,Дополнительный поворот фазы на 90 на одном из входов. фазового детектора 11 осуществляется путем поворота фазы колебания первого генератора 8, работающего на фиксированной частоте, а не в широком диапазоне частот, Это позволяет обеспечить дополнительный поворот фазы с высокой .точностью, причем с помощью простейшего фазбвращателя и,таким образом,обеспечить постоянство фазовых соотношений между колебаниями на входе фазового детектора 11 в широкомдиапазоне разностных частот, который ограничивается только выбором частотпервого и второго генераторов 8 и 9 и шириной полосы пропускания полосовых фильтров 16 и 17 в блоках 6 и 7 фазофильтрового формирования однополосного сигнала.Таким образом, использование новых элементов - блоков фазофильтрового Формирования однополосного сигнала с общими генераторами, позволяет расширить полосу частот дискриминационной характеристики и повысить. быстродействие частотного дискриминатора, причем усложнение функциональной схемы частотного дискриминатора компенсируется простотой ивысокой степенью унификации составляющих элементов. С учетом достижений микроэлектроники предлагаемыйчастотный дискриминатор может бытьвыполнен в виде единого. модуля,обеспечивающего заданные характеристики в широком диапазоне частот.