Формирователь линейно-частотно-модулированных колебаний

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК (19) 3 С 3(51) ТЕНИЯ я полйтех.,кого комГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Львовский ордена Ленинанический институт им. Ленинссомола(54) (57) фОРИИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАС 1 ОТНО-ИОДУЛИРОВАННЦ)( (ЛЧ 14) КОЛЕВАНИЙсодержав(ий последовательно соединенные управляемый генератор, узел.связи, делитель мощности, линию задержки и Фазовый детектор, включенныемежду вторам выходом делителя мощности и вторым входом фазового детек.тора, последовательно (соединенные.регулируемые аттенюатор и Фазовращатель, а также последовательносоединенные управляемый источникопорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй выход узла связи является выходом, ауправляющий вход управляемого источника опорного напряжения. - входом модулирующей функции формировател ЛЧМ колебаний, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройки частоты, в него введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, а первый вход - с выходом дифференциального усилителя, между выходом фазового детектора и вторым входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, одйовибратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобра- (9 зователь, между выходом фазового детектора и вторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фазоинвертор, управляющий вход которого соединен с выходом нуль ор- р гана, и блок смещения постоянного уровня, при этом выход младшего разряда вычитающего счетчика соединен с. вторык входом элемента И-НЕ, выход одновибратора соединен с входом сброса счетчика, а второй вход вычитающего счетчика является входом записи кода настройки управляемого генератора на заданную частоту.Изобретение относится к радиотехнике к может использоваться для формирования линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) колебаний н радиолокации, метрологии, телевидении к автоматике.Известен формирователь ЛЧМ коле. баний, содержащий перестраинаемый генератор, выход которого соединен через управляемый фазонращатель и линию задержки с одним входом к непосредственно - с другим входом фазового детектора, выход которого подключен к одному из входов дифференциального усилителя, а также источник постоянного опорного напряже ния,соединенный с другим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен к управляющему нхоцу, перестраиваемого генератора И 1 .Однако в этом формирователе 3 ЖЧ 2 О колебаний перестройка частоты производится скачками за счет дискретного изменения фазы управляемого фазовращателя и изменения опорного напряжения. диапазон перестройки 25ограничен, точность установки частоты иэ-эа дискретности управляемого фаэовращателя низкая, так как фаэовращатель имеет всего четыре фиксированных положения сдвига фазы, разнесенных на 90 ф, не обеспечивается линейная частотная модуляция несимметричными модулирующими сигналами.Наиболее близким к предложенномуявляется формирователь ЛЧМ колебаний, содержащий последовательно соединенные генератор, узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовый детектор, включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора, 4 О последовательно соединенные регулируемые аттенюатор и фазовращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, 45 при этом Второй выход узла связи является ныходом; а управляющийвход управляемого источника опорного напряжения - входом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний выход фазового детектора соединен свторым входом дифференциального усилителя, а также подогреватель С 2 Л,В известном формирователе ЛЧМ колебаний осуществляется плавная пе. рестройка частоты за счет управляющего сигнала, полученного н результате сравнения в диФференциальном усилителе опорного напряжения и ныходного фазового детектора. Источник 6 Оопорного напряжения обеспечиваетподстройку частоты в полосе, определяемой статической характеристикой фазового детектора. Полоса стабилизации в атом случае равна четвертк периода статической хара.ктеристикн фазового детектора. Перестройкапо диапазону осуществляется за счетизменения времени задержки ео оттемпературы линки задержкк, Дискретные частоты стабилизации управляемого генератора определяются величинойзадержки н цепи , и отстоят друг отдруга на частотный интервал АФ=оКоличество дискретных точек ограничено, так как прирост величины задержки Ь 1 линии задержки от температуры небольшой, вследствие чего визнестном формирователе ЛЧМ колебаний из-за большого шага дискретных1частот ЬГ: - 1 остаются разрывы в"ополупериоде статической характеристики фазоного детектора, Известныйформиронатель ЛЧМ колебаний имеет узкий диапазон линейной частотной моду 1ляцки (л: -;-), и не обеспечиваетдостаточной точности антоматическойперестройки частоты,Цель изобретения - расширениедиапазона линейной частотной модуляции при повышении точности автоматической перестройкк частоты,Цель достигается тем, что ЛЧМ колебаний, содержащий последовательносоединенные управляемый генератор,узел связи, делитель мощности, линию задержки и фазовый детектор,включенные между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазового детектора последовательносоединенные регулируемые аттенюатори фазонращатель, а также последовательно соединенные управляемый источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель, при этом второй ныход узла связи является выходом, а управляющий вход управляемого источника опорного напряжениявходом модулирующей функции формирователя ЛЧМ колебаний, введен алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляющим входомуправляемого генератора а первыйвход - с выходом дифференциальногоусилителя, между выходом фазовогодетектора и вторым входом алгебраического сумматора введены последовательно соединенные нуль-орган, вычитающий счетчик, одновкбратор, элемент И-НЕ, тактовый генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь,между выходом фазового детектора квторым входом дифференциального усилителя введены последовательно соединенные управляемый фаэокннертор,управляющий вход которого соединенс выходом нуль-органа, и блок сме.щения постоянноГо уровня, при этомвыход младшего разряда вычитающегосчетчика соединен с вторым входомэлемента И-НЕ, выход одиовибратора1069126 соединен с входом сброса счетчика,а второй вход вычитающего счетчикаявляется входом записи кода настройстоянное напряжение в соответствиисо статической характеристикой, прнведенной на фиг. 2 а, где 1,точки дискретных частот,на которых происходит стабилизация частоты; дР - шаг дискретной перестройки частоты.Точная калибровка начальной частоты А осуществлчется подстройкой суммарного времени задержки в цепи ная электрическая схема предложенного формирователя ЛЧМ колебаний; нафиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя,Формирователь ЛЧМ колебаний содер обратной связи регулируемым фаэовражит управляемый генератор 1, узел 2связи, делитель 3 мощности, фазовыйдетектор 4, регулируемые фазовращатель 5, аттенюатор б, линию 7 задержки, дифференциальный усилитель8, управляемый источник 9 опорногонапряжения, нуль-орган 10, вычитающий счетчик 11, одновибратор. 12,счетчик 13, элемент И-НЕ 14, тактовый генератор 15, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 16, алгебраический сумматор 17, блок 18 смещения постоянного уровня, управляемыйфазоинвертор 19,Формирователь ЛЧИ колебаний работает следующим образом.В начальный момент после включещателем 5, Напряжение с выхода фаэового детектора 4 поступает на входнуль-органа 10 и на вход управляемого фазо-инвертора 19. Выходное напряжение управляемого фазоинвертора 19 в зависимости от частоты изображено на фиг, 2 о . В блоке 18 смещения постоянного уровня производится 15 20 го.фазоинвертора 19 (фиг, 2 8), в результате чего сигнал становится несимметричным относительно нуля (фиг. 2,б) и производится его фиксация относительно нулевого потенциала так, чтобы начальный участок фа 25 эовой характеристики фазового детекния в вычитающем счетчике 11 нет эатора 4 всегда начинался с нуля. Вэтом случае полярность напряженияна выходе дифференциального усилителя 8, на который поступает сигнал с выхода блока 18, всегда положительная, а его абсолютная величина будет пропорционально зависеть от частоты управляемого генератора 1Напряжение с выхода блока 18 в дифференциальном усилителе 8 сравнивается с опорным напряжением управляемого источника 9.Разность напряжений усиливается и подстраивает управляемый генератор 1 так, чтобы разность была минимальной, Осуществляется стабилиэация частоты в точке У(фиг, 2,А).управляемый источник 9 опорного напряжения представляет собой высокостабильный управляемый источник постоянного напряжения положительной полярности и его напряжением управляется частота управляемого генератора 1 только в пределах одного линейного участка статической характеристики фазового детектора (точная настройка). Перестройка частоты управляемого генератора 1 (переход на другие линейные участки фаэовой характеристики фиг. 2,0) производится выходным напряжением алгебраического сумматора 17, при поступлении, сигнала на его второй вход с выхода ЦАП 16, При этом на вход записи кода настройки управляемого генератора на заданную частоту (второй вход вычитающего счетчика 11) подается соответствующий код. На выходе младшего разряки управляемого генератора на заданную частоту,На фиг. 1 представлена структур писи инФормации, напряжение выхода его младшего разряда соответствует логическому нулю, напряжение выхода одновибратора 12 также соответствует логическому нулю в результате чего напряжение на выходе И-НЕ 14 также соответствует логическому нулю. Тактовый генератор 15 не работает, в 35 счетчик 13 не записано никакой информации, на выходе ЦАП 16 сигнал отсутствует,Напряжение с выхода дифференциального усилителя 8 через алгебра ический сумматор .17 поступает на управляющий вход управляемого генератора 1, в результате чего управляемый генератор 1 настраивается на самую низкую частоту диапазона Зю45 Напряжение указанной частоты с выхода управляемого генератора 1 через узел 2 связи поступает на вход делителя 3 мощности, где разделяется на два канала. Первая часть сигнала через регулируемые фазовращатель 5 и аттенюатор б поступает на один вход линейного фазового детектора 4, другая часть через линию 7 задержки поступает на другой вход фазового детектора 4. Регулируемыматтенюатором б выравниваются амплитуды сигналов, поступающих на входы фазового детектора 4, Парметры регулируемых фазовращателя 5 и аттенюатора б и линии 7 задержки не эа висят от частоты в данной рабочей полосе управляемого генератора 1, .фазовый детектор 4, в зависимости от частоты и времени задержкилинки 7 задержки, вырабатывает по сдвиг уровня симметричного относительно нуля сигнала с выхода управляемо1069126 866 Подписное ул. Проектная, 4 горо да вычитающего счетчика 11 появляется логическая единица.Передним фронтом импульса логической единицы запускается одновибратор 12 и формирует короткий импульс, которьм обнуляется счетчик 13 з и который также поступает на вход элемента И-НЕ 14. Сигнал логической единицы с выхода младшего разряда вычитающего счетчика 11 поступает на другой вход элемента И-НЕ 14, на вы О ходе которого будет логический нуль, и тактовый генератор 15 запускаться не будет. После окончания импульса одновибратора 12 на его выходе появляется логический нуль в реэуль тате чего на выходе элемента И-НЕ 14 появляется логическая единица, и при этом запускается тактовый генератор 15. Счетчик 13 заполняется, а на выходе ЦАП 16 соответственно рас-;у тет напряжение, которое суммируется в алгебраическом, сумматоре 17 с выходным напряжением дифференциального усилителя 8 и поступает на уп-равляющий вход управляемого генератора 1.По мере роста частоты управляемого генератора 1 выходное напряжение фазового детектора 4 проходит значения частот УВ 1Ь ес Ь Каждый раз, при прохождении харак- ЗО теристики фиг. 2 а через нулевое зна=" чение, срабатывает нуль-орган,10 и выдает короткий запускающий импульс, КаждЫй второй импульс нуль-органа 10 переводит управляемый фаэоинвертор 35 19 в состояние то прямой, то инверсной передачи напряжения фазового детектора 4. В реэулътате, для стабилизации частоты управляемого генератора 1 используются участки как с положительной, так и с отрицательной крутизной статической характеристики фазового детектора 4, чем обеспечивается полное перекрытие диапазона беэ пропусков. Одновремен но импульсы нуль-органа 10 поступают на счетный вход вычитающего счет" чика 11 и уменьшают записанное зна,чение на единицу каждый раэ, когда ВНИИПИ Заказ 11469/54 тиее лиал ПОП фПатент г. У частота управляемого генератора проходит нулевые значения на статической характеристике фазового детектора, и так до тех пор, пока не очистится от записанной информации последний разряд вычитающего счетчика 11. Тогда на его выходе появляется логический нуль, перебрасывается И-НЕ 14, на его выходе появляется логический нуль выключается тактовый генератор 15. Перестройка управляемого генератора 1 на заданную частоту заканчивается и при произвольном отклонении частоты от заданной происходит автоподстройка. Если необходимо перестроить управляемый генератор 1 на новую частоту, то в вычитающий счетчик 11 производится запись нового кода, одновременно производится сброс в счетчике 13, и цикл перестройки повторя.т. ется.Плавная перестройка частоты управляемого генератора производится в интервале между дискретными точкамн.Диапазон линейной частотной модуляции при этом будет равен 61 (фиг. 2,Ь). При изменении опорного напряжения по закону модулирующей . функции закономерность изменения частоты повторяет эту функцию,Таким образом, в предложенном формирователе ЛЧМ колебаний уменьшается дискрет частотного шага перестройки в два раза по сравнению с прототипом при той же величине задержки Ч:,линии задержки, ликвидируются пропуски на частотной оси диапазона, преобразование двухполярной статической характеристики фазового детектора в одиополярную увеличивает в два раза максимальную девиацию частоты при частотной молуляции несимметричными модулирующими сигналами и, следовательно, достигается значительное расширение диапаэона линейной частотной модуляции прн повышении точности автоматической перестройки частоты.