Устройство для стабилизации средней частоты частотно модулированного сигнала

Изобретение относится к техникечастотной модуляции и может быть использовано для получения частотно-модулированного (ЧЧ) сигнала с высокостабильной средней частотой из частотно-модулированного сигнала с нестабильной средней частотойЦелью является повышение стабильности средней частоты ЧИ-сигнала.На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.Устройство для стабилизации средней частоты ЧИ-сигнала содержит пер 15вый смеситель 1, стабилизированныйавтогенератор 2, первую линию 3 задержки, второй смеситель 4, узкополосный фильтр 5, третий, четвертый ипятый смесители 6, 7 и 8,вторую линию 9 задержки, шес.той и седьмойсмесители 10 и 11, резонансный усилитель 12, фазовый детектор 13 и управляемый генератор 14.Устройство (с учетом того, что всесмесители однополосные) работаетследующим образом.Первый смеситель 1, стабилизированный автогенератор 2, первая линия3 задержки и второй смеситель 4 образуют устройство с прямым вычитанием девиации (ПВД), которое на входеузкополосного фильтра 5 формирует изисходного ЧЧ-сигнала сигнал с фазовой модуляцией и уменьшенной девиацией. Узкополосный фильтр 5, настроенный на частоту колебаний. стабилизированного автогенератора 2, пропуска"ет эти колебания на выход, Фаза этихколебаний изменяется по закону изменения 1,из-за нестабильности) частотынесущей входного ЧМ.-сигнала. Составляющие частотные спектры полезногосообщения через узкополосный фильтр5 не.проходят,Третий 6, четвертый 7, шестой 10 45и седьмой 11 смесители, вторая линия9 задержки, резонансныи усилитель 12,фазовый детектор 13 и управляющий генератор 14 составляют обратный преобразователь из фазовой модуляции в 50частотную, который также восстанавливает девиацию для составляющих спектра, прошедших узкополосный фильтр 5,На выходе пятого смесителя 8 происходит компенсация нестабильности несущей частоты входного ЧЧ-сигнала.Действительно, на вход устройстваи на первый вход второго смесителя 4 поступает сигнал, модулированный почастоте. Для простоты рассмотренияпримем, что модуляция осуцествляетсясинусоидальным током.Б= П соя (ц, +ьц)с ++ ш запас, (1)где Ю, - несущая частота входного ЧЧсигнала;ЬЯц нестабильность несущей частоты входного сигнала; ш=Ьи/й- индекс частотной модуляции;Ьи - девиация частоты;Я - частота модулированного сигнала,На выходе первого смесителя 1 выделяются колебания суммарной частоты и поэтому на второй вход второго смесителя 4 поступает сигнал11 см = Псм соя Ъо+Ьн+ысд)+ + ш япа(с - г. ) - (ю +ась )с + Чсд 1 е (2)где ц и у- частота и начальнаяфаза колебаний стабилизированного автогенератора 2 соответственно;с, - время запаздывания впервой линии 3 задержки.На выходе второго смесителя 4 выделяются колебания разностной частотыЮ"рБ,м = Б,м соя ус + 2 ш япС)1соя а ( - в -) - (6,+Ьи,),+:ср,.(3)С выхода второго смесителя 4 колебания (3) поступают на узкополосныйфильтр 5, настроенный на частоту я ,на выходе которого сигнал имеет видБ = ц КСОНит - (и,+ьа) с, + ср,., (4)где К - коэффициент передачи узко 9 Тполосного фильтра.Фазовый сдвиг колебаний на выходеузкополосного фильтра 5 при точнойнастройке на частоту Ус будет такимже, как н на его входе.С выхода стабилизированного автогенератора 2 колебание поступаеттакже на первый вход четвертого смесителя 7, выход которого соединен свходом третьего смесителя 6, на второй вход которого поступает колебание с выхода узкополосного Фильтра 5.С выхода третьего смесителя 6 колебание поступает на вход шестого смесителя 1 О, выход которого соединен с входом седьмого смесителя 11, на вточ5 рои вход которого поступает колебание с выхода управляемого генератора 14. Одновременно с этим колебания с выхода управляемого генератора 14 через вторую линию 9 задержки посту пают на второй вход шестого смесителя 10. С выхода седьмого смесителя 11 колебания поступают на вход резонансного усилителя 12, выход которого соединен с вторым входом четверто го смесителя 7. Включенные.в кольце " все соединение смесители 7, 6, 10, 11 и резонансный усилитель 12 образуют автоколебательную систему, в которой в стационарном состоянии при выпал нении условий баланса фаз и баланса амплитуд существуют устойчивые коле бания с частотой, равной частоте стабилизированного автогенератора И На входы фазового детектора 13 поступают колебания одинаковой частоты, поэтому управляющее напряжение на его выходе равно нулю и частота управляемого генератора 14 равна номинальному (начальному) значению Я, В последовательно соединенных смесителях 7 и 6 происходит возвратное ге теродинирование колебаний,при этом на выходе смесителя 7 выделяется колебание с частотой 2 ИС 7 равной сумме частот колебаний, поступающих на его входы. На выходе смесителя 6 вьделя ется колебание с частотой В , равной разности частот колебаний, поступаю"щих на его входы. В результате воз вратного гетеродинирования на выходе третьего смесителя 6 вьделяется колебание, сдвинутое по фазе относительно колебания на выходе резонансного усилителя 12 на величину ь((а +ьи ) Г (где у - фазовый 45 сдвиг колебания в цепяхфильтрации смесителей 6 и 7). В последовательно соединенных смесителях 10 и 11 также происходит возвратное гетеродинирование колебаний, причем на выходе шЕс того смесителя 10 выделяется колеба" ние с частотой, равной сумме (Ю д+ +Я, ) частот колебаний, поступивших на его входы. На.выходе седьмого сме сителя 11 выделяется колебание с частотой Яд, = (а,+ы) -и равной разности частот колебаний, поступив ших на его входы. В результате возвратного гетеродинирования на выходе седьмого смесителя 11 выделяется колебание, сдвинутое по фазе относительно колебания на втором входе смесителя 10 на величину Ьц= с,м -0 го с )й (или ь( = Чем, + 7 " )7. в случае, если на выходе шестого смеси теля 1 О вьделяется разностная часто та,а на выходе седьмого смесителя 11 вьделяется суммарная частота), где /ь - время запаздывания сигнала во второй линии 9 задержки,г - фазовый сдвиг колебания в цепях фильтрации смесителей 10 и 11. Учитывая представленные выше фаэовые соотношения, условие баланса фаз для автоколебательной системы, образованной включенными в кольцевое соединение смесителями 7, 6, 10, 11 и резонансным усилителем 12, можно представить в видег г ЧСМ 7ЧСМ и 0+Ч = КгдеК=О, 1, 2,3,; Ч 7 - фазовый набег колебаний в ре" зонансном усилителе.В стационарном режиме на выходе управляемого генератора 14 существует колебание с номинальной частотой Я, , соответствующей высокостабнльной несущей частоте Я входного сигнала еВ динамическом режиме при наличии реального входного ЧМ-сигнала с нестабильной несущей происходит изменение вносимого фазового сдвига ьу, частота колебаний в автоколебательной системе, образованной включенными в кольцевое соединение блоками , 6, 10, 11 и 12,отклоняется относительно номинального значения, так как условие баланса фаз выполняется на другой частоте. На выходе фазового детектора 13 при этом появляется управляющий .сигнал, который поступает на управляющий генератор 14, и частота его изменяется на величину ЬИ так,пг что условие баланса фаэ в автоколебательной системе, образованной блоками 7, 6, 1 О, 11 и 12 снова выполняется на частоте Я . Условие баланса фаз в этом случае принимает вид5 1388981 6 разно использовать управляемый кварцевый генератор. ем о" 3) 1 смц ( пго Таким образом, предлагаемое устройство позволяет не менее, чем на порядок повысить стабильность средней частоты выходного ЧМ-сигнала,или Формула изобретения Составитель С.ДаниэлянТехред Л.Олийнык Редактор М.Келемеш Корректор М.Демчик Заказ 1585/56 Тираж 928ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Масквау Ж 35 р Р,аушская наб д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Чсм о 1 и +бэсм+ (ого + +Уй-)ь+р, щ КПри этом величина фазовых сдвигов 1 см,а ) У и с Р 1 остается практически неизменной. Из выражений (5) и (6) следует, что приращение частоты управляемого генератора 14, выз"анное нестабильностью средней частоты входного ЧМ-сигнала, равна 1(7)гвыбрав , = , получим АУ=ЬИ, 11 одавая колебания управляемого по х частоте генератора 14 на второй вход тятого смесителя 8, на выходе этого смесителя получаем ЧМ-колебания с выс окостабильной средней частотой (Я- -Я ) + (сд -дг ) = (Я -Я )пго н и,- о го ф Таким образом, частота автоколебаний в кольцевом соединении, образоВанном четырьмя (однополосными) смесителями 7, 6, 10, 11 и резонансным усилителем 12, выход которого подклто- ЗО чен к второму входу четвертого смесителя 7, в процессе работы устройства Остается неизменной и равной частоте стабилизированного автогенератора .2 Следовательно, стабильность вынужден ных автоколебаний в рассматриваемой автоколебательной системе будет определяться в основном стабильностью частоты стабилизированного автогене ратора, который может быть выполнен 40 кварцевым. Кроме того, точность преобразования фазовой модуляции, выэ" ванной нестабильностью средней часто" ты Ч 11-сигнала, в частотную существенно зависит от стабильности выхо; 45 ных колебаний, поэтому в качестве управляемого генератора 14 целесооб". Устройство для стабилизации средней частоты частотно-модулированногосигнала, содержащее последовательносоединенные первую линию задержки,вход которой является входом устройства, первый смеситель, другой входкоторого подключен к выходу стабилиэованного автогенератора; второйсмеситель, другой вход которого под -ключен к входу устройства, узкополосный фильтр и третий смеситель, а также вторую линию задержки, четвертыйсмеситель, один вход которого подключен к выходу стабилизированного.автогенератора, и пятый смеситель,одинвход которого подключен к входу устройства, а выход является выходомустройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения стабильности средней частоты частотно модулированного сигнала, между выходомтретьего смесителя и другим входомпятого смесителя включены последовательно соединенные шестой смеситель,седьмой смеситель, другие входы которых подключены соответственно к выходу и входу второй линии задержки, резонансный усилитель, выход которогоподключен также к второму входу четвертого смесителя, фазовый детектор,второй вход которого соединен с выходом стабилизированного автогенера"тора, и управляемый генератор, выходкоторого подключен также к входу второй линии задержки, а выход четвертого смесителя соединен с вторым входом третьего смесителя,