Частотно-фазовый дискриминатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) О 1) 4 Н 03 0 13/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЖГг,1"И Е ИЗОБРЕВИДЕТЕЛЬСТВ ОП ТОРСК л, У 48В.С.Диор88.8)идетель3 0 13/00идетельство03 Э 13/00 ца о СССР 1982.СССР 1972. ст с(57) Изобретение относится к радиотехнике и повышает помехоустойчивость. Устр-во содержит входы 1 и 2,четыре .одновибратора 3 и 4, 14 и 20,шесть эл-тов И-НЕ 5,6, 15,16, 21 и22, инверторы 7 и 8, четыре триггера9, 10, 17 и 18, четыре эл-та И 11-13и 19, выходы 23 и 24. Устр-во имеетдва режима работы: режим сравнениячастот и режим сравнения Фаз. Переход от 1-го режима к 2-му режиму происходит автоматически при сближениичастот входных последовательностей.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано вустройствах автоподстройки частоты ифазы.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.На Фиг.1 представлена электрическая структурная схема частотно-фазового дискриминатора; на Фиг.2 - зави.симость коэффициентов заполнения попервому и второму выходам; на фиг.3 -движение рабочей точки по статической фазовой характеристике.Частотно-фазовый дискриминатор содержит первый и второй входы 1 и 2,первый и второй одновибраторы 3 и 4,первый и третий элементы И-НЕ 5 и 6,первый и второй инверторы 7 и 8, третий и четвертый триггеры 9 и 10,первый, второй и третий элементы И11 - 13, третий одновибратор 14, пятый и шестой элементы И-НЕ 15 и 16,первый и второй триггеры 17 и 18,четвертый элемент И 19, четвертый 25одновибратор 20, второй и четвертыйэлементы И-НЕ 21 и 22, первый и второй выходы 23 и 24.Частотно-фазовый дискриминатор работает следующим образом.30Частотно-Фазовый дискриминаторимеет два режима работы: режим сравнения частот и режим сравнения Фаз.Переход от режима сравнения частотк режиму сравнения Фаэ происходитавтоматически при сближении частот35входных импульсных последовательностей,В исходном состоянии все триггерынаходятся в нулевом состоянии. Пред положим, что импульсная последовательность по входу 1 опережает импульсную последовательность по .входу 2. Импульс со входа 1, сформированный первым одновибратором 3, задним фронтом через первый инвертор 7 устанавливает третий триггер 9 в еди- ничное состояние и высокий потенциал с его прямого выхода через первый элемент И 11 подготавливает третий 50 одновибратор 14 к запуску и поступает на первый выход 23 частотно-Фазового дискриминатора через пятый и второй элементы И-НЕ 15 и 21. Импульс со входа 2, сформированный вторым одновибратором 4; задним фронтом через второй инвертор 8 устанавливает четвертый триггер 1 О также в единичное состояние и высокий потенциал с его прямого выхода через первый элемент И 11 запускает третий одновибратор 14, формирующий короткий им-.пульс, который блокирует поступлениевысокого потенциала с прямого выходачетвертого триггера 10 через третийэлемент И 13 и прерывает поступлениевысокого потенциала с прямого выходатретьего триггера 9 через второй элемент И 12 на первый выход дискриминатора. Одновременно с этим импульстретьего одновибратора 14, действующий по входам установки нуля третьего и четвертого триггеров 9 и 10,чем обеспечивается высокая точностьработы в зоне малых фазовых рассо- )гласований и исключаются сбои, когдав нулевое состояние установлен лишьодин из этих триггеров, а на выходедругого из них будет существоватьложная информация в течение целогопериода 2 Т.По окончании импульса на выходетретьего одновибратора 14 со второго и третьего элементов И 12 и 13снимается запрет на прохождение сигналов с основных выходов третьегои четвертого триггеров 9 и 10 на первый и второй выходы 23 и 24 и частотно-Фазовый дискриминатор готов к измерению Фазового рассогласованияследующей пары входных импульсов.В результате на первом выходе 23частотно-Фазового дискриминатора существует последовательность положительных импульсов, длительность которых точно соответствует Фазовомурассогласованию между импульснымипоследовательностями, поступающимина первый и второй входы 1 и 2 частотно-Фазового дискриминатора. Этосоответствует зависимости коэффициента заполнения периода импульснойпоследовательности К, по первому выходу 23 частотно-фазового дискриминатора в диапазоне фазовых рассогласований по входам О21 (или вобщем виде п 2 Т ((и+1)2 Т, где и==О, +1, +2,(Фиг,2),Если импульсная последовательностьпо первому входу 1 отстает от импульсной последовательности по второмувходу 2, то первым будет срабатыватьчетвертый триггер 10, а возвращатьсяв исходное состояние после срабатывания третьего триггера 9, В результате на втором выходе 24 будет последовательность положительных импуль"сов, длительность которых точно соответствует фазовому рассогласованию между импульсными последовательностями, поступающими на второй и первый входы 2 и 1 частотно-фазового дискриминатора. На фиг,2 это соответствует зависимости коэффициента заполнения периода импульсной последовательности по второму выходу 24 частотно-фа зового дискриминатора в диапазоне фазовых рассогласований по входам 0 ч . 2 Т (или в общем виде п 2ч(п)2 Т, где п=О, +1, +2, + ),В случае повышения частоты следо вания импульсов, поступающих на первый вход 1, на инверсном выходе первого триггера 17 устанавливается уровень логического нуля, который через второй элемент И-НЕ 21 устанавливает уровень логической единицы на первом выходе 23 и через четвертый и шестой элементы И-НЕ 22 и 16устанавливает уровень логического нуля на втором выходе 24, что соответ ствует режиму насыщения дискриминатора по его первому выходу 23. Аналогично, в случае повышения частоты импульсов, поступающих на второй вход 2, на инверсном выходе второго триггера 18 устанавливается уровень логического нуля, который через четвертый элемент И-НЕ 22 устанавливает уровень логической единицы на втором выходе 24 и через пятый и четвертый элементы И-КЕ 15 и 22 устанавливает уровень логического нуля на первом выходе 23, что соответствует режиму насыщениядискриминатора по его второму выходу 24. В обоих случаях осуществляется переход к режиму сравнения.В случае повышенной частоты следования импульсов по первому входу 1 над частотой следования импульсов по 45 второму входу 2 обязательно возникает состояние, при котором между двумя импульсами по второму входу 2 присутствуют два импульса по первому входу 1. Первый импульс по первому 50 входу 1, сформированный первым одно- вибратором 3, через первый инвертор - 7 устанавливает третий триггер 9 в единичное состояние, что разрешает прохождение второго импульса первого одновибратора 3 через первый элемент И-НЕ 5. Второй импульс по первому.входу 1, сформированный первым одно- вибратором 3, передним фронтом через первый элемент И-НЕ 5 устанавливает первый триггер 17 в единичное состояние, что приводит к появлению уровня логической единицы на первом выходе 23 и уровня логического нуля на втором выходе 24, а через четвертый элемент И 19 подготавливает к запуску четвертый одновибратор 20. В результате первый и второй выходы 23 и 24 становятся нечувствительными к изменениям состояния третьего и четвертого триггеров 9 и 10, При смене знака частотной расстройки, т.е. когда частота следования импульсов по второму входу 2 становится выше частоты следования импульсов по первому входу 1, между двумя импульсами по первому входу 1 появляются два импульса по второму входу 2. Первый импульс по второму входу 2, сформированный вторым одновибратором 4, задним фронтом устанавливает четвертый триггер 10 в единичное состояние, что разрешает прохождение второго импульса второго одновибратора 4 через третий элемент И-НЕ 6, Второй импульс по второму входу 2, сформированный вторым одновибратором 4, через третий элемент И-НЕ 6 передним фронтом устанавливает второй триггер 18 в единичное состояние, которое через четвертый элемент И 19 вызывает появление короткого импульса на выходе четвертого одновибратора 20 и обнуление первого и второго триггеров 17 и 18. На их инверсных выходах появляются уровни логической единицы, которые переводят частотно-фазовый дискриминатор из зоны насыщения в режим сравнения фаз.Аналогично дискриминатор работает и при насыщении по второму выходу 24.Фазовый режим характеризуется наличием на инверсных выходах первого и второго триггеров 17 и 18 уровней логической единицы. При равенстве фаз импульсных последовательностей по первому и второму входам 1 и 2, третий и четвертый триггеры 9 и 10 одновременно устанавливаются в единичное состояние, третий одновибратор 14 вырабатывает короткий импульс, который блокирует через второй и третий элементы И 12 и 13 прохождение высоких потенциалов с прямых выходов третьего и четвертого триггеров 9 и 10 на первый и второй выходы 23 и 24 и одновременно с этим устанавливаеттретий и четвертый триггеры 9 и 10 в нулевое состояние. В результате на первом и втором выходах 23 и 24 сигналыбудут отсутствовать, что и соответствует нулевому фазовому рас" согласованию входных импульсных последовательностей.Описанные режимы работы частотно- фазового дискриминатора соответствуют движению рабочей точки по статической фазовой характеристике, приведенной на фиг.З, где частотно-фазовый дискриминатор входит в насьпцение по первому выходу 23 в точке А, доходит до точки Б и выходит из зоны насьпцения не в точку О через точку А, как это обычно происходит, а в ближайщую точку п 2 Т, где п=О, +1, +2, +минимального фазового рассогласования. В данном случае это точка 2 п 7. Это увеличивает быстродействие дискриминатора, Высокая точность работы в зоне малых фазовых рассогласований, т.е. в точках и 2 п, где и= =О, +1, +2, +и исключение сбоев, когда в нулевое состояние установлен лишь один фазовый триггер достигается использованием третьего одновиб" ратора 14 в цепи обнуления и четвертого триггеров 9 и 10.формула изобретенияЧастотно-.фазовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый одновибратор, вход которого является первым входом частотно- фазового дискриминатора, и первый элемент И-НЕ., первый триггер, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, и второй элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с инверсным входом первого триггера, последовательно соединенные второй одновибратор, вход которого являетсявторым входом частотно-фазового дискриминатора, и третий элемент И-НЕ, второй триггер, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, и четвертый элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены по,"следовательно соединенные первыйэлемент И и третий одновибратор, последовательно соединенные второй элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом третьего од 10 новибратора, и пятый элемент И-НЕ,выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого является первым выходом частотно-фазового дискриминатора, последовательно соединенные третийэлемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом третьегоодновибратора, и шестой элемент И-НЕ,выход которого соединен с вторымвходом четвертого элемента И-НЕ,выход которого является вторым выходом частотно-Фазового дискриминатора,последовательно соединенные четвертьп элемент И, первый и второй входы25 которого соединены с прямыми выходами соответственно. первого и второготриггеров, и четвертый одновибратор,инверсный выход которого соединенс входами установки в нулевое состояние первого и второго триггеров, атакже первый и второй инверторы итретий и четвертый триггеры, при этомвход первого инвертора соединен свыходом первого одновибратора, а выход - со счетным входом третьеготриггера, выход которого соединен спервым входом первого элемента И ис другим входом второго элемента И,выход которого соединен с другимвходом первого элемента И-НЕ, вход40второго инвертора соединен с выходомвторого одновибратора, а выход - сосчетным входом четвертого триггера,выход которого соединен с вторымвходом первого элемента И и вторым45входом третьего элемента И, выходкотррого подключен к второму входуустановки третьего элемента И-НЕ,при этом входы установки третьего ичетвертого триггеров подключены кинверсному выходу третьего одновибратора, а вторые входы пятого и шестого элементов И-НЕ подключены к инверсным выходам второго и первоготриггеров соответственно,1363432 Составитель Э.БорисТехред М.Ходанич орректор А.Обруча Редактор И.Сегляни Тираж 900 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д