Частотный детектор

(51 ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ САНИ ВТОРСКО целью удно ойст тельно литель чи, пе входы и перв выходы енно частот ключен рому вхвыходравлениразряддам депульсолительсчетчи ка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ЧАСТОТНЬЙ ДЕТЕКТОР, содержащий опорный генератор, последовательно соединенные счетчикимпульсов, элемент памяти, цифроаналоговыйпреобразователь и фильтр нижних частот, выход которого подключен к выходной шине, и блок управления, первый вход которого подключен к входной шине, первый выход - к входу записи элемента памяти, второй выход -к входу сброса счетчика импульсов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,повышения линейности ампли" частотной характеристики уста, в него введены последовасоединенные дешифратор и дечастоты и первый и второй клю. рвые входы которых подключены ду опорного генератора, вторые - соответственно к третьему ому выходам блока управления,- к счетным входам соответст- счетчика импульсов и делителя ы, вход записи которого подк входной шине, выход - к вто оду блока управления, первый которого соединен с входом упя счетчика импульсов, выходы 19 ов которого подключены к вхошифратора, причем счетчик имв выполнен реверсивным, а де- Счастоты ф в виде сдвигающего11375 б 3 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что дешифратор выполнен в виде параллельных суммато. ров или вычитателей, первые группы входов которых включены параллельно, а вторые группы входов подключены к шинам кодовых чисел3 Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит триггер, одновибратор, вход которого соединен с единичным Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для демо.дуляции частотно"манипулированных ичастотно-модулированных сигналов.Известен многочастотный дискрими-натор частотно-модулированных сигналов, содержащий опорный генератор,счетчик импульсов, дешифратор, Формирователь, преобразователь, элементыИ и ИЛИЯ. 1 ООднако известное устройство характеризуется нелинейностью амплитудночастотной характеристики,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является демо дулятор (детектор) частотно-модулированных сигналов, содержащий блокуправления и счетчик, первые входыкоторьх годключены к источнику такто"вых импульсов (опорному генератору), 2 ОПервый и второй выходы блока управления соединены с входами счетчикаа второй вход подключен к выходу усилителя-ограничителя (формирователя),соединенного с входной шиной. Выходные шины счетчика подключены к входам запоминающего устройства (элементпамяти), вход записи которого соединен с третьим выходом блока управления, Выходы элемента памяти подключены к входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход которого через фильтр нижних частот (ФНЧ) соединен с выходной шиной 21,Недостаток данного устройства за",З 5 ключается в большой нелинейности амплитудно-частотной характеристики, обусловленной тем, что выходной сигвходом триггера, и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом одновибратора, второйвход - с инверсным выходом триггера,причем единичный и нулевой входытриггера являются соответственно первым и вторым входами, а прямой выходтриггера, выход одновибратора и выход элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно первым, вторым итретьим выходами блока управления. нал пропорционален не частоте входно" го сигнала, а периоду его повторения.Цель изобретения - повышение линейности амплитудно-частотной характеристики устройства.Поставленная цель достигается тем, что в частотный детектор, содержащий опорный генератор, последовательно соединенные счетчик импульсов, элемент памяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот выход которого подключен к выходной пина, и блок управления, первый вход которого подключен к входной шине, первый выход - к входу записи элемента памяти, второй выход - к входу сброса счетчика импульсов, введены последовательно соединенные дешифратор и делитель частоты и первый и второй ключи, первые входы которых подключены к выходу опорного генератора, вторыа входы - соответственно к третьему и первому выходам блока управления, выходы - к счетным входам соответственно счетчика импульсов к делителя частоты, вход записи которого подключен к входной шине, выход - к второму входу блока управле.- ния, первый выход которого соединен с входом управления счетчика импульсов, выходы разрядов которого подклю.чены к входам дешифратора, причем счетчик импульсов выполнен реверсивным, а делитель частоты - в виде сдвигающего счетчика.При этом дешифратор вьполнен в виде параллельных сумматоров или вычитателей, первые группы входов кото1137563 4Таким образом, при Ь 1: 4 1 счетчикрегистрирует число 8 , которое отклоняется от линейного значения на К.Поэтому для коррекции нелинейностихарактеристики детектора предварительно вычисляются все пороговые числаот М до Ищ , а затем после каждогоцикла измерения в зависимости от величины полученного числа Я в счет-чик вносится поправка. Если ИкИ к Ипоказания счетчика уменьшаются наединицу, при ММ ь Ик- уменьшаютсяна К и т.д. В результате, отклонениевыходного напряжения частотного детектора от линейного закона не превышает погрешности дискретности.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема частотногодетектора; на фиг. 2 - вариант выполнения дешифратора и делителя частоты; на фиг. 3 - временные диаграммы,иллюстрирующие работу устройства.Частотный детектор содержит опорный генератор 1, последовательносоединенные реверсивный счетчик 2 импульсов, элемент памяти 3, цифроаналоговый преобразователь 4 и фильтрнижних частот 5, последовательно соединенные дешифратор 6 и делитель 7частоты (с переменным коэффициентомделения), а также, блок 8 управления,первый и второй ключи 9 и 10, входную 11 и выходную 12 шины.Блок управления 8 содержит триггер 13, одновибратор 14, вход которого соединен с единичным входомтриггера 13, и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 15. Первый вход последнего соединен с выходом одновибратора 14, второй вход - с инверсным выходом триггера 13.)Ъ=3с мокс нала. рых включены параллельно, а вторые группы входов подключены к шинам кодов кодовых чисел.Кроме того, блок управления содержит триггер, .одновибратор, вход которого соединен с единичным входом . триггера, и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ -ИЛИ, первый вход которого соединен с вы" ходом одновибратора, второй вход " с инверсным йыходом трйггера, причем 1 О единичный и нулевой входы триггера являются соответственно первым и вторым входами, а прямой выход триггера, выход одновибратора и выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответст венно первым, вторым и третьим выходами блока управления.Принцип работы. устройства основан на измерении периода сигнала. Каждый период сигнала заполняется импульса ми опорной частоты, следующими с час" тотой Ео р котоРаЯ значительно Вьши частоты сигнала К , При этом счетчик регистрирует числоо .к 0 ко акЧ=с чсмакс ИСмакс смакс где К - максимальная частота сигс лакснала30 Это число однозначно связано с по" казанием частотного детектора. Разложим Н по степенямГ и, ограничив. шись первыми двумя членами, запишем 35 40Отсюда следует, что показания уст . ройства не пропорциональны Е 1причем второе слагаемое характеризует .отклонение 3 Ц показаний детектораот линейной зависимости, Отклонение 45 с 3 И=1, равное погрешности дискретности лолучаетоа ори значении астсассс Ко. При ЕМ К находИм аКа= С сс,сСс;, с с К=ш определяется соотношением 50 55 гдйм 1 смкс слитии осмин- минимальная частота сиг Первые входы ключей 9 и 1 О подключены к выходу генератора 1, выходы " к счетным входам соответственно счетчика 2 и делителя 7. Входы дешифратора б подключены к выходам разрядов счетчика 2. Вход записи делителя 7 и первый вход блока 8 (единичный вход триггера 13) подключены к входной шине 11. Второй вход блока 8 (нулевой вход триггера 13) подключен к выходу делителя 7. Первый выход блока 8 (прямой выход триггера 3) соединен с входом записи элемента памяти 3, входом управления счетчика 2 и вторым входом ключа 10, Второй выход блока 8 (выход одновибратора 1.4) соединен с входом сброса счетчика 2.Третий выход блока 8 (выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15) соединен с вторым входом ключа 9. Выход фильтра 5 подключен к выходной шине 12.На фиг. 2 приведены дешифратор 6 5 и делитель 7. Дешифратор 6 выполнен в виде параллельных сумматоров (или вычитателей) 16, количество которых равно ш - количеству пороговых чисел. Первые группы входов дешифраторов 16 включены параллельно, а на .вторых группах входов установлены коды зара нее вычисленных пороговых чисел с 1, до 8, . Делитель 7 выполнен в виде сдвигающего счетчика, например в 15 вице счетчика на регистрах с перекрестными связями (счетчик Джонсона) причем цепи установки делителя 7 на Фиг. 2 отдельно не раскрыты.Частотныи детектор работает сле дующим образом,На входную, шину 11 устройства поступают входные импульсы (фиг.За), которые запускают одновибратор 14.Импульсы одновибратора 14 (Фиг. Зг) имеют фиксированную длительность, превышающую в / 1 - интервал времени, который требуется для коррекции. Задним фронтом импульса одновибратора 14 счетчик 2 устанавливается в нуле вое состояние, ключ 9 открывается напряжением с выхода элемента ИСКЛЮ" ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и на счетчик 2, работающий в режиме сложения, поступают опорные импульсы с выхода генератора 35 1. Значение числа (фиг. ЗР) в счетчи" ке 2 растет, Поскольку число 10 И обычно в несколько раз больше емкос. - ти счетчика 2, процесс после его за" полнения периодически повторяется. ,40 В моментприхода следующего входного импульса запускаются триггер 13 и одновибратор 14, причем одновибратор 14 запускается передним а триггер 13 - задним фронтом импульса. Напря жение с инверсного выхода триггера 13 и одновибратора 14 поступает на элемент ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе которого Формируется управляющее напряжение (Фиг. 3), запирающее ключ 50 9 на время длительности входного импульса, выбра.иной с таким расчетом, чтобы переходные процессы в счетчике 2 и дешифраторе 6 к моменту его окончания закончились. Число И, зафикси рованное счетчиком 2 (с поправкой на длительность импульса одновибратора 14), характеризует частоту сигнала. Код числа 1 поступает на входные шины дешифратора б, определяющего соответствующее число К - необходимую поправку, которую следует внести в. показания счетчика 2. Код числа К с выходов дешифратора 6 поступает на входные шины делителя 7, куда записывается задним фронтом входного импульса (фиг.ЗР). Импульс с прямого выхода триггера 13 открывает ключ 10 и по входу управления переключает счетчик 2 в режим вычитания. Ключи 9 и 10 открываются одновременно и на делитель 7 и счетчик 2 начинают поступать опорные импульсы. На выходе делителя 7 появляется импульс, когда число опорных импульсов, поступивших на его вход, оказывается равным значению поправки К, Выходной импульс делителя 7 возвращает триггер 13 в исходное состояние, ключи 9 и 10 закрываются. Поскольку на счетчик 2, работающий в режиме вычитания, поступи,ло К импульсов, результат равен И-К, т,е. скорректированному показанию счетчика. ладним фронтом импульса Фиг. 35), поступающего на вход записи элемента памяти 3, содержимое . счетчика 2 заносится в память. Элемент задержки в цепи записи, рассчитанный на длительность переходных процессов в счетчике 2 на фиг. 1 не показан, так.как его можно отнести к элементу памяти 3, С помощью преобразователя 4 и фильтра 5 число, записанное в элемент памяти 3, преобразуется в напряжение, которое линейно связано с частотой входного сигнала. По окончании импульса одновибратора 14 счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние, ключ 9 открывается и процесс повторяется.Наилучшим образом предлагаемое устройство реализуется при выполнении дешифратора б и делителя 7 в со ответствии с фиг. 2. В этом случае на первые группы входов дешифраторов 16 - параллельных сумматоров (вычитателей), поступает код числа 1 с выходов разрядов счетчика 2, а на вторые группы - коды пороговых чисел И 1 уИИщЕсли дешифраторы 16 являются вычитателями, то используется сигнал займа, который появляется на выходе, если вычитаемое. больше уменьшаемого. Если в качестве дешифраторов 16 используются сумматоры, тогда код од7 1137 ного из чисел на входах каждого сум- матора 16 представляется в инверсном виде (например число М снимается с инверсных выходов счетчика 2), при этом используется сигнал переноса, кеторый появляется при Йт Й 1 . В результате на выходах сумматоров (вычитателей) 16, для которых число Я больше пороговых чисел, появляются например, логические "единицы", а на 1 О выходах дешифратора 16, для которых 1 меньше или равно пороговым значениям, появляются логические нули Следовательно , число К равно количеству логических "единиц" на выходах сумматоров (вычитателей) . Код числа К подается на установочные шины делителя 7 , в качестве которого используется сдвигающий счетчик . Установка первого (левого) регистра2 О пронзводйтся дешифратором 1 6 с й 1 8 , следующего - с 1О и т.д. Последний (выходной) регистр устанавлива 563 8ется дешнфратором с Ий . В результате число К записывается в сдвигающий счетчик в виде нулевого состояния К правых регистров, остальные регистры устанавливаются в единичноесостояние. При поступлении на вход сдвигающего счетчика опорных импульсов единицы начинают,сдвигаться вправо. Через К импульсов первая единица поступает на выход сдвигающего регист ра, т.е. делителя 7, и используется как выходной сигнал для установки триггера 13 в начальное состояние.Таким образом, выполнение часготного детектора по.изобретению сущест венно повышает линейность его амплитудно-частотной характеристики, которая практически в результате кор,рекции не отличается от линейной, поскольку отклонение от линейного закона не превышает погрешности, дискретности, т.е, одной ступеньки (шага) преобразователя 4.1137563 Составитель С.Николаевдактор .И.Келемеш Техред Т,Маточка ектор О,Била К оми ал ППП "Патент", г.Ужгород ул,Пооектндя. А 10539/41 Тираж 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра