Устройство для синхронного преобразования (его варианты)

(19 Э 13/00 АНИ БРЕТЕН АВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВУ В,А. К ы К в.3 СССР1976.НОГО ПРЕОБонного и оследова житель и с:торого являсинхронх сиги ожител ов,я .син.торой соеулятора,я входомдля синл с целью ыходомом фазовова х частот, ентом пе-. радиотехехнике ие точ Изобретение отнке и радиоиэмери тсяьнойвано на структурнустройства 1 приведная схе и может вит ельнь ть ислоль приборах,аз очувс и ункцион ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОРАЗОВАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) 1. Устройство для синпреобразования, содержащеетельно соединенные перемноселективный блок, выход коется выходом устройства длного преобразования, фазовтор и генератор модулирующпри этом первый, вход перемявляется входом устройствахронного преобразования, адинен с выходом фазового мпервый вход которого являеопорного сигнала устройствхронного преобразования, оч,а ю щ е е с я тем, что,повышения точности, междуперемножителя и вторым входго модулятора введены послно соединенные фильтр нижниблок с управляемым коэффиц редачи и сумматор, при этом втор входы блока с управляемым коэффи том передачи и сумматора. подклю к выходу генератора модулирующих 2. Устроиство для синхронного преобразования, содержащее последовательно соединенные перемножитель и селективный блок, выход которого является выходом устройства для синхронного преобразования, фазовый модулятор и генератор модулирующих сигналов, при этом первый вход перемножителя является входом устройства для синхронного преобразования, а второй соединен с выходом фазового модулятора, первый вход которого является входом опорного сигнала устройства для синхронного преобразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности между выходом перемножителя и вторым входом фазового модулятора введень.последовательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель, блок с управляемым коэффициентом передачи и сумматор, при этом вторые входы сумматора и блока с управляемым коэффициентом передачи подключены к первому выходу генератора модулирующих сигналов, второи выход которого подключен к второму входу фаэочувствительно. - го выпрямителя. Цель изобретения - поности.синхронного преобразования, первый вариант; на Фиг, 2 - то же, второй вариант.Устройство для синхронного преобя) разования по первому варианту содержит перемножитель 1, селективный блок 2, фазовый модулятор 3, генератор 4 модулирующих сигналов, сумматор 5, фильтр 6 нижних частот и блок 7 с управляемьм коэффициентом передачи,Устройство для синхронного преобразования по второму варианту содержит перемножитсель 8, селективный блок 9, фазовый модулятор 10, генератор 11 мадулирующих сгналов, сумматбр 12, фазочувствительный выпрямитель 13 и блок 14 с управляемым коэффициентом передачи.Устройство для синхронного преобразования по первому варианту работает следующим образом.На первый вход перемно)ките 1 поступает входной сигнал ББ, на первый вход фазового модулятора 3 - опорный сигнал Б. Модулированный по фазеооПорный сигнал с выхода Фазового модулятора 3 поступает на второй вход пербмножителя 1, с выхода которого получается в виде сигнала Брезультат пе- РЬМНОжЕНИЯ ВХОДНОГО СИГНаЛа ББ)яС МО- дулированньм опорным сигналом Бм , При помощи селективного блока 2, настроенного на частоты нечетных гармоник закона фазовой модуляции опорного сигнала Б,определяется выходной сиг 15 нал Б . Постоянньп компснент сигналаьы)(Б который носит информацию о глубине фазовой модуляции, выделяется при помощи фильтра 6 нижних частот и поБО дается в виде управляющего сигнала Б( на первый вход блока 7. Стабилизация глубины фазоиой модуляции происходит следующим образомЕсли глубина модуляции соответствует заданному значению, сигнал Б на входе блока 7 равен нулю. Поэтому и значение выходного сигнала блока 7 равно нулю, на второй вхоц Фазового , модулятора 3 поступает через сумматор 50 ; 5 только выходной сигнал генератора ;4. Если глубина модуляции отклоняется от номинального, появляется управляющий сигнал Б(Б, который вызывает корректирующий сигнал на другом входе 55 сумматора, что соответственно повьпает Или снижает глубину модуляции до достижения номинального значения.Работа устройства для синхронного преобразования поясняется следующими математическими моделями сигналов и процессов их преобразований. Входной сигнал имеет видБ (и) = Мя 1 п 1(.)С +Ц,) (1) где М - модуль (амплитуда) вектора входного сигнала; Ч) - фазовый сдвиг между входным и опорным сигналами,Опорный сигнал выражается(2) где 1 - нормированная амплитуда,Закон фазовой модуляции опорногосигнала имеет вид Б (г) =Фя 1 п дс(3) где 9 - глубина Фазовой модуляции; Я - частота Фазовой модуляции. Модулированный опорный сигнал Б, (С)=2 ввпия + (Б ввп Е С , (4) Сигнал на выходе перемножасщегоузла(5) Б,(Г) =Мя 1 ПЯ+ в 1 я 1 ПЯС + я яя я(п(42 С) = - Исав(я) - (Б я 1 п (Бяя) (- 1-- И сов (26)С,Я(Я Я(Б явпЙС), (6)1 причем низкочастотная слагаемая Бв(с) = и -(Я Явп пс+ - И ввп (ввпя яп(вя, (Б)12 Оба слагаемые сигнала Бпразложимыв ряды Фурье: выражается в соответствии .с формулой созе-) = соя О- соя+ я 1 пК я 1 п 5(8)-го порядка,Докажем, что сумма бесселевских 1,)ункций нечетных порядков ,% 1 (Ф)2 КМ) 15 (по формуле 10) имеет экстремумы при таких значениях аргумента (ф), при которых бесселевская функция нулевого порядка 1 ф) имеет нули, первый из которых имеет место при ф =о2,4048.Сумма бесселевских функций нечетных порядков может быть выражена в следующем виде;-- 2 К 1 2 ОД Кп 1/ ) 1 (2) + 1(2 Й 2-1); (12)оПосле дифференцирования этого выражения получают 20 Результаты табл, 1 показывают, что постоянный компонент 25 по формуле (10) с выхода перемножителя 1 может быть использован в качестве сигнала ошибки для автоматической стабилизации глубины фазовой модуляции " под управление сигнала30 1. 0 Р)Я( = К М соя(р (16) 1 М (оя ( соя (Р я 1 п Я С) = М воя Ч) )( Результаты анализа табля 1 показывают, что сумма мало зависит от глубины фазовой модуляции (аргумента Р ) в окружности Р = (1 , Например, увеличение Р на 2,57 свыше (Р обусловливает уменьшение суммы на 0,047., а снижение Р на 2,5 Е вызывает уменьшение суммы на 0,077., Напомним, что отклонение Р от Р = 2,4048 на 107 вызывает умень" шение суммы на 17. Следовательно, коэффициент стабилизации Е = 4 повышает точность устройства более чем в 10 раз.В то же время зависимость 1) от Щ имеет относительно высокую крутизну: 1 О (Ф) ф 2 , = -1 (2,40) - 0,52 М соя Ч) (15)-О,0078 -О, 0182 20,0284 0,7346 0,7349 0,7351 0,7351 0,7351 0,7351 0,7350 0,7348 выделяемого при помощи фильтра 6 нижних частот с коэффициентом передачи 35 4Увеличение глубины модуляции (4) свыше установленного значенияо2,4048 рад вызывает управляющийсигнал. Яс отрицательным зиаком, ко торый снижает глубину модуляции, ауменьшение глубины модуляции виже фвызывает управляющий сигнал Б( с положительным знаком, который увеличиваетглубину модуляции. Таким образом, ав томатически стабилизируется глубинамодуляции. При= Р управляющийсигнал отсутствует.На выходе селективного блока 2,выполненного в виде гребенчатогофильтра, появляется полигармоническийвыходной сигнал по формуле (11); Бс)=Мядпу 1 1 ак-(Фо) (К 1) 2" )(" )Квкоторый носит информацию о квадРатуР- ной составляющей МядпС 3 япЯвходного сигнала Я вк.)=МяЫ (СО Т + ) .Управление может быть осуществлено, например, посредством изменения(Р) имеечения сР= 1 =3что сумма порядков экстремумы к= зн при которых8317. при таки имеет меИзвес т н След1 о ф) етом того, чт вательно, -1 (Р), и лучают (Р) = 0(ф) и суммь приве функцибессе ковкены зависимостт первого порядкаевских функций 1 (Р) ат ргу -четных поря ментав акружно 3,8317. и ц а 2 Та,7005 ,7009 0,0373 0,0291 3,74Зь 76 крутизны модуляционной характеристикиФазового модулятор 3, а также припомощи управления амплитудой генера-,тора 4, Нередко фазавая модуляция ре-Элизуется цифровыми методами,Устройство для синхронного преобразования по второму варианту работает аналогично первому варианту с тойразницей, что при помощи Фазочувствительного выпрямителя 13 выделяетсяи выпрямляется первая гармоника извыходного сигнала перемножителя 8 БьНосящая информацию о глубине фазовоймодуляции, которая в виде постоянногосИгнала Бподается на первый входблока с управляемым коэффициентом передачи. Кроме того, фазочувствительный выпрямитель работаетсинхронНо с фазовой модуляцией под действиЕм сигнала с второго выхода генератора 11.Сумма бесселевских функций четных Д) = 2;1,(Ф)1, (8) Дифференцирование этой суммы даеедующий результат: 20 25 30 35 40-0,0429 3,78 3,80 3,82 3,831 3,84 3,86 3,88 3,90 3,92 3,94 Результаты расчетов по табл, 2 показывают, что значения суммы бесселевских функций четных порядков мало зависят от значения и в окружности Ф =. Например, превышение на 2,57 вызывает уменьшение суммы на 0,177, снижение У на 2,57, вызывает уменьшение суммы на 0,137. В та же время зависимость 1(Ф) от ф имеет относительно высокую крутизну1, (, = -1 (3,83) - -0,40.Результаты табл, 2 показывают что пенеменпый омпонентМт,т)нпнтпйе па формуле (11) с выхода перемножителя может быть использован в качестве сигнала ошибки для автоматической стабилизации глубины Фазовой модуляции Р при помощи управляющего сигнала Б. = - К 5 М 1 (м) з .п(з п Д ФУвеличение глубины фазовой модуляции выше значения Роп 3,8317 рад вызывает управляющий сигнал Б. с отрипате.ьным знаком, уменьшающий глубину модуляций, а уменьшение глубины фазовой модуляции нижевызывает управляющий сигнал Б ц с положительным знаком, увеличивающий глубину модуляции, Таким образом, реализуется автоматическая стабилизация глубины фазовой модуляции. Требуемая полярность управляющего сигнала Б обеспечивается тем, что фазачувствительный выпрямитель 13 работает синхронна с Фазовой модуляцией пад действием синхронизирующего сигнала Б с второго выхода генератора 11,На выходе селективного блока 9, выполненного в виде гребенчатого фильтра, появляется полигармонический выходной сигнал по Формуле (10) 0 5(2 К де) , . (22) который несет информацию о синфаэной ) составляющей М соз 3 здпЯвходного сигнала Б (с) = М эмап ( Я т + С ) .11 редложенное устройство для синхровного преобразования имеет высокую точность преобразования входного сигнала, поскольку обеспечивается автоматическая стабилизация глубины фазовой модуляции опорного сигнала, Ре-; зультаты анализа показывают, что уже умеренная точность стабилизации (погрешность в пределах +2,5 ) обеспечивает достаточно высокую точность преобразования (погрешность ниже 0,2 Е), а повышенная точность стабилизации с погрешностью ниже +1,0 Е обеспечивает достаточно высокую точность преобразования (погрешность ниже +0,053), Достижение точности стабилизации с погрешностью ниже +1,07 требует коэф 2 10фициент стабилизации в порядке не" скольких десятков, поскольку без стабилизации на практике достигается погрешность глубины фазовой модуляции порядка 107.Использование постоянного компонента с выхода перемножителя в качестве сигнала ошибки и применение фильтра нижних частот для его выделе" ния (первый вариант выполнения) является наиболее простым решением, но точность стабилизации может оказаться недостаточной, поскольку сдвиг и дрейф нуля перемножителя действуют как дестабилизирующие факторы.Использование переменного сигнала с частотой модуляции в качестве сигнала ошибки и применение выпрямления (второй вариант выполнения) является более сложным решением, но зато достигается более высокая точность стабилизации, поскольку исключается влияние сдвига и дрейфа нуля перемножающего узла.1589372 Составитель Л, Ананьевактор Л. Пчолинская Техред Л.Олийнык К орректор О. Ципле роизводственно-издательский комбинат Патент"тент , г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 2546 ВНИИПИ Государст Тираж 654 нного комитета по и 3035, Москва, Ж,бретени аушская одписноем и открытиям при ГК аб, д. 4/5