Устройство автоматической подстройки частоты генератора

/00 ОП ИСА 1-1 И ИЗОБРЕ ПАТЕНТУ нградского инградского ва/Под ред, школа, 1989,ТИЧЕС РАТОР ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВДОМСТВО СССР(71) Конструкторское бюро Лензавода "Россия"(73) Конструкторское бюро Лензавода "Россия"(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕ Изобретение относится к радиотехнике иможет. быть применено в импульсных радйопередающих устройствах СВЧ РЛС с электромеханической подстройкой частоты генератора СВЧ.Цель изобретения повышение точности при выполнении" подстраиваемого генератора механически перестраиваемым.Сущность заявляемого решения состоит в том, что в механизм подстройки генератрра СВЧ вместо двигателя-генератора введен шаговый четырехфазный двигатель, а диапазон частотных расстроек разбивается на две зоны регулирования (режим двойного управления шаговым двигателем): зона грубой настройки (ЗГН), когда при больших рассогласованиях шаговый двигатель работает в обычном шаговом режиме; и эона точной настрой ки (3 Т Н), когда и ри достаточНо малых рассогласованиях (около ".нулевой точки") режим работы шагового двигателя автоматически переключается электронным(57) Использование; радиотехника, импульсные радиопередающие устройства В Ч РЛС, Сущность изобретения; в устройстве автоматической подстройки частоты генератора достигается повышение точности при выполнении подстраиваемого генератора механически перестраиваемым за счет того, что в режиме точной настройки работы шагового двигателя оно автоматически перекл 1 очается электронным способок 1 на режим работы с электрическ 11 м дроблением шага. 4 ил,способом на режим работы с электрическим дроблением шага. ЗГН и ЗТН задаются пороговыми цапрякениями Опор,ЗГН и Опор,ЗТН (напрякения сравнения с сигналом ошибки) на входах компараторов. В зо- в не нерегулирования на двигатель сигналы;р управления не подаются,Сущность заявляемого решения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - структурная схема устройства АПЧ; СО на фиг. 2 - временные диаграммы работы 4 устройства АПЧ, на фиг. 3 - временные ди- О аграммы работы ЩД в обычном шаговом режиме; на фиг. 4 - варианты выполнения блоков устройства АПЧ.Устройство автоматической подстройки частоты генератора содержит последовательно соединенные генератор 1 СВЧ, от, ветвитель 2, волноводный тройник 3 с аттенюатором, смеситель 4, УПЧ 5, дискриминатор 6, УПТ 7, также последовательно соединенные гетеродин 8, волноводныйтройник 9, ферритовый вентиль 10, выход которого соединен с. вторым входом смесителя. 4, последовательно соединенные компаратор 11 знака, формирователь 12, элемент НЕ 13, двухразрядный реверсив ный счетчик 14, выход УПТ 7 соединен с входами компаратора 11 и двухполупериодного выпрямителя 15, выход которого чере компаратор 16, формирователь 17 логи юского уровня подключен к входам эпе.ента "0 НЕ 18 и генератора 19 тактов, выход которого соединен с счетным входом счетчика 14, выход двухполупериодного выпрямителя 15 через компаратор 20, формирователь 21 логического уровня и элемент НЕ 22 подклю чен к входу элемента 23 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к второму входу которого подключен выход элемента НЕ 18. генератор 24 соединен с счетным входом восьмиразрлдного счетчика 25, а генератор 26 соединен с счет ным входом десятиразрядного реверсивного счетчика 27, выходы разрядов счетчиков 25 и 27 подключены соответствующим образом к входам блоков сравнения 28, 29, а девятый и десятый разряды счетчика 27 подключены к управляющим входам мультиплексоров 30, 31, информационные входы которых соединены соответствующим образом с шиной "корпус", источнику напряженил логической "1" и выходам блока ЗО сравнения 29, неинвертирующие входы компараторов 16 и 20 подключены к соответствующим источникам напряжения, выходы элемента НЕ 18 элемента 23 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямые и инверс ные выходы счетчика 14 выходы мультиплексоров 30, .31 подключены к соответствующим входам коммутаторов 32 - 35, выходы которых через усилитель мощности 36 - 39 подключены к соответствующим 40 входам механизма 40 подстройки генератора СВЧ, пятый вход которого подключен к истоцнику питания+ Оп.ш.д выход элемента НЕ 13 подклюцен также к входу направления счета счетчика 27, вход разрешения сче та которого объединен с входами запрета мультиплексоров 30,31 и подключен к выходу формирователя 21.Устройство АПЧ работает следующим образом. Сигнал рассогласования (сигнал 50 ошибки) с УПТ 7 (фиг. 2,а) поступает на компаратор знака 11 и двухполупериодный выпрямитель 15. Компаратор 11, формирователь 12 логического уровня и элемент НЕ 13 формируют сигнал."РЕВЕРС" - 55 уровень логической "1" или "0" в зависимости от полярности (знака) сигнала ошибки(фиг. 2,а,б,в, в), который поступает на вход направления счета (сложение/вычитание) счетчиков 14 и 27. Сигнал "РЕВЕРС" задает направление вращения вала шагового двигателя.При расстройках, больших ЛГ 1(Л 11 задаетсл пороговым напряжением Опор.зги) двухполупериодный выпрямитель 15, компаратор 16 и нала ЗГН, формирователь 17 логического уровня и элемент НЕ 18 формируют сигнал разрешения работы тактового генератора 19 (фиг, 2,ж) и сигнал разрешения (фиг. 2,к) на прохождение через коммутаторы 32-35 импульсов управления, сформированных счетчиком 14 (фиг. 3). За пределами зоны Ь 11 ЩД работает в обычном шаговом режиме.Компаратор знака 11 выполнен по схеме на фиг, 4,а, например на ОУ 153 УД 6, формирователи логических уровней 12, 17, 21 могут быть выполнены по схеме на фиг.4,б, например, на микросхеме серии 564, коммутаторы 32 - 35 выполнены по схеме фиг, 5,в, тактовый генератор 19 и двухразрядный реверсивный счетчик 14 может быть выполнен по известной схеме.При достижении в результате подстройки генератора СВЧ 1 промежуточной часто, Ю 1ты, равной 1 ч, режим грубой настройки ЗГН автоматически переключа-, ется на режим точной настройки ЗТН.Двухполупериодный выпрямитель 15, компаратор 20 ЗТН, формирователь 21 формируют сигнал разрешения работы сцетчика 27, поступающий на вход разрешения (СУ), и сигнал запрета, поступающий на входы запрета (Ч) мультиплексоров 30, 31 ( фиг, 2,и), уровень сигнала логической "1" для мультиплексоров ЗО и 31 является запрещающим. Элемент 23 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ из сигналов с выходов элементов НЕ 18, 22 (фиг, 2,к,л) формирует сигнал (фиг. 2,м), разрешающий прохождение через коммутаторы 32 - 35 управляющих. напряжений А,В,АВ, вырабатываемых схемой электрического дробления шага в зоне точной на 1 - Ь 2стройки Л 10 + 2, Зона нерегулируемости (ЗН) (фиг. 2,м) задаетсл пороговым напряжением Опор.зтн (фиг 2,г.е.и,к,л,м).Схема электрического дробления шага работает следующим образом. Импульсы с генератора 24 Г 1 поступают на счетный вход двоичного счетчика 25, а импульсы с генератора 26 Р 2 поступают на тактовый вход реверсивного счетцика 27, Состояния выходов счетчиков 25 и 27 сравниваются блоками сравнения 28, 29, В те моменты, когда число, записанное в счет.1 ке 25, оказывается меньше числа, записанного в счетчике 27, 183887910 15 20 25 30 на выходе АВ блока сравнения 29 присутствует сигнал "1", а ца выходе АВ - уровень "0". Когда же число в счетчике 25 становится больше числа. записанного в счетчике 27, то на выходе АВ блока сравнения 29 появляется уровень "0", а на выходе АВ - "1". А поскольку Р 1Е 2, то счетчик 25 работает значительно быстрее счетчика 27, и на выходе АВ будут периодически появляться импульсы, длительность которых пропорциональна числу, записанному в счетчике 27, а импульсы на выходе АВ имеют длительность, пропорциональную числу, дополняющему число в счетчике 27 до ПОЛНОГО. Импульсы с указанных выходов блока сравнения 29 поступаот через мультиплексоры 30, 31 и коммутаторы 32-35 ца входы усилителей мощности 36-39 и задают величину среднего тока через соответствующие обмотки шагового двигателя в механизме подстройки 40, В механизме подстройки генератора СВЧ использован четырехфазный шаговый двигатель, цапример ДШ - 0,04 А пс ОСТ В 16 0,512.043 - 80.Управление мулыиплексорами 30, 31 осуществляется сигналами с девятого и десятого разрядов счетчика.27, В любой момент времени из четырех обьроток шагового двигателя одна обмоткаобесточена (соответствует входам мультиплексоров, соединенным с общей шиной), другая несмежная с ней обмотка, подсоедицена к источнику питания напрямую (соответствует входам мультиплексоров, соединенным с источци кол 1 питания + Опят), э две оставшиеся об-, мотки шагового двигателя подключаются к1 источнику питания ЩД + Оп.ш,д. Нэ время, пропорциональное длительностям импульсов с выходов блока сравнения 29. Входы 40 мультиплексоров 30, 31 переключдотся в момент переполнения восьми разрядов счетчика 27 при появлении импульса с выхода переноса. При этом изменяется комбинация ца управляющих входах 45 мультиплексоров, соответствующая состоянию девятого и десятого разрядов счетчика 27, мультиплексоры переключают свои входы, и каждая облотка Щд принимает такое состояние, какое имела смежная с ней об мотка (в зависимости от направления вращения) в момент предыдущего переключения мультиплексоров, При достижении зоны нерегулируемости (фиг. 2,м) счетчик 27 останавливается, и длительность 55 импульсов с выхода блока сравнения 29 уже не изменяется. В этот момент запрещающим сигналом (фиг, 2,и), подаваемым на Ч- входы мультиплексоров 30,31, отключаются выходы мультиплексоров от входов, и управляющие токи через обмотки ЩД не протекают,Коэффициент дробления шага, обеспечиваемый схемой, равен 2 - 256. Генераторы 24, 26, счетчики 25, 27, блоки 28, 29, мультиплексоры 30, 31 могут быть выполнены на микросхемах 564 серии.Амплитуда управляемых шаговым двигателем напряжений це зависит от амплитуды сигнала ошибки, следовательно, скорость вращения вала ЩД в пределах зон настройки постоянна. Кроме того, повышается быстродействие системы АПЧ, так как отсутствуют колебания вала двигателя в "нулевой точке".Формула изобретения Устройство автоматической подстройки частоты генератора, содержащее последовательно соединенные смеситель, один вход которого является входом опорного сигнала, усилитель промежуточной частоты и частотный детектор. а также последовательно соединенные генератор поискового напряжения, управляющий элемент и цодстраиваел 1 ый генератор, выход которого подключен к доугому входу смесителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при выполнении подстраиваемого генератора механически перестраиваемым, управляющий элемент выполнен в виде шагового двигателя, генератор поискового напряжения вьц,олцен в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и двухразрядного реверсивного счетчика, а в устройство введены последовательно соединенные компаратор знака, первый формирователь сигнала логического уровня и первый элемент НЕ, включенные между выходом частотного детектора и входом направления счета двухразрядцого реверсивного счетчика, последовательно соединенные двухполупвриодный выпрямитель, компаратор зоны грубой настройки, и второй форл 1 ирователь логического уровня, включенцые между выходом часто-.ного детектора и управляющим входом Генератора тактовых импульсов, последовательно соединенные комцаратор, второй элемент НЕ, вход которого подклочен к выходу первого логического формирователя зоны точной настройки, вход которого подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, третий формирователь сигнала логического уровня и ",ретий элемент НЕ, последовательно соединенные генератор сигнала с частотой1 и восьмирдзрядыЙ двоичный счетчик, последовательно соед ненные генератор сигнала с частотой Р 2, где Е 2Р 1, и десятиразрядцый реверсивный счетчик, 1838879входы разрешения счета и направление счета которого подключены соответственно квыходам первого и третьего элементов НЕ,первый блок сравнения, первая группа входов которого подключена к выходам горвого, второго, третьего и четвертого разрядоввосьмиразрядйого двоичного счетчика, вторая группа входов - к выходам первого, второго, третьего и четвертого разрядовдесятиразрядцого реверсивного счетчика, 10второй блок сравнения, первая группа входом которого подключена к выходам пятого,шестого, седьмого и восьмого разрядов де.сятичного реверсивного счетчика, втораягруппа входов - к выходам пятого, шестого, 15седьмого и восьмого разрядов восьмиразрядного двоичного счетчика, а входы сигналов Больше", "Меньше" и "Равно"подключены к выходам сигналов "БолЬше","Меньше" и "Равно" первого блока сравнения, первый, второй, третий и четвертыйкоммутаторы, а также первый и второй мультиплексоры и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, входы которого подключены к выходам второго и третьего элементов НЕ, при 25этом входы запрета первого и второго мультиплексоров подключены к выходам третьего формирователя сигнала логическогоуровня, их адресные входы к выходам девятого и десятого разрядов десятиразрядного 30реверсивного счетчика, первая группа входов первого мультиплексора подключенасоответственно к источнику питания, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, к общей шине и выходу сигнала 35"Болыше" второго блока сравнения, вторая группа входов подключена соответственно к выходу сигнала "Больше" второго блока сравнения, к источнику питания, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения и к общей шине, первая группа входов второго мультиплексора подключена соответственно к общей шине, выходу сигнала "Больше" второго блока сравнения, к источнику питания и выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, вторая группа входов второго мультиплексора подключена соответственно к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения, к общей шине, к выходу сигнала "Меньше" второго блока сравнения и общей шице, первые входы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены соответственно к инверсному выходу первого разряда, к прямому выходу второго разряда, прямому выходу первого разряда и инверсному выходу второго разряда двоичного реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к первому и второму выходам первого мультиплексора, вторые входы третьего и четвертого компараторов подключены к первому и второму выходам второго мультиплексора соответственно, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены к выходу второго элемента НЕ и выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены к соответствующим управляющим входам шагового двигателя, 18388791838879 06 раеное Ьйщекие ы,Ы. ИИКм, И-Ок 0 и В 0 Составитель Н. ХрисанТехред М,Моргентал Реда кт Подписное та по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагапина, 101 аз 2929 Тираж ВНИИПИ Государственного ко 113035, Мо