SU1113875A1

SU1113875A1 - Adaptive frequency discriminator

Info

Publication number: SU1113875A1
Application number: SU833634509A
Authority: SU
Inventors: Сергей Александрович Косарев; Анатолий Николаевич Дебальчук
Original assignee: Предприятие П/Я А-3759
Priority date: 1983-08-12
Filing date: 1983-08-12
Publication date: 1984-09-15

Abstract

АДАПТИВНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР , содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый сумматор, первый амплитудный детектор, блок вычитани и фильтр нижних частот , последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу блока вычитани , при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом линии задержки, вход фазоинвертора подключен к второму входу первого сумматора, а также пороговый злемент и фазовращатель , вход которого соединен с входом линии задержки и вл етс входом адаптивного частотного детектора, отличающийс тем, что, с целью о сщиоени рабочей области дискриминационной характеристики, фазовращатель выполнен регулируемым и введены формирователь импульсов и последовательно соединенные и включенные между выходом фильтра нижних частот и управл ющим входом фазовращател усилитель и интегратор, между выходом и входом сброса которого вклю (Л чены последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь импульсов , при этом выход фазовращател соединен с входом фазоинвертора. ммADAPTIVE FREQUENCY DETECTOR containing serially connected delay line, first adder, first amplitude detector, subtraction unit and low pass filter, series-connected phase inverter, second adder and second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the subtractor, the second input of the second adder connected to the output of the delay line, the phase inverter input is connected to the second input of the first adder, as well as the threshold element and phase shifter, the input of which is connected to the input The delay time is the input of the adaptive frequency detector, characterized in that, in order to detect the working area of the discriminating characteristic, the phase shifter is adjustable and a pulse shaper is inserted and connected in series and connected between the output of the low-pass filter and the control input of the phase shifter amplifier and integrator, between the output and the reset input of which is on (sequentially connected threshold element and pulse shaper are connected, the output of the phase shifter is connected with phase inverter input. mm

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано дл детектировани частотно-модулиро н- ных (ЧМ) сигналов при изменении несущей частоты входного сигнала в поло-5 се частот, бо много раз превышающей раствор дискриминационной характеристики .The invention relates to radio engineering and can be used to detect frequency-modulated (FM) signals with a change in the carrier frequency of the input signal at polo-5 se frequencies that are many times greater than the solution of the discriminating characteristic.

Известен частотный детектор (ЧД), содержаний первый и второй сумматоры, первые входы которых подключены к входу частотного детектора через линию задержки, а вторые входы - через фазовращатели, при этом выходы сумматоров соединены через последова тельно соединенные регулируемые усилители и амплитудные детекторы с входами блока вычитани и с входами третьего сумматора, выход которого прдключен к управл ющим входам регули- 20 руемых усилителей Л A frequency detector (BH) is known, the contents of the first and second adders, the first inputs of which are connected to the input of the frequency detector through a delay line, and the second inputs through phase shifters, while the outputs of the adders are connected via series-connected adjustable amplifiers and amplitude detectors with inputs of the subtractor and with the inputs of the third adder, the output of which is connected to the control inputs of adjustable amplifiers L

Недостатком известного ЧД вл етс возникновение искажений детектируемого сигнала при приближении несущей частоты входного ЧМ-сигнала . 25 к краю дискриминационной характеристики . .A disadvantage of the known BH is the occurrence of distortions of the detected signal when approaching the carrier frequency of the input FM signal. 25 to the edge of discriminatory characteristics. .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс адаптивный ЧД, содержащий последо- 30 вательно соединенные линию задержки, первый сумматор, первый амплитудный детектор, первый блок вычитани , первый инвертор, первый коммутатор, другой вход которого подключен к 35 входу первого инвертора, и второй коммутатор, выход которого вл етс выкодом ЧД, последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, вы- 40 ход которого подключен к другому входу первого блока вычитани , последовательно соединенные первый фазовращатель , третий сумматор, третий амплитудный детектор, второй блок вы-45 читани , второй инвертор и третий коммутатор, второй вход которого подключен к входу второго инвертора, а выход - к второму входу второго коммутатора, последовательно соеди- 50 ненные второй фазовращатель, четвертый сумматор и четвертый амплитудный етектор, выход которого подключен к второму входу второго блока вычитани , последовательно соединенные и 55 включенные между выходами первого лока вычитани и управл ющим вхоом третьего коммутатора и, соответтвенно , между выходом второго блокаThe closest in technical essence to the present invention is an adaptive RR comprising a successively connected delay line, the first adder, the first amplitude detector, the first subtraction unit, the first inverter, the first switch, the other input of which is connected to the 35 input of the first inverter, and the second a switch, the output of which is a BH code, a phase inverter connected in series, a second adder and a second amplitude detector, the output of which is connected to another input of the first subtraction unit, in series The first phase shifter, the third adder, the third amplitude detector, the second readout block 45, the second inverter and the third switch, the second input of which is connected to the input of the second inverter, and the output to the second input of the second switch, are connected in series, the fourth adder and the fourth amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the second subtraction unit, are connected in series and 55 connected between the outputs of the first subtractor and the control input of the third switch , Sootvettvenno, between the output of second unit

вычитани и управл ющим входом первого коммутатора, первый фильтр нижних частот (ФНЧ) и первый пороговый элемент и, соответственно, второй ФНЧ и второй пороговый элемент, а также компаратор, вькод которого подключен к управл ющему входу второго коммутатора и два детектора абсолютной величины сигнала, включенные между точками соединени ФНЧ с пороговыми элементами и входами компаратора, при этом вторые входы второго, третьего и четвертого сумматоров соединены с выходом линии задержки, второй вход первого сумматора подключен к входу линии задержки, к входам фазоинвертора, второго и первого фазовращателей и вл етс входом ЧД 2J .subtracting and controlling the input of the first switch, the first low-pass filter (LPF) and the first threshold element and, respectively, the second LPF and the second threshold element, as well as a comparator, the code of which is connected to the control input of the second switch and two detectors of the absolute signal magnitude, connected between the points of connection of the low-pass filter with threshold elements and inputs of the comparator, while the second inputs of the second, third and fourth adders are connected to the output of the delay line, the second input of the first adder is connected to the input l SRI latency to reflex inputs, first and second phase shifters, and is input BH 2J.

Недостатком известного адаптивног частотного детектора вл етс узка рабоча часть дискриминационной характеристики ЧД. Это вызвано переключением характеристики между соседними каналами. В результате ширина полосы входного сигнала, ко- тора может быть обработана известным ЧД, составл ет только часть раствора дискриминационной характеристики .A disadvantage of the known adaptive frequency detector is the narrow working part of the discriminatory characteristics of the BH. This is caused by switching between adjacent channels. As a result, the bandwidth of the input signal, which can be processed by a known BH, is only part of the solution of the discriminatory characteristic.

Цель изобретени - расширение рабочей области дискриминационной характеристики.The purpose of the invention is to expand the working area of the discriminatory characteristic.

Указанна цель достигаетс тем, что в адаптивный частотный детектор, содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый сумматор , первый амплитудньй детектор, блок вычитани и фильтр нижних частот, последовательно соединенные фазоинвертор, второй сумматор и второй амплитудный детектор, выход которого подключён к второму входу блока вычитани , при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом линии задержки, вход фазоинвертора подключен к второму входу первого сумматора, а также пороговый элемент и фазовращатель, вход которого соединен с входом линии задержки и вл етс входом адаптивного частотного детектора.фазовращатель вьтолнен регулируемым , введены формирователь импульсов и последовательно соединные и включенные между выходом фильтра нижних частот и управл ющим входом фaзoвpaщateл усилитель и интегратор , между выходом и входом 3 сброса которого включены последовательно соединенные пороговый элемен и формирователь импульсов, при этом выход фазовращател соединен с входом фазоинвертора. На фиг.1 приведена структурна электрическа схема адаптивного час тотного детектора; на фиг.2 и 3 диаграммы его работы. Адаптивный частотный детектор содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, линию 3 задержки, фазовраща тель 4, первый и второй амплитудны детекторы 5 и 6, блок 7 вычитани , фильтр 8 нижних частот (ФНЧ), усилитель 9, интегратор 10, пороговый элемент 11, формирователь 12 импул сов и фазоинвертор 13. Устройство работает следующим образом. При поступлении на вход ЧД сигнала llft. , где А - амплитуда СО частота,t врем , напр жение на выходе линии задержки будет ид -Л51псо1 -), где J - врем задержки сигнала линией 3 задержки. При этом,на выходах первого и второго сумматоров 1 и 2 при фазов сдвиге, вносимым фазовращателем 4, равном нулю, напр жени соответственно равны . 1liвx Uд,(4)51nQ(t-| Ui«llBx-U,()co5Co(t-|-), где напр жение на выходе линии 3 задержки. После линейного амплитудного де тектировани напр жений U2 первым и вторым амплитудными детек торами 5 и 6, выходное напр жение ЧД на выходе блока 7 вычитани буд I nifl i WtlZ 1 вьи-2А|1со5-2-1- . Зависимость частоты при ведена на фиг.2. ФНЧ 8, усилитель 9, интегратор 10 и фазовращатель 4 образуют коль цо частотной автоподстройки. В ис75 ходном состо нии напр жение на выходе интегратора 10 равно нулю. Пусть в момент времени t на вход адаптивного частотного детектора поступил частотно-модулиропанньй сигнал с несущей частотой COj, . При этом на выходе блока 7 вычитани по вл етс переменное напр жение в соответствии с законом частотной модул 1у1и входного сигнала. ФНЧ В вьдел ет посто нную составл ющую этого напр жени (фиг.За), котора после усилени усилителем 9 поступает на вход интегратора 10, напр жение на выходе которого начинает возрастать (фиг.36), и под действием этого напр жени измен етс фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 4 (фиг.Зв). В результате этого начинает смещатьс эависимость (иХФиг.2) относительПредположим ,, что но частоты со. положительное напр жение на управл ющем входе фазовращател 4 смещает эту зависимость влево, а отрицательное - вправо. Тогда, по мере нарастани напр жени на выходе интегратора 10 эта зависимость смещаетс влево (момент времени trt Фи.2). В момент i- напр жение на- выходе фильтра 8 становитс равным нулю (фиг.За), интегрирование этого напр жени интегратором 10 прекращаетс и на его выходе устанавливаетс напр жение, соответствующее нулевому значению посто нной составл ющей напр жени на выходе блока 7 вычитани , что соответствует точной настройке адаптивного частотного детектора на частоту входного сигнала. Аналогично можно показать, что предлагаемый адаптивный частотный детектор будет сам настраиватьс на любую несущую частоту входного сигнала, при этом настройка будет заключатьс в смещении детекторной характеристики до совпадени частоты входного сигнала с ближайщей точкбй перехода через ноль участка дискриминационной характеристики с крутизной определенного знака (положительной или отрицательной - в зависимости от регулировочной характеристики фазовращател 4). Учитыва , что реально исПользуемые на высоких частотах регулируемые фазовращатели имеют ограниченный диапазон перестройки, то может сложитьс така ситуаци , когда воз$inThis goal is achieved in that an adaptive frequency detector containing serially connected delay lines, a first adder, a first amplitude detector, a subtraction unit and a low-pass filter connected in series with a phase inverter, a second adder and a second amplitude detector, whose output is connected to the second input of the subtractor , while the second input of the second adder is connected to the output of the delay line, the input of the phase inverter is connected to the second input of the first adder, as well as the threshold element and phase shifter, the input of which is connected to the input of the delay line and is the input of the adaptive frequency detector. The inverter is adjustable, a pulse shaper and serially connected and connected between the output of the low-pass filter and the control input of the phase amplifier and integrator are inserted, between the output and the input 3 of which are connected in series connected threshold element and pulse shaper, while the output of the phase shifter is connected to the input of the phase inverter. Figure 1 shows a structural electrical circuit of an adaptive frequency detector; 2 and 3 diagrams of his work. The adaptive frequency detector contains the first and second adders 1 and 2, the delay line 3, the phase shifter 4, the first and second amplitude detectors 5 and 6, the subtraction unit 7, the low-pass filter 8 (LPF), the amplifier 9, the integrator 10, the threshold element 11 , shaper 12 impulses and phase inverter 13. The device works as follows. Upon arrival at the input of the BH signal llft. , where A is the amplitude of the CO frequency, t is the time, the voltage at the output of the delay line is id -L51pso1 -), where J is the delay time of the signal by the line 3 of the delay. At the same time, at the outputs of the first and second adders 1 and 2 during the phase shift introduced by the phase shifter 4, equal to zero, the voltages are respectively. 1Lx UD, (4) 51nQ (t- | Ui & llBx-U, () co5Co (t- | -), where the voltage at the output of the delay line 3. After linear amplitude detection of the voltages U2 by the first and second amplitude detectors 5 and 6, the output voltage of the BH at the output of subtraction unit 7 is i Nifl i WtlZ 1 vii-2A | 1co5-2-1-. Frequency dependence is shown in figure 2. Low-pass filter 8, amplifier 9, integrator 10 and phase shifter 4 form a ring of frequency self-tuning. In the initial state, the voltage at the output of the integrator 10 is zero. Let at time t be the frequency-modulated input of the adaptive frequency detector This is the voltage of the carrier frequency COj. At the output of the subtraction unit 7, the alternating voltage appears according to the law of the frequency modulus 1-1 of the input signal. The low-pass filter V is the constant component of this voltage (FIG. 3a), which amplification by the amplifier 9 is fed to the input of the integrator 10, the voltage at the output of which begins to increase (Fig.36), and under the action of this voltage the phase shift introduced by the phase shifter 4 (Fig.Sv) changes. As a result, the dependence (and HFig.2) relative to it begins to shift. Suppose, however, that frequencies are with. the positive voltage at the control input of the phase shifter 4 shifts this relationship to the left, and the negative voltage to the right. Then, as the voltage at the output of the integrator 10 rises, this dependence shifts to the left (time point trt Fi2). At time i, the voltage at the output of the filter 8 becomes zero (Fig. 3a), the integration of this voltage by the integrator 10 is stopped, and its output is set to the voltage corresponding to the zero value of the constant component of the subtraction unit 7, which corresponds to fine tuning the adaptive frequency detector to the frequency of the input signal. Similarly, it can be shown that the proposed adaptive frequency detector will automatically tune to any carrier frequency of the input signal, the tuning will consist in shifting the detector characteristic until the frequency of the input signal coincides with the nearest crossing point through the zero part of the discriminating characteristic with a slope of a certain sign (positive or negative). - depending on the adjusting characteristics of the phase shifter 4). Taking into account that the controlled phase shifters actually used at high frequencies have a limited tuning range, this may be the case when the $ in

растающее на выходе интегратора 10 напр жение не будет приводить к дальнейшему изменению фазового сдвига , т.е. адаптивный частотный детек-тор не сможет настроитьс на частоту входного сигнала с заданной точностью . Дл исключени этого недостатка служат пороговый элемент 11 и формирователь 12 импульсов. После того, как напр жение на выходе интегратора 10 достигает предельного значени дл управл ющего напр жени фазовращател А, срабатывает пороговый элемент 11, и формирователь 12 импульсов вырабатывает импульс с определенной длительностью, которьй поступает на вход сброса интегратора 10 и обнул ет его. Напр жение на управ56the voltage increasing at the output of the integrator 10 will not lead to a further change in the phase shift, i.e. the adaptive frequency detector cannot be tuned to the frequency of the input signal with a given accuracy. To eliminate this drawback, a threshold element 11 and a pulse former 12 are used. After the voltage at the output of the integrator 10 reaches the limit value for the control voltage of the phase shifter A, the threshold element 11 is triggered, and the pulse shaper 12 produces a pulse with a certain duration, which enters the reset input of the integrator 10 and zeroes it. Control voltage56

л ющем входе фазовращател Д становитс равным , и далее повтор етс описанньй процесс настройки на частоту входного сигнала, с той лишь разницей, что рабоча точка при этом смещаетс на соседний участок дискриминационной характеристики. Принудительный сброс интегратора 10 необходим в случа х, когда после захвата частоты входного сигнала она сильно измен етс и уже не хватает пределов перестройки фазовращател 4.The main input of the phase shifter D becomes equal, and then the process of tuning to the frequency of the input signal repeats, with the only difference that the operating point is shifted to the adjacent part of the discriminatory characteristic. A forced reset of the integrator 10 is necessary in cases where, after capturing the frequency of the input signal, it changes greatly and there are no longer enough tuning limits for the phase shifter 4.

Таким образом, в широкой полосе рабочих частот обеспечиваетс демодул ци ЧМ-сигналов на всем линейном участке периодически повтор ющихс дискриминационных характеристик.Thus, in a wide frequency band, demodulation of FM signals is provided throughout the linear portion of periodically repeating discriminatory characteristics.

вхоЗCW

t/е.г v. )t / e.g v. )

Claims

ADAPTIVE FREQUENCY DETECTOR containing a delay line connected in series, a first adder, a first amplitude detector, a subtraction unit and a low-pass filter, connected in series, a phase inverter, a second adder and a second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the subtraction unit, while the second input of the second the adder is connected to the output of the delay line ^ the input of the phase inverter is connected to the second input of the first adder, as well as the threshold element and the phase shifter, the input of which is connected to the input of the line At the same time, it is the input of the adaptive frequency detector, characterized in that, in order to expand the working area of the discriminatory characteristic, the phase shifter is adjustable and a pulse shaper is introduced and the amplifier and integrator are connected and connected in series between the output of the low-pass filter and the control input of the phase shifter, between the output and input the reset of which the threshold element and pulse shaper are connected in series, while the output of the phase shifter is connected to the input azo inverter. p szscm