SU938359A1 - Формирователь линейно-частотно-модулированных колебаний - Google Patents

Description

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНОШДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  дл  формировани  линейно-частотно-модулированных колебаний в радиолокации радиовысотометрии, системах св зи, , измерительной технике.

Известен формирователь линейно- частотно-модулфованных СЛЧМ) колебаний , содержащий генератор пилообразного напр жени , сумматор, а jg также последовательно соединенные генератор высокой частоты, первый элемент задержки, смеситель, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель, is фазовый детектор, к другому входу которого подключен выход опорного генератора и фильтр нижних частот l.

Однако данное устройство оказывает дестабилизирующее вли ние на вы- 20 ходной сигнал с линейной частотной модул цией даже при идеальной линейности закона частотной модул ции, из-за отсутстви  синхронизирующей

св зи между опорным генератором и генератором пилообразного напр жени , величина фазового рассогласовани  биений и опорного -генератора в начале периода модул ц 1и случайным образом измен етс  в зависимости I от начальной частоты колебани  с ли-i нейной частотной модул цией и времени задержки в линии, выходное напр жение фазового детектора в конце любого (с момента наблюдени ) периода модул ции  вл етс  сигналом ошибки в начале следук цего периода модул ции. Отмеченшле недостатки привод т к заметному дополнительному фазовому рассогласованию между сиг .налом биений и опорным колебанием в начале каждого периода модул ции , а это, в свою очередь, значительно увеличивает длительность переходного режима в системе линеаризации и, в конечном итоге понижает точность формировани  колебани  с линейной частотной модул цией. 39 Цель изобретеш  - уменьшение искажений выходных ЛЧМ колебаний путем уменьшени  длительности переходных процессов, Цель достигаетс  тем, что в формирователе ЛЧМ колебаний, содержащем генератор пилообразного напр жени , сумматор, а также последовательно соединенные генератор высокой частоты, первый элемент задержки, смеситель, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилитель, фазовый детектор к другому входу которого подключен выход опорного генератора, и фильтр нижних частот, между выходом усилите л  и первым входом сумматора введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, первый триг гер, первый блок совпадени , между выходом сумматора и входом синхронизации генератора пилообразного напр жени  введены последовательно сое диненные интегратор и управл емый элемент задержки, между выходом опор ного генератора и входом управл емого элемента задержки введены последовательно соединенные второй формирователь импульсов и счетчик импульсов , между выходом фазового детектора и общей пшной введен клю$ управл к ций вход которого соединен с вторым выходом генератора пилообразного напр жени , между выходом счетчика импульсов и вторым входом сумматора введены последовательно соединенные второй элемент задержки, второй триггер и второй блок совпадени , при этом выход счетчика импул сов соединен также с вторыми входами первого и второго триггеров, вторые выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с вто-. рыми входами второго и первого блоко совпадени , выход фильтра нижних частот соединен с управл кицим входом .генератора пилообразного напр жени , выход которого подключен к входу генератора высокой частоты. На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Формирователь ЛЧМ колебани  содер жит генератор 1 пилообразного напр жени , генератор 2 высокой частоты, первый элемент 3 задержки, смеситель :4, усилитель 5, фазовый детектор 6, фильтр 7 нижних частот ( ФНЧ), опорный генератор 8, ключ 9, второй формирователь 10 импульсов, счетчик 11импульсов, управл емый элемент 12задержки, первый формирователь 13импульсов, первый триггер 14, первый блок 15 совпадени , сум матор 16, интегратор 17, второй элемент 18 задержки, второй триггер 19, второй блок 20 совпадени . Формирователь ЛЧМ колебаний работает следующим образом. С выхода опорного генератора 8 синусоидальное напр жение посто нной частоты (фиг. За) поступает на вход второго формировател  Ю импульсов, на выходе которого образуютс  короткие импульсы с периодом опорного колебани  запуска счетчика 11 импульсов. На выходе счетчика 11 импульсов вьздел ютс  импульсы (фнг.Зб) с периодом модул ции Т и поступают через управл емой элемент 12 задержки на вход синхронизации генератора 1 пилообразного напр жени  в момент начала модул ции запуска генератора 1. В этом случае частота на выходе генератора 2 высокой частоты измен етс  по линейному закону, как показано на фиг. Зв, от f до fj. за врем  рабочего хода Тр. По окончании времени рабочего хода Тр ш кодна  частота генератора 2 высокой частоты принимает первоначальное значение fn и сохран ет его на врем  паузы Tq до следующего прихода импульса 1 разрешени  начала частотной модул ции на синхронизирукмций вход генератора 1 пилообразного напр жени  (. Зб). Выходное напр жение генератора 2 высокой частоты с измен ющейс  по линейному закону частотой поступает на входы смесител  4 как непосредственно, так и задержанное в элементе 3 задержки на врем  t, На один вход смесител  4 подает с  напр жение генератора 2 высокой частоты. (t)(u; 4 -Uoi /2fYo), где у - амплитуда выходного напр жени  генератора 2 высокой частотыО н н начальна  частота колебани  с линейной частотной модул цией, V крутизна изменени  частоты, начальна  фаза. а на другой вход, соответственно, напр жение, прошедшее через элемент 3 задержки. u,,C-fe)-UiCo ( ) Поскольку смеситель 4 выполн ет функцию перемножител  входных сигналов U(t) и ) и отфильтровыв составл ющую суммарной частоты, в результате на выходе смесител  4 образуетс  сигнал биений UpШ--UpCo C в FЫ- feo), где Ug - амплитуда сигнала биений частота биений, котора  посто нна в случае идеfg - ально линейного закона - изменени  частоты -УрС,,/2.{ начальна  фаза биений. Вв1оду значительного затухани  в элементе 3 задержки необходимо напр жение биений Ug.(t), формируемое на выходе смесител  4, усилить дл  обеспечени  нормальной работы фазового детектора 6, что и осуществл етс  усилителем 5 сигнала биений, выходное напр жение которого имеет вид, представленный на фиг.. 3г. Как следует из выражени  дл  U.-(t), сиг нал биений даже при идеально линейном законе изменени  частоты имеет начальную фазу во , определ емую величинами Г-,,,HJ, Vo . Кроме того, усилитель 5 сигнала биений имеет ог раниченную полосу пропускани  поэто му сигнал на выходе усилител  5 при обретает дополнительный фазовый сдв , вызванный фазо-частотной харак теристикой усилител  5. выходного колебани  опорного генератора 8 (,фиг. За) совпадают с нул ми сину соидального напр жени  на выходе ус лител  5 (фиг. Зг) при условии раве ства нулю SFO 0 и и посто нства крутизны сигнала с линейной ча стотной модул цией и равенства ее среднему значению . Поэтому наличие Sfo О и фазового сдвига в усилителе 5 Л(. приводит к по влегшю сигнала рассогласовани  на выходе фазового детектора 6 даже при идеально линейном законе частотHoii модул ции. В случае нелинейного закона изме нени  частоты на выходе фазового детектора 6 будет выдел тьс  сигнал ошибки в соотцетствии с фазовой модул цией бие1Шй, так как выходное колебание опорного генератора 8 имеет линейное во времени нарастание фазового набега, и, кроме того, дополнительный сигнал ошибки, вызванный начальным фазовым сдвигом (Уро , Сигнал ошибки с выхода фазового детектора 6 через фильтр 7 нижних частот поступает на управл ющий вход генератора 1 пилообразного напр жени  где суммируетс  с пилообразным напр жением и измен ет частоту на выкоде генератора 2 высокой частоты таким образом, чтобы закон изменени  ча.стоты оставалс  строго линейным. Система линеаризации формирует сигнал управлени  законом изменени  частоты по каждому линейно частотно-модулированному импульсу (фиг.Зв) на выходе генератора 2 высокой частоты . Поэтому после окончани  первого импульса с внутриимпульсной линейной частотной модул цией на выходе фазового детектора 6 запомнитс  напр жение, равное сигналу ошибки в конце первого периода частотной модул ции. И к следующему периоду модул ции это остаточное напр жение на выходе фазового детектора 6 будет  вл тьс  ошибочным, искажающим информацию о фазовом рассогласовании в начале второго периода модул ции. Таким образом все перечисленные причи№1 обуславливают по вление дополнительного , в начале периода модул ции , сигнала рассогласовани  на выходе фазового детектора 6, а это, в свою очередь, увеличивает врем  переходного процесса в системе автоподстройки закона изменени  частоты. Врем  переходного режима существенно вли ет на среднеквадратичную ошибку в законе линейной частотной модул ции и его увеличение значительно снижает точность формировани  колебани  с линейной частотной модул цией . Наличие ненулевых начальных условий на вь 1ходе фазового детектора 6 к началу следукицего периода модул ции исключаетс  путем обнулени  сигнала ошибки в паузе Tj,. Дп  этого между выходом фазового детектора 6 и общей шиной включен ключ 9, на управл ющий вход которого подаетс  сигнал . со второго выхода генератора I пилообразного напр жени , вид которого представлен на фиг. Зд. 79 Введение синхррнизации между опорным генератором 8и генератором 1 Пилообразного напр жени  уменьшает дестабилиэи5)ующее вли ние кольца автоподстройки закона изменени  частоты, но не устран ет фазовое рассогласование ( Чро +Afvc) устранени  дополнительного фазового рассогласовани  СТбЬ + &-)межцу сигналом биений и опорным колебанием (фиг. За и г) необходимо сдайнуть во времени момент начала модул  Ц1Ш 1у(фиг. Зб) таким образом, чтобы первый нуль сигнала биений (фиг.З с начала модул ции совпал с нулем опорного колебани  (фиг. За;). Дл  этого между выходом счетчика 11 импульсов и входом синхронизации генератора 1 пилообразного напр жени  введен управл емый элемент 12 задержки, выполненный, например, в виде мультивибратора задержки, который управл ет началом запуска генератора 1 пилообразного напр жени , а врем  задержки элемента 12 определ етс  величиной управл надего напр жени , поступакщегр с выхода интегратора Г7. Величина выходного напр жени  интегратора 17 однозначно св зана со значением фазового рассогласовани  СЧро uVyc) которое эквивалентно временному рас согласованию ДТ (фиг. Зк) между эталонным (фиг. Зз) и сигнальным t (фиг. Зи) импульсами. Дл  формировани  сигнального импульса (фиг.З включен первый триггер 14 сраздельными входами, на один вход которого поступают импульсы биений (фиг. Зе), прошедшие от усилител  5- сигнала биений через первый формирователь, 13импульсов, а на второй вход - выходные импульсы счетчика П импульсов (фиг. Зб). На выходе триггера 14вьщел етс  сигнальный импульс (фиг. Зи) длительностью Т , который сформирован с учетом начальной фазы биений (%о + Эталонный импульс (фиг. Зз) образуетс  в результате за пуска второго триггера 19 с раздельными входами выходными импульсами счетчика импульсов 11 (фиг. Зб) непосредственно и поступакнцими через второй элемент задержки 18 (фиг. Зж) который осуществл ет задержку выходных импульсов счетчика 11 (фиг. Зб) на величину Т5 Гз+1 2, как показано на фиг.Зж. Поэтому длительность эталонного импульса (фиг. Зз) навы98 ходе триггера 19 составл ет Сз Дл  сравнени  временного полржени  зталонного (фиг, Зз)и сигнальнрго (фиг. Зи) импульсов первый выход триггера 14 соединен с первым входом первого блока 15 совпадени , а второй выход триггера 19 - со вторым входом блока 15 совпадени . Также первый выход триггера 19 подключен к первому входу второго блока 20 совпадени , а второй выход триггера 14 к второму входу блока 20 совпадени , В результате сравнени  получают сигнал рассогласовани  на выходе блока 20 совпадени  в случае с7(фиг. Зк сплошда  лини ) и на выходе блоки 15 совпадени  в случае : (4мг. Зк пунктирна  лини ). На выходе сумматора 16 (фиг. Зк) образуетс  суммарный с блоков 15 и 20 совпадени  сигнал ошибки при произвольном рассогласовании между сигнальным и эталон- ным импульсами, причем интегратор 17 формирует выходное напр жение как по знаку, так и по величине, в зави-:симости от знака и длительности временного рассогласовани  ДС на выходе сумматора 16 (фиг. Зк). Таким образом, в предлагаемом устройстве имеетс  два кольца автоподстройки . Первое кольцо призвано подстраивать закон изменени  частоты и поддерживать его строго линейным. Второе кольцо обеспечивает устранение дополнительного фазового рассогласовани  между сигналом биений и опорньм колебанием путем временного смещени  момента запуска , генератора 1 пилообразного напр жени . Предлагаемое устройство дл  получени  линейно частотно-модулированного колебани  суще:ственно повышает точность работы цепи обратной св зи путем минимизации длительности переходных процессов в кольце автоподстройки за счет устранени  дополнительного фазового рассогласовани  в начале периода модул ции. Шнимизаци  времени переходных процессов приводит к тому, что уменьшаютс  искажени  выходного ЛЧМ колебани  и что точность формировани  выходного сигнала с линейной частотной модул цией в зависимости от конкретных параметров сигнала возргУстает в 5Ш раз, а также увеличиваетс  полезное врем  рабочего хода Тр, использубмого при обработке информации в «радиолокационных системах, что повышает точность работы радиолокационных

систем.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 448565, кл. Н 03 С 3/06, 1973 (прогртип).