Генератор с цифровой термокомпенсацией

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (11) 3(Я) Н 03 - 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3468745/18-09 (22) 09.07..82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 . (72) А.В.Косых и В.П.Багаев (71) Омский политехнический институт (53) 621.373.42 (088.8) (56) 1Wavwick G. À. А digital techni—

que for temperature Compensation of

crystal oscillators.,-"Proc conf Radio and Assoc Syct ", Southampton.

London, 1978, р. 207-216.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 995337, кл. H 03 L 7/00, 06.08.81 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР С ЦИФРОВОЙ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИЕЙ, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот,.перестраиваемый генератор и первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом фазового детектора,а также последовательно соединенные второй, делите.1ь частоты, счетчик адреса и постоянное запоминающее устройство, выход которого подключен к входу управления первого делителя частоты с.переменным коэффициентом деления, к другому входу счетчика адреса подключен термочувствительный генератор, а выход перестраиваемого генератора соединен также с другим входом смесителя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше" ния температурной стабильности выходной частоты,вторрй делитель часФ тоты выполнен в виде делителя частоты с переменным коэффициентом де- ления, между выходом и установочным входом которого введен счетчик.

10б9172

30

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться в системах стабилизации частоты.

Известен генератор с цифровой термокомпенсацией, содержащий опорный и термочувствительный генераторы, постоянное запоминающее устройство, счетчик адреса, частотный синтезатор и делитель частоты, выход термочувствительного генератора подключен к первому входу счетчика адреса, к второму входу которого подключен выход делителя частоты, выходы счетчика адреса соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, а выход опорного генератора соединен с входом синтезатора частоты C1J

Однако такой генератор с цифровой термокомпенсацией имеет недостаточную температурную стабильность выходной частоты генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор с цифровой термокомпенсацией, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот„ перестраиваемый генератор н первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом фазового детектора, а также последовательно соединенные второй делитель частоты, счетчик адреса и постоянное запоминающее устройство, выход которого подключен к входу управления первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, к другому входу счетчика адреса подключен термочувствительный генератор, а выход перестраиваемого генератора соединен также с другим вхо,цом смесителя 2

Однако температурная стабильность выходной частоты этого генератора также недостаточная и зависит от объема постоянного запоминающего устройства.

Цель изобретения — повышение температурной стабильности выходной частоты.

Указанная цель достигается тем, что в генератор с цифровой термокомпенсацией, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот, перестраиваемый генератор и первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом фазового детектора, а также последовательно соединенные второй делитель частоты, счетчик адреса и постоянное запоминающее устройство, выход которого подключен к входу управления первого делителя частоты

65 с переменным коэффициентом деления, к другому входу счетчика адреса подключ е н т ермоч ув ств и т ель ный г е нерат ор, а выход перестраиваемого генератора соединен также с другим входом смесителя, второй делитель частоты выполнен в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, между выходом и установочным входом которого введен счетчик.

На чертеже изображена структурная электрическая схема генератора с цифровой термокомпенсацией., Генератор с цифровой термокомпенсацией содержит опорный генератор 1, термочувствительный генератор 2, счетчик 3 адреса, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, первый делитель 5 частоты с переменным коэффициентам деления (ДПКД), смеситель б, перестраиваемый генера.тор 7, фазовый детектор 8, фильтр нижних частот (фНЧ) 9, второй делитель 10 частоты, счетчик 11.

Генератор с цифровой термокомпен сацией работает следующим образом.

Сигнал с опорного .генератора 1 подается на один из входов смесителя б кольца фазовой автоподстройки частоты, в состав которого также входят перестраиваемый генератор 7, фазовый детектор 8, ФНЧ 9и ДПКД 5.

Коэффициент преобразования частоты опорного генератора 10 q в выхе ную частоту генератора ц„„ зависит от кода /, подаваемого с выходов ПЗУ

4 на управляющие входы ДПКД 5. ;ля поддержания выходной частоты Cga постоянной при изменении 1, в интервалах температур необходимо по соответствующему закону изменять коды

Ъ(/; на управляющих входах ДПКД 5 согласно изменениям температуры окружающей среды. Коды e/; извлекаются из ПЗУ 4 в соответствии с состоянием счетчика 3 адреса. Состояние счетчика 3 адреса определяется количеством импульсов, поступивших от терМочувствительногo генератора 2 за интервал времени ьТ, формируемый делителем 10 из выходной частоты ЬТ= Й/ в, где N — коэффициент деления делителя.10., Интервал времени AT периодически изменяется по пилообразному закону от значения л7„л„» до ьТ,„„ц,, что обеспечиваетсяя изменением коэффициента деления делителя 10 от значения

М„ <с до Ямщик . Коэффициент деления делителя 10 зависит от состояния счетчика 11, которое периодически изменяется на единицу при поступлении каждого импульса счета с выхода делителя 10 на вход счетчика 11.

На выходе смесителя б выделяется разностная.частота 1разн = э„„- „ и подается на первый вход фазового

1069172

ВНИИПИ Заказ 11493/56 Тираж 866 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 детектбра 8, на второй вход которого подается сигнал с выхода ДПКД 5, частота которого равна 1 „ /й; где Я в коэффициент деления ДПКД 5.

При нормальной работе кольца автоподстройк 1 ы /М; = ьы - щ Й)

Коэффициент деления ДПКД 5 9j, определяется кодом /; с ПЗУ4. Если температура изменилась, то изменилась частота У к для выполнения равенства (1) должен измениться коэффициент деления М; и эти коэффициенты подбираются на стадии настройки таким образом, чтобы 1 ы„ была постояннок в рабочем интервале температур.

Из-за дискретизации значений температуры, определяемой емкостью счетчика 3 адреса, существует интервал неопределенностк д ;, что приводит к погрешности термокомпенсации, так как в пределах всего интервала д ; управляющий код g/; ЙМеет постоянное значение. В предлагаемом генераторе этот недостаток устранен путем введения линейной интерполяции управляющего воздействия (кода ) между двумя дискретными значениями температур ; к %(g+n). Назначение счетчика 11 состоит в том, чтобы периодически изменять коэффициент деления частоты делителя 10 по линейному закону, что необходимо для осуществления кусочно-линекной интерполяции. Так как: счетчик 3 адреса имеет интервал неопределенности д. то если изменять частоту сигнала термочувствительного генератора 2 или время счета дТ в некоторых небольших пределах, то счетчик 3 .адреса не будет изменять своего состояния. Пусть температура окружающей среды - р соответствует точно середине интервала а1 и будем изме,нять время счета аТ от некоторого номинального значения а Г ом на небольшие квантованные значения в сторону увеличения и уменьшения. С точки зрения количества импульсов, поступивших в счетчик 3 адреса от термочувствительного генератора 2, это эквивалентно соответствующему повышению или понижению частоты термочувствительного генератора 2 при сохранении временк gq неизменным, т. е. эквивалентно изменению темпера. туры среды от значения 4qp на величину Е . lIpH следующем квантованном изменении периода yV температура как бы сдвигается от йстинного значения на величину 2 сН, и также остается в пределах интервала Ы . Количество таких сдвигов зависит от числа разрядов К счетчика 11, т.е. имеет место "температурное" пилообразное колебание, симметричное относительно температуры среды ч с амплиту10 дой Я-2 и периодом д„=2 Ы .

Если разрядность счетчика 11 выбрана таким образом, чтобы g4.g

a t-;= У . 2 4.р + А/г. то пилообразное колебание не будет выходить за пределы интервала и в течение всего периода b Yob на выходе ПЗУ 4 будет код Ъ/ .Если температура t p не совпадает с серединой интервала д1, то часть периода пила будет находиться в пределах интервала bt,, а часть-в пределах А;,„клк а1; „. При переходе пилы через границу интервала на выходе ПЗУ 4 код М изменяется на М

Значение управляющего кода Ъl в зависимости от расположения ср в интервале определяется как среднее значение импульсной последовательности гТкщ х = J w(+;) da, (2) о

Из выражения 1 следует, что

35 л, 1 oa ь м М., 1

Так как < — функция, непрерывно изменяющаяся от температуры, 40 а М вЂ” функция, имеющая дискретные значения, то 1 будет иметь разрывы. Если постоянная времени. ФНЧ 9 выбрана много больше, чем о,то периодическое изменение кодов а следовательно и ; будет усредняться

ФНЧ 9, на выходе которого управляющий скгнал будет пропорционален постоянной составляющей Ьйр . Получен ный эффект эквивалентен тому, что коэффициент деления ДПКД 5 пркнкмает не дискретные значения М,, а линейно изменяется от М до М;,л в зависимости от расположения температуры среды а внутри интервала

Это позволяет существенно I1oвысить точность термокомпенсации прк сохранении объема ПЗУ 4.