Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЬ, содержащее соединен ные последовательно перестраиваемы генератор, делитель частоты, импульсно-фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу эталонного генератора, и фильтр нижних частот, а также цифр аналоговый преобразователь , подключенный к первому управляющему входу перестраиваемого генератора, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстрот действия, в него введены электронный , коммутатор, включенный между выходом фильтра нижних частот и вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, последовательно соединенные цифровой фазовый детектор, входы которого подключены к соответструющим входам нмпульсно-фазового детектора,и регистр памяти, выходы которого подключенык входам цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные элемент И-НЕ и счетчик, включенные между выходом делителя частоты и управляющим входом электронного комутатора, последовательно соединенные формирователь импульса сброса и элемент И, включенные между выходом импульсно-фазового детектора и входом сброса счетчика, а также источник постоянного напряжения , подключенньй к второму входу электронного коммутатора, при этом выход счетчика подключен к второму входу элемента И и инверсному входу элемента К-НЕ, выход которого подключен к входу разрешения записи регистра памяти.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК . (!91 (11)

3(5g Н 031. 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

$8< ° с и r i.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3348567/18-09 (22) 20.10.81 (46) 07.05.84, Бюл.И -.1 7 (72) А. В. Пес тряков (71) Иосковский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт связи (53) 621.396.662 088.8 (56) 1, Патент США Р 34013539 кл. 331-11, 1968 (прототип ). (54) (57 ) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОМ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТУ, содержащее соединенные последовательно перестраиваемыш генератор, делитель частоты, импульсно-фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу эталонного генератора, и фильтр нижних частот, а также цифроаналоговый преобразователь, подключенный к первому управляющему входу перестраиваемого генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстро-, действия, в него введены электронный. коммутатор, включенный между выходом фильтра нижних частот и вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, последовательно соединенные цифровой фазовый детектор, входы которого подключены к соответствующим входам импульсно-фазового детектора,и регистр памяти, выходы которого подключенык входам ци роаналогового преобразователя, последовательно соединенные элемент И-НЕ и счетчик, включенные между выходом делителя частоты и управляющим входом электронного комутатора, последовательно соединенные формирователь импульса сброса и элемент И, включенные между выходом импульсно-фазового детектора н входом сброса счетчика, а также источник постоянного напряжения, подключенный к второму входу электронного коммутатора, при этом выход счетчика подключен к второму входу элемента И и инверсному входу элемента H-HE, выход которого подключен к входу разрешения записи регист ра памяти.

1091354

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в быстродействующих системах синхронизации, синтезаторах частоты и радиоиэмерительных устройствах. 5

Наиболее близким к предлагаемому по тех ической сущности является устройство фазовой автоподстройки частоты (ИЛЧ ), содержащее соединенные последовательно перестраиваемьпг генератор, делитель частоты, импульсно-фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу эталонного генератора и фильтр нижнгп частот, а также цифроаналоговый преобразователь, подключенньгй к первому управляющему входу перестраиваемого генератора 11 ) . е

Однако известное устройство обладает невысоким быстродействием, так как подстройка частоты перестраиваемого генератора известного устройства 1 в широком диапазоне частотных расстроек производится в основном по

25 грубому каналу, содержащему, в частности, цифроаналоговьпг преобразователь путем изменения кода. Частота изменения кода равна разности час-. тот эт лонного и перестраиваемого генераторов. Таким образом, по иере уменьшения частотной расстройки эффективность подстройки по грубому каналу уменьшается. Кроме того, в момент равенства частот рабочая точ- . ка обычно находится вблизи границ Ç5. полосы захвата по точному кольцу подстройки, что снижает помехоустойчивость устройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. 40

Для достижения поставленной цели . в устройство вазовой автоподстройки частоты, содержащее соединеннь|е последовательно перестраиваемый генератор, делитель частоты, импульсноф фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу эталонного генератора и фильтр нижних частот, а также цифроаналоговый преобразователь, подключенный к первому управляю. щему входу перестраиваемого генератора, введены электронный коммутатор, включенный между выходом фильтра нижних частот и вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, пос- ледовательно соединенный цифровой фазовый детектор, входы которого подключены к соответствующим входам импульсно-фазового детектора, h регистр памяти, выходьг которого подключены к входам цгфроаналогового преобразователя, последовательно соединенные элемент И-НЕ и счетчик, включенные между выходом делителя частоты и управляющим входом электронного коммутатора, последовательно соединенные формирователь импульса сброса и элемент

И, включенные между выходом импульснофазового детектора и входом сброса счетчика, а также источник постоянного наггряжения, подключенный к второму входу электронного коммутатора, при этом выход счетчика подключен также к второму входу элемента И и инверсному входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу разрешения записи регистра памяти.

На чертеже представлена структурная электрическая схема ФАПЧ.

Устройство 1ЛПЧ содержит перестраиваемый генератор (ПГ) 1, делитель 2 частоты, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 3, фильтр нижних частот (ФНЧ)4, эталонный генератор (ЭГ) 5, цифровой фазовый детектор (ЦФД) 6, регистр 7 памяти, цифроаналоговый преобразователь (11ЛБ) 8 электронный коммутатор 9, счетчик 10, элемент И-НЕ 11, элемент И 12 и формирователь 13 импульса сброса.

Устройство работает следующим образом.

Подстройка частоты ПГ 1 производится по двум каналам: грубому и точному, причем эти каналы работают поочередно, Перестройка по грубому каналу осуществляется изменением напряжения на выходе ЦАП 8 в соответствии сизменением кода в регистре 7 памяти, который соответствует коду на выходе ЦФД 6 в момент прихода сигнала разрешения записи в регистр 7 памяти. В предлагаемом устройстве

ЦФД 6 вырабатывает цифровой код, вес которого пропорционален разности фаз сигналов, поступающих на вход

ЦФД 6. ЦФД 6 может быть реализован например по известной схеме измерения фазового сдвига (временного интервала) методом дискретного счета преобразования временного интервал в код.

Один раз за период регулирования (в момент прихода пмпульса с выхода делителя 2 частоть.) происходит nepe ": 8ïHcü кода с выхода ЦФД .6 в реги-.

1091354 стр 7 памяти. На входе 7 регистра 7 памяти в момент перезаписи кода имеется сигнал "1" за счет прохождения импульса с выхода делителя 2 частоты через логический элемент И-НЕ 1! На 5 выходе ЦАЛ 8 формируется напряжение, пропорциональное весу кода записанного в регистре 7 памяти, т.е. про порциональное фазовому рассогласова- нию сигналов, поступающих на входы

ЦФД 6.

Известно, что длительность и характер переходного процесса дискретной системы ФАЛЧ существенно зависит от обобщенного параметра кольца автоподстройки Я,Т F (Yo }, где

Я вЂ” полоса удержания по грубому ка J налу подстройки; Т Р вЂ” период per улирования в системе, Р (o l — крутизна характеристики эквивалентного фазового детектора. При этом для дискретных систем ФАЛЧ всегда можно подобрать параметры таким образом, Э. что длительность переходного процесР са всегда будет минимальной в пределе до одного периода регулирования при Я Т F (9< ) =1. В предлагаемом устройстве это условие всегда выполнимо, так как путем отключения управления грубым каналом подстройки в стационарном режиме выбор параметров системы по грубому каналу не связан с необходимостью обеспечения других требований, таких как, например, фильтрация побочных дискретных и 35 флюктуационных помех. Таким образом, удается реализовать быстродействие, близкое к предельно возможному для дискретных систем с заданным периодом дискретизации. 40

Как было отмечено вьш е, в предлагаемом устройстве грубый и точный каналы подстройки работают поочередно. Выбором соотношений полос удержания по грубому и точному каналам обеспеЧивается как перекрытие необходимого диапазона частот, так и реализуется требуемая фильтрация внешних возмущений, при этом переключение каналов производится также образом, что в стационарном режиме положение рабочей точки на характеристике

ИФД 3 близко к середине рабочего участка. Это достигается теи, что во время работы грубого канала под--,Й стройки на выходе точного канала (на первом управляющем входе ПГ 1)," поддерживается постоянное напряжение Цг соответствующее среднему значению напряжения с выхода ИФД 3. После завершения подстройки по грубому каналу на выходе ЦАП 8 вырабатывается такое напряжение О„, при котором синхронизм в системе существует эа счет действия суммы двух воздействий: и U< . При переключении на точный канал подстройки напряжение на выходе грубого канала сохраняется неиэменньп1, при этом, очевидно, что для поддержания еинхронизма ИФД 3 должен вырабатывать напряжение, близкое к Е, т.е. в системе ФАПЧ всегда устанавливается такой режим работы, при котором рабочая точка находится в середине рабочего участка характеристики ИФД 3.

Для поочередного подключения грубого и точного каналов подстройки используется счетчик 10 и электронный коммутатор 9. Необходимое время работы грубого канала задается емкостью счетчика 10, которьп подсчитывает количество периодов регулирования, прошедпшх с момента начала переходного процесса. Ддя этого на счетный вход с счетчика 10 через логический элемент И-НЕ 11 поступают импульсы с выхода делителя 2 частоты, которые также подаются на вход регистра 7 памяти. По прошествии задан\ ного числа периодов регулирования (за которое переходной процесс по грубому каналу должен заведомо завершиться ) на выходе счетчика 10 появляется сигнал "1", которьп1 препятствует прохождению импульсов с вьгхода делителя 2 частоты на вход со счетчика 10 и на вход регистра 7 памяти. Таким образом, перестройка частоты по грубому канаду прекращается.

Во время работы грубого канала, как было отмечено вьппе, на первый управляющий вхоц ПГ 1 через электронный коммутатор 9 подается постоянное йапряжение Е, соответствующее среднему значению напряжения с выхода

ИФД 3. После завершения грубой подстройки сигнал "1" с выхода счетчи-. ка 10 поступает на управляющий вход электронного коммутатора, который при этом переключает первый управляющий вход ПГ от источника напряжения к выходу ФНЧ 4. После этого производится точная подстройка частоты ПГ 1.

Длительность переходного процесса по точному каналу также может быть

109135 1

Составитель С, Даниэлян

Техред Л.Коцюбняк Корректор Ю. Макаренко

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 3101/55

Тираж 862 Подписное

ВН1ПЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыты=, 113035, Москва, Ж-35,. Раутиская наб. д,4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,,ул. Проектная,4 минимизирована соответствующим выбором параметров кольца импульсной

ФЬПЧ, Полное время переходного процесса по грубому и точному каналам при оптимальном выборе пареметров 5 не превышает нескольких периодов регулирования

Для автоматического переключения в режим грубой подстройки, что бывает необходимо при срыве синхронизма под .1О действием больших возмущений., например при смене коэффициента деления делителя 2 частоты или под действием помех, используется схема формирования сигнала сброса 13. Схема формирования сигнала сброса 13 представляет собой комларатор напряжения с двумя нарогамк срабатывания

О„ и 0> . В режиме синхронизма

U< (U@g

Прк любом парушеник синхронного режима разность фаз сигналов, поступжОцкх . ç ИФД 3> начинает возрас тать к, соответственно, изменяется напряженке "a выходе ИФД 3. Если зна-. чения напряжения на выходе ИФД 3 выходит за пределы зоны нечувствителькости, схема формкрования сигнала сброса 13 вырабатывает сигнал "1", который -.ерез эльмы т И 12 производит сброс счетчика 10 в нулевое состояние. После установки счетчика. 10 н "О" дапьнейшее изменение состояния счетчика 10 возможно только по входу С, так как в этом случае элемент

И 12 препятствует проникновению сиг-; нала со схемы 13 формирования сброса, что исключает ложное срабатывание всего звена, управляющего переключением каналов подстройки. По прошествии заданного числа периодов регулирования, необходимых для обеспечения надежного вхождения в синхронизм, на выходе счетчика 10 появляется сигнал "1", которым блокирует посредством элемента И-НЕ 11 дальнейшее поступление импульсов на вход С счетчика 10 и на вход V регистра 7 памяти, подстройка по грубому каналу завершается. После этого второй счетчик 10 опять может быть установлен в "0" при появлении сигнала на выходе схемы 13 формирования сброса (при нарушении синхронизма ), так как сигнал "1" с выхода счетчика IО разрешает прохождение сигнала сброса через элемент И 12 на вход к счетчика 10.

Таким образом,повьш ается быстрсдействке устройства, т.е. достигается быстродействие, близкое к предельйому для данного типа устройства прк широкой полосе захвата (равной полосе удержания по грубому каналу подстройки) к эффективной фильтрации возмущений в стационарном режиме точиьм (узкополосным кольцом подстройки,