Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону. Устройство содержит пёрестраиваемьй г-р 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный г-р 4, фильтры 5 и 9,нижних частот, вьщелитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразова ель 8 цифрааналог, эл-ты ИЛИ 11 и 12 и фазовый анализатор (ФА) 10, состоящий из измерителя 13 текущей разности фаз, измерителя 14 текущего приращения фазы, формирователя 15 последовательности импульсов коррекции, распределителя 16, блока 17 определения синфазности, блока 18 определения нулевого приращения фазы, эл-та И 19 и СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Н 03 1. 7/00,„ ii3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3711299/24-09 (22) 31. 01. 84 (46) 15. 11.87. Бюл. ¹ 42 (72) Ф.Г. Кишиневский и Е.Е.Луценко (53) 021.396.666(088.8) (56) Рыжков А.В. Комбинированная система с реверсивным счетчиком.

Электросвязь, 1975, №,10, с.68-70, рис.1.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1012444, кл. Н 03 L 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону. Устройство содержит перестраиваемый г-р 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный r-p 4, фильтры

5 и 9.нижних частот, выделитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 цифрааналог, эл-ты ИЛИ 11 и 12 и фазовый анализатор (ФА) 10, состоящий из измерителя 13 текущей разности фаз, измерителя 14 текущего приращения фазы, формирователя 15 последовательности импульсов коррекции, распределителя 16, блока 17 определения син- фазности, блока 18 определения нулевого приращения фазы, эл-та И 19 и

1352645 коммутатора 20 импульса синфазности.

Подстройка частоты r-pa 1 к частоте

r-pa 4 осуществляется, в основном, . по каналу грубой настройки частоты.

Чем ближе сравниваемые частоты друг к другу по абсолютной величине, тем ! медленнее происходит настройка по каналу грубой настройки частоты управления с выхода выделителя 6. ИзбаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах синхронизации, приемной àïïàратуре связи, синтезаторах частоты, радиоизмерительных устройствах, где 5 требуется установившаяся ошибка по фазе, близкая к нулю.

Цель изобретения — уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства фазовой автоподстройки частоты; на фиг.2принципиальные электрические схемы измерителя текущей разности фаз и блока определения синфазности фазового анализатора; на фиг.3 — принципиальная электрическая схема измерителя текущего приращения фазы фазового анализатора, на фиг.4 — принципиальная электрическая схема формирователя последовательности импульсов коррекции фазового анализатора; на фиг.5 — принципиальная электрическая схема распределителя фазового анализатора на фиг.6 и 7 — временные диаграммы работы фазового анализатора.

Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит перестраиваемый генератор 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный генератор 4, первый фильтр 5 нижних частот, выделитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразователь 35

8 цифра-аналог, второй фильтр 9 нижних частот, фазовый анализатор 10, первый и второй элементы ИЛИ 11 и 12.

Фазовый анализатор 10 содержит измеритель 13 текущей разности фаз, 4О виться от этого недостатка позволяет введенный ФА 10, с помощью которого происходит мгновенное Лазирование частот г-ра 4 и делителя 2 и тем самым установка в середину полосы удержания точного канала управления беэ влияния на частоту г-ра 1, что практически исключает переходный процесс при подстройке фазы. 7 ил. измеритель 14 текущего приращения фазы, формирователь 15 последователь-, ности импульсов коррекции, распределитель 16, блок 17 определения синфазности, блок 18 определения нулевого приращения фазы, элемент И 19 и коммутатор 20 импульса синфазности.

Измеритель 13 текущей разности фаэ содержит первый элемент 21 совпадения, RS-триггер.22, второй элемент

23 совпадения, одновибратор 24, третий элемент ИЛИ 25, первый счетчик

26 и регистр 27 °

Блок 17 определения синфазности содержит первый и второй элементы

28 и 29 сравнения и третий элемент

30 совпадения.

Измеритель 14 текущего приращения

Лазы состоит из схемы 31 обратного кода, сумматора 32 и регистра 33.

Формирователь 15 последовательнос-: ,ти импульсов коррекции состоит из второго и третьего счетчиков 34 и 35, а также из третьего элемента 36 сравнения и четвертого элемента 37 совпадения.

Распределитель 1 состоит из инвертора 38 и пятого и шестого элементов 39 и 40 совпадения.

Устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) работает следующим образом.

При расстройках, превышающих полосу захвата кольца ФАПЧ, на выходе фазового детектора 3 вырабатывается переменное напряжение, частота которого равна частоте биений, периодически изменяющее через первый фильтр 5 нижних частот частоту перестраиваемого генератора 1 в пределах полосы захва1352645 та кольца ФАПЧ. Подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осуществляется, в основном, по каналу грубой настройки частоты.

Вьделитель 6 разностной частоты и фазовый анализатор 10 вырабатывают импульсы "Частота больше" или "Частота меньше", которые поступают на ре- 10 версивный счетчик 7,изменяя его код в зависимости от соотношения между импульсами сигналов с выходов эталонного генератора 4 и делителя 2 частоты.

На выходе вьделителя 6 разностной 15 частоты импульсы следуют с частотой, определяемой разностью между сравниваемыми частотами. Эти импульсы изменяют код реверсивного счетчика 7, проходя через элементы ИЛИ 11 и 12, 20 так что частотная расстройка между эталонным генератором 4 и сигналом с выхода делителя 2 частоты уменьшается. Чем ближе частотная расстройка .к границе полосы захвата кольца ФАПЧ, 25 тем меньше частота следования импульсов с выхода вьделителя 6 разностной частоты, т.е. меньше корректирующий эффект со стороны выделителя 6. Следовательно, чем ближе сравниваемые 30 частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит подстройка по каналу грубой настройки частоты управления с выхода вьделителя 6 разностной частоты. Введение g5 фазового анализатора 10 позволяет избавиться от этого недостатка. На фиг.6 приведена временная диаграмма работы фазового анализатора для случая, когда частота на выходе делите- 40 ля меньше частоты эталонного генератора, а на фиг.7 — для случая, когда частота на выходе делителя больше частоты эталонного генератора. Изме.ритель 13 текущей разности фаз фазо- 45 вого анализатора измеряет фазовые сдвиги (фиг.бг и 7г) между импульсами эталонного генератора 4 (фиг.бб и

7б) и импульсами с выхода делителя

2 (фиг.бв. и 7в), стробируя высокой частотой (фиг.ба и 7а) с дополнительного выхода эталонного генератора 4 временной интервал между импульсами с выхода делителя 2 и эталонного генератора 4 (фиг.6 д и 7 д). Получен-, 55 ное число запоминается в регистре 27.

Измеритель 14 текущего приращения фазы измеряет набег фазы в измерителе 13 текущей разности фаз sa один период частоты эталонного генератора 4 (фиг.бе и 7е), вычитая число, хранящееся в регистре 27, из числа на выходах первого счетчика 26, представляющее собой текущую разность фаз.

Полученное приращение со знаком (фиг.бк и 7к) запоминается в регистре

33. На выходе блока 18 определения нулевого приращения фазы, выполненного в виде элемента ИЛИ, появляется сигнал, если приращение Лазы равно 0 (фиг.6 ж и 7 ж). Формирователь 15 последовательности импульсов коррекции вырабатывает последовательность импульсов пропорционально абсолютному приращению фазы (фиг.б л и 7 л). Импульсы вырабатываются из высокой частоты, поступающей с дополнительного выхода эталонного генератора 4, по окончании цикла измерения приращения фа- зы. Количество импульсов, поступающих для коррекции, контролируется вторым счетчиком 34 и третьим элементом .36 сравнения. Таким образом, при настройке корректирующие импульсы поступают каждый период частоты эталонного генератора 4 и их количество пропорционально величине приращения фазы (фиг.6 е и 7 е). Следовательно, чем больше расстройка, тем с большей скоростью происходит изменение кода реверсивного счетчика 7 за счет работы фазового анализатора и при уменьшении расстройки стремится к частоте на выходе эталонного генератора 4.

Распределитель 16 представляет собой коммутатор, переключающий последовательность корректирующих импульсов в зависимости от знака (фиг.6 к и 7 к) приращения фазы на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Если приращение фазы равно нулю, то появляется сигнал на выходе блока 18 определения нулевого приращения фазы, что свидетельствует о завершении грубой подстройки частоты (фиг.6 ж и 7 ж). При этом завершение грубой подстройки частоты (фиг.6 ж и 7 ж) происходит при любой разности фаз сравниваемых сигналов.

Эта разность может быть в полосе удержания точного канала управления или вне этой полосы.

Граница полосы удержания опреде ляется числами 1 и тп, с которыми происходит сравнение текущей разности фаэ в первом и втором элементах

28 и 29 сравнения. Если текущая раз1352645 ность фаз не находится в полосе удержания точного канала управления, то на третьем элементе 30 совпадения формируется сигнал (фиг.6 з и 7 з), 5 который совместно с сигналом с выхода блока 18 определения нулевого приращения фазы поступает на элемент

И 19, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 20 импульса синфазности, на сигнальный вход которого поступает сигнал с одновибратора 24 окончания цикла.

Импульс синфазности (фиг.6 и и

7 и) сбрасывает первый счетчик 26 и регистр 27, блокируя при этом через первый элемент 21 совпадения работу

RS-триггера 22, Кроме того, этот импульс обнуляет делитель 2 через его установочный вход. Таким образом, происходит мгновенное фазирование частот эталонного генератора 4 и делителя 2, а следовательно установка в середину полосы удержания точного канала управления без влияния на час- 2g тоту перестраиваемого генератора 1, что практически исключает переходный процесс при подстройке фазы.

Если текущая разность фаз находится в полосе удержания точного канала 30 управления, то происходят захват ее кольцом ФАПЧ и подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 по точному каналу управления без принудительного фазирования. При этом остаточная разность фаз между сигналами близка к нулю,-. что обеспечивает квазиастатические управления фазой.

Формула изобретения

Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор и первый фильтр нижних частот, при этом второй вход фазового детектора, соединен с выходом эталонного генератора, а также канал грубой настройки частоты перестраиваемого генератора, включающий выделитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам выделителя разностной частоты, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов

ИЛИ соответственно, преобразователь цифра-аналог и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при перестройке по диапазону, между выходами эталонного генератора и делителя частоты и вторыми входами элементов

ИЛИ включен фазовый анализатор, содержащий последовательно соединенные подключенный к выходам эталонного генератора и делителя частоты измеритель текущей разности фаз, измеритель текущего приращения фазы, формирователь последовательности импульсов коррекции и распределитель, другой вход которого соединен с вторым выходом формирователя последовательности импульсов коррекции, а также последовательно соединенные подключенный к первому выходу измерителя текущего значения разности фаз блок определения нулевого приращения фазы.и элемент И, блок определения синфазности, включенный между выходом измерителя текущего значения разности фаз и вторым входом элемента И, и коммутатор импульсов синфазности, сигнальный и управляющий входы которого подключены соответственно к дополнительному выходу измерителя текущего значения разности фаз и выходу элемента И, а выход подключен к установочным входам измерителя текущего значения разности фаз, измерителя текущего приращения фазы, формирователя импульсов синфазности и делителя частоты, при этом выходы распределителя являются выходами фазового анализатора, подключенными к вторым входам элементов ИЛИ.

1352645

135? 645

Редактор А. Лежнина.Заказ 5576/56 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Ф

Ю

Р е

Составитель С. Даниэлян

Техред Л.Сердюкова Корректор В., Гирняк.

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4