Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение девиации выходного колебания и стабильности его несущей частоты. Синтезатор содержит ключи 1,16,18 и 20, интегрирующие фильтры 2,17,19 и 21, фильтр 3 нижних частот, перестраиваемый генератор 4, делитель 5 частоты с переменным коэффициентом деления, коммутаторы 6,9 и 14, фазовый детектор 7, источник 8 модулирующего сигнала, управляемые аттенюаторы 10 и 15, блок смещения 11 напряжения, интегратор 12, фазовый модулятор 13, компараторы 22 и 23, элемент ИЛИ 24, блок управления 25, опорный генератор 26, элемент задержки 27, блок установки 28 частоты и генератор 29 стандартного напряжения. При модуляции выходной частоты синтезатора осуществляется режим двухточечной модуляции в кольце фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) генератора 4. При этом кольцо ФАПЧ периодически размыкается для включения режима подстройки цепи интегратора 12, а также для его сброса. Потенциал управления генератором 4 на время размыкания кольца ФАПЧ запоминается и хранится в фильтре 2. При переходе от одного режима к другому и при каждом сбросе интегратора 12 осуществляется "привязка" разности фаз импульсов на входах детектора 7 за счет введения дополнительного кольца ФАПЧ. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) 0ПИСЛНИЕ HSOBPETEHHR

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4348368/24-09 (22) 22, 12. 87 (46) 15.02.90. Бюл. № 6 (71) Ярославский государственный университет (72) Л.Н.Казаков, А.Н.Калямин, М.Ю.Кириллов и В.В.Ларионов (53) 62 1. 373 ° 42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 919040, кл. Н 03 С 3/10, Н 03 L 7/16, 07.05.80, Авторское свидетельство. СССР

¹ 1035776, кл. Н 03 С 3/10;

Н 03 Ь 7/16, 12.01.82. (5t)5 Н 03 L 7/16, Н 03 С 3/10

2 (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ С

ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — увеличение девиации выходного колебания и стабильности его несущей частоты.

Синтезатор содержит ключи 1 16, 18 и 20, интегрирующие фильтры 2, 17, 19 и 21, фильтр 3 нижних частот, пе-. рестраиваемый г-р 4, делитель 5 частоты с переменным коэффициентом деления, коммутаторы 6,. 9 и 14, фазовый детектор 7, источник 8 модулирующего сигнала, управляемые аттенюаторы

10 и 15, блок 11 смещения напряже1543544

25 ния, интегратор 12, фазовый модуля«ор 13, компараторы 22 и 23, элемент

ИЛИ 24, блок 25 управления, опорный .«енератор 26, элемент 27 задержки, блок 28 установки частоты и генератор

29 стандартного напряжения. При модуляции выходной частоты синтезатора

<осуществляется режим двухточечной модуляции в: кольце фазовой автопод- 10 тройки частоты (ФАПЧ) генератора 4. ри этом кольцо ФАПЧ периодически

Изобретение относится к радиотех«ике и может быть использовано в озбудителе передатчика с широкополосной частотной модуляцией.

Цель изобретения — увеличение деиации выходного колебания и стаильности его несущей частоты.

На фиг. 1 представлена структур ая электрическая схема цифрового синтезатора частоты с частотной модуляцией; на фиг. 2 — схема блока управления, пример исполнения.

Цифровой синтезатор частоты с час- 30

«отной модуляцией содержит первый ключ 1, первый интегрирующий фильтр

,фильтр 3 нижних частот (ФНЧ) перефтраиваемый генератор 4, делитель 5 частоты с переменным коэффициентом 35 вселения (ДПКД), первый коммутатор 6, фазовый детектор (ФД) 7, источник 8 модулирующего сигнала (ИМС), второй коммутатор 9, первый управляемый аттенюатор 10, блок 11 смещения напря- 40

«кения, интегратор 12, фазовый модулятор 13, третий коммутатор 14, второй управляемый аттенюатор 15, второй ключ 16 второй интегрирующий фильтр

17, третий ключ 18, третий интегри- 45 рующий фильтр 19, четвертый ключ 20, .четвертый интегрирующий фильтр 21, первый компаратор 22, второй компаратор 23, элемент ИЛИ 24, блок 25 управления, опорный генератор 26, эле- 50 мент 27 задержки, блок 28 установки частоты (БУЧ) и генератор 29 стандартного напряжения.

Блок 25 управления включает первый 30 и второй 31 блоки памяти, первый 32 и второй 33 .счетчики, третий блок 34 памяти, первый элемент И. 35, первый 36 и второй 37 RS-триггеры, размыкается для включения режима подстройки цепи интегратора 12, а также для его сброса. Потенциал управления генератором 4 на время размыкания кольца ФАПЧ запоминается и хранится в фильтре 2; При переходе от одного режима к другому и при каждом сбросе интегратора 12 осуществляется привязка разности фаз импульсов на входах детектора 7 за счет введения дополнительного кольца ФАПЧ. 2 ил.

1 регистр 38 и с первого по шестой элементы ИЛИ 39 — 44.

Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией работает следующим образом.

При модуляции выходной частоты синтезатора осуществляется режим двухточечной. модуляции в кольце фазовой автоподстройки частоты перестраиваемого генератора 4. При этом кольцо подстройки периодически размыкается для включения режима подстройки цепи интегратора 12 а также для сброса интегратора 12 при достижении на его выходе определенного напряжения + Ug, Потенциал управления перестраиваемым генератором 4 на время размыкания кольца автоподстройки запоминается и хранится в первом интегрирующем фильтре 2. При переходе от одного режима к другому и при каждом сбросе интегратора 12 осуществляется привязка разности фаз импульсов на входах ФД 7 за счет введения дополнительного кольца автоподстройки. При переходе на новую частоту по стробирующему импульсу с БУЧ 28 код новой частоты подается на установочный вход

ДПКД 5 и на управляющий вход первого управляемого аттенюатора 10, По сигналам с первого и второго кодовых выходов блока 25 управления на выходах второго и третьего коммутаторов

9 и 14 устанавливается нулевой уровень сигнала, сбрасывается интегратор 1,g .è предустанавливается ДПКД 5, после чего открывается первый ключ 1 и происходит перестройка перестраиваемого генератора 4 на новую, частоту сигналом с выхода ФД 7 по цепи: первый ключ 1, первый интегрирующий фильтр 2, ФНЧ 3, После перестройки по

3544 6

5 154 сигналу с блока 25 управления закрывается первый ключ 1 и открывается второй ключ 16, а на выходы второго и третьего коммутаторов 9 и 14 поступает напряжение с выхода генератора

29. Осуществляется переход в режим коррекции каналов. При этом сигнал с выхода ФД 7 поступает через второй ключ 16 и второй интегрирующий фильтр

17 на вход управления второго управляемого аттенюатора 15 и изменяет его коэффициент передачи, за счет чего и осуществляется выравнивание коэффициентов передачи одного канала, включающего в себя третий коммутатор

14, второй управляемый аттенюатор 15, перестраиваемый генератор 4, ДПКД 5 и первый коммутатор 6, и второго канала, включающего в себя второй коммутатор 9, первый управляемый аттенюатор 10, блок 11 смещения, интегратор 12 и фазовый модулятор 13. После коррекции каналов время изменения напряжения модулирующего сигнала с выхода HMC 8 приводит к равным изменениям частоты следования импульсов на входах ФД 7, т.е. к осуществлению двухточечной модуляции в конце фазовой автоподстройки без искажения выходного сигнала перестраиваемого генератора 4. Время перестройки на новую частоту и время коррекции каналов задаются заранее путем соответствующего программирования первого, второго и третьего блоков 30, 31 и

34 памяти в блоке 25 управления и выбираются такими, чтобы переходные процессы подстройки заканчивались за это время.

По окончании режима коррекции осуществляется режим подстройки цели интегратора 12. По сигналам с блока

25 управления закрывается второй ключ

16, сбрасывается интегратор 12 и предустанавливается ДПКД 5. На вход третьего коммутатора 14 передается сигнал с выхода HMC 8, на вход второго коммутатора 9 подается нулевой уровень напряжения, а на выход первого коммутатора 6 подаются импульсы с выхода опорного генератора 26. Для устранения скачков разности фаз импульсов на входах ФД 7 на два — четыре импульса включается кольцо привязки разности фаз, для чего открывается четвертый ключ 20 и сигнал с выхода ФД 7 через четвертый ключ 20 и

ЭО

55 четвертый интегрирующий фильтр 21 поступает на первый вход фазового мо1 дулятора 13. Напряжение на выходе четвертого интегрирующего фильтра 21 меняется до тех пор, пока разность фаз импульсов на входах ФД 7 не будет равна нулю.

Кольцо привязки разности фаз представляет собой астатическое кольцо подстройки фазы первого порядка, пе- реходные процессы в котором с высокой точностью заканчивается за 2-4 шага подстройки, затем четвертый ключ 20 закрывается, открывается третий ключ

18 и сигнал с выхода ФД 7 через третий интегрирующий фильтр 19 поступает на второй вход блока 11 смещения.

В результате подстройки напряжение на втором входе блока 11 смещения ус.— танавливается таким, чтобы выходное напряжение интегратора 12 не изменялось и было равно нулю.При этом на входах ФД 7 устанавливаются одинаковые частоты импульсов и нулевая разность фаз за счет применения третьего интегрирующего фильтра 19 ° Для достижения этого введен элемент 27 задержки. Он задерживает импульсы с опорного генератора 26 на половину периода их следования. Подстройка цепи интегратора обеспечивает высокую долговременную стабильность несущей часто-. ты выходного сигнала (при нулевом напряжении с выхода HMC 8 частота следования импульсов на выходе фазового модулятора 13 точно равна частоте опорного генератора 26). При осуществлении модуляции частоты выходного сигнала режим подстройки цепи интегратора 12 циклически повторяется.

Для перехода к режиму модуляции по сигналам с блока 25 управления сбрасывается интегратор 12 и предустанавливается ДПКД 5, на выход второго коммутатора 9 поступает сигнал с выхода HMC 8, на выхсд первого коммута- тора 6 поступают импульсы с выхода

ДПКД 5. Перед замыканием кольца подстройки перестраиваемого генератора

4 осуществляется привязка разности фаз импульсов на входах ФД 7, после чего открывается первый ключ 1, четвертый ключ 20 закрывается и осуществляется режим двухточечной модуляции частоты выходного сигнала. В этом режиме сигнал с выхода HMC 8 подается в две точки схемы: на вход модуляции перестраиваемого генератора 4 через

1543544 т ретий коммутатор 14 и на второй вход фазового модулятора 13 через второй коммутатор 9, первый управляемый ат генюатор 10, блок 11 смещения и инgerpaeop 12.

Подстройка перестраиваемого гене1 атора 4 осуществляется с выхода ФД 7 через открытый первый ключ 1. Таким бразом на входах ФД 7 поддерживает-, 1О я равенство частот и в силу примене-!

l ия первого интегрирующего фильтра 2, >улевая разность фаз импульсов. При остижении сигналом на выходе интератора 12 некоторого значения напряения переключается первый 22 или вто" ой 23 компаратор и через элемент

И 24 выходной сигнал первого 22 или торого 23 компаратора поступает на ервый информационный вход блока 25 20 правления (на вход второго RS-тригера 37). По следующему импульсу с порного генератора 26 закрывается ервый ключ 1, кольцо автоподстройки азмыкается,и потенциал управления ерестраиваемого генератора 4 запоминается в первом интегрирующем фильфре 2. Одновременно на вьссоде.сброса лока 28 улравленин (регистр 38) форируются сигнал сброса интегратора . 30

2 и сигнал предустановки ДПКД 5 дли ельностью в один период опорного сиг" ала. Предустановка ДПКД 5 осуществ.ляется для уменьшения разности фаз импульсов на входах ФД 7, которая возникает при сбросе интегратора 12.

Для достижения нулевой разности по сигналу с регистра 38 открывается четвертый ключ 20 и замыкается допол" нительное кольцо аьтоподстройки. Сиг- 40 йал с выхода ФД 7 проходит через чет" вертый ключ 20 и четвертый интегрирующий фильтр 21 и управляет положеНием выходных импульсов фазового модулятора 13 относительно импульсов опорного генератора 26. После достиЖения нулевой разности фаз по сигна.йу с блока 25 управления закрывается

-четвертый ключ 20.и четвертый интегрирующий фильтр 21 запоминает потен- 50 циал управления фазового модулятора

13, а первый ключ 1 открывается и опять осуществляется режим двухточечной

Для постоянной компенсации темпе 55 ратурного и других дрейфов цепи ин" тегратора 12 при модуляции цикличности включается режим подстройки этой цепи. По сигналу с блока 25 управления размыкается кольцо подстройки перестраиваемого генератора 4, на выходе второго коммутатора 9 устанавливается нулевой уровень напряжения и на выход первого коммутатора 6 проходят задержанные импульсы с выхода элемента 27 задержки. При этом сигнал с выхода КИС 8 через третий коммутатор 14 подается на вход модуляции перестраиваемого генератора 4. Осуществляется сброс интегратора 12 и предустановка ДПКД 5, работает дополнительное кольцо привязки разности фаз, после чего открывается третий ключ 18 и производится подстройка цепи интегратора 12 в течение 20-50 периодов опорного сигнала. По окончаI нии этого режима перед замыканием кольца подстройки перестраиваемого генератора 4 вновь осуществляется сброс интегратора 12 и предустановка ДПКД

5, привязка разности фа.з импульсов на входах ФД 7, после которой замыкается кольцо подстройки перестраиваемого генератора 4 и осуществляется режим двухточечной модуляции. Переключение режимов осуществляет блок 25 управления. Он содержит первый, второй и третий блоки 30, 31 и 34 памяти. С их помощью формируются управляющие сигналы. Управление адресами первого и второго блоков 30 и 31 памяти осуществляется первым д1зоичным десятиразрядным счетчиком 32 и первым RSтриггером 36, осуществляющим смену режимов по сигналу с БУЧ 28 с режима смены частоты на режим модуляции. Второй RS-триггер 37, второй счетчик 33 и третий блок 34 памяти формирует сигналы управления на выходе блока 25 управления при сбросе интегратора 12 в режиме модуляции. Двенадцатиразрядный регистр 38 служит для устранения дребезга выходящих сигналов с выходов первого и второго блоков 30 и 31 памяти, а также с выходов третьего блока 34 памяти и элементов ИЛИ 3944.

Периодичность смены режимов, как и длительность режима подстройки цепи интегратора, не зависит от модулирующего сигнала и могут быть выбраны произвольно в зависимости, например„ от скорости и величины температурного дрейфа. Практически для подстройки цепи интегратора 12 требует-.

1543544

10 ся 20-50 периодов опорного сигнала, а период повторения этого режима может быть больше указанного Времени в сотни и тысячи раз поэтому его ввеЭ

5 дение не ухудшает качества выходного сигнала.

В целом обеспечивается выходной сигнал с частотной модуляцией широкополосным сигиалом произвольной формы с большой девиацией частоты, .имеющий высокую долговременную стабильность несущей частоты.

Формула изобРетения

Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией, содержащий источник модулирующего сигнала,. первый управляемый аттенюатор, интегратор, последовательно соединенные опорный генератор, фазовый модулятор и фазовый детектор, последовательно соединенные первый интегрирующий фильтр, фильтр нижних частот, перестраиваемый 25 !

: генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, последовательно соединенные второй интегрирующий фильтр и второй управляемый аттенюатор, выход которого под- 30 ключен к второму входу перестраиваемого генератора, блок установки частоты, информационный выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициен- 3

35 том деления и с управляющим входом первого управляемого аттенюатора, генератор стандартного напряжения и блок управления, последовательно соединенные первый компаратор и элемент 40

ИЛИ, выход которого подключен к первому информационному входу блока управления, второй информационный вход которого соединен со стробирующим выходом блока установки частоты, второй 45 компаратор, вход и выход которого соответственно подключены к входу первого компаратора и к второму входу элемента ИЛИ, а также третий и четвертый интегрирующие фильтры, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения девиации выходного колебания и стабильности его несущей частоты, введены первый ключ, второй ключ, третий ключ, четвертый ключ, .55 первый коммутатор, второй коммутатор, третий коммутатор, элемент задержки и блок смещения напряжения, при этом первый вход первого ключа объединен с первым входом второго ключа, пер-., вым входом третьего ключа и с первым входом четвертого ключа и подключен к выходу фазового детектора, первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого ключей, выход первого ключа соединен с входом первого интегрирующего фильтра, выход второго ключа подсоединен к входу второго интегрирующего фильтра, .выход третьего ключа подключен к входу третьего интегрирующего фильтра, а выход четвертого ключа соединен с входом четвертого интегрирующего фильтра, выход которого подключен к первому управляющему входу фазового модулятора, второй управляющий вход которого объединен с входом первого компаратора и подключен к выходу интегратора, вход синхронизации блока управления объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом опорного генератора, вход сброса интегратора объединен с входом предустановки делителя частоты с переменным коэффициентом деления и подключен к выходу сброса блока управления, первый.и второй информационные входы, вход управления и выход первого коммутатора соединены соответственно с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выходом элемента задержки, выходом коммутации блока управления и вторым входом .фазового детектора, первый вход второго коммутатора объединен с первым входом третьего коммутатора и подключен к выходу источника.модулирующего напряжения, второй вход второго коммутатора объединен с вторым входом третьего коммутатора и соединен с выходом генератора стандартного напряжения, управляющий вход и выход второго коммутатора подключены соответственно к первому кодовому выходу блока управления и к входу первого управляемого аттенюатора, выход которого соединен с первым входом блока смещения напряжения, второй вход и выход которого соответственно подключены к выходу третьего интегрирующего фильтра и к входу интегратора, управляющий вход и выход третьего коммутатора со" единены соответственно с вторым ко- довым выходом блока управления и с

1543544 ключены к общей шине цифрового синтезатора частоты с частотной модуляцией.

DDT "3Р

К.9

K.1Ф

Составитель Ю.Ковалев редактор А,Огар Техред М.Ходанич Корректор И Муска

t»

Заказ 408 Тираж 655 Подписное

ЕНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

)) tt

Производственно-издательский комбинат Патент, r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 вторым входом второго управляемого аттенюатора, при этом третьи входы вТорого и третьего коммутаторов подКл 16

/И3

Ю

ВД5 ИнаЛ9

/М. 20

fin. 1