Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ. Содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор , первый фильтр низких частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй - с вы:ходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно вьщелитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя часTOTbi , реверсивный счетчик, преобразователь цифра-аналог, второй фильтр низких частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при перестройке по диапазону , в него введешь фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, при этом входы фазового компаратора соедине ны с выходами эталонного генератора (О и делителя частоты,, а его выходы подключены к первым входам двух элементов ИЛИ, причем вторые входа элементов ИЛИ. соединены с выходами выделителя разностной частоты, а выходы элементов ИЛИ соединены со входами реверсивного счетчика.

ССО3 СОВЕТСКИХ ичееечо

РЕСПУ6ЛИК

0% (И) 3(5П Н 03 Ь 7 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР м* я н|ю (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

j (21) 3326486/18-09 (22) 07.08.81 (46) 15.04.83.. Вюл. 9 14 (72) A.È. Кабанов, A.Â. Пестряков и В.В. Шахгильдян (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт связи (53) 621.396.662(088.8) . (56) 1. Рыжков A.Â. Комбинированйая система ФАПЧ с реверсивным счетчиком. - "Электросвязь", 1975, 9 10 (прототип)..(54)(57) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСтрайКИ ЧАСТОТЫ, еодержащее соединенные в кольцо перестраивавиый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр низких частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора., причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй — с вы :ходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты . перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель раэностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя, частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра-аналог, второй фильтр низких 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, в него введены фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, при этом входы фазового компаратора соедине- g ны с выходами эталонного генератора н делителя частоты, а его выходы подключены к первым входам двух элементов ИЛИ; причем вторые входы Е элементов HJIH соединены с выходами выделителя разностной частоты, а выходы элементов ИЛИ соединены со входами реверсивного счетчика.

1012444

Изобретение относится к радиотех. нике и может быть использовано в быстродействующих широкодиапазонных системах синхронизации, синтезаторах частоты, радиоизмерительных устройствах, где требуется установившаяся ошибка, по фазе близкая к нулю.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство комбинированной фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем на первый вход Фазового детектора подается сигнал с выхода делителя частоты, а на второй — с выхода эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель разностной частоты, на входы которого подаются сигналы с выходов эталонного генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра — аналог, второй фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторым управляющим входом перестраиваемого генератора 1 j.

Недостатком известного устройства является значительное время переходного процесса при перестройке генератора по диапазону. Кроме того, остаточная разность .фаз за висит от начальных условий, что ог(раничивает применение таких систем

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

Для достижения указанной цели устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр низких частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй— с выходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель разностной часто-. ты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра - аналог, второй фильтр низких частот, выход которого. соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, введены фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, при этом

65 входы фазового компаратора соедине« ны с выходами эталонного генератора и делителя частоты, а его выходы подключены к первым входам двух элементов ИЛИ, причем вторые входы элементов ИЛИ соединены с выходами выделителя разностной частоты, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами реверсивного счетчика.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства фазовой автоподстройки частоты.

Устройство содержит перестраиваемый генератор 1, делитель частоты 2, фазовый детектор 3, эталонный генератор 4, первый фильтр нижних частот 5, выделитель разностной частоты б, реверсивный счетчик 7, преобразователь цифра— аналог 8, второй фильтр нижних частот 9, фазовый компаратор 10, элементы ИЛИ 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

При расстройках больших полос захвата кольца ФАПЧ на выходе фазового детектора 3 имеется переменное напряжение, частота которого равна частоте биений, периодически изменяющее через первый фильтр нижних частот 5 частоту генератора 1 в пределах полосы захвата кольца

ФАПЧ. Подстройка частоты перьстраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осуществляется в основном по грубому каналу. Поскольку узлы выделителя разностной частоты б и фазового компаратора 10 обычно выполняются в цифровом виде, формирование импульсов требуемой длительности происходит в узлах выделителя разносрной частоты б и фазового компаратора 10. Назначение выделителя раз- ностной частоты б и фазового компаратора 10 заключается в изменение кода реверсивного счетчика 7 в зависимости от соотношений между импульсами сигналов с выходов эталонного. генератора 4 и делителя частоты 2. На выходе делителя раэностной частоты б имеются импульсы.

;частота следования которых определяется разностной частотой между сравниваемыми сигналами. Эти импульсы изменяют- код реверсивного счетчика 7, проходя через элементы ИЛИ .

11 и 12 таким образом, что частотная расстройка между эталонным генератором и сигналом с выхода делителя частоты 2 уменьшается. Чем ближе частотная расстройка к границе полосы захвата кольца ФАПЧ, тем меньше частота следования импульсов с выхода выделителя разност-. ной частоты б, т.е. меньше корректирующий эффект подстройки со стороны выделителя б, что существенно

1012444

Составитель В. Сафонов

Редактор С. Тимохина Техредд.Пекарь Корректор Е. Рошко

Заказ 2789/70 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303з, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 затягивает переходной процесс. Следбвательно, чем ближе сравниваемые .частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит подстройка по грубому каналу управления с выхода делителя разност- 5 ной частоты б.

Введение фазового компаратора 10 позволяет избавиться от этого недостатка. Фазовый компаратор 10 представляет собой схему для;.определения фазовых сдвигов между импульсами, следующими с частотой эталонного генератора,и импульсами с выхода де лителя 2. При пбложительном фазовом

:сдвиге Ч между импульсами на выходе фазового компаратора появляется иь пульс, поступающий на вход реверсивного счетчика 7 ."Сложение", а при Ч с 0 импульс с выхода фазового компара тора 10 подается на вход реверсивного счетчика 7 "Вычитание".

Таким образом, корректирующие импульсы с выхода фазового компаратора 10 поступают в реверсивный счетчик 7 с частотой сигнала эталонного генератора 4. Поскольку частоI та эталонного генератора 4 во много

pas больше разностной частоты на выходе выделителя разностной частоты б, при расстройках, близких к полосе кольца ФАПЧ, изменение кода 30 реверсивного счетчика 7 за счет работы фазового компаратора происходит значительно быстрее, поэтому основной эффект подстройки осуществляется за счет корректирующих 35

:импульсов с выхода фазового компаратора 10. Фазовый компаратор может иметь релейную характеристику.

В ряде случаев для устранений движений координат системы ФАПЧ в установившемся режиме за счет изменения кода реверсивного счетчика

7 характеристика фазового компаратора 10 выбирается с зоной нечув ствительности д".

Как только частотная расстройка в результате работы грубого канала управления становится меньше полосы захвата кольца ФАПЧ, происхоцит подстройка частоты генератора

1 по точному каналу. В результате частоты, сравниваемые в фазовом детекторе 3, фазовом компараторе 10, выделителе разностной частоты б становятся равными, причем на выходе выделителя разностной частоты б импульсы отсутствуют. Импульсы с выхода фазового компаратора 10 из меняют частоту перестраиваемого генератора 1 таким образом, что фазовый сдвиг стремится к нулю. В системе с релейной характеристикой фазового компаратора в установившем" ся режиме фазовая ошибка определяется амплитудой;установившихся движений за счет периодического изменения кода реверсивного счетчика.

При реализации характеристики фазового компаратора с зоной нечувствительности установившаяся фаэовая ошибка определяется величиной

Следовательно, в установившемся режиме рабочая точка находится в середине характеристики фазового детектора, т.е. в середине полосы удержания точного канала управления, а остаточная разность фаэ между сигналами в этом случае близка к нулю, что обеспечивает кваэиастатическое управление фазой в устройстве.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются, во-первых, в повышении быстродействия (уменьшении времени переходного процесса), и вовторых, в том, что установившаяся фазовая ошибка близка к нулю, и работа устройства происходит в середине полосы удержания. точного канала управления. Время переходного процесса в устройстве фазовой автоподстройки при применении изобретения может быть уменьшено приб лизительно в 4-10 раэ, а установившаяся ошибка по фазе близка к нулю.