Устройство частотно-фазовой автоподстройки частоты

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (n)

ЗСЮ Н Оз }. 7 ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЕЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ! 21} 3520868/18-09 (22) 16.12.82 (46) 07.04.84. Бюл. Р 13 (72) В.В.Шумаев и В.А.Иванов (71) Марийский ордена Дружбы народов политехнический институт им. М.Горького (53} 621.396.662(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 425298, кл ° Н 03 (, 7/00, 1971.

2. Системы фазовой синхронизации.

Под ред. В.В.Шахгильдяна и Л.H.Áåìîñтиной. M., "Радио и связь", 1982, с.247, рис.1412 (прототип ). (54}(57) УСТРОЙСТВО ЧАСТОТНО-ФАЗОВОЙ

АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТО?Ы, содержащее соединенные в кольцо управляемый генератор, фазовый детектор, другой вход которого является входом устройства, и первый фильтр нижних частот, цифровой частотный дискриминатор, входы которого соединены с входами фазового детектора, последовательно соединенные реверсивный счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, а также второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляемому генератору, о т л ич аю ще е с я тем, что, с целью повышения точности, между выходами реверсивного счетчика и входом второго фильтра нижних частот включены последовательно регистр памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и сумматор, другой вход которого подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, между прямым, инверсным и запрещающим выходами цифрового частотного .дискриминатора и входами реверсивного счетчика включен блок переключения тактовой частоты и направления перестрой— ки, между запрещающим выходом цифрового частотного дискриминатора и вхо-

C дами перестройки обоих цифроаналоговых преобразователей включены последовательно блок управления и переключаемый источник опорного напряжения, при этом вход установки нуля регистра памяти соединен с входом пе-Я реключаемого источника опорного напряжения, а синхронизирующий вход с синхронизирующнм выходом блока управления.

1Oe4SS

Изобретение предназначено для использования в системе автоматики, н технике связи при проектировании цифровых синтезаторов частоты, следящих фильтров, приемопередающих сис,тем, н частности, н качестве цепей автоматической подстройки начальной частоты задающего генератора линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов аппаратуры для вертикального и наклонного зондирования ионосферы. 1Î

Известно устройство для автомати ческой подстройки частоты, в котором имеется аналоговая цепь обратной связи фазоной аэтоподстройки и цифровая цепь, состоящая из подключенных к выходу фильтра нижних частот, датчика нулевого напряжения и датчика направления перестройки, выходы которых соединены с вторым входом упранЛяемого генератора через последователь- що но соединенные реэерсинный счетчик и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) f1).

Однако устройство обладает средним быстродействием и малой точностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство частотно-фаэовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные s кольцо управляемый генератор, фазовый детектор, другой вход которого является входом устройства, и первый фильтр нижних частот, цифроэОй частотный дискриминатор, входы которого соединены с входами фазового детектора, последовательно соединенные реверсивный счетчик и первый

ЦАП, а также второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляемому генератору (2).

Недостатком известного устройства 4О является невысокая точность, что определяется невозможностью уменьшения амплитуды шага ЦАП при его ограйиченной разрядности.

Цель изобретения — повышение точ- 4g ности устройства частотна-фазоэой автоподстройки частоты.

Поставленная цель достигается тем, что н устройстве частотно-фазоэой аэтонодстройки частоты„содержащем соединенные э кольцо упранляемий генератор, фазовый детектор, .другой вход которого является нходом устройства, и первый фильтр нижних частот, цифровой частотный дискри-> 55 минатор, входы которого соединены с входами фазового детектора, последонатепьно соединенные ренерсинный счетчик и первый ЦАП, а также второй фильтр нижних частот, выход которого 60 подключен к управляемому генератору, между выходами реверсивного счетчика и входом второго фильтра нижних частот включены последовательно регистр памяти, второй ЦАП и сум- бу матор, другой вход которого подключен к выходу первого ЦАП, между пряьжм, инверсивным и запрещающим ныходами цифрового частотного дискриминатора и входами реверсивного счетчика включен блок переключения тактовой частоты и направления перестройки, между запрещающим выходом цифрового частотного дискриминатора и входами перестройки обоих ЦАП включены последовательно блок управления и переключаемый источник опорного напряжения, при ="-»òîì вход установки нуля регистра памяти соединен с входом переключаемого источника опорного напряже.— ния, а синхрониэирующий вход — c синхронизирующим выходом блока управления.

На. фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства частотно-фаэоэой автоподстройки частоты; на фиг. 2 — пример структурной электрической схемы блока управления.

Устройство частотно-фазоэой антоподстройки частоты содержит управляемый генератор 1, фазовый детектор

2, первый фильтр Э нижних частот (ÔÈ×), цифровой частотный дискриминатор 4, блок 5 переключения тактовой частоты и направления перестройки, реэерсинный счетчик б, первый

ЦАП 7, второй ЦАП 8, регистр 9 памяти, сумматор 10, второй ФНЧ 11, блок

12 управления и переключаемый источник 13 опорного напряжения.

Блок управления содержит последовательно соединенные входной инвертор

14 с задержкой спада выходного импульса, выходной формирователь 15 импульса, к выходу которого подключен формирователь 16 импульса по фронту, выход которого является синхрониэирующим выходом блока управления. устройство частотно-фаэоной автоподстройки частоты работает следующим образом. усть „ О, где „ — подстраинаемая частота, F0 — стабильная опорная частот-, Прн этом на прямом выходе цифрового .частотного дискриминатора 4 имеется сигнал логической единицы, на инверсном - уровень логического нуля, на запрещающем ныходе логическая единица TBvтоэые импульсы блока 5 переключения тактовой частоты и направления перестройки поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика б, на выходе которого с приходом каждого импульса значение кода увеличивается на единицу. Напряжение на выходе первого

ЦАП 7 определяется выражением,1084991 где Eö — амплитуда опорного напряжения;

- число разрядов ЦАП; выходной код (число1 реверсивного счетчика.

Это напряжение через сумматор 10 и второй ФНЧ 11 поступает на управляющий вход управляемого генерато-. ра 1, изменяя его частоту в сторону уменьшения расстройки. Скорость увеличения частоты F1 определяется 10 крутизной характеристики управляемого генератора, периодом тактовой частоты и величиной шага первого ЦАП 7, равной:

Е дЦ= Я

Е

hU=

2"

Таким образом, предлагаемое уст ройство частотно-фазовой автоподстройки частоты обладает наряду с высоким быстродействием и широкой полосой захвата, более высокой точностью, В момент равенства частот Fo и Р, на прямом и инверсном выходах цифрового частотного дискриминатора 4 име- О ются импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз этих частот. На третьем выходе — логический нуль, который запрещает прохождение с блока 5 импульсов тактовой час->5 тоты на реверсивный счетчик б. На выходе блока 12 управления формируется логическая единица, являющаяся ,управляющим сигналом, который уменьшает опорное напряжение B два раза и разрешает запись кода в регистр 9 памяти, Сформированный на синхронизирующем выходе блока 12 управления импульс записывает в регистр 9 памяти выходной код реверсивного счетчика б. Небольшой коммутационный выброс на выходе сумматора 10 фильтруется фильтром 11 и не проходит на вход управляемого генератора 1. Напряжение на выходе сумматора 10 остается постоянным. В этом режиме выходное напряжение первого ЦАП 7 и второго ,ЦАП 8 определяется выражением

Е

0 =0= — — k.

1 2 201

Напряжение второго ЦАП 8 в момент:. синхрониэма остается величиной постоянной и не зависит от изменения кода реверсивного счетчика б. На выходе сумматора 10 остается напряжение, равное напряжению в момент захвата, а именно

Ео

u =u1+u =

55

Удержание управляемого генератора 1 происходит с помощью аналого вой цепи орратной связи, собранной на элементах фазового детектора 2 и первого ФНЧ 3 а также с помощью выходного напряжения первого ЦАП 7, поступающего на второй управляющий вход управляемого генератора 1.

В момент, когда фаза управляемого генератора 1 в процессе удержания аналоговой петлей изменяется на величину дискриминационной характеристики фазового детектора 2, на третьем выходе цифрового частотного дискриминатора 4 формируется короткий импульс положительной полярности, который через блок 5.поступает на вход реверсивного счетчика б, выходной код которого изменяется на единицу в сторону, соответствующую разности фаэ двух частот. Удержание управляемого генератора 1 опять происходит с помощью аналоговой цепи обратной связи. Точность удержания частоты

Г. в синхрониэме с частотой F при значительном изменении разности фаэ определяется новой, ставшей меньше, амплитудой шага первого IJAII 7 и равной величине о

gal+1

Для увеличения точности величина

ДБ„ выбирается равной или меньше половины размаха дискриминационной характеристики фазового детектора 2.

Аналогично работает устройство и при F< > F, но при этом на прямом выходе цифрового частотного дискриминатора 4 имеется уровень логического нуля, на инверсном - уровень логической единицы. Тактовые импульсы поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6, на выходе которого с приходом каждого импульса « значение кода уменьшается на единицу. Напряжение на выходе первого

ЦАП 7 определяется выражением о

u„=u, — — „, где Оо — уровень, соответствующий начальной расстройке.

Это напряжение через сумматор 10 и второй ФНЧ 11 поступает на управляющий вход управляемого генератора 1, изменяя его частоту в сторону уменьшения расстройки. Скорость уменьшения частоты Р1 определяется крутизной характеристики управляемого генератора 1, периодом тактовой частоты и амплитудой шага первого

ЦАП 7, равной

1084991

Составитель С.Даниэлян

Редактор И.Бобкова Техред Л.Коцюбняк Корректор JI.Пилипенко

Заказ 203б/54 Тираж 86 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4