Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРрЙКИ ЧАСТОТЫ по авт. св. № 1012444 о т л а ю щ е ё с я тем, что, с целью повышения быстродействия , между .выходом эталонного генератора и входом установки нуля делителя частоты включены последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент И, а между выходами выделителя разностной частоты и другим входом элемента И включен третий элемент.ИЛИ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 03 Х 7 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕтЕНИй И ОтНРЫтИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1012444 (21) 3678066/24-09 (22) 21. 12. 83 (46) 07.06.85. Вюл. ¹ 21 (72) А.И. Кабанов, А, В. Пестряков и В.В.Шахгильдян (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт. связи . (53) 621.396.666(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1012444, кл. H 03 L,7f10, 1981 (прототип).

ÄÄSUÄÄ 1160564 А (54) (57) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ по авт. св. № 1012444, о т л и и а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения быстродействия, между .выходом эталонного генератора и входом установки нуля делителя частоты включены последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент И, а между выходами выделителя раэностной частоты и другим входом элемента И включен третий элемент HJIH, 1 3605б

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

По основному авт. св. N - 1012444 известно устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), содержащее 10 соединеннь|е в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестра- f5 иваемого генератора, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а вто— рой — с выходом эталонного генератора, канал грубой подстройки часто- щ ты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра — аналог, второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, а также фазовый комнаратор и два элемента ИЛИ, причем входы фазового компаратора соединены с выходами эталончого генератора и делителя частоты, а выходы. фазового компаратора соединены .с первыми входами двух элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам выделителя разностной частоты, при этом выходы элементов .ИЛИ соединены с входами реверсивного счетчика Щ .

Однако известное устройство обладает значительным временем переходного процесса при перестройке генератора по диапазону. Это объясняется 45 тем, что при больших частотных расстройках сигналов эталонного и перес траив ае мог о гене раторов измене нне состояния реверсивного счетчика происходит в основном за счет импульсов,50 поступающих с выделителя разностной частоты (один раз за период разностной частоты). При уменьшении расстройки (разностной частоты) основной причиной изменения состояния 55 реверсивного счетчика становится поступление импульсов с фазового компаратора (с частотой эталонного снг4 2 наля). Учитывая, что разность фаз сигналов, поступающих на фазовый компаратор в процессе подстройки принимает как положительные, так и отри". цательные значения, код реверсивного счетчика изменяется как в сторону увеличения, так и уменьшения. Поэтому в течение части периода сигнал, поступающий на перестраиваемый генератор по грубому каналу подстройки, производит не подстраивающее, а расстраивающее действие. При увеличении инерционности (уменьшении полосы удержания) точного канала подстройки эа счет этого эффекта существенно увеличивается длительность переходного процесса

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Для этого в устройстве ФАПЧ, содержащем соединенные .в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем пер- . вый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй с выходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий последовательно соединенные .. выделитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра — аналог, второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, а также фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, причем входы фазового компаратора соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, а выходы фазового

I компаратора соединены с первыми входами двух элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к двум выходам выделнтеля разностной частоты, при этом выходы элементов ИЛИ соединены с входами реверсивного счетчика, между выходом эталонного генератора и входом установки нуля делителя частоты включены последовательно соединенные формирователь .импульсов и элемент И, а между выходами выделителя разностной частоты и другим входом элемента И включен третий элемент ИЛИ.

1160564

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства ФАПЧ; на фиг. 2 —, временные диаграммы работы устройства ФАПЧ.

Устройство содержит перестраиваемый генератор 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный генератор 4, первый. фильтр 5 нижних частот, выделитель 6 разностной частоты, ре-. версивный счетчик 7,преобразователь 8 10 цифра вЂ, аналог, второй фильтр 9 нижних частот, фазовый компаратор 10, первый 11 и второй 12 элементы ИЛИ, формирователь 13 импульсов, третий элемент ИЛИ 14 и элемент И 15. 15

Устройство работает следующим образом.

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

25 кольца ФАПЧ. Подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осуществляет— ся в основном по грубому каналу.

Поскольку узлы выделителя 6 разностной частоты и фазового компаратора 10 обычно выполняются в цифровом виде, считаем, что. формирование импульсов требуемой длительности происходит в блоках 6 и 10, 35

При больших частотных расстройках подстройка по грубому каналу производится в основном за счет действия выделителя 6 разностной частоты, а при меньших расстройках преобладающее40 влияние оказывает сигнал, поступающий с фазового компаратора 10.

Для устранения расстраиваемого действия грубого канала подстройки, в предлагаемом устройстве производит- 45 ся принудительная циклическая установка разности фаз сравниваемых сигналов (М Г) всякий раз, когда изображающая

k точка переходит на участок движения, соответствующий обратному изменению кода в реверсивном счетчике (участки Ч; фиг ..2) . В результате этого сигналы, поступающие на фазовый детектор 3 и фазовый компаратор 10, всегда имеют такое фазовое рас- 55 согласование, при котором обеспечивается изменение состояния реверсивкого счетчика 7 только в направлении, уменьшающем начальную частотную рас-. стройку (фиг, 2Ь, кривая 2).

Для определения момента принудительной установки разности.фаз используются сигналы с выходов выделителя 6 разностной частоты. Они появляются именно в те моменты времени, когда разность фаз сравниваемых сигналов превышает. значения кратные +2а, после. этого в известном устройстве изображающая. точка попадает на участок движения с возрастанием частотной расстройки. В предложенном устройстве эти участки движения ликвидируются за счет принудительного воздействия на фазу сигнала, поступающего от перестраиваемого генератора 1, путем сброса в "0" делителя 2 .частоты.

Иомент сброса в "0" делителя 2 определяется элементом И 15 при условии появления импульса на одном из выходов выделителя 6 разностной частоты (в зависимости от знака начальной частотной расстройки) и поступлении импульса с выхода формирователя 13 импульсов. Причем для реализации условия „ =Р необходимо иметь форму сигнала эталонного генератора 4, близкую к меандровой, и форми-! ровать импульсы, поступающие на элемент И 15 из соответствующего. фронта сигнала эталонного генератора 4.

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы длительность импульсов, поступающих с вьщелителя 6 разностной частоты, была не менее о половины периода эталонного сигнала.

На фиг. 2 приведены диаграммы работы известного устройства и приняты следующие обозначения: F(4(t))нормированное напряжение биенийна выходе фазового детектора.3 при пилообразной характеристике фазового петектора); Uar — импульсы, сформированные из сигнала эталонного генератора 4, частота следования которых равна частоте эталонного генератора; U+ — импульсы, поступающие с фазового компаратора 10 на вход сложения реверсивного счетчика 7; U- — импульсы, поступающие на вход вычитания реверсивного счетчика 7; П рц — импульсы на выходе выделителя 6 разностной частоты, - интервалы времени, в течение которых происходит обратный счет

ei021iNlJllUUM щщК(щ Заказ 3842/54 Тицаж 872

II I

Подписное

Филиал IIIIII Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 1160564 реверсивного счетчика 7 (цифровой ин- 2 ь у- полоса захвата кольца ФАПЧ по тегратор увеличивает частотную рас- 7 точному каналу. управления. стройку). Преимущество предложенного устройства ФАПЧ по сравнению с известным

На фиг. 2 о иллюстрируется работа, 5 состоит в повышении быстродействия. предложенного устройства ФАПСИ " Как видно из фиг..2L время перефиг. 2 Ь показано изменение частотной ходкого процесса в предложенном устрасстройки в известном устройстве ройстве при одинаковых начальных, (кривая 1) и предложенном (кривая 2) условиях в данном случае в 3 раза и приняты следующие обозначения: 1б меньше, чем в известном устройстве, Я. — частотная расстройка между срав- при зтом выигрыш от использования ниваемыми сигналами;Я„ — начальная предложения возрастает с увеличением частотная расстройка; а- изменение начальных частотных расстроек и частотной расстройки. при смене кода инерционности точного канала управреверсйного счетчика нз единицу; ления,