Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

Использование: в системах восстановления несущей, устройствах тактовой синхронизации и синтезаторах частоты. Сущность: устройство содержит фазовые детекторы 1-3. фазорасщепитель 4, фильтр 5 нижних частот, управляемый генератор 6, фазовый манипулятор 7, формирователи 8 и 9 импульсов перехода напряжения через нуль, элементы И 10 и 11. управитель 12 фазового манипулятора, элемент 13с релейной характеристикой с зоной нечувствительности . Повышение помехоустойчивости достигается уменьшением вероятности ложного срабатывания фазового манипулятора . 2 ил.

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспУБлик (я)5 Н 03 L 7!10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

> 91

3"- ГОАР ",ЖМ " ц "ю -у - И """

РУ10ЕЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4852467/09 (22) 1?,07.90 (46) 07.08.92. Бюл. й. 29

{71) Московский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) С.А.Данизлян, Ю.С,Щедров и Г.В.Ярошевский (56) Авторское:свидетельство СССР

М 930695, кл. Н 03 t 7/10, 1979, . (54) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙ ACTOT i (57) Использование: в системах восстановления несущей, устройствах тактовой синх, 5U, 1753591 А1

2 ронизации и синтезаторах частоты. Сущность: устройство содержит фазовые детекторы 1-3, фазорасщепитель 4, фильтр 5 нйжних частот, управляемый генератор 6, фазовый манипулятор 7, формирователи 8 и

9 импульсов перехода напряжения через нуль, элементы И 10 и 11, управитель 12 фазового манипулятора, элемент 13 с релейной характеристикой с зоной нечувствительности. Повышение помехоустойчивости достигается уменьшением вероятности ложного срабатывания фазового манипулятора. 2 ил. 1753591

Изобретение относится к радиотехнике щих формирователей импульсов в момент и может использоваться в системах восстановления несущей, устройствах тактовой перехода напряжения через нуль, через открытый элемент И вызовут срабатывание синхронизации. синтезаторах частот и дру- -; т,е. изменение фагих, в составе которых имеется система 5 зы напряжения подстраиваемого генератора на 2Лр или -2 Лр на каждое срабатывание. B астатических по фазе сисФАП.

Известным системам свойственно противоречие и зависимость между шумовой полосой системы и полосой захвата: обужение шумовой полосы, т,е. улучшение фильттемах ФАП открывать первый или второй элементы И будет шумовое напряжение соответствующей полярности с выхода перво10 рующих свойств ОАП ведет к уменьшению го фазового детектора, и фаза напряжения полосы захвата. Кроме того, величина поло- подстраиваемого генератора будет хаотичесы захвата относительно полосы удержания ски изменяться на ф2 Лр на каждое срабаФАП невелика. . Известны также многие варианты cvicтывание.

Целью изобретения является повышетем ФАП с дополнительными устройствами, ние помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается повышением порога срабатывания элементов И расширяющими полосу захвата, Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее соединендо величины, превосходящей значение на20 ные в кольцо управляемый. генератор, пряжения на выходе первого фазового дефазовый манипулятор, первый фазовый де- тектора в режиме слежения, но не тектор, другой вход которого является вхо- препятствующей работе устройства в режидом устройства, и фильтр нижних частот, последовательно соединенные фазорасщеме захвата.

Для этого в устройстве фазовой авто25 питель, второй фазовый детектор, первый подстройки частоты, содержащее соединенформирователь импульсов в моменты перехода направления через нуль, первый.эленые в кольцо управляемый генератор, фазовый манипулятор, первый фазовый демент И и управитель фаэовым тектор, другой вход которого является вхоманипулятором, включенные между вйхо- . дом, устройства, и фильтр нижних частот, 30 дом фазового манипулятора и его управляпоследовательно соединенные фазорасщепитель, второй фазовый детектор, первый ющим входом, последовательно соединенные третий фазовый детектор, второй формирователь импульсов в моменты формирователь импульсов в моменты перехода направления через" нуль, первый элеперехода напряжения через нуль, и второй мент И и управитель фазовым элемент И, включенные между другим выхо- 35 манипулятором, включенные между выходом фазорасщепителя и другим входом уп- дом фазового манипулятора и его управлярэвителя фазовым манипулятором, и ющим входом, последовательно элемент с релейной характеристикой, вход соединенныетретий фазовый детектор, втокоторого подключен к выходу првого фаза- рой формирователь импульсов в моменты

coro детектора, другие входы второго и 40 перехода напряжейия через нуль, и второй третьего фазовых детекторов подключены к элемент И, включенные между другим выхо: входу устройства, противофазные выходы"- дом фазорасщепителя и другим входом упподключены к другим входам элементов И, равителя фазовым манипулятором, и авыходные сигналы фазовращетеля смеще- элемент с релейной характер11стикой, вход ны по фазе относительна входного йа -45 которого подкл очен к выходу первого фаза +д,ри, ваго детектора, другие входы второго и

2- - .. 2 .. -:.- третыего фазовых детекторов подключены к

Однако данное устройство обладает от- входу устройства, протйвофазные выходы косительно низкой помехоустойчивостью" подключены к другим входам элементов И, при работе в шумах в режиме слежения. 50 а выходные сигналы фазорасщепителя смеделбв том,"что вэтом режиме в с1 ати если - щ6ны па фазе относительно входного на по фазе системах ФАП напряжение на Bbl- " л :г ходе первого фазааого дете. лора, прапор- 2 "" 2 циональное установившейся фазовом характер.;ст:; ой выполнеч в виде элемента ошибке. отлйчается 0Т нуля. Следовательно. 5= с реле.,най х-:рэктеристикой с заной йечувусидлитель -ограничитель,катгрый является ствительнасти, элементом с релейной хар: ктеристикай, будет:держать открытым а„",ин .ç дй",к ЫМмен- На фиг. 1 показана блок-с емд предла тов И, и глубокие выбр""..сы шу" 13; - гэемога ;oò., îëñòîà; на фиг. — диаграммы, приводящие к срабать1влний свате тст:.;,::а- поясняющ ". работу устра.яства.

1753591

5 6

Блок-схема предлагаемого устройства переключения фазового манипулятора 6 в (фиг. 1) содержит первый 1, второй 2 и тре- нужном направлении (фиг. 2). Следовательтий фазавые детекторй, фильтр 4 нижних" но, в режиме захвата работа предлагаемого частот, подстраиваемый генератор 5, фаза- устройства не отличается от работы извествый манипулятор 6, фазовращатель 7, пер- 5 ного. вый формирователь 8 импульсов в моменты Как выбирать границы зоны нечувствиперехода напряжения через нуль (ФИПН), тельности элемента 13. Очевидно, в силу первый элемент И 9, второй ФИПН 10. вто- симметрии характеристик ФАП эти напрярой элемент И 11; управитель 12 манипуля- жения равны по величине и противоположтором, элемент 13 с релейной 10 ны по знаку. характеристикой с зоной нечувствительно- В режиме слежения напряжение на вы. сти. .:... :: ходе ФД 1 при заданных характеристиках

Устройство фазавай автопадстройки ча- узлов статической по фазе сисгемы ФАП стоты содержит соединенные в кольцо уп- определяется лишь начальной частотной равляемый генератор 5, фазовый 15 расстрайкой между входными сигналом и манипулятор 6, первый фазовый детектор подстраиваемым генератором 5 ФАП. Сле(ФД) 1, другой вход которого является вхо- довательна, наибольшее его значение опредом устройства, и фильтр 4 нижних частот,.- деляется при тех же условиях — наибольшей последовательно соединенные фазарасще- возможной частотной расстройкой. питель 7, второй ФД 2, первый ФИПН 8, 20 Статическая фазовая ошибка такой сиспервый элемент И 9 и управитель фазовым темы ФАП притехжеусловияхобратнопроманипулятором 12, включенные между вы- порцианальна амплитуде входного сигнала. ходом фазового манипулятора 6 и его управ- Обычно статическая ошибка задается в техляющим входом, последовательно . ническом задании на ФАП и составляетчасоединенные третий ФД 3, второй ФИПН 25 ще всего 3-70. Тем самым для любой

10,ивторойэлементИ1!. включенныемеж-:: конкретной ФАП, для которой заданы макду другим выходом фазарасщепителя 7 и симальна допустимые начальная частотная другим входом управителя фаэовым мани- расстройка и статическая ошибка, можно пуляторам 6. и элемент 13 с релейной харак- определить наибольшее значение напряже. теристикой,. вход которого подключен к 30 ния на выходе ФД 1 в режиме слежения и выходу первого.ФД 1, другие входы ФД 2 и наименьшую амплитуду биений в режиме

3 подключены к входу устройства, противо- захвата: фазные выходы подключены к другим вхо- . Ь Ямах дам элемента И, а выходные сигналы фазорасщепителясмещеныпафаэеотноси- 35 где 4Q„„,„— наибольшая возможна нательно входного на () +, р и () — д чальная частотная расстройка;

Kr — коэффициент преобразования подэлемент 13 с релейной характеристикой вы- - страиваемого генератора, полнен в виде элемента с репейной характе-, ., n снвах ристикой с зоной нечувствительности. 40 }-}А п}л =

crmax Кц>дГ}

p - щ"мop . rAeUAmin — минимальнаяампли давходно» го сигнала, Пусть гра}}иць} эоны нечувствйтельно- рс, ax — наибольшая допустимая статисти+ 4 и -0п элемента 13 выбраны так, что . ческая фазовая ошибка„ первый 9 и второй 11 элементы И в режиме 45 Кедп — коэффициент усиления ФАП. слежения будут практйчески всегда эакрь}КОАп = КФд ° КФнг Кг ты. Тогда при л}абам найряжений на вь}ха - . Обычно }.} „(0,01 ... 0.02) } }д дах ФД 2 и 3 импульсы с ФИПН 8 и 10 не Н „ФД

Напряжение на выходе ФД 1 имеет адбудут проходить на управитель }2 манипудитивную шумаву}о компоненту, параметры ляторам и не будет ложных срабатываний 50 манипулятора 6. которой определяются наибольшей допустимой .среднеквадратическай (динамиче"Пусть. однако, напряжение +О,. и -U> ской) ошибкой ФАП. Для конкретной ФАП, таковы, что напряжей1}е биений с выхода зная ее наибольшую (пороговую) шумавую

ФД 1 в режиме захвата будет пересекать:их "

Фц p - .. 6у-" " полосу и динамическу}о допустимую ашиб(фиг. 2а, для положительной начальной рас.- 55 ку. можно определить наименьшее входное тройки по частота). Элемент L} 9 1ли элемент отношение сигнал1шум р,:

И 11(в зависимости ат знака Йачальнай частотной расстрайки) будут открыты, и им-- пульсы с соответствующего ФИПН пройдут .. /Жх =* нэ управитель }" манипулятора}, выэыaая

1753591

-.;": 7 . где ЬР— пороговая величина шумовой по.. лосы; сдан. — дйнамическая фазовая ошибка;

hF« — полоса сигнала и шума на входе

ФАП; .... - . ..::::: 5

Отсюда, считая входной шум нормальным, можно определить дисперсию шумовой компоненты на выходе ФД 1. Тогда абсолютная величина порога

l uïl > uñcë+0ù(ощ), .;; 10 . где Ощ(ой) — значени напряжения шумовой компоненты на выходе ФД 1, которое превышается с заданной вероятностью желательной для разработчика ФАП, например, 10 . .,- 15

В то же время. как следует из фиг. 2.! U> l <Одпi«sin { — -bp) Um(aiu)—

=Од, - s< {>+gp) U (g;) Фактическая вероятность превышения порога в режиме слежения определяется напряжением - : . 25

0шфакт (piit) (0пфакт) — Ucn, Следовательно, вероятность превыше- . ния порога и, следовательно, открыванйя — элементов И в режиме слежения может быть сделана еще меньше, так как 0сл = (0,01 ... 30

0,02)0дйь, а Ьфобычно меньше 45О.

Реальные характеристики устройства будут еще лучше, поскольку для ложного срабатывания манипулятора необходимо одновременное открытие элемента И и на- 35 личие импульса на выходе соответствующего ФИПН. Напряжения на выходах ФД 1-3 в режиме слежения пропорциональйы

0ф01 =A з п ст, . Uypz =A sin " 2 р pñò) 40 .- - Офоз = А sin =.г 2 + ф - фст ) ..

Для появления:импульса на выходе соответствующего ФИПН напряжение на его входе должно пеоейти через нуль, т.е. необходимо наличие йа выходе соответственно 45

ФД 2 и ФД 3 маловероятного шумового выброса большой величины.

Известйо, что шумовые напряжения на вйх0дах квадратурных (ортогональных) фазовых-детекторов в совпадающйе момейты 50 времени неэависима в"этом случае" вероятность одновременного открытия, например, элемента И 11 и срабатывания ФИПН 10 была бы равна произведению двух малых вероятностей. Однако ФД 1 и 2 (ФД 3) неортогональны (сдвиг между ними на 90, а 90О

+ Лр). Поэтому напряжения шума на выходах слабо коррелированы, что еще более понижает вероятность ложного срабатывания фазового манипулятора 6, так как в рассмотренном примере полярности шумовых выбросов ФД 1 и 3 должны быть противоположны, а корреляция между этими напряжениями уменьшает вероятность такого события.

Формула изобретения . Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управляемый генератор, фазовый манипулятор, первый фазовый детектор, другой вход которого является входом устройства, и фильтр нижних частот, последовательно соединенные фазорасщепитель, второй фазовый детектор, первый формирователь им-пульсов в моменты перехода направления через нуль, первый элемент И и управитель фазовым манипулятором, включенные между выходом фазового манипулятора и его управляющим входом, последовательно соединенные .третий фазовый детектор, второй формирователь импульсов в моменты перехода напряжения через нуль и второй элемент И, включенные между другим выходом фазорасщепителя и другим входом управителя фаэовым манипулятором, и элемент с релейной характеристикой, вход которого подключен к выходу первого фазового детектора, другие входы второго и третьего фазовых детекторов подключены к входу устройства, противофазные выходы — к другим входам элементов И, а выходные сигналы фазорасщепйтеля смещены, по фазе относительно входного на

Л Л () + Л р и() -hip, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, элем нт с релейной характеристикой выполнен в виде элемента с релейной характеристикой с зонбй нечувствите I 6HOC TL1. 1753591

: Релиы захвата

Реяим слежения

- Фиг.2

Корректор А, Воравйч

Редактор M. Бланар

Заказ 2775 . Тираж Подписное

ВНИЙПИ Государственного комите«та ffQ йзобретениЯм и открытиям при 1 KHT СССР

113035, Москва, K-35, Раушская наб., 415 .- . Производственно-издательско "комбинат Патент". г. Ужгород. yrr.Ãàã.: : на, 101

Состав11тель Л. Закс

Техред М.Мор гентал

ФИПН 8

ФИПН10

Sb

ЬЬц .?46

Вход управителя