Устройство контроля синхронизма кольца фазовой автоподстройки частоты

 

Использование: для индикации синхронного режима работы и управления параметрами в системах синхронизации. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор 1, блок 2 добавления-исключения, к другому входу которого подсоединен опорный генератор 4. Выход делителя 3 частоты соединен с первым входом фазового дискриминатора 1. К входам блока 9 усреднения с взаимным сбросом подключены выходы элементов И 7 и 8, а выходы блока 9 подключены к входам RS-триггера 10. Выходы формирователя 5 импульсов подключены к первым входам элементов И 7 и 8, вторые входы которых объединены и подключены к второму входу фазового дискриминатора 1 и выходу дополнительного формирователя 6 импульсов, вход которого является входом для подачи сигнала. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах синхронизации для индикации синхронного режима работы и управления параметрами в системе синхронизации.

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты с индикацией захвата, содержащее фазовый дискриминатор, два формирователя импульсов, фильтр нижних частот, управляемый генератор, элемент ИЛИ, счетчик, триггер и ключ.

Однако данное устройство не обеспечивает индикацию захвата устройств синхронизации с дискретным управлением, т.е. без непосредственного воздействия на частоту генератора.

Известно также устройство контроля исправности кольца фазовой автоподстройки частоты, содержащее синхронный и фазовый детекторы контролируемого кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), перемножитель, два двухполупериодных амплитудных детектора, полосовой фильтр, квадратор, три фильтра нижних частот, сумматор, делитель напряжения, вычитатель и пороговый блок.

Недостатком данного устройства также является невозможность индикации срыва синхронизма в устройствах синхронизации с дискретным управлением.

Наиболее близким к изобретению является индикатор синхронизма цифровой системы фазовой автоподстройки частоты, содержащий систему ФАПЧ, включающую фазовый дискриминатор, блок усреднения, два элемента И, элемент ИЛИ, сумматор, блок добавления-исключения, цифровой интегратор, опорный генератор, делитель частоты и формирователь последовательности импульсов, два фазовых детектора, RS-триггер, элемент И и счетчик импульсов.

Недостатком этого устройства является его сложность.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля синхронизма кольца фазовой автоподстройки частоты.

Устройство содержит собственно кольцо фазовой автоподстройки частоты, состоящее из фазового дискриминатора 1, блока 2 добавления-исключения, делителя 3 частоты и опорного генератора 4, два формирователя 5 и 6 импульсов, два элемента И 7 и 8, блок 9 усреднения с взаимным сбросом, выполненный в виде реверсивного счетчика, RS-триггер 10, дополнительный элемент И 11 и элемент ИЛИ 12.

Устройство работает следующим образом.

При установлении синхронного состояния кольца фазовой автоподстройки частоты на выходе делителя 3 частоты имеются прямоугольные импульсы, которые поступают на вход формирователя 5 импульсов. Формирователь 5 импульсов формирует последовательность импульсов с частотой, равной частоте импульсной последовательности на его входе, но длительностью, меньшей расстояния между импульсами. Формирователь 5 импульсов также формирует импульсную последовательность, противофазную первой. Эти последовательности подаются на первые входы соответственно элементов И 7 и 8. На вторые входы элементов И 7 и 8 поступают короткие импульсы с выхода формирователя 6, при этом длительность их много больше периода сигнала. При этом передние фронты этих импульсов по времени будут совпадать с центральной областью импульсов первой последовательности, сформированной формирователем 5 импульсов. Следовательно, на первом и втором входах элемента И 7 будут присутствовать в один из моментов времени импульсы, сформированные формирователями 5 и 6. На выходе элемента И 7 появятся импульсы, воздействующие на вход "сложение" реверсивного счетчика 9. Когда число импульсов на входе "сложение" реверсивного счетчика 9 станет равным некоторому предусмотренному коэффициенту пересчета или превысит его, реверсивный счетчик 9 переполнится и на его выходе "перенос" установится уровень логической "1". Этот выходной сигнал реверсивного счетчика 9 воздействует на вход S для раздельной установки RS-триггера 10, при этом на его выходе установится уровень логической "1", сигнализирующий, что кольцо фазовой автоподстройки частоты вошло в синхронизм.

При отсутствии синхронного состояния между входным сигналом и сигналом опорного генератора 4 или срыве синхронизации колебания опорного генератора 4 будут опережать или отставать по фазе значащие моменты входного сигнала. Аналогичная картина будет наблюдаться и с последовательностями, сформированными формирователем 5 импульсов. Тогда на первом и втором входах элемента И 8 будут присутствовать в один из моментов времени импульсы, сформированные формирователем 6 импульсов, и импульсы противофазной последовательности формирователя 5 импульсов. На выходе элемента И 8 появятся импульсы, воздействующие на вход "вычитание" реверсивного счетчика 9. Когда число импульсов на входе "вычитание" реверсивного счетчика 9 будет достаточным, чтобы на выходе "заем" установился уровень логической "1", то этот выходной сигнал, воздействуя на вход R для раздельной установки RS-триггера 10 в "0", переведет его в это состояние. Нулевое состояние RS-триггера 10 свидетельствует о том, что кольцо фазовой автоподстройки частоты не находится в состоянии синхронизации или вышло из него. Емкость реверсивного счетчика 9 определяет требуемый уровень помехоустойчивости, т.е. одно-, двух-. N-кратные сбои не приводят к установке RS-триггера в нулевое состояние, свидетельствующее об отсутствии синхронизма. Выбор длительности импульсов, формируемых формирователем 5 импульсов, обеспечивает устройству индикацию синхронизма в относительном диапазоне точности настройки частоты контура фазовой автоподстройки частоты.

Поскольку длительностью импульсов, сформированных формирователем 5 импульсов, задаются исходя из вышеуказанных соображений, то для ускорения индикации вхождения кольца фазовой автоподстройки частоты в синхронизм длительность импульсов противофазной последовательности, сформированной формирователем 5 импульсов, необходимо выбрать меньше расстояния между импульсами сформированной последовательности импульсов. В период времени между концом и началом импульсов соответственно последовательности импульсов и противофазной последовательности импульсов, а также между концом и началом импульсов соответственно противофазной последовательности и последовательности импульсов образуется "зона нечувствительности". На участке времени, когда импульсы, сформированные формирователем 6 импульсов, совмещаются с "зоной нечувствительности", на выходах элементов И 7 и 8 импульсов не будет, а следовательно, реверсивный счетчик 9 остановит счет по входу "вычитание".

Таким образом, время индикации введения кольца фазовой автоподстройки частоты в синхронизм сокращается на отрезок времени, соответствующий тому количеству импульсов, которое должно было бы поступить на вход "вычитание" реверсивного счетчика 9 за время прохождения кольцом "зоны нечувствительности".

Для повышения достоверности индикации синхронизма в кольцо фазовой автоподстройки частоты установлен дополнительный элемент И 11, включенный между выходом дополнительного формирователя 6 импульсов и входом фазового дискриминатора 1, второй вход дополнительного элемента И 11 подключен к дополнительному выходу формирователя 5 импульсов, на входе которого формируются импульсы с частотой, равной частоте опорного сигнала, которые смещены на половину периода опорного сигнала.

При срыве синхронизма, когда импульсы, сформированные на дополнительном выходе формирователя 5 импульсов, проходят через область сигнала с высокой вероятностью появления фронтов, коррекция фазы в кольце фазовой автоподстройки частоты замедляется. Благодаря этому импульс с выхода формирователя 5 импульсов, поступающий на вход элемента И 8, задерживается в этой области, что значительно увеличивает число импульсов на выходе элемента И 8, а это приводит к ускорению индикации отсутствия синхронизма.

Для устранения режима замедления кольцо фазовой автоподстройки частоты в режиме входа в синхронизм между дополнительным выходом формирователя 5 импульсов и вторым входом дополнительного элемента И 11 установлен элемент ИЛИ 12, второй вход которого подключен к инверсному выходу RS-триггера 10. В режиме синхронизма замедление работы кольца фазовой автоподстройки частоты не происходит, поскольку формирование импульсов на дополнительном выходе формирователя 5 импульсов осуществляется в той зоне периодов опорного сигнала, где вероятность появления фронтов, выделенных из входного сигнала, минимальна.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СИНХРОНИЗМА КОЛЬЦА ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные фазовый дискриминатор, блок добавления-исключения, к другому входу которого подсоединен опорный генератор, и делитель частоты, выход которого соединен с первым с первым входом фазового дискриминатора, формирователь импульсов, два элемента И и RS-триггер, отличающееся тем, что введен блок усреднения с взаимным сбросом, к входам которого подключены выходы элементов И соответственно, а выходы - к входам RS-триггера, выход которого является выходом устройства, вход формирователя импульсов подключен к выходу делителя частоты, а его выходы - к первым входам элементов И соответственно, вторые входы которых объединены и подключены к второму входу фазового дискреминатора и выходу дополнительного формирователя импульсов, вход которого является входом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен дополнительный элемент И, включенный между выходом дополнительного формирователя импульсов, объединенными вторыми входами элементов И и входом фазового дискриминатора, второй вход дополнительного элемента И подключен к дополнительному выходу формирователя импульсов.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что между дополнительным выходом формирователя импульсов и вторым входом дополнительного элемента И введен элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсивным выходом RS-триггера.

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что блок усреднения с взаимным сбросом выполнен в виде реверсивного счетчика.

5. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что блок усреднения с взаимным сбросом выполнен в виде двух счетчиков, выход первого из которых подключен к входу сбросов второго, а выход второго - к входу сброса первого.

РИСУНКИ

Рисунок 1