Способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации и устройство для его реализации

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах и системах связи, измерительной аппаратуре для моделирования систем синхронизации импульсных генераторов и при проектировании различных типов систем фазовой синхронизации. Технический результат заключается в обеспечении определения оптимальных параметров быстрого достижения синхронного режима и стабильной работы систем фазовой синхронизации в широком диапазоне частот. Заявленное изобретение позволяет определять рабочий диапазон систем фазовой синхронизации и моделировать работу систем фазовой синхронизации, а также обеспечивать построение сложных систем фазовой синхронизации, применяющихся при беспроводной передаче информации, а также в многоядерных и многопроцессорных компьютерных архитектурах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике и компьютерным архитектурам, может быть использовано в приемо-передающих устройствах и системах связи, измерительной аппаратуре для моделирования систем синхронизации импульсных генераторов и при проектировании различных типов систем фазовой синхронизации (далее СФС), что позволяет определять оптимальные параметры для быстрого достижения синхронного режима и стабильной работы СФС в широком диапазоне частот, требуемом для успешной работы сложных радиоэлектронных устройств, многопроцессорных и многоядерных компьютерных систем, беспроводных систем связи, систем сотовой связи.

Известно, что тестирование реальной модели является трудоемким процессом и не может гарантировать правильность работы СФС при всевозможных значениях параметров ее компонент, таких как начальная разность фаз эталонного и подстраиваемого генераторов, начальное состояние фильтра нижних частот, поэтому такой способ достаточно редко применяется на практике.

Известно, что одним из наиболее часто реализуемых на практике режимов работы СФС является режим, соответствующий быстрой синхронизации частот эталонного и подстраиваемого генераторов внутри одного биения как при начале работы СФС, так и при мгновенном переключении частоты эталонного генератора [1-3]. Диапазон разностей частот эталонного и подстраиваемого генераторов, который соответствует такому режиму работы СФС, называют полосой захвата без проскальзывания [2, 4]. Для оценки допустимого отклонения частоты подстраиваемого генератора от частоты эталонного генератора применяют моделирование и анализ моделей СФС в пространстве фаз сигналов. Однако нахождение таких оценок является сложным и трудоемким. Для эталонного и подстраиваемого генераторов, генерирующих импульсные сигналы, существуют оценки допустимого отклонения частоты только для части возможных параметров СФС [5].

Известно устройство [6], суть которого в оповещении о потере синхронизма СФС. Известное устройство, которое позволяет установить диапазон частот подстраиваемого генератора, в котором система фазовой синхронизации достигает синхронного режима. Однако установление такого диапазона частот с помощью известного устройства является трудоемким, обладает недостаточной точностью и, кроме того, не позволяет достоверно установить наличие биений в процессе синхронизации.

Известна система фазовой синхронизации [7], работа которой основана на формировании сигнала оповещения с помощью детектора биений, который получает два высокостабильных сигнала, генерируемые эталонным генератором и подстраиваемым генератором, и в зависимости от их поведения генерирует сигнал о наличии биений, и направлена на выявление биений в процессе синхронизации системы фазовой синхронизации. Однако известная система фазовой синхронизации является недостаточно стабильной за счет того, что при ее работе допускается фазовая синхронизация с биениями. Кроме того, известный способ недостаточно точен, поскольку лишь оповещает о достижении синхронизма СФС внутри рабочего диапазона, и определение рабочего диапазона, при котором фазовая синхронизация достигается внутри одного биения, с помощью известного устройства является трудоемким.

Известны способ для определения рабочих параметров фазовой автоподстройки частоты генератора и устройство для его реализации [8], основанные на задании дополнительного сигнала в зависимости от заданного высокостабильного по частоте колебания эталонного сигнала и заданного высокостабильного по частоте колебания подстраиваемого сигнала. Дополнительный сигнал используется для определения рабочих параметров системы фазовой синхронизации и снижает трудоемкость их определения. Недостатком известных способа и устройства является то, что биения в процессе синхронизации системы фазовой синхронизации выявляются также опытным путем, и такое выявление является трудоемким. Помимо этого, известные способ и устройство являются недостаточно информативными для определения рабочего диапазона, при котором фазовая синхронизация достигается внутри одного биения.

Известен способ определения рабочих параметров фазовой автоподстройки частоты генератора и модель его реализации [9], наиболее близкие к заявленной группе изобретений, приняты в качестве прототипа для заявленного изобретения. Способ, описанный в [9], принят в качестве прототипа для заявленного объекта - «Способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации», а устройство, описанное в [9], принято в качестве прототипа для заявленного объекта «устройство для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации».

Сущность известного способа состоит в том, что задают два высокостабильных по частоте колебания сигнала, один из которых выбирают эталонным сигналом, а второй выбирают подстраиваемым сигналом; диапазон частот эталонного и подстраиваемого сигналов выбирают от 20 Кгц до 20 ГГц, и формы сигналов задают импульсными; эталонный и подстраиваемый сигналы проходят через перемножитель, на выходе которого генерируется дополнительный сигнал, дополнительный сигнал проходит низкочастотную фильтрацию, и рабочие параметры системы фазовой синхронизации определяются с помощью вспомогательного соотношения:

где θ - разность фаз эталонного и подстраиваемого сигналов, А1 и А2 - амплитуды эталонного и подстраиваемого сигналов, соответственно.

Недостатками данного прототипа являются сложность и трудоемкость способа за счет необходимости использования разных и сложных подходов к определению рабочего диапазона системы фазовой синхронизации, недостаточная достоверность определения рабочего диапазона в силу того, что система способна подвергаться биениям в процессе синхронизации, сложность определения присутствия биений в процессе синхронизации, а также недостаточно высокая информативность и стабильность системы.

Технический результат, достигаемый новым решением, является общим для всей группы объектов заявленного изобретения (способа для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации и устройства для его реализации) и состоит в упрощении и снижении трудоемкости определения рабочего диапазона, повышении достоверности и точности за счет достижения СФС режима синхронизма внутри одного биения, повышении информативности и стабильности работы системы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации, в котором задают два высокостабильных по частоте колебания прямоугольных сигнала, один из которых выбирают эталонным, а второй подстраиваемым, причем диапазон частот первого и второго сигналов выбирают в диапазоне 20 КГц - 20 ГГц, после чего по соотношению этих двух сигналов задают дополнительный сигнал, который с помощью фильтра нижних частот подвергают фильтрации, с помощью усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления K0 увеличивают его амплитуду, и дополнительный сигнал используют в качестве управляющего сигнала, в соответствии с заявленным изобретением выбирают передаточную функцию фильтра нижних частот по соотношению

где W(s) - передаточная функция фильтра нижних частот,

s - комплексная переменная,

a и b - первый и второй коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот,

а частоту подстраиваемого сигнала выбирают не более чем на ωl от частоты эталонной сигнала с получением плавной кривой, содержащей три участка, которые соответствуют допустимым значениям функции сравнения, выбранной по соотношению:

ƒ(a, b, K0)=(aK0)2-2bK0,

где ƒ(а, b, K0) - функция сравнения,

K0 - коэффициент усиления усилителя постоянного тока,

причем допустимое отклонение частоты ωl при положительном значении функции сравнения: ƒ(a, b, K0) задается по соотношению:

при нулевом значении функции сравнения ƒ(a, b, K0) задается по соотношению:

а при положительном значении функции сравнения ƒ(а, b, K0) задается по соотношению:

Указанный технический результат достигается также новым устройством для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации, содержащем эталонный генератор высокостабильного по частоте импульсного колебания, выход которого подключен к входу фазового детектора, который принят за первый вход фазового детектора, выход фазового детектора подключен к входу усилителя постоянного тока, который принят за первый вход усилителя постоянного тока, выход усилителя постоянного тока подключен к входу фильтра нижних частот, который принят за первый вход фильтра нижних частот, выход фильтра нижних частот подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте импульсного колебания, выход подстраиваемого генератора подключен к входу фазового детектора, который принят за второй вход фазового детектора, в котором, в соответствии с заявленным изобретением, дополнительно установлен блок определения границ рабочего диапазона, ко входу которого подключен регистратор, который фиксирует границы рабочего диапазона системы фазовой синхронизации, блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока, выход которого параллельно подключен к входу усилителя постоянного тока, принятому за второй вход усилителя постоянного тока, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за первый вход блока определения границ рабочего диапазона, блок задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, выход которого, принятый за первый, параллельно подключен к входу фильтра нижних частот, принятому за второй вход фильтра нижних частот, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за второй вход блока определения границ рабочего диапазона, а выход блока задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, принятый за второй, параллельно подключен ко входу фильтра нижних частот, принятому за третий вход фильтра нижних частот, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за третий вход блока определения границ рабочего диапазона.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что фазовый детектор выполнен в виде перемножителя двух сигналов, в качестве которого использован, например, On Semiconductor MC1491.

Помимо того, указанный технический результат достигается тем, что в заявленном изобретении блок определения границ рабочего диапазона выполнен в виде арифметического контроллера с обеспечением точности вычислений не менее четырех знаков после запятой.

В основу заявленного изобретения поставлена техническая задача повышения точности, достоверности и стабильности работы СФС, снижения трудоемкости определения рабочего диапазона при проектировании и тестировании СФС.

Сущность заявленного способа поясняется Фиг. 1, Фиг. 2, на которых представлены функциональные зависимости эталонного сигнала и подстраиваемого сигнала от времени, а также Фиг. 3, на которой представлена плавная кривая допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала в зависимости от первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот и коэффициента усиления усилителя постоянного тока.

В заявленном способе один из двух высокостабильных по частоте импульсных сигналов выбирают эталонным, который на Фиг. 1 изображен как функция зависимости от времени, где «Т» - период сигнала. Второй из двух высокостабильных по частоте импульсных сигналов выбирают подстраиваемым, который изображен на Фиг. 2 как функция зависимости от времени, где «Т» - период сигнала. Частоту подстраиваемого сигнала выбирают не более чем на ωl от частоты эталонного сигнала, где ωl - допустимое отклонение частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала, которое изображено на Фиг. 3 как функция зависимости от произведения коэффициента усиления усилителя постоянного тока и второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот.

Заявленное изобретение было апробировано в лабораторных условиях Санкт-Петербургского государственного университета и результаты апробации приведены в виде конкретных примеров.

Примеры реализации способа для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации.

Пример 1

Было проведено моделирование границ рабочего диапазона СФС с фазовым детектором типа перемножитель для двух импульсных сигналов, один из которых был принят эталонным, а второй принят подстраиваемым. При этом первый и второй коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот были заданы равными а=0.1, b=0.5, и коэффициент усиления усилителя постоянного тока был задан равным K0=1000. Частота эталонного сигнала была задана равной ω1=20 КГц. Допустимое отклонение частоты ωl=9,4945 Гц было получено по оригинальной формуле, представленной в заявке. Отклонение частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала было выбрано =9 Гц не превышающим допустимое отклонение частоты. По результатам работы СФС полученная величина (частота подстраиваемого сигнала , равная 20,009 КГц) принадлежит рабочему диапазону СФС, для которого синхронизация СФС происходит внутри одного биения. При этом, при выборе отклонения частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала =10 Гц, превышающим допустимое отклонение частоты, при выборе частоты подстраиваемого сигнала =20,01 КГц и изменении частоты эталонного сигнала ω1 с 20 КГц на 20,02 КГц повторная синхронизация СФС происходила с биениями.

Универсальность предлагаемого изобретения основана на реализации изменения допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала, в зависимости от значений первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот и коэффициента усиления усилителя постоянного тока, по оригинальной формуле, представленной в заявке. Для этого, как видно из заявленного способа, определяется допустимое отклонение частоты и выбирается отклонение частоты подстраиваемого сигнала, не превышающее полученного значения допустимого отклонения.

Как показывают результаты исследования примера 1, использование единого способа вычисления допустимого отклонения частоты позволяет выбор отклонения частоты подстраиваемого сигнала внутри рабочего диапазона, что существенно снижает трудоемкость.

Пример 2

Заявленный способ поясняется также конкретным примером использования устройства для реализации этого способа, схема которого представлена на Фиг. 4.

Устройство состоит из эталонного генератора высокостабильного по частоте импульсного колебания (1), последовательно соединенных между собой фазового детектора (2), через принятый первым вход усилителя постоянного тока (3), через принятый первым вход фильтра нижних частот (4), и через управляющий вход подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте импульсного колебания (5), причем выход подстраиваемого генератора подключен к принятому за второй входу фазового детектора, устройство также содержит блок определения границ рабочего диапазона (6), к выходу которого подключен регистратор (7), который фиксирует границы рабочего диапазона СФС, блок задания коэффициента усиления (8) усилителя постоянного тока, выход которого параллельно подключен к принятому за второй входу усилителя постоянного тока и принятому за первый входу блока определения границ рабочего диапазона, и блок (9) задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, выход которого, принятый за первый, параллельно подключен к принятому за второй входу фильтра нижних частот и принятому за второй входу блока определения границ рабочего диапазона, а выход блока задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, принятый за второй, параллельно подключен к принятому за третий входу фильтра нижних частот и принятому за третий входу блока определения границ рабочего диапазона.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом. Фильтр нижних частот выполнен как фильтр первого порядка с передаточной функцией

где W(s) - передаточная функция фильтра нижних частот,

s - комплексная переменная,

a и b - первый и второй коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот.

Блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока генерирует значение коэффициента усиления K0, и блок задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот генерирует первый и второй коэффициенты передаточной функции а и b. Значения K0, а и b поступают на входы блока определения границ рабочего диапазона, который выполнен как, например, арифметический контроллер или ПЭВМ, где производится обработка поступающей информации в два этапа, на первом этапе в соответствии со следующим соотношением:

ƒ(a, b, K0)=(aK0)2-2bK0,

где ƒ(а, b, K0) - функция сравнения,

а на втором этапе, в зависимости от вычисленного на первом этапе значения функции сравнения в соответствии со следующим соотношением:

при положительном значении функции сравнения ƒ(а, b, K0)

при нулевом значении функции сравнения ƒ(а, b, K0)

а при положительном значении функции сравнения ƒ(а, b, K0)

где ωl - допустимое отклонение частоты сигнала подстраиваемого генератора от частоты сигнала эталонного генератора.

Регистратор, подключенный к выходу блока определения границ рабочего диапазона, регистрирует допустимое отклонение частоты сигнала подстраиваемого генератора от частоты сигнала эталонного генератора.

Эталонный генератор высокостабильного по частоте импульсного колебания генерирует высокочастотный импульсный сигнал ƒ1(t) в диапазоне (20 кГц - 20 ГГц) с частотой ωl, а подстраиваемый генератора высокостабильного по частоте импульсного колебания (5) генерирует высокочастотный импульсный сигнал ƒ2(f) в диапазоне (20 кГц - 20 ГГц) с частотой , которую задают не более чем ωl от частоты ω1 эталонного сигнала.

Сигналы эталонного и подстраиваемого генераторов поступают на вход фазового детектора (2), который выполнен как перемножитель, например On Semiconductor MC1491, на выходе которого получают сигнал, удовлетворяющий следующему соотношению:

ƒd(t)=f1(t)ƒ2(t),

где ƒd(с) - выход фазового детектора.

Сигнал с выхода фазового детектора через первый вход усилителя постоянного тока поступает на последовательно соединенные усилитель постоянного тока, через первый вход фильтра нижних частот, и через управляющий вход подстраиваемого генератора, чем и достигается технический результат, который состоит в упрощении и снижении трудоемкости определения рабочего диапазона, повышении достоверности и точности за счет достижения СФС режима синхронизма внутри одного биения, повышении информативности и стабильности работы системы.

Ниже приведен пример конкретной реализации устройства для определения рабочих параметров ФАПЧ, подтверждающий работоспособность и достижение указанного выше технического результата заявленным способом.

Конкретный пример работы устройства для определения рабочих параметров ФАПЧ состоит в следующем. Исходим из посылки, что эталонный и подстраиваемый генераторы генерируют сигналы, имеющие следующий вид:

ƒ1(t)=sign sin ω1(t) и ƒ2(t)=sign cos ω2(t), где частота сигнала эталонного генератора ω1(t)=20 КГц, частота сигнала подстраиваемого генератора ω2(t) меняется в зависимости от управляющего входа в пределах от 10 КГц до 30 КГц, с помощью блока задания коэффициента усиления задают коэффициент усиления усилителя постоянного тока K0=10, и с помощью блока задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот задают а=0.1 и b=0.5. Заданное значение коэффициента усиления поступает на соответствующий вход усилителя постоянного тока, а заданные значения первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот поступают на соответствующие входы фильтра нижних частот. Кроме того, заданные значения коэффициента усиления, первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот поступают на соответствующие входы блока определения границ рабочего диапазона.

Значение функции сравнения ƒ(a, b, K0) вычисляется блоком определения границ рабочего диапазона с точностью не менее четырех знаков после запятой, т.е. ƒ(а, b, K0)=-9. Значение допустимого отклонения частоты ωl вычисляется блоком определения границ рабочего диапазона (6) в соответствии с заявленным соотношением для вычисленного значения функции сравнения с точностью не менее четырех знаков после запятой, т.е. ωl=9,4945 Гц. Вычисленное значение допустимого отклонения частоты ωl фиксируется регистратором (7).

Для достижения заявленного технического результата частоту сигнала подстраиваемого генератора задают не более чем ωl от частоты сигнала эталонного генератора, т.е. =20,008 КГц. Сигналы от эталонного и подстраиваемого генераторов поступают на соответствующие входы фазового детектора, выполненного как перемножитель, на выходе которого получают сигнал следующего вида:

ƒd(t)=sign sin ω1(t) sign sin ω2(t).

Далее полученный сигнал проходит через последовательно соединенные усилитель постоянного тока и фильтр низких частот, образуя управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход подстраиваемого генератора.

Как показывают результаты исследования по примеру 2, использование единого способа вычисления границы рабочего диапазона подстраиваемого генератора позволяет задать частоту импульсного сигнала подстраиваемого генератора гарантированно внутри рабочего диапазона, что упрощает и снижает трудоемкость выбора отклонения частоты подстраиваемого сигнала, а также за счет синхронизации СФС внутри одного биения достигается повышение достоверности и точности работы СФС.

Результаты проведенных исследований, изложенных в примерах 1 и 2, моделирующих конкретные условия реализации заявленных способа и устройства, показали работоспособность, достоверность и универсальность изобретения. Достижение технического результата стало возможным также за счет учета обнаруженной авторами универсальной зависимости допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от коэффициента усиления усилителя постоянного тока и первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, что на апробировании многих моделей подтвердило универсальность заявленного способа для всего диапазона рабочих параметров СФС, по сравнению с известным способом-прототипом.

Технико-экономическая эффективность заявленного изобретения в целом состоит в оптимизации и снижении трудоемкости при проектировании СФС за счет определения границы рабочего диапазона, повышении стабильности (устойчивости) работы устройства за счет достижения СФС режима синхронизма внутри одного биения, расширении области рабочих параметров СФС за счет обнаруженной авторами универсальной зависимости допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от коэффициента усиления усилителя постоянного тока и первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, и повышении достоверности (точности) работы системы за счет учета указанной закономерности.

Заявленное изобретение позволяет успешно решать задачи, связанные с определением рабочего диапазона СФС и моделированием работы СФС, с определением оптимальных параметров, соответствующих быстрому достижению синхронного режима и стабильной работы СФС, с построением более сложных СФС, применяющихся при беспроводной передаче информации, а также в многоядерных и многопроцессорных компьютерных архитектурах.

Используемые источники информации

1. Best R.E. Phase-Lock Loops: Design, Simulation and Application. McGraw-Hill, 6th edition, 2007.

2. Gardner F.M. Phaselock Techniques. Wiley, 3rd edition, 2005.

3. Kroupa V.F. Phase Lock Loops and Frequency Synthesis. John Wiley & Sons, 2003.

4. Stensby J.L. Phase-Locked Loops: Theory and Applications. Taylor & Francis, 1997.

5. Huque A.S. & Stensby J. An Exact Formula for the Pull-Out Frequency of a2nd-Order Type II Phase Lock Loop. IEEE Communications Letters, 2011, vol. 15, No. 12, pp. 1384-1387.

6. USA Patent No. 4,388,598, Int. C1. H03L 7/12, H03L 7/095.

7. USA Patent No. 6,466,058, Int. C1. H03L 7/095, H03L 7/089.

8. Патент РФ №2449463 С1; МПК H03D 13/00.

9. Леонов Г.А. Фазовая синхронизация. Теория и приложения. Автоматика и телемеханика, 2006, No 10, pp. 47-85 (прототип).

Используемые термины

Перемножитель двух сигналов: электронное устройство с двумя входами и одним выходом, генерирующий на выходе сигнал (напряжение), равный произведению сигналов (напряжений), поступающих на два входа.

Фазовый детектор (ФД): в электронике, устройство, сравнивающее фазы двух входных сигналов. Обычно, один из них генерируется генератором сигнала, управляемым напряжением, а второй берется из внешнего источника. ФД обычно имеет один выходной сигнал, управляющий стоящей за ним схемой фазовой автоподстройки (задача схемы фазовой автоподстройки сделать фазы входных сигналов одинаковыми), другими словами фазовым детектором называют устройство, предназначенное для создания сигнала, пропорционального разности фаз между генерируемым сигналом и эталонным сигналом (существуют различные электронные реализации ФД: например, перемножителъ двух сигналов, XOR и др.).

Передаточная функция: один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи и цифровой обработке сигналов. Представляет собой дифференциальный оператор, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.

Фильтр нижних частот: электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза) и уменьшающий (подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

1. Способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации, заключающийся в том, что задают два высокостабильных по частоте колебания прямоугольных сигнала, один из которых выбирают эталонным, а второй подстраиваемым, причем диапазон частот первого и второго сигналов выбирают в диапазоне 20 КГц - 20 ГГц, после чего по соотношению этих двух сигналов задают дополнительный сигнал, который с помощью фильтра нижних частот подвергают фильтрации, с помощью усилителя постоянного тока с коэффициентом усиления К0 увеличивают его амплитуду, и дополнительный сигнал используют в качестве управляющего сигнала, отличающийся тем, что передаточную функцию фильтра нижних частот выбирают по соотношению:

где W(s) - передаточная функция фильтра нижних частот,

s - комплексная переменная,

а и b - первый и второй коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот,

а частоту подстраиваемого сигнала выбирают не более чем на от частоты эталонного сигнала с получением плавной кривой, содержащей три участка, которые соответствуют допустимым значениям функции сравнения, выбранной по соотношению:

где - функция сравнения,

К0 - коэффициент усиления усилителя постоянного тока,

причем допустимое отклонение частоты при положительном значении функции сравнения задается по соотношению:

при положительном значении функции сравнения допустимое отклонение частоты задают по соотношению

, где

при нулевом значении функции сравнения допустимое отклонение частоты задают по соотношению

, где

при отрицательном значении функции сравнения допустимое отклонение частоты задают по соотношению

2. Устройство для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации, содержащее эталонный генератор высокостабильного по частоте импульсного колебания, выход которого подключен к входу фазового детектора, который принят за первый вход фазового детектора, выход фазового детектора подключен к входу усилителя постоянного тока, который принят за первый вход усилителя постоянного тока, выход усилителя постоянного тока подключен к входу фильтра нижних частот, который принят за первый вход фильтра нижних частот, выход фильтра нижних частот подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте импульсного колебания, выход подстраиваемого генератора подключен к входу фазового детектора, который принят за второй вход фазового детектора, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок определения границ рабочего диапазона, ко входу которого подключен регистратор, который фиксирует границы рабочего диапазона системы фазовой синхронизации, блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока, выход которого параллельно подключен к входу усилителя

постоянного тока, принятому за второй вход усилителя постоянного тока, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за первый вход блока определения границ рабочего диапазона, блок задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, выход которого, принятый за первый, параллельно подключен к входу фильтра нижних частот, принятому за второй вход фильтра нижних частот, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за второй вход блока определения границ рабочего диапазона, а выход блока задания первого и второго коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, принятый за второй, параллельно подключен ко входу фильтра нижних частот, принятому за третий вход фильтра нижних частот, и входу блока определения границ рабочего диапазона, принятому за третий вход блока определения границ рабочего диапазона.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что фазовый детектор выполнен в виде перемножителя двух сигналов.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок определения границ рабочего диапазона выполнен в виде арифметического контроллера с обеспечением точности вычислений не менее четырех знаков после запятой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке разности частот двух импульсных колебаний.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат изобретения заключается в повышении быстродействия и возможности работы с опорным сигналом любой скважности, период которого кратен периоду тактов, а также возможность подстройки частоты тактов по фронтам принимаемых данных.

Изобретение относится к сетям беспроводной связи и может использоваться для выбора ортогональных параметров передачи для опорных сигналов демодуляции в системах беспроводной связи.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига импульсных последовательностей с произвольными длительностями импульсов и скважностями.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига как синусоидальных сигналов, так и последовательностей импульсов.

Изобретение относится к системах автоматики для получения информации о знаке и величине разности фаз двух импульсных колебаний близких частот. Технический результат заключается в повышении точности оценки разности фаз при одновременном использовании знаковых и пропорциональных выходов.

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к импульсному частотно-фазовому детектору. Технический результат заключается в уменьшении времени переходных процессов в контуре фазовой автоподстройки частоты за счет оптимизации алгоритма формирования выходных управляющих сигналов импульсного частотно-фазового детектора.

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к импульсному частотно-фазовому детектору. .

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве логического элемента сравнения частоты следования импульсов задающего генератора, определяющего частоту вращения двигателя в дискретных астатических электроприводах, и частоты следования импульсов датчика обратной связи, расположенного на валу двигателя, а также в других системах фазовой синхронизации.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в приемо-передающей аппаратуре измерительной техники для аналогового моделирования систем синхронизации генераторов и проектирования различных типов систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Настоящее изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для определения сдвига временной синхронизации между базовыми радиостанциями. Технический результат - повышение точности временной синхронизации.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности.

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к области систем радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Технический результат - повышение точности синхронизации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приемо-передающей аппаратуре, измерительной технике, для аналогового и цифрового моделирования систем цифровой связи.

Изобретение относится к области цифровой техники и может быть использовано при создании высокоскоростных демультиплексоров цифровых потоков. Технический результат - увеличение пропускной способности при сохранении возможности адаптации под произвольную структуру входного сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам синхронизации приемника с передатчиком, и может использоваться в приемных устройствах. Технический результат - повышение быстродействия. Устройство содержит: демодулятор (1), дифференцирующую цепь (2), источник постоянного тока (3), ключ (4), колебательный контур (5), пороговый блок (6), формирователь строб-импульсов (7), блок регистрации (8).

Изобретение относится к системам приема, выполненным с возможностью поиска оптимальных коэффициентов передачи цепи обратной связи, и предназначено для синхронизации принятых сигналов.

Изобретение относится к системе сотовой связи. Технический результат - повышение точности обнаружения канала синхронизации.

Изобретение относится к способам и системам для синхронизации тактовых генераторов в асинхронной распределенной системе. .

Изобретение относится к области обработки информации, а конкретнее к области тактирования в вычислительных системах и микропроцессорах. .

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных, использующих фазоманипулированные сигналы, без введения избыточности, для поддержания тактовой синхронизации для сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) или квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ), в кодовых конструкциях которых используются блоковые помехоустойчивые коды. Технический результат – повышение помехоустойчивости передачи информации. Сущность способа заключается в демодуляции принятого сигнала, декодировании кодовых слов с исправлением ошибок и проверки факта декодирования по результатам вычисления синдрома. При условии нулевого синдрома либо синдрома, соответствующего заданному числу ошибок, принятый информационный блок кодируют помехоустойчивым кодом, модулируют, проверяют корреляционные свойства полученного сигнала и при удовлетворяющих заданным требованиям АКФ рассчитывают взаимокорреляционную функцию (ВКФ) с принятым из канала связи сигналом. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах и системах связи, измерительной аппаратуре для моделирования систем синхронизации импульсных генераторов и при проектировании различных типов систем фазовой синхронизации. Технический результат заключается в обеспечении определения оптимальных параметров быстрого достижения синхронного режима и стабильной работы систем фазовой синхронизации в широком диапазоне частот. Заявленное изобретение позволяет определять рабочий диапазон систем фазовой синхронизации и моделировать работу систем фазовой синхронизации, а также обеспечивать построение сложных систем фазовой синхронизации, применяющихся при беспроводной передаче информации, а также в многоядерных и многопроцессорных компьютерных архитектурах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх